Beyond 5Gを目指した複合基板弾性波フィルタの作製プロセス評価法

本年度は、異種単結晶基板貼り合わせ(HAL)構造基板作製プロセスの評価を行うための基盤技術となる超音波マイクロスペクトロスコピー(UMS)技術の改良、拡張を行なった。基板表面状態を評価するために、異なる研磨条件において基板の研磨面仕上がり状態をAFMによる観察を行い、漏洩弾性表面波(LSAW)の伝搬特性(速度、減衰の周波数依存性)への影響を検討した。現状のLFB超音波プローブでは100-300MHz帯の計測となるため、波長が数十μmのオーダーであるため、表面粗さに対する感度が鈍くなる。そのため、より高周波の超音波を利用することで超音波を短波長化して基板表面近傍の加工変質層なども含めた研磨状態を評価できるよう、現状の200MHz帯よりもより高周波対応(0.3-1GHz)の超音波プローブの作製を実施した。サファイアのロッドから片端面を円筒開口、もう一方の端面を平面とするLFBレンズを作製し、その平坦面側に金属接合により圧電結晶基板を接合してトランスジューサを形成し、LFB超音波プローブを構築した。さらに、将来的な単層基板を接合したHAL基板や多層膜付きのHAL基板評価に先立って、最も単純な構造である単層膜付き基板のバルク波特性の測定・解析手法、および境界接合状態も含めた薄膜の特性評価法を検討した。2 mm厚さの基板の片面に数μm厚さの単層膜を形成したサンプルを準備して、膜とは反対面から平面超音波プローブにより平面波を入射して、その反射応答を周波数の関数として計測する。このとき、単層膜内では音波が多重反射して干渉するため膜の特性に応じて反射係数と位相回転量が変化するため、その計測モデルを構築した。この特徴を利用することで膜の音速と密度を推定できることがわかった。

本年度は、異種単結晶基板貼り合わせ(HAL)構造基板作製プロセスの評価を行うための基盤技術となる超音波マイクロスペクトロスコピー(UMS)技術の改良、拡張を行なった。基板表面状態を評価するために、異なる研磨条件において基板の研磨面仕上がり状態をAFMによる観察を行い、漏洩弾性表面波(LSAW)の伝搬特性(速度、減衰の周波数依存性)への影響を検討した。現状のLFB超音波プローブでは100-300MHz帯の計測となるため、波長が数十μmのオーダーであるため、表面粗さに対する感度が鈍くなる。そのため、より高周波の超音波を利用することで超音波を短波長化して基板表面近傍の加工変質層なども含めた研磨状態を評価できるよう、現状の200MHz帯よりもより高周波対応(0.3-1GHz)の超音波プローブの作製を実施した。サファイアのロッドから片端面を円筒開口、もう一方の端面を平面とするLFBレンズを作製し、その平坦面側に金属接合により圧電結晶基板を接合してトランスジューサを形成し、LFB超音波プローブを構築した。さらに、将来的な単層基板を接合したHAL基板や多層膜付きのHAL基板評価に先立って、最も単純な構造である単層膜付き基板のバルク波特性の測定・解析手法、および境界接合状態も含めた薄膜の特性評価法を検討した。2 mm厚さの基板の片面に数μm厚さの単層膜を形成したサンプルを準備して、膜とは反対面から平面超音波プローブにより平面波を入射して、その反射応答を周波数の関数として計測する。このとき、単層膜内では音波が多重反射して干渉するため膜の特性に応じて反射係数と位相回転量が変化するため、その計測モデルを構築した。この特徴を利用することで膜の音速と密度を推定できることがわかった。