專利名稱：：彈性表面波器件及其制法及使用該器件的移動通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及耐受電功率性能優(yōu)異的彈性表面波器件，特別是涉及電極承受的功率得到提高的彈性表面波器件及其制造方法和使用這種器件的移動通信裝置。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著移動通信的高頻率化。彈性表面波器件(下稱SAW器件聲表面波器件)的工作頻率也向數(shù)百MHz～數(shù)GHz的較高頻率的方向發(fā)展。又，向來由于需要耐受較大功率，對使用大型電介質(zhì)濾波器的天線共用器為滿足終端設(shè)備小型化的要求而將SAW器件使用于濾波器部分的問題進行著研究。而且，隨著工作頻率及工作功率的增大，加在SAW器件的梳形電極(下稱IDT電極叉指形電極)上的應(yīng)力增大，使用已有的電極材料的SAW器件存在著對較大功率的耐受力問題。對于這個問題，有許多報告敘述了比以往使用的Al添加Cu的Al-Cu合金耐受較大功率的性能更好的電極材料。其中有一種是將Al中的添加物Cu換為Ti、Ge、Pd等，改善承受較大功率的性能的方法(例如日本特開昭63-278343號公報及特開平2-274008號公報)。但是如果考慮到對例如AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器部分的濾波器要求在施加1W以上的功率的狀態(tài)下保證能夠工作5萬小時以上，則已經(jīng)很難說這些材料能夠有承受較大功率的足夠的能力。還有，國際專利公開公報WO97/11526號記述著利用對半導(dǎo)體中人們所熟悉的Al-Cu合金進行時效處理，使作為添加物的進一步在Al晶界偏析的方法在SAW器件上也是有效的。但是在這種情況下時效處理后耐受較大功率的性能的改善至多不過數(shù)倍，耐受較大功率的性能的改善還是不能說達到天線共用器部分使用的要求。又日本特開平7-122961號公報所示的是另一種方法，即利用在Al-Cu合金之間夾入Cu的3層結(jié)構(gòu)的電極，使耐受較大功率的性能大為改善的方法，這種方法能夠大大改善耐受較大功率的性能，但是在另一方面，由于在電極的一部分具有比重為Al的3.3倍的Cu層，所以在電極的重量對電氣特性有很大影響的SAW器件中，要求比通常使用的Al(或Al-Cu合金)在制造上有更加嚴格的膜厚精度。又，由于使用Cu層，存在形成電極的圖案時難于采用通常使用的干蝕刻方法等制造上及制造成品率上的大問題。對于這一問題，日本特開平9-223944號公報公開了利用由Al膜或在Al中至少添加1種其他元素的膜形成的第1膜與由向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)大的金屬構(gòu)成的第2膜迭層形成的電極大大改善耐受較大功率的性能的方法。特別是顯示出了使用Mg作為第2膜時能夠解決前面的使用Al-Cu和Cu的3層結(jié)構(gòu)電極的情況下存在的制造上的問題。但是，這種結(jié)構(gòu)由于采用由向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)大的金屬構(gòu)成的第2膜與Al的迭層，在成膜后的加熱工序中，在Al與使用于第2膜的金屬之間進行擴散、合金化反應(yīng)，存在因此引起的電極的比電阻增加的問題。電極的比電阻上升對SAW器件的插入損耗有很大的影響，特別是在制作要求低損耗的天線共用器的發(fā)送側(cè)濾波器時是很成問題的。又，隨著頻率越來越高，IDT電極的線寬越來越細，并且被施加大功率電力的SAW器件在工作中芯片的溫度上升，因此SAW器件的電氣特性也存在穩(wěn)定性問題。特別是Mg在Al中的固溶極限值比Cu大，而且固溶于鋁時的比電阻的上升率高，因此這種傾向比使用Cu的時顯著。本發(fā)明的目的在于提供使用耐受較大功率的性能優(yōu)異，并且能夠使用已有的圖案形成技術(shù)，在受熱時也穩(wěn)定，又能夠防止插入損耗增加的電極的彈性表面波器件及其制造方法以及使用這種器件的移動通信裝置。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述課題，本發(fā)明的彈性表面波器件使用的電極是用向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的金屬構(gòu)成的第1金屬層，以及由添加至少一種以上的在常溫下相對于鋁固溶的金屬和至少一種以上的在常溫下在鋁的晶界上偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬的3元以上的鋁合金構(gòu)成的第2電極層，在基板上第1及第2金屬層多層交互迭層構(gòu)成的電極。借助于此，能夠得到耐受較大功率的性能優(yōu)異，并且能夠使用已有的圖形形成技術(shù)，在受熱時也穩(wěn)定，又能夠防止插入損耗增加的彈性表面波器件。本發(fā)明的第1實施方式是具有在基板上將第1金屬層上堆疊第2金屬層的迭層體的至少堆疊2級以上的電極的彈性表面波器件，第1金屬層由向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的金屬構(gòu)成，第2金屬層由添加至少一種以上的在常溫下相對于鋁固溶的金屬以及至少一種以上的在常溫下在鋁的晶界上偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬的、至少添加2種金屬的3元以上的鋁合金構(gòu)成，因此，其作用在于向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的第1金屬層夾住第2金屬層，從而主要是防止Al原子在垂直方向上向第2金屬層的基板擴散，并且在第2金屬層至少添加一種以上的在常溫下相對于鋁固溶的金屬，使第2金屬層的機械強度得以提高，以此提高對隨著彈性表面波的傳播而加在電極上的應(yīng)力的承受力，并且還添加至少一種以上的在常溫下在鋁的晶界上偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬，借助于此，主要防止第2金屬層的Al原子向基板的水平方向上的晶界擴散。其結(jié)果是，防止在施加大功率電力時IDT電極質(zhì)量下降。本發(fā)明的第2實施方式是具有以第2金屬層夾著第1層金屬層迭層的電極的彈性表面波器件，第1金屬層及第2金屬層滿足與第1實施方式相同的條件。借助于此，可以阻止在單層膜的情況下從基板與膜的界面到電極表面的連續(xù)的晶界生長，其結(jié)果是，能夠防止第2金屬層的的Al原子在垂直于基板的方向上的擴散。又，主要是防止第2金屬層的的Al原子在相對于基板的水平方向上的晶界擴散。這些作用的結(jié)果具有防止在施加大功率電力時IDT電極發(fā)生劣化的作用。本發(fā)明的第3實施方式是，在所述第2金屬層中，離所述基板遠的金屬層用鋁或鋁中添加一種以上的金屬，并且與形成第2金屬層的鋁合金種類或組成不同的2元以上的鋁合金構(gòu)成的、層電阻比所述第2金屬層低的第3金屬層置換的彈性表面波器件。這有降低整個電極膜的比電阻，提高電極的電氣特性的作用。本發(fā)明的第4實施方式具有第1金屬層采用向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的金屬中添加鋁的金屬的電極。添加低熔點金屬Al有防止在第1金屬層形成的晶格缺陷和針孔等的發(fā)生，降低第1金屬層的層電阻，提高電極的電氣特性的作用。本發(fā)明的第5實施方式具有與基板接觸的最下層的第1金屬層的膜厚為100?！?00的電極，因此第1金屬層對電氣機械變換沒有影響，因而不會使彈性表面波器件的特性劣化，能夠更加提高耐受較大電功率的性能。本發(fā)明的第6實施方式中，構(gòu)成彈性表面波器件的電極的第2金屬層中接近基板一側(cè)的金屬層的膜厚取2000以下，因此能夠抑制形成容易引起劣化的第2金屬層的Al合金的膜厚，抑制結(jié)晶的生長，使結(jié)晶顆粒的直徑小，以提高該膜的機械強度，能夠更加提高耐受較大電功率的性能。本發(fā)明的第7實施方式，第2金屬層的在常溫下固溶于鋁的金屬的添加量在不超過常溫下的固溶限度的范圍內(nèi)，以防止過渡添加引起的膜的層電阻上升，常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬的添加量高于常溫下在鋁中的固溶限度，具有規(guī)定添加物能夠有效起作用的添加量下限的作用。本發(fā)明的第8實施方式，在第2金屬層中，常溫下固溶于鋁的金屬使用鈧、鎵、鉿、鋅、鋰、鋯、鈦及鎂中的至少1種以上的金屬，使第2金屬層的機械強度得以提高，還有，常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬使用鍺、銅、鈀及硅中的至少1種以上的金屬，這具有抑制第2金屬層中的鋁原子的顆粒擴散的作用。本發(fā)明的第9實施方式，第1金屬層使用高熔點金屬(鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢及HfN、HfC、ZrN、ZrC、TaC、TiW、TiN等)，具有防止來自第2金屬層的Al原子的擴散，同時得到作為電極膜的熱穩(wěn)定性的作用。本發(fā)明的第10實施方式，向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的第1金屬層特別使用密度最多為Al的1.7倍，并且能夠使用對Al形成圖案時使用的氯系蝕刻氣體形成圖案的鈦，借助于此，可以不改變已有的制造工藝，而得到具有阻礙第2金屬層的Al原子向基板的垂直方向移動的作用的第1金屬模。本發(fā)明的第11實施方式，第2金屬層的常溫下固溶于鋁的金屬使用鈧(S)，常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬使用銅，借助于此，可以不改變已有的制造工藝而提高第2金屬層的機械性能，并且具有得到比電阻的增加少，抑制Al原子的晶界擴散，對較大電功率的耐受力優(yōu)異的SAW器件的作用。本發(fā)明的第12實施方式，利用磁控管濺射法形成第1金屬層及第2金屬層的迭層體后，在150℃以上、350℃以下的溫度下進行熱處理，以此使迭層體的結(jié)構(gòu)既不零碎，又能夠防止第2金屬層的顆粒形狀增大，并且在第2金屬層中的添加物在常溫下固溶于Al的金屬在Al原子的顆粒內(nèi)部，而成膜后過飽和地固溶的、常溫下在Al的晶界發(fā)生偏析或與鋁形成化合物的金屬，能夠在Al的晶界析出，具有更加有效地引出添加物的作用，使對較大功率電力的耐受力進一步提高的作用。本發(fā)明的第13實施方式，是將彈性表面波諧振元件連接成串并聯(lián)的梯型彈性表面波濾波器，在輸入功率的第1級上串聯(lián)設(shè)置彈性表面波諧振元件。借助于此，可以防止在天線共用器接收測的濾波器成問題的來自發(fā)送測的泄漏信號的功率施加于在接收測濾波器上并聯(lián)配置的彈性表面波諧振元件上，因此能夠提高彈性表面波諧振元件對較大功率的耐受力，能夠容易地實現(xiàn)接收頻帶設(shè)置于發(fā)送頻帶的低頻一側(cè)的系統(tǒng)用的天線共用器使用的接收濾波器。本發(fā)明的第14實施方式在由于存在對較大功率的耐受力的問題而使用大型介質(zhì)同軸濾波器的移動通信設(shè)備的天線共用器部分使用具有如上所述結(jié)構(gòu)的電極的彈性表面波器件，因此實現(xiàn)天線共用器部分的小型化、輕巧化有了可能。附圖概述圖1(a)是本發(fā)明實施形態(tài)1～7使用的SAW濾波器的概略圖，(b)是這些實施形態(tài)使用的SAW濾波器的結(jié)構(gòu)電路圖。圖2是表示本發(fā)明實施形態(tài)1、4～7的電極結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖3是本發(fā)明實施形態(tài)1中使用于比較例的電極的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖4是本發(fā)明各實施形態(tài)中使用的AMPS用接收級SAW濾波器的電氣特性圖。圖5是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的SAW濾波器的壽命與施加的功率的關(guān)系的特性圖。圖6是本發(fā)明實施形態(tài)2的電極結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖7是本發(fā)明實施形態(tài)2的SAW濾波器的壽命與施加的功率的關(guān)系的特性圖。圖8是本發(fā)明實施形態(tài)3的電極結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖9是本發(fā)明實施形態(tài)3的SAW濾波器的壽命與施加的功率的關(guān)系的特性圖。圖10是本發(fā)明實施形態(tài)5的SAW濾波器的壽命與施加的功率的關(guān)系的特性圖。圖11是本發(fā)明實施形態(tài)7的熱處理溫度與SAW濾波器耐受電功率的關(guān)系的特性圖。圖12(a)是本發(fā)明實施形態(tài)8使用的SAW濾波器的概略圖，(b)是本發(fā)明實施形態(tài)8使用的SAW濾波器的結(jié)構(gòu)圖。圖13是表示本發(fā)明實施形態(tài)8中串聯(lián)配置的諧振元件及并聯(lián)配置的SAW諧振元件的阻抗特性與濾波器特性的關(guān)系的概念圖。圖14是本發(fā)明實施形態(tài)8的SAW濾波器的壽命與施加的功率的關(guān)系的特性圖。本發(fā)明的最佳實施方式下面對本發(fā)明的實施形態(tài)加以說明。實施形態(tài)1圖1(a)是表示在本發(fā)明實施形態(tài)1作為SAW濾波器采納的梯型SAW濾波器的結(jié)構(gòu)的立體圖。而圖1(b)是其結(jié)構(gòu)電路圖。1是壓電體基板，使用36-Y切割X傳播的LiTaO3基板。2是SAW諧振元件，由梳形電極2a及反射器2b構(gòu)成。圖2是一個梳形電極的剖面圖，表示本實施形態(tài)1的電極的基本結(jié)構(gòu)。在本實施形態(tài)1中，如圖2所示將以下兩種金屬加以2級迭層由向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的第1金屬層4；添加至少一種以上的常溫下固溶于鋁的金屬和至少一種以上在常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬，即添加至少兩種金屬的三元以上的鋁合金構(gòu)成的第2金屬層5。在本實施形態(tài)中第1金屬層靠著基板1。在本實施形態(tài)中，制成提供下面兩個實施例的SAW濾波器的試樣。(實施例1)第1金屬層使用鈦，第2金屬層使用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金。(實施例2)第1金屬層使用鈦添加0.5重量％Al的合金，第2金屬層使用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金。這里，包含于第2金屬層的Sc是在常溫下固溶于鋁的金屬，Cu是作為在常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬使用的。又，為了同時進行比較，按照圖2的電極結(jié)構(gòu)制成了下述SAW濾波器。(比較例1)第1金屬層使用銅，第2金屬層使用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金。(比較例2)第1金屬層使用鈦，第2金屬層使用Al-1.0重量％Cu的合金。在比較例1中作為第1金屬層使用的Cu向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)大。而且，在比較例2使用的第2金屬層不包含在常溫下固溶于鋁的金屬。再如圖3所示，在基板上形成第1金屬層4構(gòu)成的膜，再在其上形成第2金屬層5構(gòu)成的膜，構(gòu)成2層結(jié)構(gòu)的電極，做成下述SAW濾波器。(比較例3)第1金屬層4使用Ti，第2金屬層5使用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金。又為了比較做成以單層膜為電極的下述試樣。(比較例4)Al-1.0重量％Cu的單層膜。(比較例5)Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的單層膜。還有，SAW濾波器如下所述做成。各電極膜用DC磁控管濺射方法形成于基板上，利用使用光束制版及氯系蝕刻氣體的干蝕刻方法形成預(yù)定的圖案。接著，進行基板的切片，對3.8毫米見方的陶瓷插件進行芯片焊接，電氣接觸則利用細絲壓焊進行。然后在氮氣保護氣氛下對蓋進行焊接以達到氣密封。但是，對于比較例1，銅層利用干蝕刻形成圖案是困難的，因此利用離子研磨法形成圖案。對于在上述條件下形成的各SAW濾波器，電極的膜厚和剛成膜時的比電阻以及作成SAW濾波器后的比電阻示于表1。比電阻的測定，對于剛成膜時的比電阻是在晶片狀態(tài)下測定層電阻的，對于制成SAW濾波器后的比電阻，則在形成濾波器圖案時同時形成測定電阻用的圖案，對經(jīng)歷與SAW濾波器的制作相同的工序的試樣測定層電阻，再使用別的方法測定各自的膜厚，根據(jù)測定的結(jié)果計算求出。圖4表示使用上述方法制成的SAW濾波器的通過特性。該SAW濾波器是AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器用接收側(cè)濾波器(接收頻帶869～894MHz)，必須有對發(fā)送側(cè)(發(fā)送頻帶824～849MHz)泄漏的信號具有耐受較大功率的性能。對制成的SAW濾波器，施加相當(dāng)于比通頻帶頻率低的一側(cè)的SAW濾波器的衰減區(qū)極點(圖4中A所示的頻率)的頻率的功率，在環(huán)境溫度為85℃的條件下進行耐受功率試驗。這時，在施加功率之后定時測定SAW濾波器的特性，將不能夠維持作為AMPS的標(biāo)準(zhǔn)的特性共用器的Rx濾波器所需要的濾波器特性的時刻判定為SAW濾波器的壽命。在施加各種大小的功率在各種條件下進行壽命測定之后，利用阿雷尼厄斯(Arrhenius)模型預(yù)測施加1W的功率時的壽命，以進行耐受電功率性能的評價。這里，壽命的目標(biāo)是在1W的功率時為5萬小時。所得到的壽命與施加的功率的關(guān)系示于圖5。在圖5中，30dBm相當(dāng)于1W。表1由圖5可知，實施例1與實施例2即使是有某些差異，顯然也都能夠達到5萬小時的這一個目標(biāo)，而比較例2、比較例3、比較例4、比較例5的SAW濾波器的耐受電功率的性能是不夠好的。比較例1在切片的工序中發(fā)生電極膜從基板脫落的情況，不能進行測定，可知由于最下層是銅，不能夠與基板的緊密粘貼。利用掃描電子顯微鏡(SEM)對試驗后的SAW濾波器的電極部進行觀察，比較例3、比較例4、比較例5確認在電極的表面及側(cè)面有Al原子作為小丘析出。比較例2在電極模的上層部分沒有發(fā)現(xiàn)Al原子的析出，但是從第2金屬層可以觀察到在相當(dāng)于基板水平的方向上有Al原子作為旁丘析出。小丘或遷移是在基板傳播的彈性表面波對電極施加應(yīng)力以及動作時發(fā)熱引起的。這樣，可以理解到，第2金屬層不包含在常溫下固溶于鋁的金屬時(比較例3)、或第2金屬層沒有被第1金屬層所覆蓋時(比較例3)、或電極為單層時(比較例4、5)，Al原子的析出得不到抑制，耐受電功率的性能不足。接著，根據(jù)表1，實施例1、2幾乎看不到剛成膜時、與SAW濾波器制成之后比電阻的變化。與此相反，在比較例1中，做成器件后的比電阻與剛成膜時的比電阻相比有所增加。這是由于用作第1金屬層的Cu在工序中受到熱處理，向第2金屬層擴散，發(fā)生合金反應(yīng)，使第2金屬層的電阻增加。還有，實施例2的電阻被抑制得比實施例1的電阻還低，這被認為是由于作為高熔點金屬的Ti容易析出針孔和晶格缺陷，而由于對其添加低熔點金屬Al，Al原子進入其針孔和晶格缺陷，結(jié)果導(dǎo)致第1金屬層(Ti-0.5重量％Al)的比電阻比實施例1的第1金屬層(Ti)的比電阻低。這種效果可以利用在作為高熔點金屬的第1金屬層添加0.1～5.0重量％左右的以Al為代表的低熔點金屬的方法得到。如上所述，對于SAW濾波器耐受電功率的性能的提高，使用將第1金屬層與第2金屬層的迭層體多級迭層的材料作為電極的方法是有效的。為了抑制在制造工序中由于熱處理引起的電極膜比電阻的上升，第1金屬層有必要使用向鋁擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的金屬構(gòu)成。而對于第2金屬層，最好是利用在作為主要成分的Al的晶粒內(nèi)使添加物固溶的方法提高機械性能，減小施加的應(yīng)力產(chǎn)生的影響，再添加在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬以抑制鋁原子在與基板水平的方向上的遷移。還有，在本實施形態(tài)中，只是限于說明將第1金屬層上疊加第2金屬層的迭層體2級添加的情況，但是當(dāng)然在2級以上迭層的情況下也能夠得到同樣的效果。采用這種方法，雖然工序拉長了，但是能夠更進一步提高電極的機械強度。實施形態(tài)2本實施形態(tài)的SAW濾波器的SAW濾波器的結(jié)構(gòu)與圖1所示的實施形態(tài)1相同，只是電極結(jié)構(gòu)如圖6所示有所不同。也就是說，在本實施形態(tài)中是在基板1上形成以第2金屬層從兩側(cè)夾著第1金屬層4的結(jié)構(gòu)物。在本實施形態(tài)中也是第1金屬層4由向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的金屬構(gòu)成，第2金屬層5由至少添加兩種以上的金屬，即添加至少一種以上的在常溫下固溶于鋁的金屬與至少一種以上的在常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬的三元以上的鋁合金構(gòu)成。這里以2個實施例中舉出的電極結(jié)構(gòu)做成SAW濾波器試樣。(實施例3)第1金屬層使用鈦，第2金屬層使用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金。(實施例4)第1金屬層使用鈦添加0.5重量％Al的合金，第2金屬層使用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金。又，為了同時進行比較，按照圖6的電極結(jié)構(gòu)制成了下述試樣。(比較例6)第1金屬層使用銅，第2金屬層使用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金。(比較例7)第1金屬層使用鈦，第2金屬層使用Al-1.0重量％Cu的合金。表2示出做成的各SAW濾波器的電極膜厚、剛成膜時的比電阻，以及做成SAW濾波器后的比電阻。比電阻的測定用與實施形態(tài)1相同的方法進行。又，SAW濾波器的制作方法與實施形態(tài)1相同。對按照上述條件制作的SAW濾波器用與實施形態(tài)1相同的方法進行了耐受電功率性能試驗。圖7表示試驗得到的壽命與施加的電功率的關(guān)系。由圖7可知，比較例6及實施例3、4，其耐受電功率性能優(yōu)于比較例7。對于比較例6，已經(jīng)超過1W、5萬小時，只從壽命的觀點看來，可以作為AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器的Rx濾波器使用。又，實施例3、4也如下面的實施例8中所述，在電路設(shè)計上下功夫就能夠有足夠大的使用范圍。還有，將圖7與實施形態(tài)1的圖5加以比較就可以知道，實施形態(tài)1的實施例1、2的壽命比實施例3、4長。這被認為是由于使用向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的構(gòu)成的第1金屬層比以鋁為主要成分的第2金屬層更能夠耐受應(yīng)力且不容易發(fā)生遷移。又，SAW濾波器經(jīng)試驗之后的電極部分在掃描式電子顯微鏡(SEM)下觀察表明，比較例7的電極表面是正常的，但是在第2金屬層的側(cè)面觀察到有鋁原子析出的旁丘。另一方面，根據(jù)表2，實施例3、4在剛成膜時和制成SAW濾波器后比電阻幾乎看不出變化，而使用Cu的比較例6在剛成膜時盡管比電阻低，但是在制成SAW濾波器之后比電阻大幅度上升。這被認為是由于作為第2金屬層的主要成分的Al與第1金屬層的Cu因濾波器制作工序中進行加熱而發(fā)生擴散、合金反應(yīng)造成的。因此，為了了解比電阻的影響，使用實施例3、實施例4及比較例6的電極膜制作AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器用發(fā)送側(cè)濾波器(發(fā)送頻率為824～849MHz)，了解在發(fā)送頻帶的插入損耗。該結(jié)果示于表3。表3中還示出實施形態(tài)1施行的實施例1及實施例2的結(jié)果。表2表3根據(jù)表3，第1金屬層使用Cu的比較例6與使用Ti的實施例3和實施例4的SAW濾波器相比，在發(fā)送頻帶的插入損耗的最小值和最大值都較大。這被認為是如上所述的電極膜本身的比電阻高在發(fā)生影響。同樣使用構(gòu)成SAW濾波器的實施例3與實施例4及比較例6的電極制作諧振元件單體，在這種情況下，使用Cu的比較例6與實施例3和實施例4的SAW濾波器相比，作為諧振元件Q值不好。結(jié)果表明，比較例6的電極在壽命方面達到了要求，但是在插入損耗、Q值方面存在問題，作為天線共用器發(fā)送側(cè)濾波器的電極材料使用存在問題。由表3可知，在插入損耗方面，本實施形態(tài)2的實施例3、4不比實施形態(tài)1的實施例1、2差。這樣，采用本實施形態(tài)2，與下面所述的實施形態(tài)8敘述的電路結(jié)構(gòu)組合，可以用比實施形態(tài)1更簡單的電極結(jié)構(gòu)實現(xiàn)滿足耐受電功率的性能，且傳輸特性優(yōu)異的SAW濾波器。實施形態(tài)3本實施形態(tài)3的SAW濾波器如圖8所示，使用第1金屬層4、第2金屬層5以及第3金屬層15迭層的電極結(jié)構(gòu)。在這里，與前面的實施形態(tài)相同，第1金屬層4由向鋁擴散的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的金屬構(gòu)成，第2金屬層5由添加在常溫下固溶于鋁的金屬和常溫下在鋁的晶界析或形成與鋁的金屬間化合物的金屬的三元以上的鋁合金構(gòu)成。而第3金屬層15使用比第2金屬層的層電阻低的鋁或鋁合金。在本實施形態(tài)中，以下述兩種電極結(jié)構(gòu)制成SAW濾波器。(實施例5)第1金屬層4使用Ti，第2金屬層5使用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu，第3金屬層15使用Al。(實施例6)第1金屬層4使用Ti，第2金屬層5使用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu、第3金屬層15使用Al-1.0重量％Cu。然后，制成AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器用接收側(cè)濾波器及AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器發(fā)送側(cè)濾波器，用與實施形態(tài)1完全相同的方法對壽命進行測定。成膜后與制成SAW濾波器后的比電阻及天線共用器發(fā)送側(cè)濾波器的發(fā)送頻帶的插入損耗示于表4，使用天線共用器用的接收側(cè)濾波器進行的耐受電功率性能評價的壽命與施加功率的關(guān)系示于圖9。實施例5-6耐受電功率的性能雖然都比實施例1、2低，但是全部達到在1瓦時壽命5萬小時這一目標(biāo)，因此完全可以使用。又，將表1與表4相比即可了解，作為電極膜的比電阻，與實施例1、2相比有所改善，作為天線共用器發(fā)送側(cè)濾波器的插入損耗降低了。還有，在實施形態(tài)2使用的電極結(jié)構(gòu)(圖6)中，將位于最上層的第2金屬層置換為比其層電阻小的第3金屬層的情況下當(dāng)然也能得到相同的效果。實施形態(tài)4在本發(fā)明實施形態(tài)4中使用的電極膜，其向鋁擴散的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的第1金屬層采用Ti，添加至少一種以上在常溫下固溶于鋁的金屬和至少一種以上在常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬，即添加至少兩種以上金屬的三元以上的鋁合金構(gòu)成的第2金屬層采用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu，并且具有圖2所示的電極結(jié)構(gòu)。而與基板相接的第1金屬層(Ti層)的膜厚在50?！?00的范圍內(nèi)變動。這時，與基板不相接的第1金屬層(Ti層)取定值200，并且靠近基板第2金屬層(Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu)的膜厚也取定值1700，調(diào)整最上面的第2金屬層(Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu)的膜厚，以防止質(zhì)量附加效應(yīng)引起頻率偏移。使用這些電極膜制成AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器用的接收側(cè)濾波器及AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器用的發(fā)送側(cè)濾波器，用與實施形態(tài)1相同的方法對AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器用的接收側(cè)濾波器進行耐受電功率性能試驗。在這里將施加的功率定為33dB的一定值，分別求各SAW濾波器的壽命。其結(jié)果及成膜后的比電阻和在天線共用器用的發(fā)送側(cè)濾波器的插入損耗示于表5。根據(jù)表5，與基板相接的第1金屬層(Ti層)設(shè)定為150以上時，耐受電功率的性能都足夠高。與基板相接的第1金屬層(Ti層)設(shè)定為100的，雖然有一些耐受電功率的性能較差，但還是在可以使用的范圍內(nèi)。而與基板相接的第1金屬層(Ti層)的膜厚一旦高于400，插入損耗就會增加，超過500時插入損耗太大，難于滿足天線共用器用濾波器所需要的特性。因此可以知道，從通過特性和耐受電功率的性能兩方面出發(fā)，與基板相接的第1金屬層的膜厚處于100?！?00的范圍內(nèi)是特別理想的。表4表5</tables>實施形態(tài)5在本發(fā)明實施形態(tài)5中使用的電極膜，其向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的第1金屬層采用Ti，添加至少一種以上的常溫下固溶于鋁的金屬和至少一種以上在常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬，即添加至少兩種金屬的三元以上的鋁合金構(gòu)成的第2金屬層采用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金，并具有圖2所示的電極結(jié)構(gòu)。而對于靠近基板的金屬層即第2金屬層的膜厚，就下述兩個實施例的膜厚進行了研究，即(實施例7)2000(實施例8)2500這時，第1金屬層(Ti)取一定值200，對最上面的第2金屬層的膜厚進行調(diào)整，以此防止由于質(zhì)量附加效應(yīng)引起頻率偏移。使用這些電極膜做成AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器用的接收側(cè)濾波器及AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器用的發(fā)送側(cè)濾波器，以與實施形態(tài)1完全相同的方法對壽命等進行測定。圖10表示使用天線共用器用的接收側(cè)濾波器進行的耐受電功率性能評價的壽命與施加的電功率的關(guān)系。又，在本實施形態(tài)1進行的實施例1(靠近基板的一側(cè)的第2金屬層的膜厚為1700)的結(jié)果也一起示于圖中。根據(jù)圖10，在耐受電功率的性能方面，顯然在靠近基板的一側(cè)的第2金屬層的膜厚為2000以下的情況下能夠達到1W時壽命為5萬小時的這一個目標(biāo)。由此可知，最理想的是靠近基板的一側(cè)的第2金屬層的膜厚為2000以下。實施形態(tài)6在本發(fā)明實施形態(tài)6中使用向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的第1金屬層采用Ti，第2金屬層的、常溫下固溶于鋁的金屬采用Sc，常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬采用Cu，并具有圖2所示的電極結(jié)構(gòu)的電極膜做成AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器用的接收側(cè)濾波器。對于第2金屬層中Sc的添加量，采用6種比例進行了研究，即Sc的添加量為0.1重量％、0.15重量％、0.3重量％(這時Cu的添加量全部為0.15重量％)，以及Cu的添加量為0.5重量％、1.0重量％、2.0重量％(這時Sc的添加量全部為0.15重量％)。耐受電功率性能的評價與實施形態(tài)4相同，施加33dBm的功率求各SAW濾波器的壽命。其結(jié)果示于表6。對于耐受電功率性能來說，Sc的添加量最好是采用常溫下在Al中的固溶極限、即0.15重量％，而與Cu的關(guān)系則是隨著Cu的添加量的增加而增加。這樣就可以知道，第2金屬層的、在常溫下固溶于鋁的金屬的添加量最好是在不超過常溫下的固溶極限的范圍內(nèi)，而在常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬的添加量最好是高于常溫下在Al中的固溶極限。實施形態(tài)7在本發(fā)明實施形態(tài)7中，使用向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的第1金屬采用Ti，第2金屬層采用Al-0.15重量％Sc-0.5重量％Cu的合金，并具有圖2所示的電極結(jié)構(gòu)的電極膜，對退火的效果進行了研究。為此，使用了成膜后不進行熱處理、成膜后進行100℃2小時，150℃2小時、200℃2小時，250℃2小時、300℃2小時，350℃2小時、400℃2小時的熱處理的8種電極膜做成AMPS標(biāo)準(zhǔn)的天線共用器用的接收側(cè)濾波器。退火都是在成膜之后形成圖案之前的晶片狀態(tài)下在真空中進行的。與實施形態(tài)4一樣對這些SAW濾波器施加33dBm功率進行耐受電功率性能試驗，求出各SAW濾波器的壽命。結(jié)果示于圖11。在圖11中各種條件下的壽命以不進行退火的情況下的SAW濾波器的壽命為標(biāo)準(zhǔn)歸一化表示。對退火之后的電極膜的斷面進行觀察，沒有發(fā)現(xiàn)迭層結(jié)構(gòu)本身的變化，但是發(fā)現(xiàn)在熱處理溫度高于250℃的試樣中第2層的Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金膜的晶粒的粒徑比沒有退火的試樣晶粒粒徑大。這被認為是退火造成的耐受電功率的性能的提高在退火溫度為250℃附近有峰值的原因，也被推測為在350℃以上耐受電功率的性能反而惡化的原因。又，在400℃以上退火的試樣，其插入損耗增大，SAW濾波器的電氣特性變壞。分析結(jié)果表明，這是由于形成電極膜的Ti與Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu形成了合金層，膜的比電阻上升了。根據(jù)這些結(jié)果可以理解到，進行退火能夠進一步提高耐受電功率的性能，退火溫度最好是在第2金屬層的Al合金的晶粒直徑?jīng)]有增大的150℃以上、350℃以下，還有，最好是在第1金屬層與第2金屬層沒有形成合金層的溫度條件。當(dāng)然，從成膜到封裝的各工序的溫度也最好也是在350℃以下。又了解到，以1W的功率工作的SAW濾波器通電發(fā)熱的狀態(tài)下芯片的溫度約為150℃，這通電發(fā)熱的多少與SAW濾波器的設(shè)計和SAW濾波器工作的條件(環(huán)境溫度和工作功率等)關(guān)系很大，為了使Ti不擴散到Al中，在實用工作條件下芯片的溫度應(yīng)該低于400℃，最好是低于350℃。對在這樣的設(shè)計及工作條件下使用的SAW濾波器使用本發(fā)明的電極材料時，耐受電功率的性能得到很大的改善。表6實施形態(tài)8使用具有實施形態(tài)2的實施例3、4的電極結(jié)構(gòu)的電極膜做成輸入功率的第1級的SAW諧振元件成串聯(lián)配置的梯型SAW濾波器，以與實施形態(tài)1完全相同的方法進行耐受電功率性能試驗，測定其壽命。圖12(a)是本發(fā)明實施形態(tài)8的SAW濾波器的立體圖，圖12(b)為其結(jié)構(gòu)圖。在圖12中，6是串聯(lián)配置的SAW諧振元件，7是并聯(lián)配置的SAW諧振元件。圖13是表示串聯(lián)配置的諧振元件及并聯(lián)配置的SAW諧振元件的阻抗特性與濾波器特性的關(guān)系的概念圖。在圖13中，8表示濾波器特性，9表示并聯(lián)配置的SAW諧振元件的阻抗特性，10表示串聯(lián)配置的SAW諧振元件的阻抗特性，11表示并聯(lián)的SAW諧振元件的串聯(lián)諧振點，12表示并聯(lián)的SAW諧振元件的并聯(lián)諧振點，13表示串聯(lián)的SAW諧振元件的串聯(lián)諧振點，14表示串聯(lián)的SAW諧振元件的并聯(lián)諧振點。由圖13可知，在梯型SAW濾波器的情況下，濾波器特性的低頻側(cè)的特性由并聯(lián)配置的SAW諧振元件形成，而濾波器特性的高頻側(cè)的特性由串聯(lián)配置的SAW諧振元件形成。因此在接收頻帶設(shè)置于發(fā)送頻帶的低頻率的一側(cè)的系統(tǒng)中，從發(fā)送側(cè)泄漏的信號被施加于比接收側(cè)濾波器頻率低的衰減區(qū)域、亦即并聯(lián)配置的SAW諧振元件的諧振點附近。因此，在用梯型濾波器作為天線共用器用的接收側(cè)濾波器的情況下，使用于實施形態(tài)1～7的、在輸入側(cè)第一級并聯(lián)配置SAW諧振元件的示于圖1的SAW濾波器中，從發(fā)送側(cè)泄漏的信號幾乎都在第一級的并聯(lián)配置諧振元件一級流入接地電位，而且電功率施加于在電極上并聯(lián)配置的SAW諧振元件的諧振點附近。在SAW諧振元件上諧振點是電極被最大激勵的點，電極最容易劣化。與此相反，在第一級上串聯(lián)配置SAW諧振元件的、圖12所示的SAW濾波器的情況下，從發(fā)送側(cè)泄漏的信號幾乎都在第一級的串聯(lián)配置SAW諧振元件和其后的并聯(lián)配置SAW諧振元件兩級流入接地線，向并聯(lián)配置SAW諧振元件施加的電功率減小了。第一級的串聯(lián)配置SAW諧振元件由于發(fā)送側(cè)的泄漏信號偏離諧振點很多，電極不會大諧振。其結(jié)果是，能夠在設(shè)計上使耐受電功率性能得到提高。圖14表示耐受電功率性能試驗的結(jié)果。實施例3、4的SAW濾波器，以圖1所示的將第一級并聯(lián)配置的電路結(jié)構(gòu)評價的結(jié)果如圖7所示，表明壽命是不夠的，但是如果如圖12所示，第一級使用串聯(lián)配置的電路，則都具有1W5萬小時以上的壽命，能夠作為天線共用器的接收級濾波器使用。在上述本發(fā)明實施形態(tài)1～7中，是在向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的第1金屬層采用Ti，而第2層金屬中至少一種以上的常溫下固溶于鋁的金屬采用Sc，至少一種以上的常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬采用Cu的情況下舉出的實施例，但是并不限于此，向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的第1金屬層使用從高熔點金屬鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢及HfN、HfC、ZrN、ZrC、TaC、TiW、TiN選出的一種以上的材料也能夠得到相同的效果。又，在第2金屬層中常溫下固溶于鋁的金屬采用Sc、鎵、鉿、鋅、鋰、鋯、鈦、鎂中的至少一種以上的金屬時，以及常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬采用鍺、銅、鈀、硅中的至少一種以上的金屬的情況下也能夠得到相同的效果，能夠得到耐受電功率性能優(yōu)異的電極膜。又，在各實施例的電極中，第1金屬層或第2金屬層有多層，但是使用于各層的第1金屬層和第2金屬層不必一定分別是相同的材料或相同組成的材料，而且不必具有相同的膜厚。工業(yè)應(yīng)用性如上所述，采用本發(fā)明能夠得到優(yōu)異的耐受電功率性能，受熱時穩(wěn)定性好，能夠防止插入損耗增加，并且能夠得到可使用已有的圖案形成技術(shù)制作的SAW器件。其結(jié)果是，能夠在施加大功率的移動電話的共用器部分使用SAW器件，能夠謀求天線共用器的小型化和輕巧化。權(quán)利要求1.一種彈性表面波器件，所述器件具有電極，所述電極是在基板上將第1金屬層上堆疊第2金屬層的迭層體至少堆疊2級以上的電極，其特征在于，第1金屬層由向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的金屬構(gòu)成，第2金屬層由添加至少一種以上的在常溫下相對于鋁固溶的金屬以及至少一種以上的在常溫下在鋁的晶界上偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬的、3元以上的鋁合金構(gòu)成。2.一種彈性表面波器件，所述器件具有電極，所述電極是在基板上堆疊以第2金屬層夾著第1層金屬層的結(jié)構(gòu)的迭層體的電極，其特征在于，第2金屬層由添加至少一種以上的在常溫下相對于鋁固溶的金屬以及至少一種以上的在常溫下在鋁的晶界上偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬的、3元以上的鋁合金構(gòu)成，第1金屬層由向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的金屬構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的彈性表面波器件，其特征在于，具有所述第2層金屬中，離所述基板遠的金屬層用鋁或鋁中添加一種以上的金屬，并且與形成所述第2金屬層的鋁合金種類或組成不同的2元以上的鋁合金構(gòu)成的、層電阻比所述第2金屬層低的第3金屬層置換的電極。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的彈性表面波器件，其特征在于，具有所述第1層金屬由向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的金屬中添加鋁的金屬構(gòu)成的電極。5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的彈性表面波器件，其特征在于，具有與所述基板接觸的最下層的第1金屬層的膜厚為100?！?00的電極。6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任一項所述的彈性表面波器件，其特征在于，具有所述第2金屬層中接近基板一側(cè)的金屬層的膜厚為2000以下的電極。7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中的任一項所述的彈性表面波器件，其特征在于，具有這樣的電極，即所述第2金屬層，常溫下固溶于鋁的金屬的添加量在不超過常溫下的固溶限度的范圍內(nèi)，常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬的添加量高于常溫下在鋁中的固溶限度的電極。8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中的任一項所述的彈性表面波器件，其特征在于，具有這樣的電極，即在所述第2金屬層中，常溫下固溶于鋁的金屬使用鈧、鎵、鉿、鋅、鋰、鋯、鈦及鎂中的至少1種以上的金屬，常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬使用鍺、銅、鈀及硅中的至少1種以上的金屬。9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中的任一項所述的彈性表面波器件，其特征在于，具有所述第1金屬層使用高熔點金屬(鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢及HfN、HfC、ZrN、ZrC、TaC、TiW、TiN等)的電極。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的彈性表面波器件，其特征在于，具有向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的所述第1金屬層特別使用鈦的電極。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彈性表面波器件，其特征在于，具有在所述第2金屬層，常溫下固溶于鋁的金屬使用鈧，常溫下在鋁的晶界偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬使用銅的電極。12.一種根據(jù)權(quán)利要求1～11中的任一項所述的彈性表面波器件的制造方法，其特征在于，利用磁控管濺射法使所述第1金屬層及第2金屬層成膜后，在150℃以上、350℃以下的溫度下進行熱處理，其后利用反應(yīng)性離子蝕刻法形成圖案。13.一種天線共用器使用的接收濾波器，是將彈性表面波諧振元件連接成串并聯(lián)的梯型，實現(xiàn)濾波器特性的彈性表面波濾波器，其特征在于，輸入功率的第一級諧振元件是串聯(lián)配置的彈性表面波諧振元件，并且電極具有權(quán)利要求1～11中的任一項所述的結(jié)構(gòu)，其接收頻帶設(shè)置于發(fā)送頻帶的低頻一側(cè)。14.一種使用彈性表面波器件的移動通信裝置，其特征在于，天線共用器部分具有權(quán)利要求1～11中的任一項所述的電極。全文摘要本發(fā)明涉及彈性表面波器件及其制造方法以及使用這種器件的移動通信裝置,這種器件的電極材料使用將在第1層金屬層4上堆疊第2金屬層5的迭層體至少堆疊2級以上,并且第1金屬層4使用向鋁的擴散系數(shù)比鋁的自擴散系數(shù)小的金屬,第2金屬層使用添加至少一種以上的在常溫下相對于鋁固溶的金屬以及至少一種以上的在常溫下在鋁的晶界上偏析或與鋁形成金屬間化合物的金屬的、至少2種以上的金屬的3元以上的鋁合金,借助于此,可以得到能夠耐受大電功率,能夠使用已有的圖案形成技術(shù),受熱穩(wěn)定,并能夠防止插入損耗增加的彈性表面波器件。文檔編號H03H9/02GK1263646SQ9980058公開日2000年8月16日申請日期1999年4月20日優(yōu)先權(quán)日1998年4月21日發(fā)明者高山了一,古川光弘,村嶋祐二,櫻川徹,野村幸治申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社