用于表面声波器件的大功率处理的金属化结构及其制造方法技术

一种表面声波器件（９），其电极（１９）具有金属化结构，该金属化结构包括基本上由纯钛构成的第一层（２０）和由铝和钛的合金构成的第二层（２２）。钛占合金重量的约０．１％－１．０％，合金的其余部分是铝。第一层（２０）中的钛提供良好的粘附性，并为第二层（２２）提供优选的Ａｌ（１１１）晶粒取向。第二层（２２）中的钛为改善功率处理提供良好的机械强度，同时铝保持高电极导电性。金属化结构中的小晶粒结构可以进一步改善机械强度。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及射频设备领域，具体涉及射频滤波器，更具体涉及采用表面声波器件的射频滤波器。目前存着使无线通信装置中的元件小型化的迫切要求。例如，为促进快速、有效且灵活的音频和数据通信，重量轻、手提便携式蜂窝电话、用于以容易重构的方式连接办公楼内的计算机系统无线局域网、传真机及其它装置需要更小且更有效的元件。同时要求体积小、重量轻和高性能的各种这样的通信装置都需要滤波器。产品数量的日益增多，需要寻求采用固定波谱资源以完成以前想象不到的任务。这样的例子包括蜂窝电话、计算机和辅助设备链接其它日益复杂的个人或装备信息共享要求的主机等。使日益复杂的通信节点便携化的这种希望，就日益密集的射频资源来讲，对滤波技术有极高的要求。用于双工器中的表面声波(SAW)梯形滤波器是射频的一般选择，是由于它们具有较好的性能和较小的尺寸。然而，要求例如SAW双工器等小器件处理较高功率电平。例如，对于50,000小时的寿命来说，SAW双工器的标准规格要求双工器能够处理1瓦的功率。然后，由于涉及高功率密度，现有SAW技术很难满足该要求。解决功率处理问题的一种现有方法包括提供由第一铝铜合金层、第二纯铜层和第三另一铝-铜合金层构成的三层电极金属化结构。然而，该方法的缺点是，很难进行蚀刻，容易造成侵蚀，需要400℃下的附加退火步骤。另一现有技术的方法包括利用离子束溅射技术，一次淀积铝-钛合金单晶电极。然而，离子束溅射是一种很慢的工艺，如所属领域技术所知道的，该技术不适于批量生产。涉及平板显示技术的有关现有技术采用了钛层上的铝层。这样做的目的是控制电迁移。然而，该技术要求在金属层上另外淀积一介质膜，超过300℃的预热步骤，及对于限定金属化结构厚度来说非常重要的玻璃衬底。需要的是一种提供SAW器件的电极金属化结构的方法，该金属化结构可以提供良好的机械强度，稳定的频响应、额定功率下的长寿命，并具有与压电衬底的良好粘附性，并且容易以低成本批量生产。本专利技术具体记载于所附的权利要求书中。然而，参考结合附图的详细说明和各权利要求，可以获得对本专利技术的更充分理解，其中所有图中类似的标号表示类似的物件，以及附图说明图1是根据本专利技术压电衬底上具有交指型电极的SAW谐振器的平面图；图2是根据本专利技术第一实施例图1所示SAW换能器的一个电极的剖面图；图3是根据本专利技术图2所示电极的优选实施例的剖面图；图4是根据本专利技术提供图2所示电极金属化结构的方法的框图；图5是图2所示电极构型的频率响应随时间和功率的变化的曲线图；图6是加电情况下数个SAW金属化结构结构的寿命测试结果的曲线图。这里记载的例子按一种形式示出了本专利技术的优选实施例，并不想使这些例子构成任何方式的限定。本专利技术提供SAW器件的电极金属化结构，该金属化结构可以提供良好的机械强度，稳定的频响应、额定功率下的长寿命，并具有与压电衬底的良好粘附性，并且有利的是，本专利技术容易以低成本利用标准加工技术进行批量生产。图1是包括声波换能器13的声波谐振器10的简化平面，所说声波换能器13包括通过各总线条12与第一端子17或第二端子18交替耦合的交指电极19(这里也称为“指”“指状电极”等)。谐振器10任意地包括在声波传播的主要方向14、16上，设置于换能器13的任一侧上的反射器11。反射器11一般包括模拟电极19的金属电极，它们或者彼此电隔离，或者仅与特定反射器11内的一根总线条12耦合，或者可以在特定反射器11内彼此电连接在一起，但不与该特定反射器11外的结构电连接。交指电极19一般是周期性的，限定特定的声波波长，换能器13在该波长表现出特征声波中心频率及响应于通过端子17、18加的合适频率的电激发转换的声波能量的中心频率波长。有利的是，根据谐振器10的设计原理和性能目标，交指电极19为沿各方向测量的中心频率波长宽度的四分之一。这些电极设置于二分之一声波波长中心，通常分别与相关总线条12交替耦合，仔细地使各方向与优选的晶轴14、16对准，如所属领域所公知的，提供希望的声波转换、传播和反射特性。从电端子17、18供应给总线条12，并因此供应给交指或交错电极19的合适频率的电激发，导致换能器13中产生声波。类似的，撞击电极19的合适频率的声波引起电信号出现在端子17、18。这里所用的术语“声波波长”是指滤波器中心频率即滤波器通带的标称中心的声波波长。反射器11一般包括宽度为沿方向14、16方向测量的该波长宽度的四分之一的电极或其它反射结构，是由于该宽度的电极趋于具有反射性。然而，也可以采用提供合适反射特性的其它宽度，该宽度可以选择为适应包括衬底9的谐振器10所用材料的反射特性。现有谐振器一般通过以下方式制造于抛光的衬底上，即，利用类似于集成电路的制造技术，淀积和构图薄铝膜，正如所属领域所公知的，包括湿法蚀刻和干法蚀刻。这种谐振器可用于滤波器件和双工器。图2示出了本专利技术的第一实施例，其中SAW器件的每个电极19都由多个金属化层构成。包括压电衬底9的表面声波器件，带有设置于其上的金属化结构，用于限定交指电极19。每个交指电极19的金属化结构包括基本上由纯钛构成的第一层20，和由铝和钛的合金构成的第二层22，其中钛占合金重量的约0.1％-约1.0％，合金的其余部分为铝。可同样好地应用于SAW器件的压电衬底9有许多。其中典型的有ST切型的石英，及各种角度切型的铌酸锂、钽酸锂、四硼酸锂等。在优选实施例中，第一层20的厚度26小于或等于约400埃。另外，在优选实施例中，第二层22的厚度28约为2000-6000埃。更好是，第一层20的厚度26为约200埃，第二层22的厚度28为约4000埃。此外，较好是第二层28中包括占合金重量约0.5％的钛，这取决于例如电极19的导电性等设计要求。图3示出了图2所示电极19的优选实施例，这里引入对其的介绍作参考，该电极另外还包括基本上由纯钛构成的第三层24。第三层24的厚度30较好是小于或等于约400埃。本专利技术的实施例较好是采用具有小晶粒尺寸的金属化结构，以便提供改善的机械强度。具体说，金属化层淀积为使晶粒尺寸保持在小于0.3微米，较好是小于0.2微米。该电极的各金属层可在多室溅射设备中，不破坏真空的条件下连续溅射淀积得到。各金属层也可以在具有多个金属源的各处理室内用电子束淀积法连续淀积。后一种情况下，可通过纯铝和钛的同步比例淀积，直接形成合金。第一层20的厚度约为第二层22的厚度的十分之一，从而使第二层作为电极19的主体。第一层20中的钛起到增强电极19与衬底9间的粘附性的作用。同样重要的是，钛可以促进第二层22中的铝的优选Al(111)结构。从原理上说，所谓面心立方(fcc)结构金属中的这种(111)晶粒取向会产生最高可实现强度，是由于(111)金相面上极难发生位错移动的缘故。由于其高机械强度基础，第一层20中的钛也可以加强电极19的整个机械结构。第二层22的合金化用于得到更高的强度，是由于杂质被细TiAl3颗粒硬化及比纯铝更高的金属相稳定性的缘故。金属相稳定性是由于第一和第二层20与22间扩散的减慢，以及在第一和第二层20、22间的界面处，第二层22中铝的晶界稳定的缘故。上述本专利技术的结构减少了先前SAW金属化结构的失效问题。SAW金属化结构失效是由于高频机械应力造成的金属迁移造成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在压电衬底上提供电极金属化结构从而形成表面声波器件的方法，包括以下步骤：在衬底上淀积基本由纯钛构成的第一层；淀积由铝和钛的合金构成的第二层，其中钛占合金重量的约０．１％－１．０％，合金的其余部分基本上是铝，使第二层叠于第一层上； 及处理这些层，以便在限定表面声波器件的压电衬底上限定交指电极。

【技术特征摘要】
US 1998-12-2 09/2043371.一种在压电衬底上提供电极金属化结构从而形成表面声波器件的方法，包括以下步骤在衬底上淀积基本由纯钛构成的第一层；淀积由铝和钛的合金构成的第二层，其中钛占合金重量的约0.1％-1.0％，合金的其余部分基本上是铝，使第二层叠于第一层上；及处理这些层，以便在限定表面声波器件的压电衬底上限定交指电极。2.根据权利要求1的方法，其中淀积第二层包括淀积钛占合金重量的约0.5％的合金。3.根据权利要求1的方法，其中淀积第一层包括将第一层淀积为厚小于或等于约400埃。4.根据权利要求1的方法，其中淀积第二层包括将第二层淀积为厚约2000-6000埃。5.根据权利要求1的方法，其中处理步骤前，还包括淀积基本上由纯钛构成的第三层，使之叠于第二层上的步骤。6.根据权利要求5的方法，其中淀积第三层的步骤包括将第三层淀积为厚小于或等于约400埃。7.根据权利要求1的方法，其中通过溅射淀积实施淀积步骤，从而产生小晶粒尺寸，以提高机械强度。8.根据权利要求1的方法，其中进行各淀积步骤，形成小于0.3微米的晶粒尺寸。9.一种表面声波器件，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：S赖，
申请(专利权)人：CTS公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]