DE102011100468A1 - Mit akustischen Volumenwellen arbeitendes BAW-Filter - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit akustischen Volumenwellen arbeitendes BAW-Filter, das einen Mehrlagenaufbau aufweist, bei dem durch den Mehrlagenaufbau Funktionsschichten eines mit akustischen Volumenwellen arbeitenden BAW-Resonators realisiert werden, und bei dem ferner durch den Mehrlagenaufbau eine Verschaltung passiver Bauelemente gebildet wird, die einen Balun bildet, wobei der Balun zumindest eine Induktivität (L1, L2, L3) und zumindest eine Kapazität (C1, C2) aufweist, die aus strukturierten Funktionsschichten des BAW-Resonators gebildet werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des BAW-Filters.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit akustischen Volumenwellen arbeitendes BAW-Filter (BAW = Bulk Acoustic Wave).
  • In vielen Sender-Empfänger-Schaltungen werden zur Eliminierung von Störsignalen, die eine Phaseninformation beinhalten, symmetrische (balancierte) Leitungen verwendet. Diese teilen das Signal gegenphasig auf und addieren es anschließend. Dabei heben sich Störsignale, die auf beiden Leitungen gleichmäßig einkoppeln, auf, da ihre Beträge voneinander subtrahiert werden. Der Einsatz von balancierten Leitungen ist insbesondere in Empfangszweigen sinnvoll, da hier geringe Signalstärken üblich sind.
  • Bei einem mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden SAW-Filter (SAW = Surface Acoustic Wave) lassen sich Signale mit bestimmter Phasenlage abgreifen. Dieses ist bei einem BAW-Filter nicht ohne weiteres möglich. Die BAW-Filtertechnologie bietet jedoch deutliche Vorteile hinsichtlich einer höheren Flankensteilheit, einer glatteren Nutzbandcharakteristik und einem niedrigeren Temperaturkoeffizienten. Einem BAW-Filter, der eine unsymmetrische, unbalancierte Ausgangsleitung aufweist, kann ein Balun zur Umwandlung eines unbalancierten Signals in ein balanciertes Signal nachgeschaltet werden.
  • Um den Balun platz- und kostensparend mit einem Filter zu kombinieren, sind bereits Lösungen bekannt, bei denen ein Balun und ein BAW-Filter auf einem gemeinsamen Chip angeordnet sind.
  • US 6,670,866 beschreibt einen Chip, auf dem ein BAW-Filter sowie ein FBAR-Balun (FBAR = Film Bulk Acoustic Resonator) realisiert sind. Dabei weist der FBAR-Balun einen mehrschichtigen und sehr komplizierten Aufbau auf. Dieser mehrschichtige Aufbau umfasst zwei piezoelektrische Schichten, vier Elektrodenschichten und eine dielektrische Schicht.
  • DE 10 2005 003 834 B4 offenbart ein FBAR-Filter, das ebenfalls zusammen mit einem BAW-Filter auf einem einzigen Chip angeordnet ist und ein unbalanciertes Eingabesignal in ein balanciertes Ausgabesignal wandelt. Dabei wird ein LCR-Schaltkreis in einer Struktur, die alternierend strukturierte Metallschichten und dielektrische Schichten aufweist, realisiert. Die DE 10 2005 003 834 B4 beschreibt außerdem ein Herstellungsverfahren, bei dem zunächst das BAW-Filter auf einem Chipsubstrat gebildet wird. In einem nächsten Schritt werden gleichzeitig eine Abdeckung über dem BAW-Filter und der LCR-Schaltkreis gefertigt.
  • Die im Stand der Technik bekannten Chips, auf denen ein BAW-Filter mit einem Balun kombiniert ist, weisen somit einen komplizierten Aufbau auf und erfordern sehr aufwendige Herstellungsverfahren. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes BAW-Filter bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein BAW-Filter mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines BAW-Filters gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus weiteren Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird ein mit akustischen Volumenwellen arbeitendes BAW-Filter vorgeschlagen, das einen Mehrlagenaufbau aufweist, durch den Funktionsschichten eines mit akustischen Volumenwellen arbeitenden BAW-Resonators realisiert werden, und bei dem ferner durch den Mehrlagenaufbau eine Verschaltung passiver Bauelemente gebildet wird, die einen Balun bildet, wobei der Balun zumindest eine Induktivität und zumindest eine Kapazität aufweist, die aus strukturierten Funktionsschichten des BAW-Resonators gebildet werden.
  • Jedes BAW-Filter weist BAW-Resonatoren auf, die durch Funktionsschichten eines Mehrlagenaufbaus realisiert werden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, diese Funktionsschichten ferner zur Realisierung eines Baluns zu nutzen. Dazu können die Funktionsschichten strukturiert werden und passive Bauelemente ausbilden. Da bei dem erfindungsgemäßen BAW-Filter ein BAW-Resonator und ein Balun dieselben Funktionsschichten nutzen und daher aus einem identischen Mehrschichtenaufbau gefertigt werden können, ist der Aufbau des BAW-Filters deutlich vereinfacht. Eine Strukturierung von BAW-Filter und Balun ist in einem Herstellungsverfahren parallel und damit gleichzeitig möglich.
  • Der Balun wird in den BAW-Filterchip integriert und zusammen mit dem Chip prozessiert und aufgebaut, so dass durch die Realisierung des Baluns kein zusätzlicher Aufwand im Herstellungsverfahren entsteht.
  • Eine Integration des Baluns in einem gemeinsamen Chip mit dem BAW-Filter bietet ein viel höheres Potenzial zur Miniaturisierung des Baluns. Es ist nunmehr möglich, bei der Balun-Herstellung Verfahren und Techniken zu verwenden, die üblicherweise zur Chipherstellung genutzt werden, insbesondere fotolithographische Strukturierung.
  • Die Funktionsschichten eines BAW-Resonators können einen akustischen Spiegel, eine erste Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, eine zweite Elektrode und eine Trimmschicht aufweisen. Der akustische Spiegel verhindert, dass akustische Volumenwellen aus dem BAW-Resonator austreten und in ein Substrat eindringen, auf dem der BAW-Resonator angeordnet ist. Ein akustischer Spiegel kann beispielsweise alternierend SiO2- und Metall-Schichten aufweisen.
  • In einer Ausführungsform sind unterhalb der ersten Elektrode zwei gleich aufgebaute Spiegelschichten angeordnet. Jede Spiegelschicht weist hierbei eine Metallisierungslage auf, die zwischen zwei SiO2-Schichten eingebettet ist.
  • Die Trimmschicht kann oberhalb der zweiten Elektrode angeordnet werden. Bei der Trimmschicht kann es sich um eine SiO2-Schicht handeln. Durch eine entsprechende Wahl bzw. Modifizierung der Dicke der Trimmschicht kann die Resonanzfrequenz einzelner oder mehrerer BAW-Resonatoren auch nachträglich, d. h. nach Fertigstellung der eigentlichen Resonatoren, eingestellt werden.
  • In einer Ausführungsform wird die Induktivität durch eine spiralförmige Metallisierung gebildet, die aus einer metallischen Funktionsschicht des BAW-Filters strukturiert ist. Die Induktivität kann einlagig oder mehrlagig realisiert werden. Dabei kann sich die Metallisierung über mehrere Lagen des Mehrlagenaufbaus erstrecken. Geeignet sind hierfür insbesondere die erste Elektrode, die zweite Elektrode oder die Metallschichten des akustischen Spiegels.
  • In einer Ausführungsform werden die Kapazitäten durch zwei strukturierte Metallschichten gebildet, die in zwei verschiedenen Lagen des Mehrlagenaufbaus angeordnet sind und die einander im Mehrlagenaufbau überlappen. Dabei können die Kapazitäten durch strukturierte Metallschichten in zwei unterschiedlichen der folgenden Lagen gebildet werden: einer oder mehrerer Metallschichten des akustischen Spiegels, der ersten Elektroden und der zweiten Elektrode.
  • In einer Ausführungsform können strukturierte Metallschichten, die die Induktivität bilden, und strukturierte Metallschichten, die die Kapazität bilden, zumindest teilweise übereinander angeordnet sein.
  • In einer Ausführungsform umfasst das BAW-Filter baugleiche BAW-Resonatoren, die sich lediglich in der Dicke der Trimmschicht unterscheiden, wobei die Dicke der Trimmschicht eines der BAW-Resonatoren derart gewählt wird, dass der BAW-Resonator als Kapazität wirkt. Durch eine deutlich veränderte Dicke der Trimmschicht wird die Resonanzfrequenz des BAW-Resonators verstimmt. Ein in seiner Resonanzfrequenz deutlich verstimmter BAW-Resonator kann als Kapazität in der Balun-Schaltung genutzt werden.
  • In einer Ausführungsform verbindet der Balun einen unbalancierten Eingang mit zwei Ausgangsports eines balancierten Ausgangs, wobei der Balun einen ersten Signalpfad, der den unbalancierten Eingang über eine erste Induktivität, einen ersten Knoten, eine zweite Induktivität und einen zweiten Knoten mit dem ersten balancierten Ausgangsport verbindet, einen zweiten Signalpfad, der den zweiten Knoten über einen ersten Kondensator, eine dritte Induktivität und einen dritten Knoten mit dem zweiten balancierten Ausgangsport verbindet, und einen dritten Signalpfad der den ersten Knoten über eine zweite Kapazität mit dem dritten Knoten verbindet, aufweist. Diese Schaltung ermöglicht es, ein unbalanciertes Eingangssignal in zwei balancierte Ausgangssignale umzuwandeln, die an den beiden Ausgangsport ausgegeben werden und die zueinander eine Phasenverschiebung von 180° aufweisen.
  • In einer Ausführungsform sind Balun und BAW-Resonator nebeneinander angeordnet.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines BAW-Filters, bei dem auf einem Substrat ein Mehrlagenaufbau aufgebracht wird, wobei nacheinander Funktionsschichten eines BAW-Resonators aufgebracht werden, wobei Lagen des Mehrlagenaufbaus derart strukturiert werden, dass sie eine Verschaltung passiver Bauelemente bilden, die einen Balun bilden, der zumindest eine Induktivität und zumindest eine Kapazität aufweist, die aus strukturierten Funktionsschichten des BAW-Resonators gebildet werden.
  • Da der Balun aus strukturierten Funktionsschichten des BAW-Resonators gebildet wird, ist es in dem Herstellungsverfahren möglich, Balun und BAW-Resonator gleichzeitig, also zeitlich parallel, zu fertigen. Dadurch wird die Anzahl der Fertigungsschritte gegenüber einer zeitlich seriellen Fertigung deutlich reduziert.
  • Die strukturierten Metallschichten, die die Induktivität und/oder die Kapazität bilden, können durch fotolithographische Strukturierung der Funktionsschichten erzeugt werden. Eine fotolithographische Strukturierung erlaubt es, kleinere und schmalere Strukturen in hoher Genauigkeit zu fertigen. Bei der Fotolithographie wird eine Strukturierung durch das Aufbringen, Belichten und Entwickeln von licht- oder strahlungsempfindlichen Resistfilmen und das nachfolgende Abätzen von nicht durch eine Resiststruktur bedeckten Schichten oder Schichtbereichen erreicht.
  • In einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens werden auf einem Substrat nacheinander ein akustischer Spiegel, eine erste Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, eine zweite Elektrode und eine Trimmschicht aufgebracht. BAW-Resonator und Balun sind dabei nebeneinander angeordnet. Der akustische Spiegel kann mehrere Spiegelschichten aufweisen, die nacheinander aufgebracht werden. Die Herstellung des BAW-Resonators und des Baluns erfolgt parallel und unterscheidet sich lediglich dadurch, dass bei dem Balun die Funktionsschichten des BAW-Resonators strukturiert werden und/oder die Dicke der Trimmschicht verändert wird.
  • Ein erfindungsgemäßes BAW-Filter eignet sich insbesondere für den Einsatz in einem Duplexer, bei dem das BAW-Filter zusammen mit einem weiteren mit akustischen Wellen arbeitenden Filter auf einem gemeinsamen Chip integriert wird. Bei dem weiteren Filter kann es sich um ein BAW- oder SAW-Filter handeln. Das erfindungsgemäße BAW-Filter wird vorzugsweise im Empfangspfad des Duplexers eingesetzt, da hier aufgrund der geringeren Signalstärke eine balancierte Signalführung vorteilhaft ist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen anhand schematischer und nicht maßstabsgetreuer Darstellung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • 1 zeigt den Mehrlagenaufbau eines BAW-Filters.
  • 2 zeigt eine Balun-Schaltung.
  • 3A zeigt eine strukturierte Bottom-Elektrode, die Teil eines Mehrlagenaufbaus ist, in dem die in 2 gezeigte Schaltung realisiert ist.
  • 3B zeigt eine strukturierte Top-Elektrode, die ebenfalls Teil des Mehrlagenaufbaus ist, der die in 2 gezeigte Schaltung realisiert.
  • 4 zeigt die Einfügedämpfungen S12, S23 eines erfindungsgemäßen BAW-Duplexers.
  • 5 zeigt einen Ausschnitt der in 4 gezeigten Kurven.
  • 6 zeigt die Reflexionsfaktor S33 am Empfangsport eines erfindungsgemäßen BAW-Duplexers.
  • 7 zeigt die Isolation eines erfindungsgemäßen BAW-Duplexers.
  • 1 zeigt schematisch ein BAW-Filter, das einen auf einem Substrat SUB angeordneten Mehrlagenaufbau aufweist. Der Mehrlagenaufbau weist einen akustischen Spiegel SP, eine Bottom-Elektrode BE, eine piezoelektrische Schicht PZ, eine Top-Elektrode TE und eine Trimmschicht TR auf.
  • An die Bottom- und die Top-Elektrode BE, TE kann ein Wechsel-Signal angelegt werden, das eine akustische Volumenwelle in der piezoelektrischen Schicht PZ anregt. Der akustische Spiegel SP verhindert dann, dass diese Welle aus dem BAW-Resonator austritt und in das Substrat SUB eindringt. Zu diesem Zweck weist der akustische Spiegel SP abwechselnd Schichten mit relativ hoher akustischer Impedanz und Schichten mit relativ geringer akustischer Impedanz auf. Vorzugsweise kann der akustische Spiegel SP abwechselnd SiO2- und Metallschichten aufweisen.
  • Bei der Trimmschicht TR kann es sich um eine SiO2-Schicht handeln. Durch die Dicke der SiO2-Trimmschicht TR wird die Resonanzfrequenz des akustischen Resonators festgelegt.
  • Der in 1 gezeigte Mehrlagenaufbau kann zur Ausbildung eines akustischen BAW-Resonators genutzt werden. Durch eine erfindungsgemäße Strukturierung der Funktionsschichten des Mehrlagenaufbaus kann ferner eine Verschaltung passiver Bauelemente realisiert werden, durch die ein Balun gebildet wird.
  • 2 zeigt ein Ersatzschaltbild des Baluns, der durch strukturierte Funktionsschichten des Mehrlagenaufbaus realisiert wird. Der Balun weist einen unbalancierten Eingangsport EP und zwei Ausgangsports AP1, AP2, die einen balancierten Ausgang bilden, auf. Ein Signal, dass an dem unbalancierten Eingangsport EP anliegt, wird durch die in 2 gezeigte Schaltung in zwei Signale aufgeteilt, die an den balancierten Ausgang ausgegeben werden. Durch die in 2 gezeigte Schaltung werden die beiden Signale zueinander um 180° phasenverschoben.
  • Der Balun weist einen ersten Signalpfad S1 auf, der den unbalancierten Eingangsport EP mit einem ersten balancierten Ausgangsport AP1 verbindet. In diesem ersten Signalpfad S1 sind in Serie miteinander eine erste Induktivität L1, ein erster Knoten K1, eine zweite Induktivität L2 und ein zweiter Knoten K2 verschaltet. Ferner weist der Balun einen zweiten Signalpfad S2 auf, der den zweiten Knoten K2 über eine erste Kapazität C1, eine dritte Induktivität L3 und einen dritten Knoten K3 mit dem zweiten balancierten Ausgangsport AP2 verbindet. In dem zweiten Signalpfad S2 ist zwischen der ersten Kapazität C1 und der dritten Induktivität L3 ferner ein vierter Knoten K4 angeordnet. Über den vierten Knoten K4 ist der zweite Signalpfad S2 mit einem Referenzpotential GND verschaltet. Der Balun weist ferner einen dritten Signalpfad S3 auf, der den ersten Knoten K1 über eine zweite Kapazität C2 mit dem dritten Knoten K3 verbindet.
  • Die 3A und 3B zeigen nunmehr, wie das in 2 gezeigte Ersatzschaltbild in einem Mehrlagenaufbau realisiert werden kann. Dabei zeigt 3A strukturierte Metallisierungen M1_BE–M5_BE einer Bottom-Elektrode BE und 3B zeigt strukturierte Metallisierungen M1_TE–M6_TE einer Top-Elektrode TE. Die aus Bottom- und Top-Elektrode BE, TE strukturierten Metallisierungen sind in einem gemeinsamen Mehrlagenaufbau angeordnet und an den gewünschten Stellen mittels Durchkontaktierungen D1–D7 miteinander verbunden.
  • Der unbalancierte Eingangsport EP ist in der Top-Elektrode TE angeordnet. Der unbalancierte Eingangsport EP ist mit einer ersten spiralförmigen Metallisierung M1_TE der Top-Elektrode TE verbunden, die die erste Induktivität L1 teilweise ausbildet. Über eine erste Durchkontaktierung D1 ist die erste spiralförmige Metallisierung M1_TE der Top-Elektrode TE mit einer ersten spiralförmigen Metallisierung M1_BE der Bottom-Elektrode BE verbunden. Die beiden spiralförmigen Metallisierungen M1_TE, M1_BE bilden zusammen die erste Induktivität L1.
  • Die erste spiralförmige Metallisierung M1_BE der Bottom-Elektrode BE ist wiederum mit einer zweiten Durchkontaktierung D2 verbunden, die den ersten Knoten K1 realisiert. Die zweite Durchkontaktierung D2 ist in der Top-Elektrode TE mit einer zweiten spiralförmigen Metallisierung M2_TE der Top-Elektrode TE verbunden, die die zweite Induktivität L2 im ersten Signalpfad ausbildet.
  • Des Weiteren ist die zweite Durchkontaktierung D2 mit einer rechteckigen Metallisierung M3_TE in der Top-Elektrode verbunden, wobei dieser rechteckigen Metallisierung M3_TE eine baugleiche zweite rechteckige Metallisierung M2_BE der Bottom-Elektrode BE gegenüberliegt. Die beiden rechteckigen Metallisierungen M3_TE, M2_BE bilden einen Plattenkondensator, der die Kapazität C2 im dritten Signalpfad S3 ausbildet.
  • Die rechteckige Metallisierung M2_BE in der Bottom-Elektrode BE ist ferner mit einer dritten Durchkontaktierung D3 verbunden, die die rechteckige Metallisierung M2_BE in der Bottom-Elektrode BE mit der Top-Elektrode TE verbindet. Die dritte Durchkontaktierung D3 stellt den dritten Knoten K3 dar. Die dritte Durchkontaktierung D3 ist zum einen mit dem zweiten balancierten Ausgangsport AP2 verbunden und zum anderen mit einer in der Top-Elektrode TE angeordneten vierten spiralförmigen Metallisierung M4_TE, die die dritte Induktivität L3 im Signalpfad S2 ausbildet.
  • Die vierte spiralförmige Metallisierung M4_TE in der Top-Elektrode TE ist über eine vierte Durchkontaktierung D4 mit der Bottom-Elektrode BE verbunden. In der Bottom-Elektrode BE ist die vierte Durchkontaktierung D4 mit einer dritten Metallisierung M3_BE verbunden. Die dritte Metallisierung M3_BE der Bottom-Elektrode BE ist wiederum über eine fünfte Durchkontaktierung D5 mit einer fünften Metallisierung M5_TE der Top-Elektrode TE verbunden.
  • Die fünfte Metallisierung M5_TE der Top-Elektrode TE ist über einen weiteren Anschluss mit einem Referenzpotenzial GND und mit einer sechsten rechteckigen Metallisierung M6_TE der Top-Elektrode verbunden. Dieser rechteckigen Metallisierung M6_TE gegenüber liegt in der Bottom-Elektrode BE eine baugleiche vierte rechteckige Metallisierung M4_BE. Die beiden rechteckigen Metallisierungen M6_TE, M4_BE bilden die erste Kapazität C1 im Signalpfad S2.
  • Die vierte rechteckige Metallisierung M4_BE der Bottom-Elektrode BE mit einer sechsten Durchkontaktierung D6 verbunden, die die Bottom-Elektrode BE mit der Top-Elektrode TE verbindet. Die sechste Durchkontaktierung D6 bildet in der Top-Elektrode TE den ersten balancierten Ausgangsport AP.
  • Außerdem ist die vierte Metallisierung M4_BE in der Bottom-Elektrode BE über eine fünfte Metallisierung M5_BE mit einer siebten Durchkontaktierung D7 verbunden. Die siebte Durchkontaktierung D7 verbindet die Bottom-Elektrode BE mit der zweiten Metallisierung M2_TE der Top-Elektrode TE. Die zweite Metallisierung M2_TE bildet wiederum die zweite Induktivität L2 aus.
  • Die hier beschriebene Realisierung der Balun-Schaltung in einem Mehrlagenaufbau stellt nur eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung dar.
  • Induktivitäten L1, L2, L3 werden durch spiralförmige Metallisierungen M1_TE, M1_BE, M2_TE, M4_TE in einer oder mehreren Lagen des Mehrlagenaufbaus realisiert. Kapazitäten C1, C2 werden durch flächige Metallisierungen M2_BE, M3_TE, M6_TE, M4_BE gebildet, die in zwei verschiedenen Schichten des Mehrlagenaufbaus angeordnet sind und einander gegenüber liegen.
  • Für die 4 bis 7 wird von einem Duplexer ausgegangen, der ein erfindungsgemäßes BAW-Filter aufweist. Das erfindungsgemäße BAW-Filter ist dabei im Empfangspfad des Duplexers angeordnet. Im Sendepfad des Duplexers wird ein gewöhnliches BAW-Filter verwendet.
  • 4 zeigt die Einfügedämpfungen S12 und S23 als Funktion der Frequenz für einen BAW-Duplexer. Auf der Abszisse ist die Frequenz in MHz aufgetragen und auf der Ordinate die Dämpfung in dB.
  • Die Kurve S12 beschreibt die Einfügedämpfung eines TX-Filters, d. h. die Transmission von einem Sendeport zum Antennenport in Abhängigkeit von der Frequenz des Signals. Die Kurve S23 beschreibt die Einfügedämpfung des RX-Filters, d. h. die Transmission vom Antennenport zu einem Empfangsport in Abhängigkeit von der Frequenz des Signals.
  • In 4, sowie in den nachfolgenden Figuren, sind die Kurven S12, S23 mehrfach aufgetragen. Dabei wird in einer ersten Kurve von einem Duplexer mit idealen Bauteilen ausgegangen, in einer zweiten Kurve von einem Duplexer, der teilweise ideale und teilweise reale Bauteile aufweist, und in einer dritten Kurve von einem Duplexer mit realen Bauteilen.
  • 5 zeigt einen Ausschnitt der in 4 gezeigten Kurve S23.
  • 6 zeigt den Reflexionsfaktor am Empfangsport beschrieben durch die Kurve S33. Auf der Abszisse ist die Frequenz in MHz aufgetragen und auf der Ordinate die Dämpfung in dB.
  • 7 zeigt eine Kurve S13, die die Isolation zwischen einem Sendeport und einem Empfangsport in einen BAW-Duplexer beschreibt. Auf der Abszisse ist die Frequenz in MHz aufgetragen und auf der Ordinate die Dämpfung in dB.
  • Bezugszeichen
    • SUB
      – Substrat
      SP
      – akustischer Spiegel
      BE
      – Bottom-Elektrode
      PZ
      – piezoelektrische Schicht
      TE
      – Top-Elektrode
      TR
      – Trimmschicht
      EP
      – Eingangsport
      AP1, AP2
      – Ausgangsport
      S1–S3
      – Signalpfad
      L1–L3
      – Induktivität
      K1–K4
      – Knoten
      C1, C2
      – Kapazität
      GND
      – Referenzpotential
      M1_TE–M6_TE
      – Metallisierung der Top-Elektrode
      M1_BE–M5_BE
      – Metallisierung der Bottom-Elektrode
      D1–D7
      – Durchkontaktierung
      S12
      – Einfügedämpfung des Tx-Filters
      S23
      – Einfügedämpfung des Rx-Filters
      S33
      – Reflexionsfaktor des Empfangsports
      S13
      – Isolation
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 102005003834 B4 [0006, 0006]

Claims (15)

  1. Mit akustischen Volumenwellen arbeitendes BAW-Filter, das einen Mehrlagenaufbau aufweist, bei dem durch den Mehrlagenaufbau Funktionsschichten eines mit akustischen Volumenwellen arbeitenden BAW-Resonators realisiert werden, und bei dem ferner durch den Mehrlagenaufbau eine Verschaltung passiver Bauelemente gebildet wird, die einen Balun bildet, wobei der Balun zumindest eine Induktivität (L1, L2, L3) und zumindest eine Kapazität (C1, C2) aufweist, die aus strukturierten Funktionsschichten des BAW-Resonators gebildet werden.
  2. BAW-Filter gemäß dem Anspruch 1, bei dem die Funktionsschichten des BAW-Resonators einen akustischen Spiegel (SP), eine erste Elektrode (BE), eine piezoelektrische Schicht (PZ), eine zweite Elektrode (TE) und eine Trimmschicht (TR) aufweisen.
  3. BAW-Filter gemäß Anspruch 2, bei dem die Induktivität (L1, L2, L3) durch eine oder mehrere Metallschichten des akustischen Spiegels (SP) und/oder eine Metallschicht der ersten Elektrode (BE) und/oder eine Metallschicht der zweiten Elektrode (TE) gebildet wird.
  4. BAW-Filter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Induktivität (L1, L2, L3) durch eine spiralförmige Metallisierung (M1_TE, M1_BE, M2_TE, M4_TE) gebildet wird, die aus einer metallischen Funktionsschicht des BAW Filters strukturiert ist.
  5. BAW-Filter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Kapazität (C1, C2) durch zwei strukturierte Metallschichten (M2_BE, M3_TE, M6_TE, M4_BE) gebildet wird, die in zwei verschiedenen Lagen des Mehrlagenaufbaus angeordnet sind und die einander im Mehrlagenaufbau überlappen.
  6. BAW-Filter gemäß Anspruch 2 und 5, bei dem die Kapazität (C1, C2) durch strukturierte Metallschichten (M2_BE, M3_TE, M6_TE, M4_BE) in zwei unterschiedlichen der folgenden Lagen gebildet wird, einer oder mehrerer Metallschichten des akustischen Spiegels (SP), einer Metallschicht der ersten Elektrode (BE) und einer Metallschicht der zweiten Elektrode (TE).
  7. BAW-Filter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das baugleiche BAW-Resonatoren umfasst, die sich in der Dicke der Trimmschicht (TR) unterscheiden, wobei die Dicke der Trimmschicht (TR) eines der BAW-Resonatoren derart gewählt wird, dass der BAW-Resonator als Kapazität wirkt.
  8. BAW-Filter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem strukturierte Metallschichten (M1_TE, M1_BE, M2_TE, M4_TE), die die Induktivität (L1, L2, L3) bilden, und strukturierte Metallschichten (M2_BE, M3_TE, M6_TE, M4_BE), die die Kapazität (C1, C2) bilden, zumindest teilweise übereinander angeordnet sind.
  9. BAW-Filter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Balun einen unbalancierter Eingang (EP) mit zwei Ausgangsports (AP1, AP2) eines balancierten Ausgangs verbindet, wobei der Balun einen ersten Signalpfad (S1), der den unbalancierten Eingang (EP) über eine erste Induktivität (L1), einen ersten Knoten (K1), eine zweite Induktivität (L2) und einen zweiten Knoten (K2) mit dem ersten balancierten Ausgangsport (AP1) verbindet, einen zweiten Signalpfad (S2), der den zweiten Knoten (K2) über einen ersten Kondensator (C1), eine dritte Induktivität (L3) und einen dritten Knoten (K3) mit dem zweiten balancierten Ausgangsport (AP2) verbindet, und einen dritten Signalpfad (S3), der den erste Knoten (K1) über eine zweite Kapazität (C2) mit dem dritten Knoten (K3) verbindet, aufweist.
  10. BAW-Filter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Balun und der BAW-Resonator nebeneinander angeordnet sind.
  11. Verfahren zur Herstellung eines BAW-Filters, bei dem auf einem Substrat (SUB) ein Mehrlagenaufbau aufgebracht wird, wobei Funktionsschichten eines BAW-Resonators nacheinander aufgebracht und strukturiert werden, wobei Lagen des Mehrlagenaufbaus derart strukturiert werden, dass sie eine Verschaltung passiver Bauelemente bilden, die einen Balun bildet, der zumindest eine Induktivität (L1, L2, L3) und zumindest eine Kapazität (C1, C2) aufweist, die aus strukturierten Funktionsschichten des BAW-Resonators gebildet werden.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem strukturierte Metallschichten (M1_TE, M1_BE, M2_TE, M4_TE, M2_BE, M3_TE, M6_TE, M4_BE), die die Induktivität (L1, L2, L3) und/oder die Kapazität (C1, C2) bilden, durch fotolithographische Strukturierung erzeugt werden.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem nacheinander auf dem Substrat (SUB) ein akustischer Spiegel (SP), eine erste Elektrode (BE), eine piezoelektrische Schicht (PZ), eine zweite Elektrode (TE) und eine Trimmschicht (TR) aufgebracht werden.
  14. Verfahren gemäß Anspruch einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem der BAW-Resonator und der Balun zeitlich parallel strukturiert werden.
  15. Duplexer, bei dem einen BAW-Filter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und ein weiterer mit akustischen Wellen arbeitender Filter auf einem gemeinsamen Chip angeordnet sind.
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