近年来，随着移动通信的高频率化。弹性表面波器件(下称SAW器件：声表面波 器件)的工作频率也向数百MHz～数GHz的较高频率的方向发展。又，向来由于需要 耐受较大功率，对使用大型电介质滤波器的天线共用器为满足终端设备小型化的要求 而将SAW器件使用于滤波器部分的问题进行着研究。而且，随着工作频率及工作功率 的增大，加在SAW器件的梳形电极(下称IDT电极：叉指形电极)上的应力增大，使 用已有的电极材料的SAW器件存在着对较大功率的耐受力问题。
对于这个问题，有许多报告叙述了比以往使用的Al添加Cu的Al-Cu合金耐受较 大功率的性能更好的电极材料。其中有一种是将Al中的添加物Cu换为Ti、Ge、Pd 等，改善承受较大功率的性能的方法(例如日本特开昭63-278343号公报及特开平2 -274008号公报)。
但是如果考虑到对例如AMPS标准的天线共用器部分的滤波器要求在施加1W以上 的功率的状态下保证能够工作5万小时以上，则已经很难说这些材料能够有承受较大 功率的足够的能力。
还有，国际专利公开公报WO97/11526号记述着利用对半导体中人们所熟悉的 Al-Cu合金进行时效处理，使作为添加物的进一步在Al晶界偏析的方法在SAW器件上 也是有效的。但是在这种情况下时效处理后耐受较大功率的性能的改善至多不过数 倍，耐受较大功率的性能的改善还是不能说达到天线共用器部分使用的要求。
又日本特开平7-122961号公报所示的是另一种方法，即利用在Al-Cu合金之间 夹入Cu的3层结构的电极，使耐受较大功率的性能大为改善的方法，这种方法能够 大大改善耐受较大功率的性能，但是在另一方面，由于在电极的一部分具有比重为Al 的3.3倍的Cu层，所以在电极的重量对电气特性有很大影响的SAW器件中，要求比 通常使用的Al(或Al-Cu合金)在制造上有更加严格的膜厚精度。又，由于使用Cu 层，存在形成电极的图案时难于采用通常使用的干蚀刻方法等制造上及制造成品率上 的大问题。
对于这一问题，日本特开平9-223944号公报公开了利用由Al膜或在Al中至少 添加1种其他元素的膜形成的第1膜与由向铝的扩散系数比铝的自扩散系数大的金属 构成的第2膜迭层形成的电极大大改善耐受较大功率的性能的方法。特别是显示出了 使用Mg作为第2膜时能够解决前面的使用Al-Cu和Cu的3层结构电极的情况下存在 的制造上的问题。
但是，这种结构由于采用由向铝的扩散系数比铝的自扩散系数大的金属构成的第 2膜与Al的迭层，在成膜后的加热工序中，在Al与使用于第2膜的金属之间进行扩 散、合金化反应，存在因此引起的电极的比电阻增加的问题。电极的比电阻上升对SAW 器件的插入损耗有很大的影响，特别是在制作要求低损耗的天线共用器的发送侧滤波 器时是很成问题的。
又，随着频率越来越高，IDT电极的线宽越来越细，并且被施加大功率电力的SAW 器件在工作中芯片的温度上升，因此SAW器件的电气特性也存在稳定性问题。特别是 Mg在Al中的固溶极限值比Cu大，而且固溶于铝时的比电阻的上升率高，因此这种倾 向比使用Cu的时显著。
本发明的目的在于提供使用耐受较大功率的性能优异，并且能够使用已有的图案 形成技术，在受热时也稳定，又能够防止插入损耗增加的电极的弹性表面波器件及其 制造方法以及使用这种器件的移动通信装置。

为了解决上述课题，本发明的弹性表面波器件使用的电极是用向铝的扩散系数比 铝的自扩散系数小的金属构成的第1金属层，以及由添加至少一种以上的在常温下相 对于铝固溶的金属和至少一种以上的在常温下在铝的晶界上偏析或与铝形成金属间 化合物的金属的3元以上的铝合金构成的第2电极层，在基板上第1及第2金属层多 层交互迭层构成的电极。借助于此，能够得到耐受较大功率的性能优异，并且能够使 用已有的图形形成技术，在受热时也稳定，又能够防止插入损耗增加的弹性表面波器 件。
本发明的第1实施方式是具有在基板上将第1金属层上堆叠第2金属层的迭层体 的至少堆叠2级以上的电极的弹性表面波器件，第1金属层由向铝的扩散系数比铝的 自扩散系数小的金属构成，第2金属层由添加至少一种以上的在常温下相对于铝固溶 的金属以及至少一种以上的在常温下在铝的晶界上偏析或与铝形成金属间化合物的 金属的、至少添加2种金属的3元以上的铝合金构成，因此，其作用在于向铝的扩散 系数比铝的自扩散系数小的第1金属层夹住第2金属层，从而主要是防止Al原子在 垂直方向上向第2金属层的基板扩散，并且在第2金属层至少添加一种以上的在常温 下相对于铝固溶的金属，使第2金属层的机械强度得以提高，以此提高对随着弹性表 面波的传播而加在电极上的应力的承受力，并且还添加至少一种以上的在常温下在铝 的晶界上偏析或与铝形成金属间化合物的金属，借助于此，主要防止第2金属层的Al 原子向基板的水平方向上的晶界扩散。其结果是，防止在施加大功率电力时IDT电极 质量下降。
本发明的第2实施方式是具有以第2金属层夹着第1层金属层迭层的电极的弹性 表面波器件，第1金属层及第2金属层满足与第1实施方式相同的条件。借助于此， 可以阻止在单层膜的情况下从基板与膜的界面到电极表面的连续的晶界生长，其结果 是，能够防止第2金属层的的Al原子在垂直于基板的方向上的扩散。又，主要是防 止第2金属层的的Al原子在相对于基板的水平方向上的晶界扩散。这些作用的结果 具有防止在施加大功率电力时IDT电极发生劣化的作用。
本发明的第3实施方式是，在所述第2金属层中，离所述基板远的金属层用铝或 铝中添加一种以上的金属，并且与形成第2金属层的铝合金种类或组成不同的2元以 上的铝合金构成的、层电阻比所述第2金属层低的第3金属层置换的弹性表面波器 件。这有降低整个电极膜的比电阻，提高电极的电气特性的作用。
本发明的第4实施方式具有第1金属层采用向铝的扩散系数比铝的自扩散系数小 的金属中添加铝的金属的电极。添加低熔点金属Al有防止在第1金属层形成的晶格 缺陷和针孔等的发生，降低第1金属层的层电阻，提高电极的电气特性的作用。
本发明的第5实施方式具有与基板接触的最下层的第1金属层的膜厚为100～ 500的电极，因此第1金属层对电气机械变换没有影响，因而不会使弹性表面波器 件的特性劣化，能够更加提高耐受较大电功率的性能。
本发明的第6实施方式中，构成弹性表面波器件的电极的第2金属层中接近基板 一侧的金属层的膜厚取2000以下，因此能够抑制形成容易引起劣化的第2金属层 的Al合金的膜厚，抑制结晶的生长，使结晶颗粒的直径小，以提高该膜的机械强度， 能够更加提高耐受较大电功率的性能。
本发明的第7实施方式，第2金属层的在常温下固溶于铝的金属的添加量在不超 过常温下的固溶限度的范围内，以防止过渡添加引起的膜的层电阻上升，常温下在铝 的晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属的添加量高于常温下在铝中的固溶限 度，具有规定添加物能够有效起作用的添加量下限的作用。
本发明的第8实施方式，在第2金属层中，常温下固溶于铝的金属使用钪、镓、 铪、锌、锂、锆、钛及镁中的至少1种以上的金属，使第2金属层的机械强度得以提 高，还有，常温下在铝的晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属使用锗、铜、钯及 硅中的至少1种以上的金属，这具有抑制第2金属层中的铝原子的颗粒扩散的作用。
本发明的第9实施方式，第1金属层使用高熔点金属(钛、锆、铪、钒、铌、钽、 铬、钼、钨及HfN、HfC、ZrN、ZrC、TaC、TiW、TiN等)，具有防止来自第2金属层 的Al原子的扩散，同时得到作为电极膜的热稳定性的作用。
本发明的第10实施方式，向铝的扩散系数比铝的自扩散系数小的第1金属层特 别使用密度最多为Al的1.7倍，并且能够使用对Al形成图案时使用的氯系蚀刻气体 形成图案的钛，借助于此，可以不改变已有的制造工艺，而得到具有阻碍第2金属层 的Al原子向基板的垂直方向移动的作用的第1金属模。
本发明的第11实施方式，第2金属层的常温下固溶于铝的金属使用钪(S)，常温 下在铝的晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属使用铜，借助于此，可以不改变已 有的制造工艺而提高第2金属层的机械性能，并且具有得到比电阻的增加少，抑制Al 原子的晶界扩散，对较大电功率的耐受力优异的SAW器件的作用。
本发明的第12实施方式，利用磁控管溅射法形成第1金属层及第2金属层的迭 层体后，在150℃以上、350℃以下的温度下进行热处理，以此使迭层体的结构既不零 碎，又能够防止第2金属层的颗粒形状增大，并且在第2金属层中的添加物在常温下 固溶于Al的金属在Al原子的颗粒内部，而成膜后过饱和地固溶的、常温下在Al的 晶界发生偏析或与铝形成化合物的金属，能够在Al的晶界析出，具有更加有效地引 出添加物的作用，使对较大功率电力的耐受力进一步提高的作用。
本发明的第13实施方式，是将弹性表面波谐振元件连接成串并联的梯型弹性表 面波滤波器，在输入功率的第1级上串联设置弹性表面波谐振元件。借助于此，可以 防止在天线共用器接收测的滤波器成问题的来自发送测的泄漏信号的功率施加于在 接收测滤波器上并联配置的弹性表面波谐振元件上，因此能够提高弹性表面波谐振元 件对较大功率的耐受力，能够容易地实现接收频带设置于发送频带的低频一侧的系统 用的天线共用器使用的接收滤波器。
本发明的第14实施方式在由于存在对较大功率的耐受力的问题而使用大型介质 同轴滤波器的移动通信设备的天线共用器部分使用具有如上所述结构的电极的弹性 表面波器件，因此实现天线共用器部分的小型化、轻巧化有了可能。
附图概述
图1(a)是本发明实施形态1～7使用的SAW滤波器的概略图，(b)是这些实施形 态使用的SAW滤波器的结构电路图。
图2是表示本发明实施形态1、4～7的电极结构的剖面图。
图3是本发明实施形态1中使用于比较例的电极的结构剖面图。
图4是本发明各实施形态中使用的AMPS用接收级SAW滤波器的电气特性图。
图5是表示本发明实施形态1的SAW滤波器的寿命与施加的功率的关系的特性 图。
图6是本发明实施形态2的电极结构的剖面图。
图7是本发明实施形态2的SAW滤波器的寿命与施加的功率的关系的特性图。
图8是本发明实施形态3的电极结构的剖面图。
图9是本发明实施形态3的SAW滤波器的寿命与施加的功率的关系的特性图。
图10是本发明实施形态5的SAW滤波器的寿命与施加的功率的关系的特性图。
图11是本发明实施形态7的热处理温度与SAW滤波器耐受电功率的关系的特性 图。
图12(a)是本发明实施形态8使用的SAW滤波器的概略图， (b)是本发明实施形态8使用的SAW滤波器的结构图。
图13是表示本发明实施形态8中串联配置的谐振元件及并联配置的SAW谐振元 件的阻抗特性与滤波器特性的关系的概念图。
图14是本发明实施形态8的SAW滤波器的寿命与施加的功率的关系的特性图。
本发明的最佳实施方式
下面对本发明的实施形态加以说明。
实施形态1
图1(a)是表示在本发明实施形态1作为SAW滤波器采纳的梯型SAW滤波器的结 构的立体图。而图1(b)是其结构电路图。1是压电体基板，使用36-Y切割X传播的 LiTaO3基板。2是SAW谐振元件，由梳形电极2a及反射器2b构成。
图2是一个梳形电极的剖面图，表示本实施形态1的电极的基本结构。在本实施 形态1中，如图2所示将以下两种金属加以2级迭层：由向铝的扩散系数比铝的自扩 散系数小的第1金属层4；添加至少一种以上的常温下固溶于铝的金属和至少一种以 上在常温下在铝的晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属，即添加至少两种金属的 三元以上的铝合金构成的第2金属层5。在本实施形态中第1金属层靠着基板1。
在本实施形态中，制成提供下面两个实施例的SAW滤波器的试样。
(实施例1)第1金属层使用钛，第2金属层使用Al-0.15重量％Sc-1.0重 量％Cu的合金。
(实施例2)第1金属层使用钛添加0.5重量％Al的合金，第2金属层使用 Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金。
这里，包含于第2金属层的Sc是在常温下固溶于铝的金属，Cu是作为在常温下在铝 的晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属使用的。
又，为了同时进行比较，按照图2的电极结构制成了下述SAW滤波器。
(比较例1)第1金属层使用铜，第2金属层使用Al-0.15重量％Sc-1.0重 量％Cu的合金。
(比较例2)第1金属层使用钛，第2金属层使用Al-1.0重量％Cu的合金。
在比较例1中作为第1金属层使用的Cu向铝的扩散系数比铝的自扩散系数大。 而且，在比较例2使用的第2金属层不包含在常温下固溶于铝的金属。
再如图3所示，在基板上形成第1金属层4构成的膜，再在其上形成第2金属层 5构成的膜，构成2层结构的电极，做成下述SAW滤波器。
(比较例3)第1金属层4使用Ti，第2金属层5使用Al-0.15重量％Sc-1.0 重量％Cu的合金。
又为了比较做成以单层膜为电极的下述试样。
(比较例4)Al-1.0重量％Cu的单层膜。
(比较例5)Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的单层膜。
还有，SAW滤波器如下所述做成。各电极膜用DC磁控管溅射方法形成于基板上， 利用使用光束制版及氯系蚀刻气体的干蚀刻方法形成预定的图案。接着，进行基板的 切片，对3.8毫米见方的陶瓷插件进行芯片焊接，电气接触则利用细丝压焊进行。然 后在氮气保护气氛下对盖进行焊接以达到气密封。但是，对于比较例1，铜层利用干 蚀刻形成图案是困难的，因此利用离子研磨法形成图案。
对于在上述条件下形成的各SAW滤波器，电极的膜厚和刚成膜时的比电阻以及作 成SAW滤波器后的比电阻示于表1。比电阻的测定，对于刚成膜时的比电阻是在晶片 状态下测定层电阻的，对于制成SAW滤波器后的比电阻，则在形成滤波器图案时同时 形成测定电阻用的图案，对经历与SAW滤波器的制作相同的工序的试样测定层电阻， 再使用别的方法测定各自的膜厚，根据测定的结果计算求出。
图4表示使用上述方法制成的SAW滤波器的通过特性。该SAW滤波器是AMPS标 准的天线共用器用接收侧滤波器(接收频带869～894MHz)，必须有对发送侧(发送 频带824～849MHz)泄漏的信号具有耐受较大功率的性能。
对制成的SAW滤波器，施加相当于比通频带频率低的一侧的SAW滤波器的衰减区 极点(图4中A所示的频率)的频率的功率，在环境温度为85℃的条件下进行耐受功 率试验。这时，在施加功率之后定时测定SAW滤波器的特性，将不能够维持作为AMPS 的标准的特性共用器的Rx滤波器所需要的滤波器特性的时刻判定为SAW滤波器的寿 命。在施加各种大小的功率在各种条件下进行寿命测定之后，利用阿雷尼厄斯 (Arrhenius)模型预测施加1W的功率时的寿命，以进行耐受电功率性能的评价。这 里，寿命的目标是在1W的功率时为5万小时。所得到的寿命与施加的功率的关系示 于图5。在图5中，30dBm相当于1W。
表1 电极材料   电极结构           比电阻 (各层的膜厚()) 刚成膜时 (μΩ·cm)   器件制成后   (μΩ·cm) 实施例1  基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图2     3.91     3.90 (基板/200/1700/200/1700) 实施例2 基板/Ti/-0.5wt％Al/Al-0.15wt％Sc-1.0wtCu/Ti-0.5wtAl/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图2     3.72     3.70 (基板/200/1700/200/1700) 比较例1 基板/Cu/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Cu/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图2     3.63     7.01 (基板/200/1320/200/1320) 比较例2 基板/Ti/Al-1.0wt％Cu/Ti/Al-1.0wt％Cu     图2     3.88     3.86 (基板/200/1700/200/1700) 比较例3 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图3     3.43     3.42 (基板/200/3700) 比较例4 基板/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     单层膜     3.41     3.41 (基板/4000) 比较例5 基板/Al-1.0wt％Cu     单层膜     3.32     3.32 (基板/4000)
由图5可知，实施例1与实施例2即使是有某些差异，显然也都能够达到5万小 时的这一个目标，而比较例2、比较例3、比较例4、比较例5的SAW滤波器的耐受电 功率的性能是不够好的。比较例1在切片的工序中发生电极膜从基板脱落的情况，不 能进行测定，可知由于最下层是铜，不能够与基板的紧密粘贴。利用扫描电子显微镜 (SEM)对试验后的SAW滤波器的电极部进行观察，比较例3、比较例4、比较例5确 认在电极的表面及侧面有Al原子作为小丘析出。比较例2在电极模的上层部分没有 发现Al原子的析出，但是从第2金属层可以观察到在相当于基板水平的方向上有Al 原子作为旁丘析出。小丘或迁移是在基板传播的弹性表面波对电极施加应力以及动作 时发热引起的。
这样，可以理解到，第2金属层不包含在常温下固溶于铝的金属时(比较例3)、 或第2金属层没有被第1金属层所覆盖时(比较例3)、或电极为单层时(比较例4、 5)，Al原子的析出得不到抑制，耐受电功率的性能不足。
接着，根据表1，实施例1、2几乎看不到刚成膜时、与SAW滤波器制成之后比 电阻的变化。与此相反，在比较例1中，做成器件后的比电阻与刚成膜时的比电阻相 比有所增加。这是由于用作第1金属层的Cu在工序中受到热处理，向第2金属层扩 散，发生合金反应，使第2金属层的电阻增加。
还有，实施例2的电阻被抑制得比实施例1的电阻还低，这被认为是由于作为高 熔点金属的Ti容易析出针孔和晶格缺陷，而由于对其添加低熔点金属Al，Al原子进 入其针孔和晶格缺陷，结果导致第1金属层(Ti-0.5重量％Al)的比电阻比实施例1 的第1金属层(Ti)的比电阻低。这种效果可以利用在作为高熔点金属的第1金属层 添加0.1～5.0重量％左右的以Al为代表的低熔点金属的方法得到。
如上所述，对于SAW滤波器耐受电功率的性能的提高，使用将第1金属层与第2 金属层的迭层体多级迭层的材料作为电极的方法是有效的。为了抑制在制造工序中由 于热处理引起的电极膜比电阻的上升，第1金属层有必要使用向铝扩散系数比铝的自 扩散系数小的金属构成。而对于第2金属层，最好是利用在作为主要成分的Al的晶 粒内使添加物固溶的方法提高机械性能，减小施加的应力产生的影响，再添加在铝的 晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属以抑制铝原子在与基板水平的方向上的迁 移。
还有，在本实施形态中，只是限于说明将第1金属层上叠加第2金属层的迭层体 2级添加的情况，但是当然在2级以上迭层的情况下也能够得到同样的效果。采用这 种方法，虽然工序拉长了，但是能够更进一步提高电极的机械强度。
实施形态2
本实施形态的SAW滤波器的SAW滤波器的结构与图1所示的实施形态1相同，只 是电极结构如图6所示有所不同。也就是说，在本实施形态中是在基板1上形成以第 2金属层从两侧夹着第1金属层4的结构物。在本实施形态中也是第1金属层4由向 铝的扩散系数比铝的自扩散系数小的金属构成，第2金属层5由至少添加两种以上的 金属，即添加至少一种以上的在常温下固溶于铝的金属与至少一种以上的在常温下在 铝的晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属的三元以上的铝合金构成。
这里以2个实施例中举出的电极结构做成SAW滤波器试样。
(实施例3)第1金属层使用钛，第2金属层使用Al-0.15重量％Sc-1.0重 量％Cu的合金。
(实施例4)第1金属层使用钛添加0.5重量％Al的合金，第2金属层使用 Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金。
又，为了同时进行比较，按照图6的电极结构制成了下述试样。
(比较例6)第1金属层使用铜，第2金属层使用Al-0.15重量％Sc-1.0重 量％Cu的合金。
(比较例7)第1金属层使用钛，第2金属层使用Al-1.0重量％Cu的合金。
表2示出做成的各SAW滤波器的电极膜厚、刚成膜时的比电阻，以及做成SAW滤 波器后的比电阻。比电阻的测定用与实施形态1相同的方法进行。
又，SAW滤波器的制作方法与实施形态1相同。对按照上述条件制作的SAW滤波 器用与实施形态1相同的方法进行了耐受电功率性能试验。图7表示试验得到的寿命 与施加的电功率的关系。
由图7可知，比较例6及实施例3、4，其耐受电功率性能优于比较例7。对于比 较例6，已经超过1W、5万小时，只从寿命的观点看来，可以作为AMPS标准的天线共 用器的Rx滤波器使用。又，实施例3、4也如下面的实施例8中所述，在电路设计上 下功夫就能够有足够大的使用范围。
还有，将图7与实施形态1的图5加以比较就可以知道，实施形态1的实施例1、 2的寿命比实施例3、4长。这被认为是由于使用向铝的扩散系数比铝的自扩散系数小 的构成的第1金属层比以铝为主要成分的第2金属层更能够耐受应力且不容易发生迁 移。
又，SAW滤波器经试验之后的电极部分在扫描式电子显微镜(SEM)下观察表明， 比较例7的电极表面是正常的，但是在第2金属层的侧面观察到有铝原子析出的旁 丘。
另一方面，根据表2，实施例3、4在刚成膜时和制成SAW滤波器后比电阻几乎 看不出变化，而使用Cu的比较例6在刚成膜时尽管比电阻低，但是在制成SAW滤波 器之后比电阻大幅度上升。这被认为是由于作为第2金属层的主要成分的Al与第1 金属层的Cu因滤波器制作工序中进行加热而发生扩散、合金反应造成的。
因此，为了了解比电阻的影响，使用实施例3、实施例4及比较例6的电极膜制 作AMPS标准的天线共用器用发送侧滤波器(发送频率为824～849MHz)，了解在发送 频带的插入损耗。该结果示于表3。表3中还示出实施形态1施行的实施例1及实施 例2的结果。
表2 电极材料   电极结构             比电阻 (各层的膜厚())   刚成膜时   (μΩ·cm)   器件制成后   (μΩ·cm) 实施例3 基板/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图6     3.61     3.61 (基板/1900/1700/200/1900) 实施例4 基板/Al-0.15wt％Sc-1.0wtCu/Ti-0.5wtAl/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图6     3.53     3.51 (基板/1900/200/1900) 比较例6 基板/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Cu/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图6     3.52     6.65 (基板/1700/200/1700) 比较例7 基板/Al-1.0wt％Cu/Ti/Al-1.0wt％Cu     图6     3.45     3.45 (基板/1900/200/1900)
表3 电极材料 电极结构           插入损耗(dB) (各层的膜厚())     最大值     最小值 实施例3 基板/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图6     2.21     1.25 (基板/1900/200/1900) 实施例4 基板/Al-0.15wt％Sc-1.0wtCu/Ti-0.5wtAl/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图6     2.19     1.23 (基板/1900/200/1900) 比较例6 基板/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Cu/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图6     2.23     2.20 (基板/1700/200/1700) 实施例1 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图2     2.23     1.31 (基板/200/1700/200/1700) 实施例2 基板/Ti/-0.5wt％Al/Al-0.15wt％.Sc-1.0wtCu/Ti-0.5wtAl/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图2     2.21     1.28 (基板/200/1700/200/1700)
根据表3，第1金属层使用Cu的比较例6与使用Ti的实施例3和实施例4的SAW 滤波器相比，在发送频带的插入损耗的最小值和最大值都较大。这被认为是如上所述 的电极膜本身的比电阻高在发生影响。
同样使用构成SAW滤波器的实施例3与实施例4及比较例6的电极制作谐振元件 单体，在这种情况下，使用Cu的比较例6与实施例3和实施例4的SAW滤波器相比， 作为谐振元件Ω值不好。结果表明，比较例6的电极在寿命方面达到了要求，但是在 插入损耗、Q值方面存在问题，作为天线共用器发送侧滤波器的电极材料使用存在问 题。由表3可知，在插入损耗方面，本实施形态2的实施例3、4不比实施形态1的 实施例1、2差。
这样，采用本实施形态2，与下面所述的实施形态8叙述的电路结构组合，可以 用比实施形态1更简单的电极结构实现满足耐受电功率的性能，且传输特性优异的 SAW滤波器。
实施形态3
本实施形态3的SAW滤波器如图8所示，使用第1金属层4、第2金属层5以及 第3金属层15迭层的电极结构。在这里，与前面的实施形态相同，第1金属层4由 向铝扩散的扩散系数比铝的自扩散系数小的金属构成，第2金属层5由添加在常温下 固溶于铝的金属和常温下在铝的晶界析或形成与铝的金属间化合物的金属的三元以 上的铝合金构成。而第3金属层15使用比第2金属层的层电阻低的铝或铝合金。
在本实施形态中，以下述两种电极结构制成SAW滤波器。
(实施例5)第1金属层4使用Ti，第2金属层5使用Al-0.15重量％Sc-1.0重 量％Cu，第3金属层15使用Al。
(实施例6)第1金属层4使用Ti，第2金属层5使用Al-0.15重量％Sc-1.0 重量％Cu、第3金属层15使用Al-1.0重量％Cu。 然后，制成AMPS标准的天线共用器用接收侧滤波器及AMPS标准的天线共用器发送侧 滤波器，用与实施形态1完全相同的方法对寿命进行测定。成膜后与制成SAW滤波器 后的比电阻及天线共用器发送侧滤波器的发送频带的插入损耗示于表4，使用天线共 用器用的接收侧滤波器进行的耐受电功率性能评价的寿命与施加功率的关系示于图 9。
实施例5-6耐受电功率的性能虽然都比实施例1、2低，但是全部达到在1瓦时寿命 5万小时这一目标，因此完全可以使用。又，将表1与表4相比即可了解，作为电极 膜的比电阻，与实施例1、2相比有所改善，作为天线共用器发送侧滤波器的插入损 耗降低了。
还有，在实施形态2使用的电极结构(图6)中，将位于最上层的第2金属层置 换为比其层电阻小的第3金属层的情况下当然也能得到相同的效果。
实施形态4
在本发明实施形态4中使用的电极膜，其向铝扩散的扩散系数比铝的自扩散系数 小的第1金属层采用Ti，添加至少一种以上在常温下固溶于铝的金属和至少一种以上 在常温下在铝的晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属，即添加至少两种以上金属 的三元以上的铝合金构成的第2金属层采用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu，并且具 有图2所示的电极结构。而与基板相接的第1金属层(Ti层)的膜厚在50～500 的范围内变动。这时，与基板不相接的第1金属层(Ti层)取定值200，并且靠近 基板第2金属层(Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu)的膜厚也取定值1700，调整 最上面的第2金属层(Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu)的膜厚，以防止质量附加效 应引起频率偏移。
使用这些电极膜制成AMPS标准的天线共用器用的接收侧滤波器及AMPS标准的天 线共用器用的发送侧滤波器，用与实施形态1相同的方法对AMPS标准的天线共用器 用的接收侧滤波器进行耐受电功率性能试验。在这里将施加的功率定为33dB的一定 值，分别求各SAW滤波器的寿命。其结果及成膜后的比电阻和在天线共用器用的发送 侧滤波器的插入损耗示于表5。
根据表5，与基板相接的第1金属层(Ti层)设定为150以上时，耐受电功率 的性能都足够高。与基板相接的第1金属层(Ti层)设定为100的，虽然有一些 耐受电功率的性能较差，但还是在可以使用的范围内。而与基板相接的第1金属层(Ti 层)的膜厚一旦高于400，插入损耗就会增加，超过500时插入损耗太大，难于 满足天线共用器用滤波器所需要的特性。因此可以知道，从通过特性和耐受电功率的 性能两方面出发，与基板相接的第1金属层的膜厚处于100～500的范围内是特 别理想的。
表4 电极材料   电极结构         比电阻        插入损耗(dB) (各层的膜厚()) 刚成膜时 (μΩ·cm) 器件制成后   (μΩ·cm)     最大值     最小值 实施例5 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al     图8     3.62     3.61     2.18     1.21 (基板/200/1700/200/1700) 实施例6 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-1.0wt％Cu     图8     3.70     3.69     2.20     1.23 (基板/200/1700/200/1700)
表5   最下层Ti   膜厚) 电极材料   电板   结构         比电阻       插入损耗(dB)     寿命     (小时) (各层的膜厚()) 刚成膜时 (μΩ·cm) 器件制成后   (μΩ·cm)    最大值     最小值     50 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu   图2   3.79     3.77     2.10     1.20     2 (基板/50/1700/200/2000)     80 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-1.5wt％Sc-1.0wt％Cu   图2   3.81     3.80     2.20     1.30     4 (基板/80/1700/200/1950)     100 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu   图2   3.81     3.81     2.20     1.30     8.5 (基板/100/1700/200/1900)     150 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-1.5wt％Sc-1.0wt％Cu   图2   3.85     3.84     2.20     1.31     76 (基板/150/1700/200/1800)     200 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu   图2   3.91     3.90     2.23     1.31     98 (基板/200/1700/200/1700)     300 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-1.5wt％Sc-1.0wt％Cu   图2   4.04     4.03     2.28     1.52     106.5 (基板/300/1700/200/1500)     400 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu   图2   4.16     4.15     2.41     1.92     108 (基板/400/1700/200/1300)     500 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-1.5wt％Sc-1.0wt％Cu   图2   4.28     4.26     2.55     2.04     95.5 (基板/500/1700/200/1100)
实施形态5
在本发明实施形态5中使用的电极膜，其向铝的扩散系数比铝的自扩散系数小的 第1金属层采用Ti，添加至少一种以上的常温下固溶于铝的金属和至少一种以上在常 温下在铝的晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属，即添加至少两种金属的三元以 上的铝合金构成的第2金属层采用Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金，并具有图2 所示的电极结构。而对于靠近基板的金属层即第2金属层的膜厚，就下述两个实施例 的膜厚进行了研究，即
(实施例7)2000
(实施例8)2500
这时，第1金属层(Ti)取一定值200，对最上面的第2金属层的膜厚进行调整，以 此防止由于质量附加效应引起频率偏移。
使用这些电极膜做成AMPS标准的天线共用器用的接收侧滤波器及AMPS标准的天 线共用器用的发送侧滤波器，以与实施形态1完全相同的方法对寿命等进行测定。图 10表示使用天线共用器用的接收侧滤波器进行的耐受电功率性能评价的寿命与施加 的电功率的关系。又，在本实施形态1进行的实施例1(靠近基板的一侧的第2金属 层的膜厚为1700)的结果也一起示于图中。
根据图10，在耐受电功率的性能方面，显然在靠近基板的一侧的第2金属层的 膜厚为2000以下的情况下能够达到1W时寿命为5万小时的这一个目标。由此可知， 最理想的是靠近基板的一侧的第2金属层的膜厚为2000以下。
实施形态6
在本发明实施形态6中使用向铝的扩散系数比铝的自扩散系数小的第1金属层采 用Ti，第2金属层的、常温下固溶于铝的金属采用Sc，常温下在铝的晶界偏析或与 铝形成金属间化合物的金属采用Cu，并具有图2所示的电极结构的电极膜做成AMPS 标准的天线共用器用的接收侧滤波器。
对于第2金属层中Sc的添加量，采用6种比例进行了研究，即Sc的添加量为 0.1重量％、0.15重量％、0.3重量％(这时Cu的添加量全部为0.15重量％)，以及Cu 的添加量为0.5重量％、1.0重量％、2.0重量％(这时Sc的添加量全部为0.15重量％)。 耐受电功率性能的评价与实施形态4相同，施加33dBm的功率求各SAW滤波器的寿命。 其结果示于表6。
对于耐受电功率性能来说，Sc的添加量最好是采用常温下在Al中的固溶极限、 即0.15重量％，而与Cu的关系则是随着Cu的添加量的增加而增加。这样就可以知 道，第2金属层的、在常温下固溶于铝的金属的添加量最好是在不超过常温下的固溶 极限的范围内，而在常温下在铝的晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属的添加量 最好是高于常温下在Al中的固溶极限。
实施形态7
在本发明实施形态7中，使用向铝的扩散系数比铝的自扩散系数小的第1金属采 用Ti，第2金属层采用Al-0.15重量％Sc-0.5重量％Cu的合金，并具有图2所示的电 极结构的电极膜，对退火的效果进行了研究。
为此，使用了成膜后不进行热处理、成膜后进行100℃2小时，150℃2小时、200 ℃2小时，250℃2小时、300℃2小时，350℃2小时、400℃2小时的热处理的8种电 极膜做成AMPS标准的天线共用器用的接收侧滤波器。退火都是在成膜之后形成图案 之前的晶片状态下在真空中进行的。
与实施形态4一样对这些SAW滤波器施加33dBm功率进行耐受电功率性能试验， 求出各SAW滤波器的寿命。结果示于图11。在图11中各种条件下的寿命以不进行退 火的情况下的SAW滤波器的寿命为标准归一化表示。对退火之后的电极膜的断面进行 观察，没有发现迭层结构本身的变化，但是发现在热处理温度高于250℃的试样中第 2层的Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu的合金膜的晶粒的粒径比没有退火的试样晶粒粒 径大。这被认为是退火造成的耐受电功率的性能的提高在退火温度为250℃附近有峰 值的原因，也被推测为在350℃以上耐受电功率的性能反而恶化的原因。
又，在400℃以上退火的试样，其插入损耗增大，SAW滤波器的电气特性变坏。分 析结果表明，这是由于形成电极膜的Ti与Al-0.15重量％Sc-1.0重量％Cu形成了合金 层，膜的比电阻上升了。
根据这些结果可以理解到，进行退火能够进一步提高耐受电功率的性能，退火温 度最好是在第2金属层的Al合金的晶粒直径没有增大的150℃以上、350℃以下，还 有，最好是在第1金属层与第2金属层没有形成合金层的温度条件。当然，从成膜到 封装的各工序的温度也最好也是在350℃以下。
又了解到，以1W的功率工作的SAW滤波器通电发热的状态下芯片的温度约为150 ℃，这通电发热的多少与SAW滤波器的设计和SAW滤波器工作的条件(环境温度和工 作功率等)关系很大，为了使Ti不扩散到Al中，在实用工作条件下芯片的温度应该 低于400℃，最好是低于350℃。对在这样的设计及工作条件下使用的SAW滤波器使 用本发明的电极材料时，耐受电功率的性能得到很大的改善。
表6  Sc的添加量     (wt％)   Cu的添加量     (wt％) 电极材料   电极结构   寿命   (小时) (各层的膜厚())     0.10     1.0 基板/Ti/Al-0.1wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.1wt％Sc-1.0wt％Cu     图2     51 (基板/200/1700/200/1700)     0.15     1.0 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图2     98 (基板/200/1700/200/1700)     0.30     1.0 基板/Ti/Al-0.3wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.3wt％Sc-1.0wt％Cu     图2     72 (基板/200/1700/200/1700)     0.15     0.5 基板/Ti/Al-0.5wt％Sc-0.5wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-0.5wt％Cu     图2     54 (基板/200/1700/200/1700)     0.15     1.0 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-1.0wt％Cu     图2     98 (基板/200/1700/200/1700)     0.15     2.0 基板/Ti/Al-0.15wt％Sc-2.0wt％Cu/Ti/Al-0.15wt％Sc-2.0wt％Cu     图2     171 (基板/200/1700/200/1700)
实施形态8
使用具有实施形态2的实施例3、4的电极结构的电极膜做成输入功率的第1级的 SAW谐振元件成串联配置的梯型SAW滤波器，以与实施形态1完全相同的方法进行耐 受电功率性能试验，测定其寿命。
图12(a)是本发明实施形态8的SAW滤波器的立体图，图12(b)为其结构图。在 图12中，6是串联配置的SAW谐振元件，7是并联配置的SAW谐振元件。图13是表 示串联配置的谐振元件及并联配置的SAW谐振元件的阻抗特性与滤波器特性的关系的 概念图。
在图13中，8表示滤波器特性，9表示并联配置的SAW谐振元件的阻抗特性，10 表示串联配置的SAW谐振元件的阻抗特性，11表示并联的SAW谐振元件的串联谐振 点，12表示并联的SAW谐振元件的并联谐振点，13表示串联的SAW谐振元件的串联 谐振点，14表示串联的SAW谐振元件的并联谐振点。    
由图13可知，在梯型SAW滤波器的情况下，滤波器特性的低频侧的特性由并联 配置的SAW谐振元件形成，而滤波器特性的高频侧的特性由串联配置的SAW谐振元件 形成。因此在接收频带设置于发送频带的低频率的一侧的系统中，从发送侧泄漏的信 号被施加于比接收侧滤波器频率低的衰减区域、亦即并联配置的SAW谐振元件的谐振 点附近。
因此，在用梯型滤波器作为天线共用器用的接收侧滤波器的情况下，使用于实施 形态1～7的、在输入侧第一级并联配置SAW谐振元件的示于图1的SAW滤波器中， 从发送侧泄漏的信号几乎都在第一级的并联配置谐振元件一级流入接地电位，而且电 功率施加于在电极上并联配置的SAW谐振元件的谐振点附近。在SAW谐振元件上谐振 点是电极被最大激励的点，电极最容易劣化。
与此相反，在第一级上串联配置SAW谐振元件的、图12所示的SAW滤波器的情 况下，从发送侧泄漏的信号几乎都在第一级的串联配置SAW谐振元件和其后的并联配 置SAW谐振元件两级流入接地线，向并联配置SAW谐振元件施加的电功率减小了。第 一级的串联配置SAW谐振元件由于发送侧的泄漏信号偏离谐振点很多，电极不会大谐 振。其结果是，能够在设计上使耐受电功率性能得到提高。图14表示耐受电功率性 能试验的结果。实施例3、4的SAW滤波器，以图1所示的将第一级并联配置的电路 结构评价的结果如图7所示，表明寿命是不够的，但是如果如图12所示，第一级使 用串联配置的电路，则都具有1W 5万小时以上的寿命，能够作为天线共用器的接收 级滤波器使用。
在上述本发明实施形态1～7中，是在向铝的扩散系数比铝的自扩散系数小的第1 金属层采用Ti，而第2层金属中至少一种以上的常温下固溶于铝的金属采用Sc，至 少一种以上的常温下在铝的晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属采用Cu的情况 下举出的实施例，但是并不限于此，向铝的扩散系数比铝的自扩散系数小的第1金属 层使用从高熔点金属钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨及HfN、HfC、ZrN、ZrC、 TaC、TiW、TiN选出的一种以上的材料也能够得到相同的效果。又，在第2金属层中 常温下固溶于铝的金属采用Sc、镓、铪、锌、锂、锆、钛、镁中的至少一种以上的金 属时，以及常温下在铝的晶界偏析或与铝形成金属间化合物的金属采用锗、铜、钯、 硅中的至少一种以上的金属的情况下也能够得到相同的效果，能够得到耐受电功率性 能优异的电极膜。
又，在各实施例的电极中，第1金属层或第2金属层有多层，但是使用于各层的 第1金属层和第2金属层不必一定分别是相同的材料或相同组成的材料，而且不必具 有相同的膜厚。
工业应用性
如上所述，采用本发明能够得到优异的耐受电功率性能，受热时稳定性好，能够 防止插入损耗增加，并且能够得到可使用已有的图案形成技术制作的SAW器件。其结 果是，能够在施加大功率的移动电话的共用器部分使用SAW器件，能够谋求天线共用 器的小型化和轻巧化。