专利名称：弹性表面波器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及弹性表面波器件及其制造方法。尤其是有关这样的具备电极膜的弹性表面波器件及其制造方法，该电极膜具有经过改进的耐功率性。
弹性表面波器件，特别是弹性表面波滤波器已变成为取代电介质滤波器频频地被利用于汽车电话和携带电话等等的RF波段滤波器中。其原因是，可以举出弹性表面波器件、特别是弹性表面波滤波器与电介质滤波器相比其尺寸小，而在相同大小的情况下相比则在电学特性方面优异等等。
弹性表面波器件至少由压电性基板，由已形成于该压电性基板的表面上的金属膜构成的电极图形以及收容该压电性基板与电极图形的封装构成。作为压电性基板。应用铌酸锂，钽酸锂和水晶等等，在其表面上形成由铝金属膜等构成的电极图形，置于封装中。
在图5中示出了一般性的现有的弹性表面波器件的制造工序。首先，在工序(a)中已进行了基板清洗的压电性基板50上边。在工序(b)中作为电极材料用蒸镀或溅射法形成金属膜51。在其上边用比如说旋涂法涂敷光刻胶。接着如工序(c)所示，用曝光机曝光所要求的图形，并进行显影之后，得到光刻胶图形52。之后，在工序(d)中，用湿蚀法或干蚀法使金属膜形成所要求的电极图形53。用于形成图形的光刻胶在工序(e)中用剥离液或者灰化法(ashing)去掉。到此为止被称之为光刻工艺的前工序就结束了。然后，在工序(f)中，用划片机把已形成了电极图形的压电性基板切割成各个芯片。接下来，在工序(g)中，用粘结剂把已切下来的芯片固定到封装中之后，在工序(h)中进行金丝压焊布线。最后，为确保气密性，在工序(i)中使盖焊上，在工序(j)中对特性进行检查，后工序结束。
弹性表面波器件，在1GHz前后的RF波段使用的情况下，存在着梳形电极的电极宽度及电极间隔变得微细为1μm前后，因而存在寿命短的问题。决定弹性表面波器件的寿命的。主要是电极膜的耐功率性。当使弹性表面波器件处于工作状态时，对压电性基板上的电极膜将加上与频率成比例的反复应力。由于加在该电极膜上的反复应力，在电极膜上将因移动而产生突起和空隙这样的缺陷，使弹性表面波器件的特性大大地变坏。这种电极膜的劣化现象、频率越高还有所加功率越大则越明显。另外，在设计上，频率越高就必须把电极膜作得更薄，把电极宽度作得更微细。除去这些因素之外，频率越高，在电极膜上就越容易产生缺陷，使耐功率性变坏。
由于比重小，电阻小等理由，在弹性表面波器件的电极膜上最初使用的是铝(Al)。但是，在把Al用到电极膜上的情况下，高频化所伴生的上述电极膜的劣化就成为问题。作为改善这种因徙动而产生的电极膜的劣化现象的手段。J.I.Latham等人公开了(Thin solid Films 64、PP 9～15，1979年)作成向Al中掺入微量的Cu(铜)之类的异种金属的Al-Cu(铝铜合金)的办法。借助于这种Al的合金化。就可以抑制电极膜产生突起和空隙，就可改进弹性表面波器件的耐功率性。
然而，这种因Al的徙动而产生的劣化在半导体的领域中也产生了问题。作为在半导体布线中的Al的徙动，人们知道主要有两种因电流而产生的电徙动和因起因于薄膜的多层化的剩余应力而产生的应力徙动。在弹性表面波器件中，与在半导体领域中的情况不同，如上边说过的那样，将加上与工作频率成比例的反复应力。江
、森下等人，在电子情报通信学会论文杂志vol.J67-C，No.3，PP278～285，1984“SAW谐振子中的Al薄膜的金属徙动”中，对Al的徙动进行了详细的讲述。Al的徙动首先在半导体布线中成了问题。半导体布线的情况下的徙动粗分起来有以下两种直流电流所产生的电徙动(EM)和在形成多层布线时产生的剩余应力所产生的应力徙动(SM)。在该论文中，简明地说明了弹性表面波器件中所产生的徙动的原因。根据这一说明，当把保护电极接地使得2个叉指换能器(IDT)之间电接地而不能激励或接收表面弹性波(SAW)时，在该保护电极上就会形成与表面弹性波(SAW)的驻波相对应的条纹。这种条纹是因Al的徙动而产生的空隙和突起。在这种情况下，已经弄清楚了这种条纹起因于表面弹性波的驻波的应力，因为在保护电极中没有电流流过。因此，可以说在弹性表面波器件的情况下在Al中所产生的徙动是与电流或者剩余应力所产生的EM、SM不同的声徙动。另一方面，由于在表面弹性波电极上作用有与表面弹性波对应的反复应力，故这一现象也可以叫作金属疲劳。人们认为该应力值与块状的Al的拉伸应力(疲劳极限)大体相同，或者是将超过拉伸应力的值。
在携带电话所用的RF波段滤波器中，在发送一侧与接收一侧所投入的功率不同，一般说与发送一侧相比接收一侧所投入功率小。但是，即使是在投入功率小的接收一侧的滤波器中，在功率投入至少0.1W，室温25℃下，其寿命要求为10年以上。在用弹性表面波器件，特别是用多模式弹性表面滤波器构成这种滤波器的情况下，若把现有的纯Al膜用作电极材料，则寿命只有数年，不能满足寿命10年以上这样一种要求。
于是本申请发明者们把上边讲过的耐功率性高的Al-Cu合金膜(Al-0.5wt％ Cu)用作电极材料对多模式弹性表面波滤波器的寿命进行了试验。作为试样，应用的是作为以欧洲为中心正迅速进行普及的GSM系统的接收一侧的滤波器(中心频率947.5MHz)而设计的试样。在寿命试验期间，由于在电极膜上会产生空隙或突起这样一些缺陷，故该电极膜的膜电阻变大，滤波器的插入损失将增加。这里，把TF(Timeto Failure失效时间)引入器件寿命中，把插入损失增加到0.5dB为止的时间作为器件寿命，对投入功率和周围温度进行了加速寿命试验。其结果是倘对本身为GSM标准的投入功率为0.1W，环境温度为25℃的器件寿命进行估计，则在用作试样的多模式弹性波表面器件中，寿命大体上约30年。
从上述结果可知，即便是在多模式弹性表面波器中，如把Al-Cu合金膜(Al-0.5wt％ Cu)用作电极材料，也可以得到足够的耐功率性。但是，在比如说发送一侧滤波器和天线分波器中，由于要投入比较大的功率，故存在着用上述功率膜的耐功率性不能得到足够的寿命的问题。
作为改善这一寿命的手段，田渕等人在“便携式电话分波器用SAW滤波器的耐功率性评价”(电子情报通信学会技术报告资料，US 87-18)中报告了对Al合金膜的耐功率性的研究，根据这一报告，在Al-Cu合金膜中，可用增加Cu的含有量的办法改善寿命。另外，该寿命的改善直到Cu的含有量为2.5wt％为止，Cu掺入得超过这一量值寿命反而会变坏。这样一来，可知在由Al-Cu合金膜构成的电极材料中，Cu的含量在2.5wt％下耐功率性最好。但是，Cu的含量的增大，因下述理由会产生制造上的问题。
第1，在Al与Cu的组合中，将产生大的局部电池，在该局部电池的制造过程中，特别是在光刻、刻蚀等等中，会促使电极膜腐蚀，这一点是知道得很清楚的。另外，现在，在刻蚀中一般采用应用了可以高精度地形成微细电极的氯系等离子气体的干蚀技术。在把干蚀技术应用到这种Al-Cu合金膜上去的情况下，由于Cu的氯化物的沸点高，故具有难于进行刻蚀的问题。此外，由于有时候会残存下Cu的氯化物，故还存在着在干蚀之后易于产生电极腐蚀的问题。
在图7中示出了在应用于氯系等离子体的干蚀之后发生的电极腐蚀的实验结果。在图7中，横轴是Al-Cu合金中Cu的含量，纵轴是在25μm×25μm的面积内已发生的电极腐蚀的个数。由图可知，在纯铝膜中不产生的电极腐蚀因加进了Cu而产生的合金化使其产生变得显著起来。可知在Cu的含量达到0.5wt％之前，电极腐蚀几乎不发生，而一旦超过了这个量则相对Cu的添加量指数函数式地增加。就是说，为了改进Al-Cu合金膜的耐功率性增加Cu的含量这一作法反过来将加大在制造工序中的电极腐蚀的问题。
另一方面，作为改进这种Al-Cu合金膜的耐功率性的另一种手段，可以举出已公开于特开平7-122961号公报中的三层构造电极。在该公开公报中，公开了在含Al-Cu合金的一对Al膜之间已插入了Cu的构造。根据该公开公报的启示，由于作成为Al-Cu合金膜·Cu·Al-Cu合金膜这么一种三层构造，故与现有的Al-Cu合金膜相比，可以大大地改进耐功率性。但是，在这种三层构造的构成中，虽然耐功率性可以大大地提高。但在制造容易性这一点上却存在着问题。在该构造中，由于在中间层中存在着Cu，故很清楚，上边讲过的由Cu和Al造成的电极腐蚀的问题比在Al-Cu合金膜中的电极腐蚀变得更为深刻。还有，在Al合金与Cu中，刻蚀中的刻蚀剂，即在湿法刻蚀中的刻蚀液的组成，在干法刻蚀时的刻蚀气体种类不同，且作成为三层构造时，为了对其进行加工的装置将变得非常庞大。另外，在电极材料成膜中，必须经过三次成膜过程，故存在着造价变高的问题。
于是，本发明的目的是提供一种电极材料应用现有的Al-Cu合金，不需改变其合金组成或构成就提高了电极薄膜的耐功率性的弹性表面波器件及其制造方法。
本发明的又一个目的是提供这样的一种弹性表面波器件及其制造方法，制造容易，不产生电极腐蚀问题，可提高耐功率性。
本发明的另外一个目的是在不限于Al-Cu合金，在把添加元素对基质材料的固溶极限非常之小的合金系用作电极材料的弹性表面波器件中，用简单的方法就可改善耐功率性。
在本发明的一个实施例中，为了达到上述目的，对在压电性基板上边已形成了由已添进了Cu的Al合金膜构成的电极的弹性表面波器件进行了改良。本发明的弹性表面波器件的特征之处在于Al合金膜中的Cu元素的浓度在晶粒边界近傍比晶粒内高、且在晶粒边界附近已偏析了出来。换句话说，在本发明的弹性表面波器件的电极中，不是以析出于晶粒边界处的与Al之间的金属间化合物的形态而是以Cu元素形态存在的Cu的浓度。具有在晶粒边界附近比晶粒内高而且已变成为偏析状态的特征。在这里，几乎是在所有的情况下，在晶粒边界上都会生成Al与Cu的金属间化合物。但是在本发明中所考虑的，不是以化合物的形态存在的Cu成分的浓度，而是以Cu元素的形态存在的Cu浓度。
在本发明的最佳实施例中，形成弹性表面波器件的电极的Al合金膜的晶粒边界附近的Cu元素的浓度与晶粒内的Cu元素浓度之比大于1.6。
在本发明的另一最佳实施例中，形成弹性表面波器件的电极的Al合金膜的晶粒边界附近的Cu元素的浓度与晶粒内的Cu元素浓度之比大于2.2。
在本发明的一个实施例中，理想的是在弹性表面波器件的压电性基板的表面上边形成有由已加入了0.5wt％～2wt％的Cu的Al合金膜构成的电极。
在本发明的再一个实施例中，理想的是弹性表面波器件被构成为多模式弹性表面波滤波器。
此外，本发明还提供制造经过改良的弹性表面波器件的方法。这种方法是对包括制造具有在压电性基板上边形成由已加进了Cu的Al合金膜构成的电极图形的工艺和把已形成了电极图形的压电性基板芯片安放于封装中去的工艺的弹性表面波器中的工序、和对合金膜进行老化处理的弹性表面波器件的制造方法的一种加以改进的方法，在弹性表面波器件的制造方法中，其特征是老化处理在150℃～250℃的温度下进行不多于100个小时的时间(不包括0)。
倘采用本发明的一个实施例，则弹性表面波器件的制造方法将对包括组装弹性表面波器件的工序和对合金膜进行老化的处理的工序的弹性表面波器件的制造方法加以改良，其中，上述组装弹性表面波器件的工序具有下述工艺在压电性基板上边形成已加入了铜的Al合金膜的工艺；在合金膜上边涂覆光刻胶，曝光并显影之后，得到光刻胶图形的工艺；用刻蚀法把合金膜形成为所希望的图形的工艺；除去光刻胶的工艺；把已形成了多个所要求的电极图形的压电性基板切割成一个个芯片的工艺；把芯片固定到封装内并用金丝压焊法进行布线的工艺；把盖焊接到封装上的气密密封工艺。在这种弹性表面波器件的制造方法中，其特征是，老化处理在150℃-250℃的温度下进行不多于100个小时的时间(不包括0)。
在本发明的弹性表面波器件的制造方法中，老化处理，理想的是在200℃～250℃的温度下进行5个小时～50个小时，在200℃～250℃的温度下进行5个小时～25个小时的老化则更为理想。
在本发明的最佳实施例中，老化处理在已在压电性基板上边形成了合金膜之后进行是理想的。
在本发明的最佳实施例中，老化处理在弹性表面波器件组装后进行是理想的。
再有，在本发明另一最佳实施例中，理想的是弹性表面波器件是多模式弹性表面波滤波器。
在本发明的又一个实施例中，在弹性表面波器件的电极使用具有对合金基体材料的固溶极限小的添加元素的合金系的情况下，使添加元素偏析于合金晶粒边界上且使添加元素的浓度在晶粒边界处比晶粒内高。
弹性表面波器件的电极薄膜的徙动，虽然电极劣化的情况与通常的半导体器件的电徙动和应力徙动类似，但其机构却不同。通常的半导体器件与弹性表面波器件之间的差异是在弹性表面波器件的情况下，在电极薄膜上加有大的反复应力。在川胜孝治等人的“SAW器件的电极内相当应力的FE评价”(电子情报通信学会技术报告资料，US 90-70/EA 90-83)这一报告中，给出了加到种种的压电性基板上边的电极薄膜上的应力的计算结果。根据这一报告，电极内的最大应力值变成为107Pa的数量级，变成为与Al的拉伸强度同等程度或超过了Al的拉伸强度的值。在弹性表面波器件的情况下，除去所加功率(电流)之外，还加有这么大的反复应力，故人们认为由于徙动在电极内将产生空隙和突起从而使耐功率性劣化。
为了改善上述的电极薄膜劣化现象，人们知道把Al合金用作电极材料。用使电极材料合金化的办法，与纯Al的电极薄膜相比耐功率性将会提高。其理由虽无定说，但可以举出下述2个理由。其一，通过向Al中加进Cu之类的添加金属的办法会使晶粒变得微细，提高耐功率性。另一种理论是通过加进添加金属，可以抑制徙动中的Al的晶粒边界扩散，因而提高耐功率性。
本发明的发明者们为了确认这种Al合金化的效果。在把纯Al用作电极材料的情况和把Al-Cu合金用作电极材料的情况进行了比较试验，并用扫描电镜(SEM)观察并报告了电极劣化(徙动)(木村等、第56回应用物理学会学术演讲会预稿集，28P-L-11)。其结果是，在应用纯Al的情况下，已确认沿着晶粒边界发生了空隙，而在用Al-Cu合金的情况下，则相当程度抑制了沿着该晶粒边界的空隙的产生，若继续进行试验，则可确认每一晶粒都空隙化。从这一结果可以理解在把Al-Cu合金用作电极材料的弹性表面波器件的情况下，为合金化而加进的添加元素抑制了Al的晶粒边界扩散。
此外，对于采用在成膜后在从150℃到250℃的温度范围内进行不足100个小时的老化处理的办法使耐功率性提高的原因，可以理解为当从在老化前后几乎没有膜应力的变化这一现象、和在观察过的老化前后的晶粒的范围内没有观察到粒径的变化这一现象进行推测时，在晶粒里边没有由于老化处理而产生任何变化。
在已向Al中添加了微量的Cu的Al-Cu含量中，人们知道室温附近Cu的固溶极限非常之小(0.2wt％前后)。但是，由于应用非平衡材料制作条件，故制作具有已超过了该固液极限的浓度的合金组成的材料是可能的。就是说，人们知道制作体材料的急冷法，制作薄膜材料的溅射法等等，通过采用这些人所共知的方法中的任何一种，就可以得到具有已超过了固溶极限的Cu浓度的合成组成的Al-Cu合金。
在这样的条件下制作出来的Al-Cu合金的电极薄膜，如图4(a)所示，在成膜之后是Cu进行强制性的固溶的非平衡状态。于是，倘生成膜后进行热处理即进行劣化处理等等的操作，则如图4(b)所示，过剩地添加进去的Cu元素就将在晶粒边界近傍偏析、由于这种状态是准稳定的，故当继续进行老化处理等的热处理操作时，则如图4(c)所示，就向稳定相转移，在晶粒边界上析出金属间化合物，变成为稳定的状态。在Al-Cu合金的情况下。这一稳定相为θ相，在晶粒边界上析出的金属间化合物为CuAl2。这种θ相中，Cu不会以单体的形态析出于晶粒边界上。
在特开平7-122961号公报中，人们讲到了在Al-Cu合金膜中的晶粒边界上析出来的CuAl2以使晶粒边界形成的网络构造的办法对耐功率性改善作出了贡献。就是说，所说的本身为图4(c)的那种稳定的状态的θ相对耐功率性作出了贡献是这一公开公报的说明。在本发明中，在这种稳定的CuAl2进行析出的途中所产生的使Cu进行偏析的准稳定状态，即示于图4(b)的状态是用老化处理实现的。在本发明的弹性表面波器件中，人们认为已偏析于电极材料的晶粒边界近傍的Cu元素对耐功率性的提高将作出贡献。换句话说，人们认为采用使Cu在晶粒内向晶粒边界近旁偏析的办法，使晶料迫界近傍的Cu浓度变得比晶粒内大，就可以作成耐功率性优良的合金电极材料构造。
图1的图表示出形成了本发明的弹性表面波器件的电极的Al-Cu合金膜中的晶粒边界近傍的Cu元素的浓度与晶粒内的Cu元素浓度之比与电极的寿命特性的关系。
图2的图表示出了形成本发明的弹性表面波器件的电极的Al-Cu合金膜的老化处理时间与寿命特性的关系。
图3的图表示出了形成本发明的弹性表面滤器件的电极的Al-Cu合金膜的老化处理时间与晶粒边界近傍的Cu元素浓度对晶粒内Cu元素浓度之比，即添加元素的偏析状态之间的关系。
图4(a)的示意图示出了紧接在形成了Al-Cu合金膜之后的晶粒内的Cu元素的分布状态。
图4(b)的示意图示出了在对Al-Cu合金膜施行老化处理时的中间阶段Cu元素在晶粒边界近傍偏析的状态。
图4(c)的示意图示出了在继续进行老化处理的情况下。已在晶粒边界近傍偏析出来的Cu元素，作为金属间化合物在晶粒构造的三态点析出的情况。
图5的流程图示出了弹性表面波器件的一般性制造工序。
图6的示意图示出了耐功率试验所用的电路。
图7的图表示出了Al-Cu合金膜中的Cu含量与干蚀后所产生的电极刻蚀个数的关系。
图8的图表示出了Al-Cu合金电极的老化时间与金属间化合物的析出量的关系。
以下参考附图对本发明的实施例详细地进行说明。
本实施例的弹性表面波器件是一种在设计成GSM系统接收一侧滤波器规格(中心积率947.5MHz)的铌酸锂(LiNbO3)压电性基板的上边已形成了由0.17μm厚的掺Cu的Al合金膜构成的电极的多模式的弹性表面波滤波器。作为电极中的Cu含量已作成了0.5wt％、1.0wt％和2.0wt％这三种。
在这里，说明本发明的弹性表面波器件的制造方法。在铌酸锂(LiNbO3)的压电性基板上边用溅射装置，用上述添加比例形成厚0.17μm的含Cu的Al-Cu合金的薄膜电极。之后，在100、150、200、250、300℃的各温度条件下、进行5、10、25、50、100小时的老化处理。再依照示于图5的现有的方法，用光刻技术进行电极的图形化。再经组装工序，就形成了弹性表面波滤波器。
在这里说明弹性表面波滤波器的寿命试验即说明耐功率性的评价。作为实验频率使用了波滤器的通带中耐功率性最不好的区域内的频率的最高点。加速实验条件定为环境温度80℃、输入功率1W。在图6中示出了实验中所用的耐功率试验所用的测定电路。在图6中，从振荡器61发生的高频信号用高频放大器62放大到1W，并通过隔离器68加到位于80℃恒温槽63内的弹性表面波滤波器64上。弹性表面波器件即滤波器64被连到高频功率计69上。此外，为了测定加上功率时的电学特性，网络分析仪65通过定向耦合器70和衰减器71连至弹性表面波滤波器64的两端。为了控制振荡器61、高频功率计69和网络分析仪65，控制器67用GP-IB电缆之类的电缆66连接这些机器。此外，器件寿命把滤波器的插入损失已增加到0.5dB时的时间作为TF(Time to Failure)来求。
在图2(a)、(b)、(c)中示出了这种Al-Cu合金电极膜的耐功率性的实验结果。在各图中，纵轴分别表示归一化寿命。其中，归一化寿命定义为已进行了老化处理时的器件寿命(TF aging)和未进行老化处理时(即老化时间为0小时)的器件寿命(TF non-aging)之比。就如从该图可以看出的那样，在老化时间从5个小时到50个小时之间，借助于进行老化处理，可知寿命会提高数倍。特别是在老化温度为200℃和250℃时，老化处理约10个小时，表现出不进行老化处理时的3倍以上的耐功率性。当老化处理时间超过了10个小时时，耐功率性改进的趋势减小。在老化温度为150℃的情况下，当老化处理时间超过20小时的情况下，可以看到耐功率性的改善。在老化温度比150℃低的情况下，在该处理时间之内不出现老化处理的效果。另外，在老化温度为300℃的情况下，在老化的初期人们观察到了耐功率性改善的效果，但是在老化期间或者在把器件从老化炉中取出之际，常常发生压电性基板的断裂，使成品率变坏。因此，该温度不能说是实用性的老化温度。由上述可知，在本发明中所使用的老化温度理想的是从150℃到250℃的温度范围，老化时间在100小时以下，理想的是定为50个小时以下。更为理想的是定为30个小时以下，用这样的条件，从实验上已发现，与不进行老化的情况相比耐功率性可以提高几倍。
另外，向Al中添加的Cu的比率对耐功率性的改善也具有若干的影响。如从图2(a)、(b)、(c)的对比可以看出的那样，在Cu的含量为1wt％的情况下，在老化温度200℃及250℃、老化时间30个小时以下，显示出显著地改善了的归一化寿命。Cu含量为2wt％的情况下，在老化温度200℃、老化时间30个小时以下的条件下，显示出显著地改善了的归一化寿命。Cu的含量为0.5wt％的情况下虽然也看到了改善的效果。但其改善程度要低一些。
虽然以上所说明的实施例是对电极材料在成膜之后进行了老化处理的情况的实施例，但对于专业人员来说即便是在组装之后进行老化处理也可得到同等的效果这件事是明显的。
其次，为了弄清楚耐功率性已改善的原因对已施行了老化处理的电极膜进行分析。在图3中示出了用EDX(Energy DispersiveX-ray Spectroscopy，能散X射线光谱分析法)测定施行了200℃的老化处理后的电极膜的晶粒内和晶粒边界近旁的Cu元素的X射线强度的结果。在图中，纵轴表示晶粒边界近傍的Cu元素浓度对晶粒内Cu元素浓度之比。与示于图2中的耐功率性试验结果相对应，在施行了本身为被承认为寿命的改善的老化时间的5个小时到50个小时的老化的试样中，本身为添加元素的Cu在晶粒边界近傍进行偏析，变成了图4(b)所示的状态，且从分析得知，与晶粒内相比较，晶粒边界附近的Cu元素的浓度变高。对于老化时间为100个小时的试样。连寿命的改善也看不到、添加元素向晶粒边界附近的偏析也不能确认。这种情况被认为是；当过度地进行老化处理时，如图4(c)所示，已偏析出于晶粒边界附近的添加元素以更加稳定的金属间化合物、即在Al-Cu合金的情况被称之为θ相的CuAl2的形式析出于晶粒构造的三态点处的缘故。
图8示出了在200℃的处理温度下的老化时间与已在晶粒边界上析出的身为金属间化合物的CuAl2的量之间的关系。由于CuAl2定量性的测定是困难的，故由已析出于15μm平方的面积内的电极膜中的晶粒边界(三态点)上的该化合物的面积来求。从图8可知，在200℃下进行的老化处理所产生的CuAl2的析出量的变化与示于图2(a)、(b)、(c)中的200℃时的变化不一样。另一方面，图3中的200℃下的老化处理的Cu偏析量的变化与示于图2(a)、(b)、(c)的200℃的老化处理时的变化，其变化情况却极其之好地一致。就是说，并不是在晶边界上已析出的金属间化合物(CuAl2)对耐功率性作出了贡献，而是示于图3的Cu的偏析对耐功率性作出了大的贡献。这一点已从实验上弄明白了。
为了便于弄清楚上述结果，示出了横轴取为晶粒边界近傍的Cu元素的浓度对晶粒内Cu元素浓度之比，纵轴取为器件的归一化寿命时的实验结果。就如从该图可以看出的那样，当晶粒边界近傍的Cu元素的浓度与晶粒内Cu元素浓度之比变得大于1.6时，就可以看出归一化寿命的改善。特别在这一比值为2.2～2.9的范围内，耐功率性的改善表现为接近2倍～3倍。由上述可知，添加元素在晶粒内和晶粒边界近傍不一样，采用把进行过处理使得添加元素的浓度在晶粒边界近傍变高的合金用作电极材料的办法，在实验上也可发现弹性表面波器件的寿命，即电极材料的耐功率性可以提高数倍。
以上所说明的实施例，是关于在使电极材料成膜后进行加热老化使晶粒内和晶粒边界处添加元素浓度变化后的情况的实施例，但是，本发明并不仅仅限于应用在该实施例中所说明过的那种方法的例子。此外，在本发明中，作为电极材料也可以利用Al-Cu合金以外的合金。例如，即使在Al-Ti合金、或其他在室温附近的固溶极限非常之小的合金类中，也可用上边说过的方法相同的方法得到同样的效果，这一点对于专业人员来说是明显的。采用把以往所使用的Al含金薄膜用作电极材料并控制该合金中的微细构造的办法。就可以进一步提高弹性表面波器件的耐功率性。
就如以上述实施例为基础所说明的那样，采用使Al合金膜中的Cu元素浓度与晶粒内比较偏析于晶粒边界近傍的办法。本发明的弹性表面波器件就可以把弹性表面波器件的耐功率性提高数倍。另外，采用用抑制Al-Cu的金属间化合物的生成即抑制向晶粒边界上析出这样的方法来进行老化处理的办法。就可以控制微细构造使得Al合金膜的Cu偏析于晶粒边界近傍，从而将耐功率性提高数倍。
以上，根据特定的实施例对本发明进行了图解和说明，但是，本发明并不受限于该实施的细节，还广泛地包括在被认为是权利要求的范围中所述的器件和方法之内的范围内进行的变更和修正。
权利要求
1.一种弹性表面波器件，包括有压电性基板和由在上述压电性基板的表面上形成且已加入了Cu的Al合金膜构成的电极，其特征是在上述电极的Al合金膜上存在着非金属间化合形态的Cu，且该Cu元素的浓度与晶粒内相比在晶粒边界附近高，Cu元素已从晶粒内偏析出于晶粒边界近傍。
2.如权利要求1所述的弹性表面波器件，其特征是上述Al合金膜中的晶粒边界近傍的Cu元素浓度与晶粒内Cu元素浓度之比大于1.6。
3.如权利要求1或2所述的弹性表面波器件，其特征是，上述Al合金膜中的晶粒边界近傍的Cu元素浓度与晶粒内Cu元素浓度之比大于2.2。
4.如权利要求1～3的任一权利要求所述的弹性表面波器件，其特征是上述Al合金膜是添加了0.5wt％到2wt％范围的Cu的Al合金膜。
5.如权利要求1～4中任一权利要求所述的弹性表面波器件，其特征是上述弹性表面波器件是多模式弹性表面波滤波器。
6.一种弹性表面波器件的制造方法，包括组装弹性表面波器件工序和老化处理上述合金膜的工序，其组装弹性表面波器件的工序具有在压电性基板上边形成由已添加了Cu的Al合金膜构成电极图形的工艺和把已形成了该电极图形的压电性基板收容于封装中的工艺，其特征是上述老化处理仅仅在150℃～250℃的温度下，在不多于100个小时的时间(不包括0个小时)内进行。
7.一种弹性表面波器件的制造方法，包括下述工序①组装弹性表面波器件工序，它具有在压电性基板的表面上边形成已添加了Cu的Al合金膜的工艺；在该合金膜上边涂敷光刻胶并用使之曝光，显影的办法得到光刻胶图形的工艺；刻蚀处理上述合金膜以形成所希望的电极图形的工艺；除去上述光刻胶的工艺；把已形成了多个所希望的电极图形的压电性基板切断为一个个芯片的工艺；把该芯片固定于封装内并用金丝压焊法进行布线的工艺；把盖焊到上述封装上的气密密封工艺；以及②老化处理上述合金膜的工序，其特征是上述老化处理，在从150℃到250℃的范围的温度下，仅进行不多于100个小时(不包括0个小时)的时间。
8.如权利要求6～7中的任一项权利要求所述的弹性表面波器件的制造方法，其特征是上述老化处理，在从200℃到250℃的范围内的温度下进行从5个小时到50个小时。
9.如权利要求6～8中的任一项权利要求所述的弹性表面波器件的制造方法，其特征是上述老化处理在从200℃到250℃的范围内的温度下进行5个小时到25个小时。
10.如权利要求6～9的任一权利要求所述的弹性表面波器件的制造方法，其特征是上述老化处理在压电性基板上边形成了合金膜后进行。
11.如权利要求6～9中的任一权利要求所述的弹性表面波器件的制造方法，其特征是上述老化处理在弹性表面波器件组装之后进行。
12.如权利要求6～12中任一项权利要求所述的弹性表面波器件的制造方法，其特征是上述弹性表面波器件是多模式弹性表面波滤波器。
13.一种弹性表面波器件，包括有压电性基板和已形成于上述压电性基板的表面上的电极，其特征是上述电极由含有合金基体材料和对此合金基体材料固溶极限小的添加元素的合金膜构成；在上述电极的合金膜中存在着非金属间化合物形态的添加元素，该添加元素的浓度在晶粒边界近傍比晶粒内高，且添加元素从晶粒内已向晶粒边界近傍偏析。
14.一种弹性表面波器件的制造方法，包括具有在压电性基板上边形成由已向合金基体材料中添加进了添加元素的合金膜构成的电极图形的工艺和把已形成了该电极图形的压电性基板收容于封装中去的工艺的组装弹性表面波器件工序，以及老化处理上述合金膜的工序，其特征是上述老化处理在使非金属间化合物形态的上述添加元素向晶粒边界近傍偏析以使得在晶粒边界处比晶粒内浓度变高的温度和时间的条件下进行。
全文摘要
对在压电性基板上边已形成了由已添加了铜的铝合金膜构成的电极的弹性表面波器件加以改良。在弹性表面波器件的电极中，铝合金膜中的铜元素的浓度在晶粒边界近傍比晶粒内高，故偏析于晶粒边界处。在这种弹性表面波器件的电极中，在晶粒边界处析出的不是以Al与Cu的金属间化合物的形态而是以铜元素的形态存在着的铜的浓度在晶粒边界处比晶粒内高，变成了偏析状态。形成弹性表面波器件的电极的铝合金膜的晶粒边界近傍的铜元素的浓度与晶粒内的铜元素的浓度之比大于1.6。在更为理想的形态中，这一比值大于2.2。形成于压电性基板的表面上边的电极理想的是由添加进0.5wt％～2wt％的铜的铝合金膜构成。另外，还公开了在压电性基板的表面上边形成这种电极的方法。
文档编号H03H3/00GK1165595SQ96191103
公开日1997年11月19日 申请日期1996年9月13日 优先权日1995年9月21日
发明者木村悟利, 中野正洋, 中泽道幸, 佐藤胜男 申请人:Tdk株式会社