HINTERGRUNDBACKGROUND
Umwandler oder Transducer konvertieren im Allgemeinen elektrische Signale in mechanische Signale oder Vibrationen und/oder mechanische Signale oder Vibrationen in elektrische Signale. Insbesondere akustische Transducer konvertieren unter Verwendung des inversen oder des direkten piezoelektrischen Effekts elektrische Signale in akustische Wellen und akustische Wellen in elektrische Signale. Akustische Transducer enthalten im Allgemeinen akustische Resonatoren wie zum Beispiel Surface Acoustic Wave (SAW) Resonatoren oder Bulk Acoustic Wave (BAW) Resonatoren und können in einer weiten Mannigfaltigkeit von elektronischen Anwendungen wie zum Beispiel in Mobilfunkgeräten, in Personal Digital Assistenten (PDAs), in elektronischen Spielvorrichtungen, in Notebook (Laptop) Computern und in anderen portablen Kommunikationsvorrichtungen verwendet werden. Im Allgemeinen werden BAW Resonatoren, bei welchen ein Resonator Stapel über einer Kavität geformt ist, als Dünn Film Volumen Akustische Resonatoren (thin film bulk acoustic resonators, FBARs) bezeichnet, und BAW Resonatoren, bei welchen ein Resonator Stapel über einem akustischen Reflektor geformt ist, werden als massiv befestigte Resonatoren (solidly mounted resonators, SMRs) bezeichnet. Zum Beispiel können FBARs und SMRs in elektrischen Filtern und Spannungstransformatoren verwendet werden. Im Allgemeinen hat ein akustischer Resonator eine Schicht aus einem piezoelektrischen Material zwischen zwei leitfähigen Platten (Elektroden), welche auf einer dünnen Membran gebildet sein können. Insbesondere BAW Resonator Vorrichtungen generieren (a) akustische Wellen, die in alle möglichen lateralen Richtungen propagieren können, wenn sie von einem angelegten zeitabhängigen elektrischen Feld von begrenzter lateraler Ausdehnung stimuliert werden, genauso wie (b) harmonische Mischprodukte von höherer Ordnung. Die lateral propagierenden Moden und die harmonischen Mischprodukte von höherer Ordnung können einen schädlichen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit haben.Converters or transducers generally convert electrical signals into mechanical signals or vibrations and / or mechanical signals or vibrations into electrical signals. In particular, acoustic transducers convert electrical signals into acoustic waves and acoustic waves into electrical signals using the inverse or direct piezoelectric effect. Acoustic transducers generally include acoustic resonators such as Surface Acoustic Wave (SAW) resonators or Bulk Acoustic Wave (BAW) resonators and can be used in a wide variety of electronic applications, such as in mobile devices, personal digital assistants (PDAs), electronic Gaming devices used in notebook (laptop) computers and in other portable communication devices. In general, BAW resonators in which a resonator stack is formed over a cavity are referred to as thin film volume thin film bulk acoustic resonators (FBARs), and BAW resonators in which a resonator stack is formed over an acoustic reflector. are referred to as solidly mounted resonators (SMRs). For example, FBARs and SMRs can be used in electrical filters and voltage transformers. In general, an acoustic resonator has a layer of piezoelectric material between two conductive plates (electrodes) which may be formed on a thin membrane. In particular, BAW resonator devices generate (a) acoustic waves that can propagate in all possible lateral directions when stimulated by an applied time-varying electric field of limited lateral extent, as well as (b) higher order harmonic mixing products. The laterally propagating modes and the higher order harmonic mixing products can have a deleterious effect on the functionality.
In BAW Resonatoren wurde eine Herabsetzung von akustischen Verlusten an den Grenzen und die resultierende Unterdrückung und (räumliche) Begrenzung der Moden auf die aktive Region des BAW Resonators (die Region des Überlapps der oberen Elektrode, der piezoelektrischen Schicht und der unteren Elektrode) mittels verschiedener Methoden bewirkt. Zum Beispiel werden Rahmen entlang einer oder mehrerer Seiten des BAW Resonators bereitgestellt. Die Rahmen unterdrücken die Amplitude von einer elektrisch angeregten Kolbenmode (piston mode) und erzeugen gleichzeitig eine Fehlanpassung der akustischen Impedanz, welche Fehlanpassung bei einer Reflektion propagierende Moden in der Rahmenregion unterdrückt, so dass die (räumliche) Begrenzung der Kolbenmode innerhalb der aktiven Region des BAW Resonators verbessert wird. Es wird jedoch (a) eine bessere (räumliche) Begrenzung von akustischer Energie genauso wie (b) weitere Verbesserungen bei dem Qualitätsfaktor Q aufgrund einer besseren (räumlichen) Begrenzung von akustischer Energie für eine erhöhte Effizienz von BAW Resonatoren, insbesondere in Bezug auf SMRs, benötigt.In BAW resonators, a reduction in acoustic losses at the boundaries and the resulting suppression and (spatial) confinement of modes to the active region of the BAW resonator (the region of overlap of the upper electrode, the piezoelectric layer and the lower electrode) has been achieved by various methods causes. For example, frames are provided along one or more sides of the BAW resonator. The frames suppress the amplitude of an electrically excited piston mode and at the same time produce an acoustic impedance mismatch which suppresses mismatch in a reflection propagating mode in the frame region such that the (spatial) confinement of the piston mode within the active region of the BAW Resonator is improved. However, there will be (a) better (spatial) confinement of acoustic energy as well as (b) further improvements in quality factor Q due to better (spatial) confinement of acoustic energy for increased efficiency of BAW resonators, especially with respect to SMRs. needed.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
In Übereinstimmung mit einer repräsentativen Ausführungsform enthält eine Volumen Akustik Wellen (BAW) Resonator Vorrichtung (a) einen akustischen Reflektor, welcher über einem Substrat geformt ist, wobei der akustische Resonator eine Mehrzahl von akustischen Impedanzschichten enthält; (b) einen Resonator Stapel, welcher über dem akustischen Reflektor geformt ist, wobei der Resonator Stapel aufweist (b1) eine untere Elektrode, welche über dem akustischen Reflektor geformt ist, (b2) eine piezoelektrische Schicht, welche über der unteren Elektrode geformt ist, und (b3) eine obere Elektrode, welche über der piezoelektrischen Schicht geformt ist; und (c) eine erste Brücke, welche innerhalb von einem von dem akustischen Reflektor und dem Resonator Stapel geformt ist.In accordance with a representative embodiment, a volume acoustic wave (BAW) resonator apparatus includes (a) an acoustic reflector formed over a substrate, the acoustic resonator including a plurality of acoustic impedance layers; (b) a resonator stack formed over the acoustic reflector, the resonator comprising stacks (b1) a lower electrode formed over the acoustic reflector, (b2) a piezoelectric layer formed over the lower electrode, and (b3) an upper electrode formed over the piezoelectric layer; and (c) a first bridge formed within one of the acoustic reflector and the resonator stack.
In Übereinstimmung mit einer anderen repräsentativen Ausführungsform enthält eine BAW Resonator Vorrichtung (a) einen akustischen Reflektor, welcher über einem Substrat geformt ist, wobei der akustische Resonator eine Mehrzahl von akustischen Impedanzschichten aufweist; (b) einen Resonator Stapel, welcher über dem akustischen Reflektor geformt ist, wobei der Resonator Stapel aufweist (b1) eine untere Elektrode, welche über dem akustischen Reflektor geformt ist, (b2) eine piezoelektrische Schicht, welche über der unteren Elektrode geformt ist, und (b3) eine obere Elektrode, welche über der piezoelektrischen Schicht geformt ist; und (c) eine Mehrzahl von Brücken, welche innerhalb von zumindest einem von dem akustischen Reflektor und dem Resonator Stapel geformt ist.In accordance with another representative embodiment, a BAW resonator device includes (a) an acoustic reflector formed over a substrate, the acoustic resonator having a plurality of acoustic impedance layers; (b) a resonator stack formed over the acoustic reflector, the resonator comprising stacks (b1) a lower electrode formed over the acoustic reflector, (b2) a piezoelectric layer formed over the lower electrode, and (b3) an upper electrode formed over the piezoelectric layer; and (c) a plurality of bridges formed within at least one of the acoustic reflector and the resonator stack.
In Übereinstimmung mit einer anderen repräsentativen Ausführungsform enthält eine BAW Resonator Vorrichtung (a) einen verteilten Bragg Reflektor (DBR), welcher über einem Substrat geformt ist und eine Mehrzahl von akustischen Impedanzschichten aufweist; (b) einen Resonator Stapel, welcher über dem DBR geformt ist. Der Resonator Stapel enthält (b1) eine untere Elektrode, welche über dem akustischen Reflektor geformt ist, (b2) eine piezoelektrische Schicht, welche über der unteren Elektrode geformt ist, und (c3) eine obere Elektrode, welche über der piezoelektrischen Schicht geformt ist. Die BAW Resonator Vorrichtung enthält ferner (d) eine erste Brücke, welche geformt ist zwischen angrenzenden Schichten der akustischen Impedanzschichten von dem DBR; und (e) eine zweite Brücke, welche geformt ist zwischen der piezoelektrischen Schicht und einer von der unteren Elektrode und der oberen Elektrode des Resonatorstapels.In accordance with another representative embodiment, a BAW resonator device includes (a) a distributed Bragg reflector (DBR) formed over a substrate and having a plurality of acoustic impedance layers; (b) a resonator stack formed over the DBR. The resonator stack includes (b1) a lower electrode formed over the acoustic reflector, (b2) a piezoelectric layer formed over the lower electrode, and (c3) an upper electrode formed over the piezoelectric layer. The BAW resonator device further includes (d) a first one Bridge formed between adjacent layers of the acoustic impedance layers of the DBR; and (e) a second bridge formed between the piezoelectric layer and one of the lower electrode and the upper electrode of the resonator stack.
Figurenlistelist of figures
Die illustrativen Ausführungsformen werden am besten verstanden von der folgenden Beschreibung, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungsfiguren gelesen werden. Es wird betont, dass die verschiedenen Merkmale nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind. Tatsächlich können die Dimensionen zum Zwecke der Klarheit der Diskussion beliebig vergrößert oder verkleinert sein. Immer wenn es passend ist, beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Elemente.
- 1A zeigt eine Draufsicht einer BAW Resonator Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer repräsentativen Ausführungsform, welche BAW Resonator Vorrichtung einen akustischen Reflektor hat.
- Die 1B bis 1C sind Querschnittsansichten der BAW Resonator Vorrichtung, aufgenommen entlang der Linie 1B-1B von 1A, welche BAW Resonator Vorrichtung in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsformen zwischen Schichten akustische Reflektoren und Brücken hat.
- Die 2A bis 2B sind Querschnittsansichten von BAW Resonator Vorrichtungen, welche in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsformen zwischen abwechselnden Schichten akustische Reflektoren und Brücken haben.
- Die 3A bis 3D sind Querschnittsansichten von einer BAW Resonator Vorrichtung, welche in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsformen zwischen abwechselnden Schichten akustische Reflektoren und eine Mehrzahl Brücken hat.
- 4 stellt bereit graphische Vergleiche des Qualitätsfaktors Q / des parallelen Widerstands Rp zwischen einer herkömmlichen BAW Resonator Vorrichtung und BAW Resonator Vorrichtungen in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsformen.
- Die 5A bis 5B sind Querschnittsansichten von einer BAW Resonator Vorrichtung, welche in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsformen eine Mehrzahl von Brücken in Schichten von einem akustischen Reflektor hat.
- Die 6A zeigt in einer Draufsicht eine BAW Resonator Vorrichtung, welche in Übereinstimmung mit einer repräsentativen Ausführungsform eine Mehrzahl von Brücken in Schichten von einem Resonator Stapel hat.
- Die 6B bis 6C sind Querschnittsansichten der BAW Resonator Vorrichtungen, aufgenommen entlang der Linie 6B-6B von 6A, welche in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsformen einen akustischen Reflektor und eine Mehrzahl von Brücken in Schichten von einem Resonator Stapel haben.
The illustrative embodiments are best understood from the following description when read in conjunction with the accompanying drawing figures. It is emphasized that the various features are not necessarily drawn to scale. In fact, for purposes of clarity of discussion, the dimensions may be arbitrarily increased or decreased. Whenever appropriate, like reference numbers refer to the same or similar elements. - 1A FIG. 12 shows a top view of a BAW resonator device in accordance with a representative embodiment, which BAW resonator device has an acoustic reflector. FIG.
- The 1B to 1C FIG. 15 are cross-sectional views of the BAW resonator device taken along the line. FIG 1B - 1B from 1A which BAW resonator device has acoustic reflectors and bridges between layers in accordance with representative embodiments.
- The 2A to 2 B 12 are cross-sectional views of BAW resonator devices having acoustic reflectors and bridges between alternating layers in accordance with representative embodiments.
- The 3A to 3D 12 are cross-sectional views of a BAW resonator device having acoustic reflectors and a plurality of bridges between alternating layers in accordance with representative embodiments.
- 4 provides graphical comparisons of the quality factor Q / of the parallel resistance Rp between a conventional BAW resonator device and BAW resonator devices in accordance with representative embodiments.
- The 5A to 5B 12 are cross-sectional views of a BAW resonator device having a plurality of bridges in layers of an acoustic reflector in accordance with representative embodiments.
- The 6A FIG. 10 is a top view of a BAW resonator device having a plurality of bridges in layers of a resonator stack in accordance with a representative embodiment.
- The 6B to 6C FIG. 12 are cross-sectional views of the BAW resonator devices taken along the line. FIG 6B - 6B from 6A which, in accordance with representative embodiments, have an acoustic reflector and a plurality of bridges in layers of a resonator stack.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die vorliegende Lehren beziehen sich allgemein auf BAW Resonator Vorrichtungen, die verschiedenartige Filter (z.B. Filterketten (ladder filters)) bereitstellen können. Bestimmte Details von BAW Resonatoren, einschließlich FBARs und Resonator Filtern, Materialien davon und deren Verfahren zum Herstellen, können in einer oder mehrerer folgenden gemeinsam besessenen US Patente und Patentanmeldungen gefunden werden: US Patent Nr. 6,107,721 von Lakin; US Patent Nummern 5,587,620, 5,873,153, 6,507,983, 6,384,697, 7,275,292 und 7,629,865 von Ruby et al.; US Patent Nr. 7,280,007 von Feng et al.; US Patentanmeldung Nr. 2007/0205850 von Jamneala et al.; US Patent Nr. 7,388,454 von Ruby et al.; US Patentanmeldung. Nr. 2010/0327697 von Choy et al. und US Patentanmeldung Nr. 2010/0327994 von Choy et al. Die Offenbarungen dieser Patente und Patentanmeldungen werden hiermit durch Inbezugnahme namentlich eingeschlossen. Es wird betont, dass die Komponenten, Materialien und Verfahren zur Herstellung, welche in diesen Patenten und Patentanmeldungen beschrieben sind, repräsentativ sind und dass andere Verfahren zur Herstellung und Materialien innerhalb des Bereiches von jemandem mit üblicher Begabung in Betracht gezogen werden.The present teachings generally relate to BAW resonator devices that can provide various filters (eg, ladder filters). Certain details of BAW resonators, including FBARs and resonator filters, materials thereof and their methods of manufacture, may be found in one or more of the following commonly owned US patents and patent applications: U.S. Patent No. 6,107,721 from Lakin; US Patent Numbers 5,587,620, 5,873,153, 6,507,983, 6,384,697, 7,275,292 and 7,629,865 Ruby et al .; U.S. Patent No. 7,280,007 by Feng et al .; US Patent Application No. 2007/0205850 by Jamneala et al .; U.S. Patent No. 7,388,454 Ruby et al .; US patent application. No. 2010/0327697 by Choy et al. and US Patent Application No. 2010/0327994 by Choy et al. The disclosures of these patents and patent applications are hereby incorporated by reference. It is emphasized that the components, materials and methods of manufacture described in these patents and patent applications are representative and that other methods of making and materials within the scope of one of ordinary skill in the art are contemplated.
1A zeigt eine Draufsicht einer Volumen Akustik Wellen (bulk acoustic wave, BAW) Resonator Vorrichtung 100A in Übereinstimmung mit einer repräsentativen Ausführungsform. Die BAW Resonator Vorrichtung 100A enthält eine obere Elektrode 101, welche fünf (5) Seiten hat, mit einer Verbindungsseite 102, welche konfiguriert ist, um eine elektrische Verbindung zu einer Zwischenverbindung (interconnect) 103 bereitzustellen. Die Zwischenverbindung 103 stellt elektrische Signale an die obere Elektrode 101 bereit, um die gewünschten akustischen Wellen in einer piezoelektrischen Schicht (nicht gezeigt in 1A) der BAW Resonator Vorrichtung 100 A anzuregen. 1A shows a top view of a volume acoustic wave (bulk acoustic wave, BAW) resonator device 100A in accordance with a representative embodiment. The BAW resonator device 100A contains an upper electrode 101 which has five (5) pages, with a connection page 102 which is configured to provide an electrical connection to an interconnect 103 provide. The interconnect 103 provides electrical signals to the upper electrode 101 ready to receive the desired acoustic waves in a piezoelectric layer (not shown in FIG 1A) the BAW resonator device 100 A to stimulate.
Die 1B zeigt eine Querschnittsansicht der BAW Resonator Vorrichtung 100A in Übereinstimmung mit einer repräsentativen Ausführungsform, aufgenommen entlang der Linie 1B-1B von 1A. Die BAW Resonator Vorrichtung 100 A enthält einen Resonator Stapel 110, einen akustischen Reflektor 120 und ein Substrat 105. Der Resonator Stapel 110 enthält eine piezoelektrische Schicht 108, welche zwischen einer ersten oder unteren Elektrode 107 und einer zweiten oder oberen Elektrode 101, wie nachstehend diskutiert, eingeschoben ist (sandwiched). Der akustische Reflektor 120 kann ein verteilter Bragg Reflektor (DBR) oder ein anderer akustischer Spiegel sein, der zum Beispiel aus mehreren akustischen Impedanzschichten geformt ist, welche durch repräsentative erste bis sechste akustische Impedanzschichten 121 bis 126 bezeichnet sind.The 1B shows a cross-sectional view of the BAW resonator device 100A in accordance with a representative embodiment taken along the line 1B - 1B from 1A , The BAW resonator device 100 A contains a resonator stack 110 , an acoustic reflector 120 and a substrate 105 , The resonator stack 110 contains a piezoelectric layer 108 which is between a first or lower electrode 107 and a second or upper electrode 101 , as discussed below, is sandwiched. The acoustic reflector 120 may be a distributed Bragg reflector (DBR) or other acoustic mirror formed, for example, from multiple acoustic impedance layers formed by representative first through sixth acoustic impedance layers 121 to 126 are designated.
insbesondere ist der akustische Reflektor 120 auf der Oberseite des Substrates 105 gewachsen und stellt eine akustische Isolation zwischen dem Substrat 105 und dem akustischen Stapel 110 bereit. Die akustischen Impedanzschichten 121 bis 126 von dem akustischen Reflektor 120 sind aus Materialien geformt, die unterschiedliche akustische Impedanzen haben. Zum Beispiel können die akustischen Impedanzen 121 bis 126 alternierende niedrige und hohe akustische Impedanzen haben, so dass die akustische Impedanzschicht 121 eine relativ niedrige akustische Impedanz hat, die akustische Impedanzschicht 122 eine relativ hohe akustische Impedanz hat, die akustische Impedanzschicht 123 eine relativ niedrige akustische Impedanz hat, die akustische Impedanzschicht 124 eine relativ hohe akustische Impedanz hat, die akustische Impedanzschicht 125 eine relativ niedrige akustische Impedanz hat und die akustische Impedanzschicht 126 eine relativ hohe akustische Impedanz hat. Diese unterschiedlichen akustischen Impedanzen können erhalten werden zum Beispiel durch ein Bilden der ungeradzahlig nummerierten akustischen Impedanzschichten 121, 123 und 125 aus einem relativ weichen Material und ein Bilden der geradzahlig nummerierten akustischen Impedanzschichten 122, 124 und 126 aus einem relativ harten Material. Beachtenswert ist, dass die Anzahl der akustischen Impedanzschichten sich von sechs unterscheiden kann, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Im Allgemeinen kann die Anzahl der akustischen Impedanzschichten durch eine Abwägung zwischen einer gewünschten Spiegel Leistung (mirror performance) (zum Beispiel: Je mehr Schichten, umso besser) und Kosten und Verarbeitungsfragen (zum Beispiel: Je weniger Schichten, desto billiger und geradliniger (more straight forward) das Wachsen des Spiegels und das Nachverarbeiten).in particular, the acoustic reflector 120 on top of the substrate 105 grown and provides an acoustic isolation between the substrate 105 and the acoustic stack 110 ready. The acoustic impedance layers 121 to 126 from the acoustic reflector 120 are formed from materials that have different acoustic impedances. For example, the acoustic impedances 121 to 126 have alternating low and high acoustic impedances, giving the acoustic impedance layer 121 has a relatively low acoustic impedance, the acoustic impedance layer 122 has a relatively high acoustic impedance, the acoustic impedance layer 123 has a relatively low acoustic impedance, the acoustic impedance layer 124 has a relatively high acoustic impedance, the acoustic impedance layer 125 has a relatively low acoustic impedance and the acoustic impedance layer 126 has a relatively high acoustic impedance. These different acoustic impedances can be obtained, for example, by forming the odd-numbered acoustic impedance layers 121 . 123 and 125 of relatively soft material and forming the even numbered acoustic impedance layers 122 . 124 and 126 made of a relatively hard material. Notably, the number of acoustic impedance layers may differ from six without departing from the scope of the present teachings. In general, the number of acoustic impedance layers can be improved by balancing between a desired mirror performance (for example, the more layers, the better) and the cost and processing issues (eg, the fewer layers, the cheaper and more straightforward forward) mirror growth and post-processing).
Beachtenswert ist, dass 1B eine einzelne BAW Resonator Vorrichtung 100A darstellt. Falls die BAW Resonator Vorrichtung 100A in einer Vorrichtung mit zusätzlichen BAW Resonator Vorrichtungen enthalten sein müsste, zum Beispiel in einem Filter, der fünf bis zehn (5 - 10) Resonatoren enthält, dann müssten die akustischen Impedanzschichten 121 bis 126 von dem akustischen Reflektor 120 elektrisch isoliert werden von den DBRs von den anderen BAW Resonator Vorrichtungen, wie es für jemanden mit gewöhnlicher Übung in der Technik offensichtlich sein würde. Zum Beispiel kann ein Graben (trench) oder andere isolierende Mittel um den akustischen Reflektor 120 herum bis zu dem Substrat 105 herunter heraus geätzt werden.Noteworthy is that 1B a single BAW resonator device 100A represents. If the BAW resonator device 100A would have to be included in a device with additional BAW resonator devices, for example in a filter containing five to ten (5-10) resonators, then the acoustic impedance layers would have to be 121 to 126 from the acoustic reflector 120 be isolated electrically from the DBRs of the other BAW resonator devices, as would be obvious to someone with ordinary practice in the art. For example, a trench or other insulating means may surround the acoustic reflector 120 around to the substrate 105 be etched out.
Das Ausmaß an akustischer Isolation, welches von dem akustischen Reflektor 120 bereitgestellt wird, hängt im Allgemeinen von dem Kontrast zwischen den akustischen Impedanzen von aneinander grenzenden akustischen Impedanzschichten 121 bis 126 ab, wobei ein größeres Ausmaß an Kontrast eine bessere akustische Isolation erzeugt. In einigen Ausführungsformen ist der akustische Reflektor 120 in Paaren von dieelektrischen Materialien geformt, welche zueinander in Kontrast stehende (contrasting) akustische Impedanzen haben. Zum Beispiel können die geradzahligen akustischen Reflektorschichten 121, 123 und 125 aus einem Material geformt sein, welches eine niedrige akustische Impedanz hat, so wie zum Beispiel Siliziumoxid (SiOx), wobei x eine ganzzahlige Zahl ist, wohingegen die geradzahlig akustischen Reflektorschichten 122, 124 und 126 gepaart mit korrespondierenden ungeradzahligen akustischen Reflektorschichten 121, 123 und 125 aus einem Material geformt sein können, welches eine hohe akustische Impedanz hat, so wie zum Beispiel Wolfram (W) oder Molybdän (Mo). In einem anderen Beispiel können die ungeradzahligen akustischen Reflektorschichten 121, 123 und 125 aus einem Kohlenstoff dotierten Siliziumoxid (CDO) geformt sein, wobei die geradzahligen akustischen Reflektorschichten 122, 124 und 126, gepaart mit den korrespondierenden ungeradzahligen akustischen Reflektorschichten 121, 123 und 125, aus Siliziumnitrid (SiNx) geformt sein können, wobei x eine ganzzahligen Zahl ist. Ein Vorteil von diesem Paar besteht darin, dass die Schicht in einer einzigen Maschine gewachsen werden kann, mittels Abscheiden von CDO auf einem Silizium Wafer, zum Beispiel innerhalb einer ersten Kammer, Bewegen des Wafers zu einer zweiten Kammer, Abscheiden von Siliziumnitrid auf dem Wafer in der zweiten Kammer, Bewegen des Wafers zurück in die erste Kammer, und so weiter. Dieser Prozess kann weniger teuer (zum Beispiel um ungefähr 10 %) sein als zum Beispiel ein Produzieren einer geätzten Luft Kavität, so dass daher ein kosteneffektiver Ersatz für eine Luft Kavität bereitgestellt wird. Der akustische Reflektor 120 kann hergestellt werden unter Verwendung von vielfältigen alternativen Technologien, wobei ein Beispiel davon beschrieben ist in dem US Patent Nummer 7,358,831 von Larson, III et al., welches hiermit in seiner Gesamtheit durch Inbezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen wird. Natürlich können die niedrigen und hohen akustischen Impedanz Materialien, welche die gestapelten Schichten des akustischen Reflektors 120 formen, ohne ein Abweichen von dem Umfang der vorliegenden Lehre variieren.The amount of acoustic isolation provided by the acoustic reflector 120 is generally dependent on the contrast between the acoustic impedances of adjacent acoustic impedance layers 121 to 126 with a greater degree of contrast producing better acoustic isolation. In some embodiments, the acoustic reflector is 120 formed in pairs of dielectric materials having contrasting acoustic impedances to each other. For example, the even-numbered acoustic reflector layers 121 . 123 and 125 be formed of a material having a low acoustic impedance, such as silicon oxide (SiO x ), where x is an integer number, whereas the even-numbered acoustic reflector layers 122 . 124 and 126 paired with corresponding odd-numbered acoustic reflector layers 121 . 123 and 125 may be formed of a material having a high acoustic impedance, such as tungsten (W) or molybdenum (Mo). In another example, the odd-numbered acoustic reflector layers 121 . 123 and 125 be formed of a carbon doped silica (CDO), wherein the even-numbered acoustic reflector layers 122 . 124 and 126 paired with the corresponding odd-numbered acoustic reflector layers 121 . 123 and 125 , silicon nitride (SiN x ), where x is an integer number. An advantage of this pair is that the layer can be grown in a single machine by depositing CDO on a silicon wafer, for example, within a first chamber, moving the wafer to a second chamber, depositing silicon nitride on the wafer the second chamber, moving the wafer back to the first chamber, and so on. This process may be less expensive (for example, by about 10%) than, for example, producing an etched air cavity, thus providing a cost effective replacement for an air cavity. The acoustic reflector 120 can be fabricated using a variety of alternative technologies, an example of which is described in U.S. Patent No. 5,376,866 U.S. Patent Number 7,358,831 by Larson, III et al., which is hereby incorporated by reference in its entirety. Of course, the low and high acoustic impedance materials that make up the stacked layers of the acoustic reflector 120 Shapes vary without departing from the scope of the present teachings.
Zusätzlich zu einem möglichen Reduzieren der Kosten zum Herstellen der BAW Resonator Vorrichtung 100A kann der akustische Reflektor 120 auch die thermische Leitfähigkeit und eine Handhabung von Leistungsstufen (step power handling) verbessern. Eine praktische Unzulänglichkeit des akustischen Reflektors 120 besteht jedoch darin, dass er ein nicht perfekter akustischer Spiegel ist, was dazu führt, dass Energie verloren geht sowohl vertikal in das Substrat 105 hinein und lateral entlang der verschiedenen akustischen Impedanzschichten 121 bis 126. Dieser Verlust von Energie und die Ausweitung von mechanischer Bewegung von der aktiven Region 114 des Resonatorstapels 110 zu den Umgebungen tendiert dazu, die Signalleistung zu verringern und die Bandbreite zu reduzieren. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform der akustische Reflektor 120 die Bandbreite von einem Eingangssignal von 100 MHz auf 80 MHz reduzieren. Eine Inklusion von einer Brücke an einem Umfang der aktiven Fläche 114, so wie die Brücke 104, reduziert, wie vorstehend diskutiert, jedoch diesen Verlust von Energie.In addition to potentially reducing the cost of manufacturing the BAW resonator device 100A can the acoustic reflector 120 also improve the thermal conductivity and handling of power levels (step power handling). A practical inadequacy of the acoustic reflector 120 however, is that it is an imperfect acoustic mirror, which causes energy to be lost both vertically into the substrate 105 in and laterally along the various acoustic impedance layers 121 to 126 , This loss of energy and the expansion of mechanical motion of the active region 114 of the resonator stack 110 to environments tends to reduce signal performance and reduce bandwidth. For example, in one embodiment, the acoustic reflector 120 reduce the bandwidth of an input signal from 100 MHz to 80 MHz. An inclusion of a bridge on a perimeter of the active area 114 like the bridge 104 however, as discussed above, reduces this loss of energy.
Bezug nehmend erneut auf 1B, ist die untere Elektrode 107 von dem Resonator Stapel 110 über der oberen Schicht (akustische Reflektorschicht 121) des akustischen Reflektors 120 angeordnet. In anderen Worten kann die erste akustische Impedanzschicht 121 angrenzend an die untere Elektrode 107 des akustischen Stapels 110 sein, und die zweite akustische Impedanzschicht 122 kann angrenzend an die erste akustische Impedanzschicht 121 geformt sein, und so weiter. In der dargestellten repräsentativen Ausführungsform ist außerdem, wie gezeigt, eine Planarisierungsschicht 107' auf dem akustischen Reflektor 120 bereitgestellt. Die Planarisierungsschicht 107' kann zum Beispiel ein nicht ätzbares Borsilikatglas (non-etchable borosilicate glass, NEBSG) enthalten. Im Allgemeinen muss die Planarisierungsschicht 107' nicht in der Struktur vorhanden sein (da sie die allgemeinen Prozessführungskosten erhöht), aber wenn sie vorhanden ist, kann sie die Qualität des Wachsens von nachfolgenden Schichten verbessern und das Prozessieren vereinfachen. Eine piezoelektrische Schicht 108 ist über der unteren Elektrode 107 angeordnet, und die obere Elektrode 101 (ebenso in 1A gezeigt) ist über der piezoelektrischen Schicht 108 angeordnet. Wie von jemanden mit normaler Begabung in der Technik anerkannt werden sollte, bildet die Struktur des Resonatorstapels 110, bereitgestellt durch die untere Elektrode 107, die piezoelektrische Schicht 108 und die obere Elektrode 101, einen BAW Resonator. Wenn der BAW Resonator über einem akustischen Reflektor angeordnet ist, so wie der akustische Reflektor 120, ist er ein so genannter massiv befestigter Resonator (solidly mounted resonator, SMR). Die vorhandenen Lehren ziehen die Verwendung von SMRs in einer Vielfalt von Anwendungen in Betracht, einschließlich Filtern (zum Beispiel Filterketten (ladder filters), die eine Mehrzahl von BAW Resonatoren aufweisen).Referring again 1B , is the bottom electrode 107 from the resonator stack 110 above the upper layer (acoustic reflector layer 121 ) of the acoustic reflector 120 arranged. In other words, the first acoustic impedance layer 121 adjacent to the lower electrode 107 of the acoustic stack 110 and the second acoustic impedance layer 122 may be adjacent to the first acoustic impedance layer 121 be shaped, and so on. In the illustrated representative embodiment as well, as shown, there is a planarization layer 107 ' on the acoustic reflector 120 provided. The planarization layer 107 ' For example, it may contain a non-etchable borosilicate glass (NEBSG). In general, the planarization layer needs 107 ' can not be present in the structure (because it increases the overall process cost), but if present, it can improve the quality of growth of subsequent layers and simplify processing. A piezoelectric layer 108 is above the lower electrode 107 arranged, and the upper electrode 101 (also in 1A shown) is above the piezoelectric layer 108 arranged. As should be appreciated by one of ordinary skill in the art forms the structure of the resonator stack 110 provided by the lower electrode 107 , the piezoelectric layer 108 and the upper electrode 101 , a BAW resonator. When the BAW resonator is placed over an acoustic reflector, such as the acoustic reflector 120 , he is a so-called solidly mounted resonator (SMR). The existing teachings contemplate the use of SMRs in a variety of applications, including filters (eg, ladder filters having a plurality of BAW resonators).
In der gezeigten Ausführungsform ist die Brücke 104 zwischen der unteren Elektrode 107 und der piezoelektrischen Schicht 108 vergraben. Die Brücke 104 kann entlang von allen Seiten der BAW Resonator Vorrichtung 100A angeordnet sein (zum Beispiel entlang eines Umfangs von der BAW Resonator Vorrichtung 100A). Ebenso kann zum Beispiel die Brücke 104 (und andere Brücken, die in Zusammenhang mit nachstehenden repräsentativen Ausführungsformen beschrieben sind) eine Trapez-förmige Querschnittsform haben. Es wird betont, dass die Trapez-förmige Querschnittsform von der Brücke 104 von den repräsentativen Ausführungsformen lediglich illustrativ ist und dass die Brücken nicht beschränkt sind auf eine Trapez-förmige Querschnittsform. Zum Beispiel könnte die Querschnittsform von den Brücken von den repräsentativen Ausführungsformen ein Quadrat oder ein Rechteck sein oder von einer irregulären Form sein. Die „geneigten“ Wände der Brücke 104 sind vorteilhaft für die Qualität von Schichten (zum Beispiel die Qualität der kristallinen piezoelektrischen Schicht(en)), die über der Brücke 104 gewachsen ist / sind. Illustrative Dimensionen von der Brücke 104 sind ungefähr 2,0 µm bis ungefähr 10 µm in der Breite (x-Richtung im dem Koordinatensystem, welches in 1B gezeigt ist) und ungefähr 300 Ä bis ungefähr 1500 Ä in der Höhe (y-Dimension in dem Koordinatensystem, welches in 1B gezeigt ist).In the embodiment shown, the bridge 104 between the lower electrode 107 and the piezoelectric layer 108 buried. The bridge 104 can be along all sides of the BAW resonator device 100A be arranged (for example along a circumference of the BAW resonator device 100A) , Similarly, for example, the bridge 104 (and other bridges described in connection with the representative embodiments below) have a trapezoidal cross-sectional shape. It is emphasized that the trapezoidal-shaped cross-sectional shape of the bridge 104 of the representative embodiments is merely illustrative and that the bridges are not limited to a trapezoidal cross-sectional shape. For example, the cross-sectional shape of the bridges of the representative embodiments could be a square or rectangle or of an irregular shape. The "inclined" walls of the bridge 104 are beneficial to the quality of layers (for example, the quality of the crystalline piezoelectric layer (s)), which are above the bridge 104 has grown / are. Illustrative dimensions of the bridge 104 are about 2.0 μm to about 10 μm in width (x direction in the coordinate system, which is in 1B and about 300 Å to about 1500 Å in height (y-dimension in the coordinate system which is shown in FIG 1B is shown).
Die Brücke 104 (und andere Brücken, die im Zusammenhang mit nachstehend beschriebenen repräsentativen Ausführungsform beschrieben sind) bilden eine Entkopplungsregion 113 zwischen einem innenseitigen Rand (inside edge) von der Brücke 104 und dem abschließenden Rand (terminating edge) von der oberen Elektrode 101 (gezeigt zum Beispiel an der oberen linken Seite von 1B). Die inneren Grenzen von der Entkopplungsregion 113 definieren die aktive Region 114 von dem akustischen Resonator 110 und dem akustischen Reflektor 120, und die äußeren Grenzen von der Entkopplungsregion 113 definieren eine Feldregion (field region) 115. Im Allgemeinen hängt die optimale Breite von der Brücke 104 von der Unterdrückung von den parasitären Eigen-Moden ab, die (a) mechanisch (aufgrund des Vorhandenseins von einer akustischen Impedanz Fehlanpassung in lateraler Richtung) und (b) elektrisch (aufgrund von dem Abschluss von dem elektrischen Feld, welches auf die piezoelektrischen Schicht 108 wirkt) an der Grenze der aktiven Region 114 angeregt sind.The bridge 104 (and other bridges described in connection with the representative embodiment described below) form a decoupling region 113 between an inside edge of the bridge 104 and the terminating edge of the upper electrode 101 (shown, for example, on the upper left side of 1B) , The inner boundaries of the decoupling region 113 define the active region 114 from the acoustic resonator 110 and the acoustic reflector 120 , and the outer limits of the decoupling region 113 define a field region 115. In general, the optimum width depends on the bridge 104 from the suppression of parasitic eigenmodes which are (a) mechanical (due to the presence of an acoustic impedance mismatch in the lateral direction) and (b) electrical (due to termination of the electric field applied to the piezoelectric layer 108 acts) at the border of the active region 114 are excited.
Die Brücke 104 muss bereit genug sein, um einen geeigneten Abfall von komplexen evaneszenten Wellen zu gewährleisten, die an der Grenze der aktiven Region 114 und der Entkopplungsregion 113 angeregt sind. Breite Brücken minimieren ein Tunneln von Energie in die Feldregion 115, wo propagierende Moden bei der Betriebsfrequenz existieren. Auf der anderen Seite, wenn die Brücke 104 zu breit ist, können Zuverlässigkeitsprobleme entstehen und ebenso kann eine Platzierung von ähnlichen BAW Resonator Vorrichtungen (nicht dargestellt) beschränkt werden, um in der Nähe platziert zu werden, so dass unnötigerweise die gesamte Fläche auf einem Chip erhöht wird. In praktischen Situationen kann die propagierende Komponente von der komplexen evaneszenten Welle verwendet werden, um die optimale Breite von der Brücke 104 zu finden. Zum Beispiel, wenn die Breite der Brücke 104 gleich einem ganzzahligen Vielfachen von einer Viertel-Wellenlänge von der komplexen evaneszenten Welle ist, kann die Unterdrückung der Eigen-Moden weiter erhöht werden, welche manifestiert sein können durch den parallelen Widerstand Rp und den Qualitätsfaktor Q, welche maximale Werte erlangen. Typischerweise können, abhängig von den Details von dem Anregungsmechanismus, andere propagierende Moden von der Entkopplungsregion 113, so wie zum Beispiel Schermoden (shear modes) und Biegemoden (flexural modes) ebenso den parallelen Widerstand Rp und den Qualitätsfaktor Q beeinflussen. Die Breite von der Brücke 104 kann in Anbetracht von diesen anderen propagierenden Moden modifiziert werden. Eine solche optimale Breite von der Brücke 104 kann experimentell bestimmt werden.The bridge 104 must be ready enough to make a suitable waste of complex to ensure evanescent waves at the boundary of the active region 114 and the decoupling region 113 are excited. Wide bridges minimize tunneling of energy into the field region 115 where propagating modes exist at the operating frequency. On the other hand, if the bridge 104 is too wide, reliability problems may arise and also placement of similar BAW resonator devices (not shown) may be limited to be placed nearby, unnecessarily increasing the total area on a chip. In practical situations, the propagating component of the complex evanescent wave can be used to reach the optimal width of the bridge 104 to find. For example, if the width of the bridge 104 is equal to an integral multiple of a quarter-wavelength from the complex evanescent wave, the suppression of eigen modes can be further increased, which can be manifested by the parallel resistance Rp and the quality factor Q, which attain maximum values. Typically, depending on the details of the excitation mechanism, other modes of propagation may be from the decoupling region 113 for example, shear modes and flexural modes also affect the parallel resistance Rp and the quality factor Q. The width of the bridge 104 can be modified in view of these other propagating modes. Such an optimal width of the bridge 104 can be determined experimentally.
Eine Verbesserung in dem Qualitätsfaktor Q muss abgewogen werden gegen eine Abnahme bei dem elektromechanischen effektiven Kopplungskoeffizient kt2, welcher mit einer zunehmenden Breite von der Entkopplungsregion 113 abnimmt. Die Abnahme des elektromechanischen effektiven Kopplungskoeffizienten kt2 wird verursacht durch eine abnehmende Überlappung zwischen einem Kolbenmode (piston mode), welcher in der aktiven Region 114 angeregt ist, und dem elektrischen Feld, welches sich über die aktive Region 114 und die Entkopplungsregion 113 hinaus erstreckt. Eine Degeneration von dem Kopplungskoeffizient kt2 resultiert in einer Degeneration des Einfügungsverlustes (insertion loss, S21) von einem Filter, welcher BAW Resonatoren aufweist. Als solches kann die Größe und die Platzierung der Brücke 104, wie vorstehend angemerkt, experimentell optimiert werden.An improvement in the quality factor Q must be weighed against a decrease in the electromechanical effective coupling coefficient kt 2 , which increases with increasing width from the decoupling region 113 decreases. The decrease of the electromechanical effective coupling coefficient kt 2 is caused by a decreasing overlap between a piston mode occurring in the active region 114 is excited, and the electric field, which is about the active region 114 and the decoupling region 113 extends beyond. Degeneration of the coupling coefficient kt 2 results in degeneration of the insertion loss (S21) from a filter having BAW resonators. As such, the size and placement of the bridge 104 As noted above, experimentally optimized.
Die Brücke 104 (und andere Brücken, welche nachstehend in Verbindung mit repräsentativen Ausführungsformen beschrieben sind) hat, wie vorstehend angemerkt, eine Höhe (y Dimension in dem Koordinatensystem von 1B) von ungefähr 300 Ä bis ungefähr 1500 Ä. Beachtenswert ist, dass die untere Grenze von der Höhe bestimmt ist durch die Grenzen von dem Prozess des Lösens (releasing) von Opfer Material beim Formen der Brücke 104 und dass die obere Grenze von der Höhe bestimmt ist durch die Qualität von Schichten, die über der Brücke 104 gewachsen sind, und durch die Qualität des nachfolgenden Prozessierens von möglicherweise nicht planaren Strukturen.The bridge 104 (and other bridges described below in connection with representative embodiments) has, as noted above, a height (y dimension in the coordinate system of FIG 1B) from about 300 Å to about 1500 Å. It is noteworthy that the lower limit of height is determined by the limits of the process of releasing victim material when forming the bridge 104 and that the upper limit of the height is determined by the quality of layers that are above the bridge 104 and the quality of the subsequent processing of possibly non-planar structures.
Veranschaulichend kann jede von der unteren Elektrode 107 und der oberen Elektrode 101 aus Wolfram (W) geformt werden, welches eine Dicke von ungefähr 1000 Ä bis ungefähr 10.000 Ä hat. Andere Materialien können verwendet werden für die untere Elektrode 107 und/oder für die obere Elektrode 101, einschließlich aber nicht begrenzt auf Molybdän (Mo) oder einem bimetallischen Material. Veranschaulichend ist die piezoelektrische Schicht 108 aus Aluminiumnitrid (AIN) geformt, welches eine Dicke von ungefähr 5000 Ä bis ungefähr 25.000 Ä hat. Andere Materialien können für die piezoelektrische Schicht 108 verwendet werden, einschließlich aber nicht begrenzt auf Zinkoxid (ZnO). Die Brücke 104 kann geformt werden durch ein Strukturieren eines Opfermaterials über der unteren Elektrode 107, und ein Formen der dargestellten Schicht darauf. Nachdem die verbliebenen Schichten von der BAW Resonator Vorrichtung 100A wie gewünscht geformt sind, wird das Opfermaterial abgelöst (released), so dass die Brücke 104 „ungefüllt“ verbleibt (d.h. sie enthält oder ist gefüllt mit Luft). Das Opfermaterial, welches verwendet wird, um die Brücke 104 zu formen, kann zum Beispiel ein Phosphorsilikat Glas (phosphorsilicate glass, PSG) sein.Illustratively, each of the lower electrode 107 and the upper electrode 101 tungsten (W) having a thickness of about 1000 Å to about 10,000 Å. Other materials may be used for the lower electrode 107 and / or for the upper electrode 101 including but not limited to molybdenum (Mo) or a bimetallic material. Illustrative is the piezoelectric layer 108 formed of aluminum nitride (AIN), which has a thickness of about 5000 Å to about 25,000 Å. Other materials may be used for the piezoelectric layer 108 used, including but not limited to zinc oxide (ZnO). The bridge 104 can be formed by patterning a sacrificial material over the lower electrode 107 , and forming the illustrated layer thereon. After the remaining layers of the BAW resonator device 100A Shaped as desired, the sacrificial material is detached (released), leaving the bridge 104 "Unfilled" remains (ie it contains or is filled with air). The sacrificial material that is used around the bridge 104 For example, a phosphosilicate glass (phosphorsilicate glass, PSG) can be used to form.
In einer repräsentativen Ausführungsform definiert die Brücke 104, wie vorstehend diskutiert, Alles oder einen Teil von einem Umfang entlang der aktiven Region 104 von der BAW Resonator Vorrichtung 100A. Wie von jemandem mit üblicher Begabung in der Technik anerkannt werden sollte, ist die aktive Region 114 von der Resonator Vorrichtung 100A abgegrenzt (bordered) (a) um ihren Umfang herum von einer akustischen Impedanz Diskontinuität, welche zumindest zum Teil durch die Brücke 104 verursacht wird, (b) unten durch eine akustische Impedanz Diskontinuität aufgrund der Reflexion durch den akustischen Reflektor 120 und (c) oben durch Luft. Es sei angemerkt, dass sich die Brücke 104 nicht notwendigerweise entlang aller Ränder der BAW Resonator Vorrichtung 100A erstrecken muss, und deshalb nicht entlang des vollständigen Umfangs von der aktiven Region 114 und/oder der BAW Resonator Vorrichtung 100A. Zum Beispiel kann die Brücke 104, wie in 1A gezeigt, an vier Seiten von der fünf-seitigen BAW Resonator Vorrichtung 100A bereitgestellt sein.In a representative embodiment, the bridge defines 104 As discussed above, all or part of a perimeter along the active region 104 from the BAW resonator device 100A , As should be recognized by one of ordinary skill in the art, the active region is 114 from the resonator device 100A demarcated (bordered) (a) around its perimeter by an acoustic impedance discontinuity, which is at least in part through the bridge 104 (b) below by an acoustic impedance discontinuity due to the reflection by the acoustic reflector 120 and (c) above by air. It should be noted that the bridge 104 not necessarily along all edges of the BAW resonator device 100A and therefore not along the full extent of the active region 114 and / or the BAW resonator device 100A , For example, the bridge 104 , as in 1A shown on four sides by the five-sided BAW resonator device 100A be provided.
Die akustische Impedanz Fehlanpassung, welche von der Brücke 104 bereitgestellt wird, bewirkt eine Reflexion und eine Unterdrückung von akustischen Wellen an der Grenze, die ansonsten aus der aktiven Region 114 heraus propagieren würden und verloren sein würden, was zu einem Verlust von Energie führt. Die Brücke 104 dient dazu, die Moden von Interesse (modes of interest) innerhalb der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 100A (räumlich) zu begrenzen und die Energieverluste in der BAW Resonator Vorrichtung 100A reduzieren. Ein Reduzieren solcher Verluste dient dazu, den Qualitätsfaktor Q von dem FBAR 100 zu erhöhen. In Filteranwendungen von der BAW Resonator Vorrichtung 100A wird als Resultat von dem reduzierten Verlust an Energie der Einfügungsverlust (S21) auf vorteilhafte Weise verbessert.The acoustic impedance mismatch resulting from the bridge 104 is provided, causes reflection and suppression of acoustic waves at the boundary, otherwise from the active region 114 out and would be lost, resulting in a loss of energy. The bridge 104 serves to create the modes of interest within the active region 114 from the BAW resonator device 100A (spatially) limit and the energy losses in the BAW resonator device 100A to reduce. Reducing such losses serves to reduce the quality factor Q from the FBAR 100 to increase. In filter applications from the BAW resonator device 100A As a result of the reduced loss of energy, the insertion loss (S 21 ) is advantageously improved.
In der repräsentativen Ausführungsform ist, wie in Verbindung mit den 1A und 1B gezeigt und beschrieben, die Brücke 104, wie vorstehend erwähnt, nicht gefüllt (das heißt sie enthält Luft als das akustische Medium). In alternativen Ausführungsformen ist die Brücke 104 gefüllt (das heißt sie enthält ein dieelektrisches oder metallisches Material, um die gewünschte akustische Impedanz Diskontinuität bereitzustellen). Zum Beispiel zeigt 1C eine Querschnittsansicht von einer BAW Resonator Vorrichtung 100B, bei der die Brücke 104' mit einem Material gefüllt ist, welches eine akustische Impedanz hat, um eine ausreichend große laterale akustische Impedanz Diskontinuität an der Grenze zwischen der aktiven Region 114 und der Entkopplungsregion 113 bereitzustellen. Der Mechanismus des Reduzierens von Verlusten in der gefüllten Brücke 104' beruht auf einer Unterdrückung und einer (räumlichen) Begrenzung von den propagierenden und evaneszenten Eigen-Moden, welche mechanisch an der Grenzfläche zwischen der aktiven Region 114 und der Entkopplungsregion 113 angeregt werden. Beide Enden von der gefüllten Brücke 104' stellen mechanische Diskontinuitäten bereit, welche eine Steuerung (control) von der Phase von der reflektierten Mode bereitstellen und insgesamt eine vorteilhafte Unterdrückung von den propagierenden Eigen-Moden in der aktiven Region 114 bereitstellen. In bestimmten Ausführungsformen ist die Brücke 104' gefüllt mit NEBSG, Kohlenstoff dotiertem Oxid (CDO), Siliziumkarbid (SiC) oder anderen geeigneten dieelektrischen Materialien. In anderen Ausführungsformen kann die Brücke 104' zum Beispiel mit Wolfram (W), Molybdän (Mo), Kupfer (Cu) oder Iridium (Ir) gefüllt sein. Die Brücke 104' wird hergestellt durch ein Formen einer Schicht von NEBSG (oder einem anderen Füllmaterial) über der unteren Elektrode 107 mittels einer bekannten Methode, durch ein Strukturieren und ein Ätzen der NEBSG Schicht mittels bekannter Methoden, um die Brücke 104' bereitzustellen und durch ein Formen der piezoelektrischen Schicht 108 und der oberen Elektrode 101 von dem Resonator Stapel 110 darüber.In the representative embodiment, as in connection with FIGS 1A and 1B shown and described the bridge 104 as stated above, not filled (that is, it contains air as the acoustic medium). In alternative embodiments, the bridge is 104 filled (that is, it contains a dielectric or metallic material to provide the desired acoustic impedance discontinuity). For example, shows 1C a cross-sectional view of a BAW resonator device 100B at the bridge 104 ' is filled with a material having an acoustic impedance to provide a sufficiently large lateral acoustic impedance discontinuity at the boundary between the active region 114 and the decoupling region 113 provide. The mechanism of reducing losses in the filled bridge 104 ' is based on a suppression and a (spatial) limitation of the propagating and evanescent eigenmodes, which are mechanical at the interface between the active region 114 and the decoupling region 113 be stimulated. Both ends of the filled bridge 104 ' provide mechanical discontinuities which provide control of the phase of the reflected mode and overall advantageous suppression of the propagating eigenmodes in the active region 114 provide. In certain embodiments, the bridge is 104 ' filled with NEBSG, carbon doped oxide (CDO), silicon carbide (SiC) or other suitable dielectric materials. In other embodiments, the bridge 104 ' For example, be filled with tungsten (W), molybdenum (Mo), copper (Cu) or iridium (Ir). The bridge 104 ' is made by forming a layer of NEBSG (or other filler material) over the lower electrode 107 by a known method, by structuring and etching the NEBSG layer by known methods to the bridge 104 ' and by molding the piezoelectric layer 108 and the upper electrode 101 from the resonator stack 110 about that.
In alternativen Ausführungsformen kann die Brücke (nicht gefüllt oder gefüllt) an einer Stelle anders als zwischen der unteren Elektrode und der piezoelektrischen Schicht geformt werden, wie in den 1A und 1C gezeigt. Zum Beispiel sind die 2A bis 2B Querschnittsansichten von BAW Resonator Vorrichtungen, welche Brücken haben, die in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsformen zwischen Schichten von dem akustischen Reflektor angeordnet sind. Ein Vorteil von dem Formen von Brücken innerhalb des akustischen Reflektorstapels beruht auf der Tatsache, dass es dort eine signifikante Menge oder ein signifikantes Ausmaß von akustischer Energie (zum Beispiel bis hinauf zu ungefähr 20 %, abhängig von den Reflektordesign) gibt, welche in der akustischen Reflektorregion (räumlich) begrenzt sind. Diese Energie kann koppeln mit Moden zwischen zwei Grenzflächen / gefangenen Moden (interfacial / trapped modes), welche von dem akustischen Reflektorstapel unterstützt sind und welche die aktive Region in einer seitlichen Richtung verlassen. Ein Platzieren von einer Brücke oder von mehreren Brücken entlang des Umfangs von der aktiven Region in dem akustischen Reflektorstapel erlaubt zum Beispiel, dass ein parasitäres Koppeln minimiert wird und dass deshalb der Qualitätsfaktor Q des Resonators erhöht wird. Jedoch kann ein Platzieren von Brücken innerhalb des akustischen Reflektorstapels die Prozessierungskosten und die Komplexität erhöhen. Daher mögen die Vorteile abgewogen werden gegenüber Kosten / Performanz Kompromissen (cost / performance tradeoffs).In alternative embodiments, the bridge (unfilled or filled) may be formed at a location other than between the lower electrode and the piezoelectric layer, as in FIGS 1A and 1C shown. For example, the 2A to 2 B Cross-sectional views of BAW resonator devices having bridges arranged between layers of the acoustic reflector in accordance with representative embodiments. An advantage of forming bridges within the acoustic reflector stack resides in the fact that there is a significant amount or level of acoustic energy (up to about 20%, for example, depending on the reflector design) present in the acoustic Reflector region (spatially) are limited. This energy may couple with modes between two interfacial / trapped modes, which are supported by the acoustic reflector stack and which leave the active region in a lateral direction. Placing a bridge or bridges along the perimeter of the active region in the acoustic reflector stack, for example, allows parasitic coupling to be minimized and therefore increases the quality factor Q of the resonator. However, placing bridges within the acoustic reflector stack can increase processing costs and complexity. Therefore, the benefits may be balanced against cost / performance tradeoffs.
Bezug nehmend auf die 2A und 2B enthalten die BAW Resonator Vorrichtungen 200A, 200B einen Resonator Stapel 110, einen akustischen Reflektor 120 und ein Substrat 105. Der Resonator Stapel 110 enthält, wie vorstehend diskutiert, eine piezoelektrische Schicht 108, welche zwischen einer ersten oder unteren Elektrode 107 und einer zweiten oder oberen Elektrode 101 eingeschoben (sandwiched) ist. Der akustische Reflektor 120 kann ein DBR oder ein anderer akustischer Spiegel sein, welcher zum Beispiel von mehreren akustischen Impedanzschichten 121 bis 126 geformt ist. Der Resonator Stapel 110 und der akustische Reflektor 120 sind im Wesentlichen die gleichen, wie vorstehend mit Bezug auf die 1A bis 1C beschrieben (mit der Ausnahme der Lokalisierung der Brücke), und deshalb werden die entsprechenden Beschreibungen nicht notwendigerweise wiederholt. Ferner sind der allgemeine Zweck und die Funktionalität von den Brücken, die mit Bezug auf die 2A und 2C beschrieben sind, im Wesentlichen die gleichen, wie vorstehend mit Bezug auf die 1A bis 1C beschrieben, und deshalb werden die entsprechenden Beschreibungen nicht notwendigerweise wiederholt.Referring to the 2A and 2 B contain the BAW resonator devices 200A . 200B a resonator stack 110 , an acoustic reflector 120 and a substrate 105 , The resonator stack 110 contains, as discussed above, a piezoelectric layer 108 which is between a first or lower electrode 107 and a second or upper electrode 101 sandwiched. The acoustic reflector 120 may be a DBR or other acoustic mirror, for example, of multiple acoustic impedance layers 121 to 126 is shaped. The resonator stack 110 and the acoustic reflector 120 are essentially the same as described above with respect to FIG 1A to 1C (except for the location of the bridge), and therefore the corresponding descriptions are not necessarily repeated. Furthermore, the general purpose and functionality of the bridges described with respect to FIGS 2A and 2C are substantially the same as described above with respect to 1A to 1C and therefore the corresponding descriptions are not necessarily repeated.
In der Ausführungsform, welche in 2A gezeigt ist, ist eine Brücke 204 zwischen der ersten akustischen Impedanzschicht 121 und der zweiten akustischen Impedanzschicht 122 vergraben. Wie vorstehend diskutiert, ist die Brücke 204 im Allgemeinen entlang eines Umfangs von der BAW Resonator Vorrichtung 208 angeordnet, so dass die Kopplungsregion 113, die aktive Region 114 und die Feldregion 115 definiert werden. Ebenso kann die Brücke 204 zum Beispiel eine Trapez-förmige Querschnittsform haben, bei der die geneigten Wände (slanting walls) der Brücke 204 vorteilhaft sind für die Qualität der Schichten (zum Beispiel die Qualität von der / den akustischen Impedanzschicht(en), von der unteren Elektrode und von der bzw. den kristallinen piezoelektrischen Schicht bzw. Schichten), welche über der Brücke 204 gewachsen ist / sind. Illustrative Dimensionen von der Brücke 104 sind ungefähr 2,0 µm bis ungefähr 10,0 µm in der Breite (x Dimension in dem Koordinatensystem, welches in 1B gezeigt ist) und ungefähr 300 Ä bis ungefähr 1500 Ä in der Höhe (y Dimension in dem Koordinatensystem, welches in 2 gezeigt ist.In the embodiment which is in 2A shown is a bridge 204 between the first acoustic impedance layer 121 and the second acoustic impedance layer 122 buried. As discussed above, is the bridge 204 generally along a circumference of the BAW resonator device 208 arranged so that the coupling region 113 , the active region 114 and the field region 115 To be defined. Likewise, the bridge 204 for example, have a trapezoidal-shaped cross-sectional shape, in which the slanting walls of the bridge 204 are advantageous for the quality of the layers (for example, the quality of the acoustic impedance layer (s), of the lower electrode and of the crystalline piezoelectric layer (s)), which are above the bridge 204 has grown / are. Illustrative dimensions of the bridge 104 are about 2.0 μm to about 10.0 μm in width (x dimension in the coordinate system which is in 1B and about 300 Å to about 1500 Å in height (y dimension in the coordinate system which is shown in FIG 2 is shown.
Wie vorstehend erwähnt, hat die Brücke 204 eine Höhe (y Dimension in dem Koordinatensystem von 1B) von ungefähr 300 Ä bis ungefähr 1500 Ä. Es ist zu bemerken, dass die untere Grenze von der Höhe bestimmt ist durch die Grenzen von dem Prozess des Ablösens (releasing) von Opfermaterial beim Formen der Brücke 204, und dass die obere Grenze von der Höhe bestimmt ist (a) durch die Qualität von Schichten, die über der Brücke 204 gewachsen sind, und (b) durch die Qualität von einem nachfolgenden Prozessieren von möglicherweise nicht planaren Strukturen. Die Brücke 204 kann geformt sein durch ein Strukturieren eines Opfermaterials über der zweiten akustischen Impedanzschicht 122 und ein Formen der gezeigten Schicht darauf. Nachdem die verbliebenen Schichten von der BAW Resonator Vorrichtung 200A wie gewünscht geformt worden sind, wird das Opfermaterial abgelöst, so dass die Brücke 204 ungefüllt verbleibt (d.h. sie enthält oder ist gefüllt mit Luft). Das Opfermaterial, welches verwendet wird, um die Brücke 204 zu formen, kann zum Beispiel PSG sein.As mentioned above, the bridge has 204 a height (y dimension in the coordinate system of 1B) from about 300 Å to about 1500 Å. It should be noted that the lower limit of height is determined by the limitations of the process of releasing sacrificial material in forming the bridge 204 , and that the upper limit of the height is determined (a) by the quality of layers over the bridge 204 and (b) the quality of subsequent processing of possibly non-planar structures. The bridge 204 may be formed by patterning a sacrificial material over the second acoustic impedance layer 122 and forming the layer shown thereon. After the remaining layers of the BAW resonator device 200A have been shaped as desired, the sacrificial material is detached, so that the bridge 204 unfilled (ie contains or is filled with air). The sacrificial material that is used around the bridge 204 to form, for example, can be PSG.
In einer repräsentativen Ausführungsform definiert die Brücke 204 Alles oder einen Teil von einem Umfang entlang der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 200A, wie vorstehend mit Bezug auf die Brücke 104 diskutiert. Wie von jemandem mit üblicher Begabung in der Technik anerkannt werden sollte, ist die aktive Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 200 begrenzt um ihren Umfang herum durch eine akustische Impedanz Diskontinuität, welche zumindest zum Teil durch die Brücke 204 erzeugt ist, und nach oben und nach unten durch eine akustische Impedanz Diskontinuität aufgrund der Reflexion von Luft und durch den akustischen Reflektor 120. Es wird angemerkt, dass sich die Brücke 204 nicht notwendigerweise entlang aller Ränder der BAW Resonator Vorrichtung 200A erstrecken muss, und deshalb auch nicht entlang des gesamten Umfangs von der aktiven Region 114 und / oder von der BAW Resonator Vorrichtung 100A. Wie ebenso vorstehend mit Bezug zu der Brücke 104 diskutiert, verursacht die akustische Impedanz Fehlanpassung (mismatch), welche durch die Brücke 204 bereitgestellt ist, eine Reflexion und eine Unterdrückung von akustischen Wellen an der Grenze, welche Wellen andererseits aus der aktiven Region 114 heraus propagieren könnten und verloren sein könnten, was in einen Energieverlust resultiert. Die Brücke 204 dient dazu, um zu unterdrücken und um (räumlich) einzugrenzen die interessierten Moden innerhalb der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 200A und um Energieverluste in der BAW Resonator Vorrichtung 200A zu reduzieren. Ein Reduzieren von solchen Verlusten dient dazu, den Qualitätsfaktor Q von der BAW Resonator Vorrichtung 200A zu erhöhen. In Filteranwendungen von der BAW Resonator Vorrichtung 200A, wird als Ergebnis von dem reduzierten Energieverlust der Einfügungsverlust (S21) auf vorteilhafte Weise verbessert.In a representative embodiment, the bridge defines 204 All or part of a perimeter along the active region 114 from the BAW resonator device 200A as above with respect to the bridge 104 discussed. As should be recognized by one of ordinary skill in the art, the active region is 114 from the BAW resonator device 200 bounded around its circumference by an acoustic impedance discontinuity which, at least in part, passes through the bridge 204 is generated, and up and down by an acoustic impedance discontinuity due to the reflection of air and the acoustic reflector 120 , It is noted that the bridge 204 not necessarily along all edges of the BAW resonator device 200A and therefore not along the entire circumference of the active region 114 and / or from the BAW resonator device 100A , As well as above with reference to the bridge 104 discussed, the acoustic impedance mismatch caused by the bridge 204 is provided, a reflection and suppression of acoustic waves at the border, which waves on the other hand from the active region 114 out and could be lost, resulting in a loss of energy. The bridge 204 serves to suppress and to (spatially) limit the interested modes within the active region 114 from the BAW resonator device 200A and energy losses in the BAW resonator device 200A to reduce. Reducing such losses serves to improve the quality factor Q of the BAW resonator device 200A to increase. In filter applications from the BAW resonator device 200A , as a result of the reduced energy loss, the insertion loss (S 21 ) is advantageously improved.
In alternativen Ausführungsformen ist die Brücke 204 gefüllt (d.h. sie enthält ein dielektrisches oder metallisches Material, um die gewünschte akustische Impedanz Diskontinuität bereitzustellen). Zum Beispiel zeigt 2B eine Querschnittsansicht der BAW Resonator Vorrichtung 200B, in welcher die Brücke 204' mit einem Material gefüllt ist, welches eine akustische Impedanz hat, um eine ausreichend große laterale akustische Impedanz Diskontinuität an der Grenze zwischen der aktiven Region 114 und der Entkopplungsregion 113 bereitzustellen. Der Mechanismus des Reduzierens von Verlusten in der gefüllten Brücke 204' beruht auf einer Unterdrückung und einer (räumlichen) Eingrenzung von den propagierenden und evaneszenten Eigen-Moden, welche, wie vorstehend beschrieben, mechanisch an der Grenzfläche zwischen der Region 114 und der Entkopplungsregion 113 angeregt sind. Beide Enden der gefüllten Brücke 204' stellen mechanische Diskontinuitäten bereit, welche eine Steuerung der Phase von der reflektierten Mode erlauben und insgesamt eine vorteilhafte Unterdrückung von den propagierenden Eigen-Moden in der aktiven Region 114 bereitstellen. In bestimmten Ausführungsformen ist die Brücke 204' zum Beispiel gefüllt mit NEBSG, CDO, SiC, W, Mo, Cu, Ir oder einem anderen geeigneten Material. Die Brücke 204' ist hergestellt mittels Formen einer Schicht von NEBSG (oder einem anderen Füllmaterial) über der zweiten akustischen Impedanzschicht 122 mittels einer bekannten Methode, mittels Strukturieren und mittels Ätzen der NEBSG Schicht mittels bekannter Methoden, um die Brücke 204' bereitzustellen, und mittels Bilden der ersten akustischen Impedanzschicht 121, der unteren Elektrode 107, der piezoelektrischen Schicht 108 und der oberen Elektrode 101 darauf.In alternative embodiments, the bridge is 204 filled (ie, containing a dielectric or metallic material to provide the desired acoustic impedance discontinuity). For example, shows 2 B a cross-sectional view of the BAW resonator device 200B in which the bridge 204 ' is filled with a material having an acoustic impedance to provide a sufficiently large lateral acoustic impedance discontinuity at the boundary between the active region 114 and the decoupling region 113 provide. The mechanism of reducing losses in the filled bridge 204 ' is based on suppression and (spatial) confinement of the propagating and evanescent eigenmodes, which, as described above, mechanically at the interface between the region 114 and the decoupling region 113 are excited. Both ends of the filled bridge 204 ' provide mechanical discontinuities that allow control of the phase from the reflected mode and overall advantageous suppression of the propagating eigenmodes in the active region 114 provide. In certain embodiments, the bridge is 204 ' for example, filled with NEBSG, CDO, SiC, W, Mo, Cu, Ir or other suitable material. The bridge 204 ' is made by forming a layer of NEBSG (or other filler material) over the second acoustic impedance layer 122 by means of a known method, by structuring and by etching the NEBSG layer by known methods, around the bridge 204 ' and by forming the first acoustic impedance layer 121 , the lower electrode 107 , the piezoelectric layer 108 and the upper electrode 101 thereon.
In alternativen Ausführungsformen können ungefüllte oder gefüllte Brücken geformt werden zwischen beliebigen zwei aneinander grenzenden Schichten von einer BAW Resonator Vorrichtung, ohne von dem Umfang von den vorliegenden Lehren abzuweichen. Zum Beispiel kann eine ungefüllte oder gefüllte Brücke zwischen der piezoelektrischen Schicht 108 und der oberen Elektrode 101 von dem Resonator Stapel 110 geformt werden. In ähnlicher Weise kann eine ungefüllte oder gefüllte Brücke geformt werden zwischen der zweiten akustischen Impedanzschicht 122 und der dritten akustischen Impedanzschichten 123, zwischen der dritten akustischen Impedanzschicht 123 und der vierten akustischen Impedanzschicht 124, zwischen der vierten akustischen Impedanzschicht 124 und der fünften akustischen Impedanzschicht 125 oder zwischen der fünften akustischen Impedanzschicht 125 und der sechsten akustischen Impedanzschicht 126 von dem akustischen Reflektor 120. Ebenso kann eine ungefüllte oder gefüllte Brücke geformt werden zwischen der sechsten akustischen Impedanzschicht 126 von dem akustischen Reflektor 120 und dem Substrat 105. Ferner können in alternativen Ausführungsformen ungefüllte oder gefüllte Brücken innerhalb einer einzelnen Schicht von einer BAW Resonator Vorrichtung vergraben sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Zum Beispiel kann eine ungefüllte oder gefüllte Brücke vergraben innerhalb der piezoelektrischen Schicht 108 geformt werden, wie zum Beispiel in der US Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012/218060 beschrieben ist. In alternative embodiments, unfilled or filled bridges may be formed between any two adjacent layers of a BAW resonator device, without departing from the scope of the present teachings. For example, an unfilled or filled bridge between the piezoelectric layer 108 and the upper electrode 101 from the resonator stack 110 be formed. Similarly, an unfilled or filled bridge may be formed between the second acoustic impedance layer 122 and the third acoustic impedance layers 123 , between the third acoustic impedance layer 123 and the fourth acoustic impedance layer 124 , between the fourth acoustic impedance layer 124 and the fifth acoustic impedance layer 125 or between the fifth acoustic impedance layer 125 and the sixth acoustic impedance layer 126 from the acoustic reflector 120 , Likewise, an unfilled or filled bridge can be formed between the sixth acoustic impedance layer 126 from the acoustic reflector 120 and the substrate 105 , Further, in alternative embodiments, unfilled or filled bridges within a single layer may be buried by a BAW resonator device without departing from the scope of the present teachings. For example, an unfilled or filled bridge may be buried within the piezoelectric layer 108 shaped, as for example in US Patent Application Publication No. 2012 / 218060 is described.
In alternativen Ausführungsformen können ungefüllte oder gefüllte Brücken zwischen beliebigen zwei aneinander angrenzenden Schichten oder innerhalb einer einzelnen Schicht von verschiedenartigen anderen Typen von Resonator Vorrichtungen geformt werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Zum Beispiel kann eine ungefüllte oder gefüllte Brücke zwischen oder innerhalb von Schichten von einer gestapelten Volumen akustischen Resonator (stacked balck acoustic resonator, SBAR) Vorrichtung, einer Doppel Volumen akustischen Resonator (Double bulk acoustic resonator, DBAR) Vorrichtung oder einer gekoppelten Resonator Filter (coupled resonator filter, CRF) Vorrichtung geformt werden, welche akustische Reflektoren (zum Beispiel an der Stelle von Kavitäten) enthalten. Beispiele von verschiedenartigen alternativen Typen von Resonator Vorrichtungen, welche ungefüllte oder gefüllte Brücken enthalten, sind bereitgestellt in den gemeinsam besessenen US Patentanmeldungen mit der Veröffentlichungsnummer 2012/0218056 von Burak, veröffentlicht am 30. August 2012, und der US Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012/0218055 von Burak et al., veröffentlicht am 30. August 2012, welche hiermit in ihren Gesamtheit durch Inbezugnahme aufgenommen sind.In alternative embodiments, unfilled or filled bridges may be formed between any two contiguous layers or within a single layer of various other types of resonator devices without departing from the scope of the present teachings. For example, an unfilled or filled bridge between or within layers of a stacked volume acoustic resonator (stacked balck acoustic resonator, SBAR) device, a double volume acoustic resonator (double bulk acoustic resonator, DBAR) device or a coupled resonator filter (coupled resonator filter, CRF), which contain acoustic reflectors (for example at the location of cavities). Examples of various alternative types of resonator devices containing unfilled or filled bridges are provided in the commonly owned US Patent Application Publication No. 2012/0218056 by Burak, published on August 30, 2012, and the US Patent Application Publication No. 2012/0218055 by Burak et al., published August 30, 2012, which are hereby incorporated by reference in their entirety.
In den Ausführungsformen, die vorstehend mit Bezug auf die 1A bis 1C und die 2A bis 2B beschrieben worden sind, enthalten die repräsentativen BAW Resonator Vorrichtungen eine einzige Brücke (zum Beispiel die Brücke 104, 104', 204, 204'). Jedoch können in alternativen Ausführungsformen zusätzliche Brücken in einer BAW Resonator Vorrichtungen enthalten sein. Zum Beispiel sind die 3A bis 3D Querschnittsansichten von BAW Resonator Vorrichtungen, wobei jede von denen in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsformen einen akustischen Reflektor und mehrere Brücken hat.In the embodiments described above with reference to FIGS 1A to 1C and the 2A to 2 B have been described, the representative BAW resonator devices include a single bridge (for example, the bridge 104 . 104 ' . 204 . 204 ' ). However, in alternative embodiments, additional bridges may be included in a BAW resonator device. For example, the 3A to 3D Cross-sectional views of BAW resonator devices, each of which has one acoustic reflector and multiple bridges in accordance with representative embodiments.
Insbesondere ist eine Brücke in einer Schicht von der BAW Resonator Vorrichtung und eine zweite Brücke ist in einer anderen Schicht bereitgestellt. In den Ausführungsformen, welche mit den 3A bis 3D gezeigt sind, ist eine von den Brücken in dem akustischen Reflektor (zwischen der ersten akustischen Impedanzschicht und der zweiten akustischen Impedanzschicht) lokalisiert und die andere Brücke ist in dem Resonator Stapel (zwischen der unteren Elektrode und der piezoelektrischen Schicht) lokalisiert. Die Brücken können im Allgemeinen konzentrisch sein, jedoch nicht notwendigerweise rund in der Form, und können um einen Umfang herum angeordnet sein, der die aktive Region von der BAW Resonator Vorrichtung einschließt.In particular, a bridge in one layer is provided by the BAW resonator device and a second bridge is provided in another layer. In the embodiments associated with the 3A to 3D 1, one of the bridges is located in the acoustic reflector (between the first acoustic impedance layer and the second acoustic impedance layer) and the other bridge is located in the resonator stack (between the lower electrode and the piezoelectric layer). The bridges may be generally concentric, but not necessarily round in shape, and may be disposed about a circumference that includes the active region of the BAW resonator device.
Durch ein Platzieren der Brücken unter verschiedenen Kombinationen von Schichten können die verschiedenen Ausführungsformen studiert werden, um das Ausmaß des Koppelns von Moden in der aktiven Region (zum Beispiel der aktiven Region 114) und der Moden in der Feldregion (zum Beispiel der Feldregion 115) zu testen. Im Allgemeinen entkoppeln die Brücken Moden mit einer vergleichsweise großen Fortpflanzungskonstante (propagation constant) kr von den Moden in der Feldregion 115. Wie nachstehend beschrieben, weisen die vielfältigen Ausführungsformen Kombinationen von ungefüllten und gefüllten Brücken auf. Viele Details von den vorliegenden Ausführungsformen sind gemeinsam mit denen, die oben im Zusammenhang mit den repräsentativen Ausführungsformen von den 1A bis 1C und den 2A bis 2B beschrieben worden sind.By placing the bridges among different combinations of layers, the various embodiments can be studied to determine the extent of coupling of modes in the active region (e.g., the active region 114 ) and the modes in the field region (for example, the field region 115 ) to test. In general, the bridges decouple modes with a relatively large propagation constant k r from the modes in the field region 115 , As described below, the various embodiments include combinations of unfilled and filled bridges. Many details of the present embodiments are common to those discussed above in connection with the representative embodiments of FIGS 1A to 1C and the 2A to 2 B have been described.
3A zeigt eine Querschnittsansicht von der BAW Resonator Vorrichtung 300A. Für die Zwecke der Illustration ist angenommen, dass die BAW Resonator Vorrichtung 300 in der Draufsicht im Wesentlichen die gleiche Form wie die in 1A gezeigte BAW Resonator Vorrichtung 100 hat, in welchem Fall die Querschnittsansicht von 3A entlang der Linie 1B-1B aufgenommen worden wäre. Die BAW Resonator Vorrichtung 300A enthält den Resonator Stapel 110, den akustischen Reflektor 120 und das Substrat 105. Der Resonator Stapel 110 enthält die piezoelektrische Schicht 108, welche zwischen der unteren Elektrode 107 und der oberen Elektrode 101 eingeschoben ist. Eine Planarisierungsschicht 107' unterhalb der Elektrode (bottom-electrode planarization layer) ist auch, wie gezeigt, (optional) bereitgestellt, welche Planarisierungsschicht 107' zum Beispiel NEBSG enthalten kann. Der akustische Reflektor 120 kann zum Beispiel ein DBR oder ein anderer akustischer Spiegel sein, welcher aus mehreren akustischen Impedanzschichten 121 bis 126 geformt ist, die über dem Substrat 105 gestapelt sind. 3A shows a cross-sectional view of the BAW resonator device 300A , For purposes of illustration, it is assumed that the BAW resonator device 300 in plan view, substantially the same shape as that in FIG 1A shown BAW resonator device 100 has, in which case the cross-sectional view of 3A along the line 1B - 1B would have been included. The BAW resonator device 300A contains the resonator stack 110 , the acoustic reflector 120 and the substrate 105 , The resonator stack 110 contains the piezoelectric layer 108 which is between the lower electrode 107 and the upper electrode 101 is inserted. A planarization layer 107 ' Below the electrode (bottom-electrode planarization layer) is also provided, as shown, (optionally) which planarization layer 107 ' for example, may contain NEBSG. The acoustic reflector 120 For example, a DBR or other acoustic mirror may be made up of multiple acoustic impedance layers 121 to 126 is shaped above the substrate 105 are stacked.
In der gezeigten Ausführungsform ist eine erste Brücke 301 zwischen der ersten akustischen Impedanzschicht 121 und der zweiten akustischen Impedanzschicht 122 bereitgestellt, und eine zweite Brücke 302 ist zwischen der unteren Elektrode 107 und der piezoelektrischen Schicht 108 bereitgestellt. Jede von der ersten Brücke 301 und der zweiten Brücke 302 ist, wie vorstehend diskutiert, entlang aller Seiten von der BAW Resonator Vorrichtung 300A (d.h. entlang eines Umfangs von der BAW Resonator Vorrichtung 300A) angeordnet. In den repräsentativen Ausführungsformen haben die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 zum Beispiel eine Trapez-förmige Querschnittsform. Wie jedoch vorstehend diskutiert, ist die Trapez-förmige Querschnittsform von der ersten Brücke 301 und von der zweiten Brücke 302 von den repräsentativen Ausführungsformen lediglich illustrativ und die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 sind nicht auf eine Trapez-förmige Querschnittsform beschränkt. Es ist zu bemerken, dass die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 nicht notwendigerweise die gleiche Form haben (zum Beispiel könnte eine eine Trapez-förmige Querschnittsform haben und eine könnte eine rechteckige Querschnittsform haben). Typische Dimensionen von der ersten Brücke 301 und der zweiten Brücke 302 sind ungefähr 2,0 µm bis ungefähr 10,0 µm in der Breite (x Dimension in dem Koordinatensystem, welches in 3A gezeigt ist) und ungefähr 300 Ä bis ungefähr 1500 Ä in der Höhe (y Dimension in dem Koordinatensystem, welches in 3A gezeigt ist).In the embodiment shown, a first bridge 301 between the first acoustic impedance layer 121 and the second acoustic impedance layer 122 provided, and a second bridge 302 is between the lower electrode 107 and the piezoelectric layer 108 provided. Each one from the first bridge 301 and the second bridge 302 is, as discussed above, along all sides of the BAW resonator device 300A (ie along a circumference of the BAW resonator device 300A) arranged. In the representative embodiments have the first bridge 301 and the second bridge 302 For example, a trapezoidal cross-sectional shape. However, as discussed above, the trapezoidal cross-sectional shape is from the first bridge 301 and from the second bridge 302 only representative of the representative embodiments and the first bridge 301 and the second bridge 302 are not limited to a trapezoidal cross-sectional shape. It should be noted that the first bridge 301 and the second bridge 302 not necessarily the same shape (for example, one could have a trapezoidal cross-sectional shape and one could have a rectangular cross-sectional shape). Typical dimensions of the first bridge 301 and the second bridge 302 are about 2.0 μm to about 10.0 μm in width (x dimension in the coordinate system which is in 3A and about 300 Å to about 1500 Å in height (y dimension in the coordinate system which is shown in FIG 3A is shown).
Im Allgemeinen müssen die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 breit genug sein, um einen geeigneten Abfall von komplexen evaneszenten Wellen an der Grenze der aktiven Region 114 und der Entkopplungsregion 113 sicherzustellen, um ein Tunneln von Moden in die Feldregion 115 hinein zu minimieren, wo die propagierenden Moden bei der Betriebsfrequenz existieren. Es ist anzumerken, dass dann, wenn es mehrere Brücken gibt, so wie die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302, die innere Grenze von der Entkopplungsregion 113 (und korrespondierender Weise die äußere Grenze von der aktiven Region 114) von der BAW Resonator Vorrichtung bestimmt ist durch die Brücke, welche sich am weitesten in Richtung der Mitte der BAW Resonator Vorrichtung erstreckt. In der repräsentativen Ausführungsform, welche in 3A gezeigt ist, ist dies nicht ein Faktor, da die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind. Ebenso, ähnlich wie für die Brücke 104 in der BAW Resonator Vorrichtung 100A, können die propagierenden Komponenten von den komplexen evaneszenten Moden oder anderen propagierenden Moden (wie Scher- und Biegemoden), die in Regionen erlaubt sind, die vertikal durch die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 gebunden sind, verwendet werden, um eine Unterdrückung von den Eigen-Moden in der aktiven Region 114 zu erhöhen, indem eine geeignete Breite von den Brücken ausgewählt wird. Auf der anderen Seite, wenn die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 zu breit sind, können Zuverlässigkeitsfragen (reliability issues) entstehen und es kann auch ähnliche BAW Resonator Vorrichtungen (nicht dargestellt) davon abhalten oder beschränken, um in der Nähe platziert zu werden (und daher unnötigerweise die Gesamtfläche eines Chips zu erhöhen). Als solche können die optimalen Breiten von der ersten Brücke 301 und der zweiten Brücke 302 experimentell bestimmt werden. Ferner müssen weder die Breiten noch die Stellen der ersten Brücke 301 und der zweiten Brücke 302 die gleichen sein.In general, the first bridge 301 and the second bridge 302 be broad enough to detect a suitable drop of complex evanescent waves at the boundary of the active region 114 and the decoupling region 113 ensure a tunneling of modes in the field region 115 into where the propagating modes exist at the operating frequency. It should be noted that if there are several bridges, as the first bridge 301 and the second bridge 302 , the inner boundary of the decoupling region 113 (and, correspondingly, the outer boundary of the active region 114 ) from the BAW resonator device is determined by the bridge which extends furthest towards the center of the BAW resonator device. In the representative embodiment which is in 3A shown, this is not a factor since the first bridge 301 and the second bridge 302 are oriented substantially vertically. Likewise, similar to the bridge 104 in the BAW resonator device 100A For example, the propagating components of the complex evanescent modes or other propagating modes (such as shear and bending modes) that are allowed in regions that are vertical through the first bridge 301 and the second bridge 302 are bound to be used to suppress self-modes in the active region 114 increase by selecting an appropriate width from the bridges. On the other hand, if the first bridge 301 and the second bridge 302 too broad, reliability issues may arise, and it may also discourage or limit similar BAW resonator devices (not shown) from being placed in the vicinity (and thus unnecessarily increasing the total area of a chip). As such, the optimal widths of the first bridge 301 and the second bridge 302 be determined experimentally. Furthermore, neither the widths nor the locations of the first bridge 301 and the second bridge 302 be the same.
Zusätzlich ist, wie vorstehend diskutiert, die Breite und die Position der ersten Brücke 301 und der zweiten Brücke 302 und die Entkopplungsregion 113 gewählt, um den Qualitätsfaktor Q zu verbessern. Im Allgemeinen, je größer die Entkopplungsregion 113 korrespondierend zu der ersten Brücke 301 und / oder zu der zweiten Brücke 302 ist, desto größer ist die Verbesserung in dem Qualitätsfaktor Q, wobei die realisierte Verbesserung nach einer anfänglichen Erhöhung ziemlich klein ist. Die Verbesserung in dem Qualitätsfaktor Q wird abgewogen gegen einen Abfall in dem elektromechanischen effektiven Kopplungskoeffizienten kt2, welcher mit einer größer werdenden Entkopplungsregion 113 kleiner wird. Eine Degradierung von dem Kopplungskoeffizienten kt2 resultiert in einer die Degradierung des Einführungsverlustes (S21) von einem Filter, welcher BAW Resonator Vorrichtungen aufweist. Als solche kann die Entkopplungsregion 113 experimentell optimiert werden.Additionally, as discussed above, the width and position of the first bridge 301 and the second bridge 302 and the decoupling region 113 chosen to improve the quality factor Q. In general, the larger the decoupling region 113 corresponding to the first bridge 301 and / or to the second bridge 302 is, the greater the improvement in the quality factor Q, with the realized improvement being rather small after an initial increase. The improvement in the quality factor Q is balanced against a decrease in the electromechanical effective coupling coefficient kt 2 , which increases with an increasing decoupling region 113 gets smaller. Degradation from the coupling coefficient kt 2 results in degradation of the insertion loss (S 21 ) from a filter including BAW resonator devices. As such, the decoupling region 113 be optimized experimentally.
Die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 haben zum Beispiel eine Höhe (y Dimension in dem Koordinatensystem von 3A) von ungefähr 300 Ä bis ungefähr 1500 Ä. Es ist anzumerken, dass die untere Grenze von der Höhe bestimmt ist durch die Grenzen von dem Prozess des Ablösens des Opfermaterials bei dem Formen der ersten Brücke 301 und der zweiten Brücke 302, und dass die obere Grenze von der Höhe bestimmt ist durch die Qualität von Schichten, die über der ersten Brücke 301 und der zweiten Brücke 302 gewachsen sind, und durch die Qualität von nachfolgendem Prozessieren von möglicherweise nicht planaren Strukturen. Die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 können geformt werden durch ein Strukturieren (patterning) eines Opfermaterials (zum Beispiel PSG) über der unteren Elektrode 107 bzw. der ersten akustischen Impedanzschicht 121 und ein Formen der gezeigten Schichten darauf. Nachdem die Schichten von der BAW Resonator Vorrichtung 301 wie gewünscht geformt worden sind, wird das Opfermaterial abgelöst, so dass die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 ungefüllt (das heißt Luft enthaltend) verbleiben.The first bridge 301 and the second bridge 302 for example, have a height (y dimension in the coordinate system of 3A) from about 300 Å to about 1500 Å. It should be noted that the lower limit of height is determined by the limits of the process of peeling off the sacrificial material in forming the first bridge 301 and the second bridge 302 , and that the upper limit of the height is determined by the quality of layers that over the first bridge 301 and the second bridge 302 and the quality of subsequent processing of possibly non-planar structures. The first bridge 301 and the second bridge 302 may be formed by patterning a sacrificial material (eg PSG) over the lower electrode 107 or the first acoustic impedance layer 121 and forming the layers shown thereon. After the layers of the BAW resonator device 301 have been shaped as desired, the sacrificial material is detached, so that the first bridge 301 and the second bridge 302 unfilled (ie containing air) remain.
In einer repräsentativen Ausführungsform definieren die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 einen Umfang entlang der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 300A. Wie von jemanden mit üblicher Begabung in der Technik anerkannt werden sollte, ist die aktive Region von der BAW Resonator Vorrichtung 300A um ihren Umfang herum durch eine akustische Impedanz Diskontinuität begrenzt, welche zumindest zum Teil durch die erste Brücke 301 und durch die zweite Brücke 302 durch eine akustische Impedanz Diskontinuität aufgrund des Vorhandenseins von Luft erzeugt worden ist. In anderen Ausführungsformen, welche nachstehend ausführlicher beschrieben sind (zum Beispiel mit Bezug auf die 3B bis 3D), sind die erste Brücke 301, die zweiten Brücke 302 oder beide gefüllt mit einem Material, um die gewünschte akustische Impedanz Diskontinuität bereitzustellen. In noch anderen Ausführungsformen können Teile von der ersten Brücke 301, der zweiten Brücke 302 oder von beiden entlang einiger Ränder von der BAW Resonator Vorrichtung 300A gefüllt sein, und sie können entlang anderer Ränder der BAW Resonator Vorrichtung 300A ungefüllt sein (d.h. Luft enthalten).In a representative embodiment, define the first bridge 301 and the second bridge 302 a perimeter along the active region 114 from the BAW resonator device 300A , As should be appreciated by one of ordinary skill in the art, the active region is from the BAW Resonator device 300A around its circumference limited by an acoustic impedance discontinuity, which at least in part through the first bridge 301 and through the second bridge 302 has been generated by an acoustic impedance discontinuity due to the presence of air. In other embodiments, which are described in more detail below (for example, with reference to FIGS 3B to 3D) , are the first bridge 301 , the second bridge 302 or both filled with a material to provide the desired acoustic impedance discontinuity. In still other embodiments, parts of the first bridge 301 , the second bridge 302 or both along some edges of the BAW resonator device 300A be filled, and they can along other edges of the BAW resonator device 300A be unfilled (ie contain air).
Es wird angemerkt, dass eine oder beide von der ersten Brücke 301 und der zweiten Brücke 302 sich nicht notwendigerweise entlang aller Ränder von der BAW Resonator Vorrichtung 300A erstrecken muss / müssen, und daher sich nicht notwendigerweise entlang des gesamten Umfangs von der BAW Resonator Vorrichtung 300A erstrecken mag. Wenn zum Beispiel die BAW Resonator Vorrichtung 300A fünf Seiten hat (wie die fünfseitige BAW Resonator Vorrichtung 100, die in 1A gezeigt ist), können eine oder beide von der ersten Brücke 301 und der zweiten Brücke 302 an gerade vier der fünf Seiten bereitgestellt sein. In bestimmten Ausführungsformen ist die erste Brücke 301 entlang der gleichen Seiten der BAW Resonator Vorrichtung 300A angeordnet wie die zweite Brücke 302. In anderen Ausführungsformen sind die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 entlang unterschiedlichen Seiten und / oder entlang in Bezug zueinander von einer unterschiedlichen Anzahl von Seiten angeordnet.It is noted that one or both of the first bridge 301 and the second bridge 302 not necessarily along all edges of the BAW resonator device 300A must extend, and therefore not necessarily along the entire circumference of the BAW resonator device 300A like to extend. If, for example, the BAW resonator device 300A has five sides (like the five-sided BAW resonator device 100 , in the 1A shown), one or both may be from the first bridge 301 and the second bridge 302 be provided at just four of the five pages. In certain embodiments, the first bridge is 301 along the same sides of the BAW resonator device 300A arranged like the second bridge 302 , In other embodiments, the first bridge 301 and the second bridge 302 along different sides and / or along with respect to each other from a different number of sides.
Die akustische Impedanz Fehlanpassung, die von der ersten Brücke 301 und von der zweiten Brücke 302 bereitgestellt wird, verursacht eine Unterdrückung von akustischen Wellen an der Grenze, welche akustischen Wellen andernfalls aus der aktiven Region 114 heraus propagieren könnten und verloren wären, was zu einem Energieverlust führt. Die erste Brücke 301 und die zweiten Brücke 302 dienen zum (räumlichen) Eingrenzen und zum Unterdrücken der interessierten Moden innerhalb der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 300A und um Energieverluste in der BAW Resonator Vorrichtung 300A zu reduzieren. Eine Reduzieren solcher Verluste dient dazu, den Qualitätsfaktor Q von der BAW Resonator Vorrichtung 300A zu erhöhen. In Filteranwendungen von der BAW Resonator Vorrichtung 300A wird, als Ergebnis von dem reduzierten Energieverlust, der Einfügungsverlust (S21) auf vorteilhafte Weise verbessert.The acoustic impedance mismatch caused by the first bridge 301 and from the second bridge 302 is provided, causing a suppression of acoustic waves at the boundary, which otherwise acoustic waves from the active region 114 could propagate out and be lost, resulting in a loss of energy. The first bridge 301 and the second bridge 302 serve to (spatially) confine and suppress the interested modes within the active region 114 from the BAW resonator device 300A and energy losses in the BAW resonator device 300A to reduce. Reducing such losses serves to improve the quality factor Q of the BAW resonator device 300A to increase. In filter applications from the BAW resonator device 300A As a result of the reduced energy loss, the insertion loss (S 21 ) is advantageously improved.
In der repräsentativen Ausführungsform, die im Zusammenhang mit 3A gezeigt und beschrieben ist, sind die erste Brücke 301 und die zweite Brücke 302 ungefüllt (d.h. sie enthalten Luft als das akustische Medium). Im Vergleich zeigt 3B eine Querschnittsansicht von einer BAW Resonator Vorrichtung 300B, welche im Wesentlichen die gleiche ist wie die BAW Resonator Vorrichtung 300A, aber mit sowohl einer ersten Brücke 301' und einer zweiten Brücke 302', welche mit einem Material gefüllt sind, um die akustische Impedanz Diskontinuität bereitzustellen, um Verluste zu reduzieren. In bestimmten Ausführungsformen sind die erste Brücke 301' und die zweite Brücke 302' mit NEBSG, CDO, SiC oder einem anderen geeigneten dielektrischen Material gefüllt. In anderen Ausführungsformen sind die erste Brücke 301' und die zweite Brücke 302' mit einem von W, Mo, AI oder Ir oder einem anderen geeigneten Material gefüllt. Die erste Brücke 301' und die zweite Brücke 302' sind hergestellt mittels eines Formens des NEBSG oder eines anderen Füllmaterials über der erste akustischen Impedanzschicht 121 bzw. der unteren Elektrode 107 mittels bekannter Methoden, und mittels eines Formens von entsprechenden Schichten von der BAW Resonator Vorrichtung 300B darüber.In the representative embodiment associated with 3A shown and described are the first bridge 301 and the second bridge 302 unfilled (ie they contain air as the acoustic medium). In comparison shows 3B a cross-sectional view of a BAW resonator device 300B which is substantially the same as the BAW resonator device 300A but with both a first bridge 301 ' and a second bridge 302 ' which are filled with a material to provide the acoustic impedance discontinuity to reduce losses. In certain embodiments, the first bridge 301 ' and the second bridge 302 ' filled with NEBSG, CDO, SiC or other suitable dielectric material. In other embodiments, the first bridge 301 ' and the second bridge 302 ' filled with one of W, Mo, Al or Ir or other suitable material. The first bridge 301 ' and the second bridge 302 ' are made by molding the NEBSG or other filler over the first acoustic impedance layer 121 or the lower electrode 107 by known methods, and by shaping respective layers from the BAW resonator device 300B about that.
3C zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW Resonator Vorrichtung 310C, bei der die zweite Brücke 302' mit einem Material gefüllt ist, um die akustische Impedanz Diskontinuität bereitzustellen, um Verluste zu reduzieren, und die erste Brücke 301 enthält Luft (ungefüllt). Die zweite Brücke 302' von der BAW Resonator Vorrichtung 300C ist hergestellt mittels eines Strukturierens eines Materials (zum Beispiel NEBSG) über der unteren Elektrode 107, welches Material nicht abgelöst wird, bevor die piezoelektrische Schicht 108 geformt wird. Die erste Brücke 301 wird geformt durch ein Strukturieren eines Opfermaterials (zum Beispiel PSG) über der zweiten akustischen Impedanzschicht 122 bevor die erste akustische Impedanzschicht 121 geformt wird und nachfolgend durch ein Ablösen des Opfermaterials, wie vorstehend beschrieben. 3C shows a cross-sectional view of a BAW resonator device 310C at the second bridge 302 ' filled with a material to provide the acoustic impedance discontinuity, to reduce losses, and the first bridge 301 contains air (unfilled). The second bridge 302 ' from the BAW resonator device 300C is made by patterning a material (for example NEBSG) over the lower electrode 107 which material is not peeled off before the piezoelectric layer 108 is formed. The first bridge 301 is formed by patterning a sacrificial material (eg PSG) over the second acoustic impedance layer 122 before the first acoustic impedance layer 121 is shaped and subsequently by peeling off the sacrificial material as described above.
3D zeigt eine Querschnittsansicht von einer BAW Resonator Vorrichtung 300D, bei der die zweite Brücke 302 Luft enthält und bei der die erste Brücke 301' mit einem Material gefüllt ist, um die akustische Impedanz Diskontinuität bereitzustellen, um Verluste zu reduzieren. Die zweite Brücke 301 von der BAW Resonator Vorrichtung 300D wird hergestellt mittels eines Strukturierens eines Materials (zum Beispiel NEBSG) über der zweiten akustischen Impedanzschicht 122, welches Material sich nicht ablösen wird, bevor die erste akustische Impedanzschicht 121 geformt wird. Die zweite Brücke 302 wird geformt mittels eines Strukturierens eines Opfermaterials (zum Beispiel PSG) über der unteren Elektrode 107, bevor die piezoelektrischen Schicht 108 geformt wird und nachfolgend mittels eines Ablösens des Opfermaterial, wie vorstehend beschrieben. 3D shows a cross-sectional view of a BAW resonator device 300D at the second bridge 302 Contains air and at the first bridge 301 ' filled with a material to provide the acoustic impedance discontinuity to reduce losses. The second bridge 301 from the BAW resonator device 300D is made by patterning a material (for example NEBSG) over the second acoustic impedance layer 122 which material will not peel off before the first acoustic impedance layer 121 is formed. The second bridge 302 is formed by patterning a sacrificial material (for example, PSG) over the lower electrode 107 before the piezoelectric layer 108 is formed and subsequently by means of a detachment of the sacrificial material, as described above.
In den Ausführungsformen, die oben mit Bezug auf die 3A bis 3D beschrieben sind, sind in den illustrativen BAW Resonator Vorrichtungen 300A bis 300D zwei Brücken bereitgestellt. In jeder Ausführungsform ist eine Brücke in dem akustischen Reflektor bereitgestellt und eine andere Brücke ist in dem Resonator Stapel bereitgestellt. Die Brücken sind im Allgemeinen konzentrisch, obwohl sie nicht notwendigerweise kreisrund in der Form sein müssen, und sie sind um einen Umfang herum angeordnet, welcher die aktive Region der BAW Resonator Vorrichtung 300A bis 300D einschließt. Es sei angemerkt, dass durch ein Platzieren der Brücken unter / bei verschiedenen Kombinationen von Schichten die vielfältigen Ausführungsformen studiert werden können, um das Ausmaß des Koppelns von Moden in der aktiven Region und der Moden in der Feldregion zu testen. Im Allgemeinen entkoppelt die Brücke Moden mit einer vergleichsweise großen Fortpflanzungskonstante (propagation constant) kr von den Moden in der Feldregion. Wie nachstehend beschrieben, weisen die vielfältigen Ausführungsformen Kombination von gefüllten und ungefüllten Brücken auf.In the embodiments described above with reference to FIGS 3A to 3D In the illustrative BAW resonator devices are described 300A to 300D provided two bridges. In each embodiment, one bridge is provided in the acoustic reflector and another bridge is provided in the resonator stack. The bridges are generally concentric, although not necessarily circular in shape, and are disposed about a circumference which is the active region of the BAW resonator device 300A to 300D includes. It should be noted that by placing the bridges among different combinations of layers, the various embodiments can be studied to test the extent of coupling of modes in the active region and the modes in the field region. In general, the bridge decouples modes with a relatively large propagation constant k r from the modes in the field region. As described below, the various embodiments include combination of filled and unfilled bridges.
4 stellt graphische Vergleiche von dem Qualitätsfaktor Q / dem parallelen Widerstand Rp von einer herkömmlichen BAW Resonator Vorrichtung und BAW Resonator Vorrichtungen in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsformen bereit. 4 provides graphical comparisons of the quality factor Q / the parallel resistance R p of a conventional BAW resonator device and BAW resonator devices in accordance with representative embodiments.
4 zeigt Vergleiche von simuliertem Qualitätsfaktor Q und Parallelwiderstand Rp versus der Frequenz von einer herkömmlichen BAW Resonator Vorrichtung (ohne Brücken) und den BAW Resonator Vorrichtungen 100, 200 und 300 von den repräsentativen Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben wurden. Für Zwecke der Illustration von der Verbesserung in der Modenbegrenzung oder Modeneinengung (mode confinement) in der aktiven Region 114 von jeder von den BAW Resonator Vorrichtungen 100, 200 und 300 in 4, hat jede Brücke 104, 204, 301 und 302 eine Breite (x-Dimension) von ungefähr 5,0 µm, eine Höhe von 1500 Ä und eine Kopplungsregion 113 von ungefähr 2,0 µm. Zusätzlich hat mit Bezug auf den akustischen Reflektor 120 jede von den geradzahligen akustischen Impedanzschichten 121, 123 und 125 eine Höhe von ungefähr 8600 Ä und ist aus SiOx geformt, und jede von den geradzahligen akustischen Impedanzschichten 122, 124 und 126 hat eine Höhe von ungefähr 4700 Ä und ist aus W geformt. Mit Bezug auf den Resonator Stapel 110 hat jede von der unteren Elektrode 107 und der oberen Elektrode 101 eine Höhe von ungefähr 2400 Ä und ist aus W geformt, und die piezoelektrischen Schicht 108 hat eine Höhe von ungefähr 10.000 Ä und ist aus AI geformt. Eine Planarisierungsschicht 107' hat eine Höhe von ungefähr 2400 Ä und ist aus NEBSG geformt und ist auch in dem Resonator Stapel 110 enthalten. Der akustische Reflektor 120 und der Resonator Stapel 110 sind auf dem Substrat 105 gestapelt, welches aus Si geformt ist. Natürlich sind die verschiedenen Dimensionen und Materialien von diesem Beispiel nicht einschränkend. 4 shows comparisons of simulated quality factor Q and shunt resistance R p versus frequency of a conventional BAW resonator device (without bridges) and the BAW resonator devices 100 . 200 and 300 from the representative embodiments described above. For purposes of illustration, the enhancement in mode limiting or mode confinement in the active region 114 from each of the BAW resonator devices 100 . 200 and 300 in 4 , has every bridge 104 . 204 . 301 and 302 a width (x-dimension) of about 5.0 μm, a height of 1500 Å, and a coupling region 113 of about 2.0 μm. In addition, with respect to the acoustic reflector 120 each of the even-numbered acoustic impedance layers 121 . 123 and 125 a height of about 8600 Å and is formed of SiO x , and each of the even-numbered acoustic impedance layers 122 . 124 and 126 has a height of about 4700 Å and is formed of W. With respect to the resonator stack 110 has each of the lower electrode 107 and the upper electrode 101 a height of about 2400 Å and is formed of W, and the piezoelectric layer 108 has a height of about 10,000 Ä and is formed of AI. A planarization layer 107 ' has a height of about 2400 Å and is formed of NEBSG and is also in the resonator stack 110 contain. The acoustic reflector 120 and the resonator stack 110 are on the substrate 105 stacked, which is formed of Si. Of course, the various dimensions and materials of this example are not limiting.
Die Kurve 51 stellt den Qualitätsfaktor Q von einer herkömmlichen BAW Resonator Vorrichtung (ohne jegliche Brücken) dar. Die Kurve 151 stellt den Qualitätsfaktor von der BAW Resonator Vorrichtung 100 (mit ungefüllter Brücke 104 zwischen der unteren Elektrode 107 und der piezoelektrischen Schicht 108) dar; die Kurve 251 stellt den Qualitätsfaktor Q von der BAW Resonator Vorrichtung 200 (mit ungefüllter Brücke 204 zwischen der ersten akustischen Impedanzschicht 121 und der zweiten akustischen Impedanzschicht 122) dar; und Kurve 351 stellt den Qualitätsfaktor Q von der BAW Resonator Vorrichtung 300 (mit ungefüllter Brücke 301 zwischen der ersten akustischen Impedanzschicht 121 und der zweiten akustischen Impedanzschicht 122 und ungefüllter Brücke 302 zwischen der unteren Elektrode 107 und der piezoelektrischen Schicht 108) dar. Die entsprechenden Werte von dem Qualitätsfaktor Q sind auf der linken vertikalen Achse gezeigt. Verglichen mit einer herkömmlichen BAW Resonator Vorrichtung erhöht sich der Qualitätsfaktor Q für jede der BAW Resonator Vorrichtungen 100, 200 und 300. Der größte Anstieg ist durch die Kurve 351 gezeigt. Zum Beispiel zeigt die Kurve 51 bei ungefähr 1,94 GHz einen Qualitätsfaktor Q von ungefähr 3400, wobei der Qualitätsfaktor Q ein Verhältnis der gespeicherten Energie zu der Energie ist, die in einem Zyklus oder in einer Periode verloren wird, wohingegen die Kurve 251, 151 und 351 Qualitätsfaktoren Q von ungefähr 3600, 3700 bzw. 3800 zeigen.The curve 51 represents the quality factor Q of a conventional BAW resonator device (without any bridges). The curve 151 represents the quality factor of the BAW resonator device 100 (with unfilled bridge 104 between the lower electrode 107 and the piezoelectric layer 108 ); the curve 251 sets the quality factor Q from the BAW resonator device 200 (with unfilled bridge 204 between the first acoustic impedance layer 121 and the second acoustic impedance layer 122 ); and curve 351 sets the quality factor Q from the BAW resonator device 300 (with unfilled bridge 301 between the first acoustic impedance layer 121 and the second acoustic impedance layer 122 and unfilled bridge 302 between the lower electrode 107 and the piezoelectric layer 108 The corresponding values of the quality factor Q are shown on the left vertical axis. Compared with a conventional BAW resonator device, the quality factor Q increases for each of the BAW resonator devices 100 . 200 and 300 , The biggest climb is through the bend 351 shown. For example, the curve shows 51 at about 1.94 GHz, a quality factor Q of about 3400, where the quality factor Q is a ratio of the stored energy to the energy lost in one cycle or period, whereas the curve 251 . 151 and 351 Quality factors Q of about 3600, 3700 and 3800, respectively.
Auf ähnliche Weise stellt die Kurve 52 den Parallelwiderstand Rp von einer herkömmlichen BAW Resonator Vorrichtung (ohne jegliche Brücken) dar. Die Kurve 251 stellt den Parallelwiderstand Rp von der BAW Resonator Vorrichtung 100 dar; die Kurve 252 stellt den Parallelwiderstand Rp von der BAW Resonator Vorrichtung 200 dar; und Kurve 352 stellt den Parallelwiderstand Rp von der BAW Resonator Vorrichtung 300 dar. Die entsprechenden Werte von dem Parallelwiderstand Rp sind auf der linken vertikalen Achse gezeigt. Verglichen mit einer herkömmlichen BAW Resonator Vorrichtung erhöht sich der Parallelwiderstand Rp für jede der BAW Resonator Vorrichtungen 100, 200 und 300. Der größte Anstieg ist durch die Kurve 352 gezeigt. Zum Beispiel zeigt die Kurve 52 bei ungefähr 1,977 GHz einen Spitzen-Parallelwiderstand (peak parallel resistance) Rp von ungefähr 1500 Ohm, wohingegen (a) die Kurve 252 bei ungefähr 1,973 GHz einen Spitzen-Parallelwiderstand Rp von ungefähr 1800 Ohm zeigt, (b) die Kurve 152 bei ungefähr 1,977 GHz einen Spitzen-Parallelwiderstand Rp von ungefähr 3000 Ohm zeigt und (c) die Kurve 352 bei ungefähr 1,975 GHz einen Spitzen-Parallelwiderstand Rp von ungefähr 3500 Ohm zeigt.Similarly, the curve represents 52 the parallel resistance R p of a conventional BAW resonator device (without any bridges). The curve 251 sets the parallel resistance R p of the BAW resonator device 100 group; the curve 252 represents the shunt resistor R p from the BAW resonator device 200 group; and curve 352 represents the shunt resistor R p from the BAW resonator device 300 The corresponding values of the shunt resistor R p are shown on the left vertical axis. Compared with a conventional BAW resonator device, the parallel resistance R p increases for each of the BAW resonator devices 100 . 200 and 300 , The biggest climb is through the bend 352 shown. For example, the curve shows 52 at about 1.977 GHz, a peak parallel resistance R p of about 1500 ohms, whereas (a) the curve 252 at about 1.973 GHz, a peak parallel resistance R p of about 1800 ohms is shown, (b) the curve 152 at about 1.977 GHz, shows a peak parallel resistance R p of about 3000 ohms and (c) the curve 352 at about 1.975 GHz, has a peak shunt resistance R p of about 3500 ohms.
In den Ausführungsformen, die vorstehend mit Bezug auf die 3A bis 3D beschrieben sind, enthalten die repräsentativen BAW Resonator Vorrichtungen mehrere Brücken, wobei eine Brücke in dem akustischen Resonator (zwischen der ersten akustischen Impedanzschicht und der zweiten akustischen Impedanzschichten lokalisiert ist, und die andere Brücke in dem Resonator Stapel (zwischen der unteren Elektrode und der piezoelektrischen Schicht) lokalisiert ist. Jedoch können in alternativem Ausführungsformen beide Brücken (genauso gut wie zusätzliche Brücken) alle in dem akustischen Reflektor oder in dem Resonator Stapel einer BAW Resonator Vorrichtung enthalten sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Zum Beispiel sind die 5A bis 5B Querschnittsansichten von BAW Resonator Vorrichtungen, welche mehrere Brücken zwischen Schichten des akustischen Reflektors haben, und die 6A bis 6C sind Drauf-bzw. Querschnitts-Ansichten von in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsformen, welche BAW Resonator Vorrichtungen mehrere Brücken zwischen Schichten von dem Resonator Stapel haben. Es wird angemerkt, dass die Effektivität des Verwendens von mehreren Brücken in dem akustischen Reflektor zum Verbessern des Qualitätsfaktors Q im Allgemeinen von dem akustischen Impedanzkontrast zwischen einander angrenzenden akustischen Impedanzschichten 121 bis 126 abhängt. Wenn der akustische Impedanzkontrast relativ groß ist, dann wird die akustische Energie auf die obere eine oder die oberen zwei Schichten (zum Beispiel die erste akustische Impedanzschicht 121 und die zweite akustische Impedanzschicht 122) von dem akustischen Reflektor 120 (räumlich) eingegrenzt. In solchen Fällen sollten die Ausführungsformen, die vorstehend mit Bezug auf die 2A bis 3D beschrieben sind, eine ausreichend große Verbesserung für den Qualitätsfaktor Q bereitstellen. Wenn jedoch der akustische Impedanzkontrast relativ klein ist, dann wird ein signifikanter Anteil von der akustischen Energie über einige Schichten von dem akustischen Reflektor 120 verteilt. In solchen Fällen können die vorstehend mit Bezug auf die 5A bis 5B beschriebenen Ausführungsformen in dem akustischen Reflektor 120 mehrere Brücken benötigt werden, um eine Verbesserung in den Qualitätsfaktor Q bereitzustellen.In the embodiments described above with reference to FIGS 3A to 3D The representative BAW resonator devices include a plurality of bridges, one bridge being located in the acoustic resonator (between the first acoustic impedance layer and the second acoustic impedance layers, and the other bridge in the resonator stack (between the lower electrode and the piezoelectric layer However, in alternative embodiments, both bridges (as well as additional bridges) may all be included in the acoustic reflector or in the resonator stack of a BAW resonator device without departing from the scope of the present teachings 5A to 5B Cross-sectional views of BAW resonator devices having multiple bridges between layers of the acoustic reflector, and the 6A to 6C are top-resp. Cross-sectional views of, in accordance with representative embodiments, which BAW resonator devices have multiple bridges between layers of the resonator stack. It is noted that the effectiveness of using multiple bridges in the acoustic reflector to improve the quality factor Q generally depends on the acoustic impedance contrast between adjacent acoustic impedance layers 121 to 126 depends. If the acoustic impedance contrast is relatively large, then the acoustic energy will be applied to the upper one or upper two layers (eg, the first acoustic impedance layer 121 and the second acoustic impedance layer 122 ) of the acoustic reflector 120 (spatially) limited. In such cases, the embodiments described above with reference to FIGS 2A to 3D provide a sufficiently large improvement for the quality factor Q. However, if the acoustic impedance contrast is relatively small, then a significant portion of the acoustic energy will be transmitted through some layers of the acoustic reflector 120 distributed. In such cases, those described above with reference to the 5A to 5B described embodiments in the acoustic reflector 120 multiple bridges are needed to provide an improvement in the quality factor Q.
Bezug nehmend auf 5A enthält die BAW Resonator Vorrichtung 500A einen Resonator Stapel 110, einen akustischen Reflektor 120 und ein Substrat 105. Der Resonator Stapel 110 enthält eine piezoelektrische Schicht 108, welche, wie vorstehend diskutiert, zwischen einer unteren Elektrode 107 und einer oberen Elektrode 101 eingeschoben ist. Der akustische Reflektor 120 kann zum Beispiel ein DBR oder ein anderer akustischer Spiegel sein, welcher aus mehreren bzw. einer Mehrzahl von akustischen Impedanzschichten 121 bis 126 geformt ist. Der Resonator Stapel 110 und der akustische Reflektor 120 sind im Wesentlichen die gleichen, wie vorstehend beschrieben (mit der Ausnahme der Stelle (location) der Brücke), und deshalb werden die entsprechenden Beschreibungen nicht notwendigerweise wiederholt. Ferner sind der allgemeine Zweck und die Funktionalität von den Brücken im Wesentlichen die gleichen, wie vorstehend mit Bezug auf die 1A bis 3D beschrieben, und deshalb werden die entsprechenden Beschreibungen nicht notwendigerweise wiederholt.Referring to 5A contains the BAW resonator device 500A a resonator stack 110 , an acoustic reflector 120 and a substrate 105 , The resonator stack 110 contains a piezoelectric layer 108 which, as discussed above, between a lower electrode 107 and an upper electrode 101 is inserted. The acoustic reflector 120 For example, a DBR or other acoustic mirror may be composed of a plurality of acoustic impedance layers 121 to 126 is shaped. The resonator stack 110 and the acoustic reflector 120 are substantially the same as described above (except for the location of the bridge), and therefore the corresponding descriptions are not necessarily repeated. Furthermore, the general purpose and functionality of the bridges are substantially the same as described above with respect to FIGS 1A to 3D and therefore the corresponding descriptions are not necessarily repeated.
In der beschriebenen Ausführungsform ist die erste Brücke 501 zwischen der dritten akustischen Impedanzschicht 123 und der vierten akustischen Impedanzschicht 124 vergraben, und die zweite Brücke 502 ist zwischen der ersten akustischen Impedanzschichten 121 und der zweiten akustischen Impedanzschicht 122 der BAW Resonator Vorrichtung 500A vergraben. Beide, die erste Brücke 501 und die zweite Brücke 502, sind ungefüllt (das heißt sie enthalten Luft). Die erste Brücke 501 und die zweite Brücke 502 sind entlang des Umfangs von der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 500B angeordnet, und unterstützen eine (räumliche) Einengung und eine Unterdrückung von Eigen-Moden in der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 500A. Für die Zwecke der Illustration haben, wie vorstehend beschrieben, die erste Brücke 501 und die zweite Brücke 502 im Wesentlichen die gleichen Dimensionen wie die Brücken 301, 302. Ähnliche Verbesserungen in dem Qualitätsfaktor Q und dem Parallelen Widerstand Rp werden erwartet.In the described embodiment, the first bridge is 501 between the third acoustic impedance layer 123 and the fourth acoustic impedance layer 124 buried, and the second bridge 502 is between the first acoustic impedance layers 121 and the second acoustic impedance layer 122 the BAW resonator device 500A buried. Both, the first bridge 501 and the second bridge 502 , are unfilled (meaning they contain air). The first bridge 501 and the second bridge 502 are along the perimeter of the active region 114 from the BAW resonator device 500B arranged, and support a (spatial) constriction and a suppression of eigen-modes in the active region 114 from the BAW resonator device 500A , For purposes of illustration, as described above, the first bridge 501 and the second bridge 502 essentially the same dimensions as the bridges 301 . 302 , Similar improvements in the quality factor Q and the parallel resistance R p are expected.
5B zeigt eine zweite Brücke 502', welche zwischen der ersten akustischen Impedanzschicht 121 und der zweiten akustischen Impedanzschicht 122 von der BAW Resonator Vorrichtung 500B vergraben ist. Jede von der ersten Brücke 501' und der zweiten Brücke 502' ist gefüllt (zum Beispiel gefüllt mit NEBSG oder einem anderen Füllmaterial). Die erste Brücke 501' und die zweite Brücke 502' sind um den Umfang der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 500B herum angeordnet, und fördern bzw. unterstützen eine (räumliche) Einengung und eine Unterdrückung von Eigen-Moden in der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 500B. Ähnliche Verbesserungen werden erwartet in dem Qualitätsfaktor Q und in dem Parallelwiderstand Rp. Auf vorteilhafte Weise stellt die Verwendung von gefüllten Brücken eine robustere Struktur bereit als die Verwendung von ungefüllten Brücken. 5B shows a second bridge 502 ' which is between the first acoustic impedance layer 121 and the second acoustic impedance layer 122 from the BAW resonator device 500B is buried. Each one from the first bridge 501 ' and the second bridge 502 ' is filled (for example, filled with NEBSG or another filling material). The first bridge 501 ' and the second bridge 502 ' are around the perimeter of the active region 114 from the BAW resonator device 500B arranged around, and promote or support a (spatial) constriction and a suppression of eigen-modes in the active region 114 from the BAW resonator device 500B , Similar improvements are expected in the quality factor Q and in the parallel resistance R p . Advantageously, the use of filled bridges provides a more robust structure than the use of unfilled bridges.
In vielfältigen zusätzlichen Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann eine Brücke innerhalb des akustischen Resonators 120 ungefüllt sein (501 oder 502), wohingegen die andere Brücke gefüllt sein kann (501', 502'). Zusätzlich oder außerdem können mehr als zwei Brücken (ungefüllt und / oder gefüllt) innerhalb des akustischen Resonators 120 geformt sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Auch kann in alternativen Ausführungsformen eine ungefüllte oder gefüllte Brücke innerhalb einer oder mehrerer Schichten von dem akustischen Reflektor 120 vergraben sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Zum Beispiel kann eine ungefüllte oder gefüllte Brücke vollständig innerhalb der ersten akustischen Impedanzschicht 122 geformt sein. Ein Beispiel des Formens einer ungefüllten oder einer gefüllten Brücke (zum Beispiel in einer piezoelektrischen Schicht) ist zum Beispiel beschrieben in der US Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012/218060.In various additional embodiments (not shown), a bridge may be formed within the acoustic resonator 120 unfilled (501 or 502), whereas the other bridge may be filled (501 ', 502'). Additionally or additionally, more than two bridges (unfilled and / or filled) may be within the acoustic resonator 120 without departing from the scope of the present teachings. Also, in alternative embodiments, an unfilled or filled bridge within one or more layers of the acoustic reflector 120 be buried without departing from the scope of the present teachings. For example, an unfilled or filled bridge may be completely within the first acoustic impedance layer 122 be shaped. An example of forming an unfilled or filled bridge (for example in a piezoelectric layer) is described, for example, in US patent application publication number 2012 / 218060 ,
6A zeigt eine Draufsicht von einer BAW Resonator Vorrichtung 600A, welche in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsformen einen akustischen Reflektor und mehrere Brücken in Schichten von einem Resonator Stapel hat. Ähnlich zu der BAW Resonator Vorrichtung 100A, welche in 1A gezeigt ist, enthält die BAW Resonator Vorrichtung 600A die obere Elektrode 101, welche fünf (5) Seiten hat, wobei die Verbindungseite 102 konfiguriert ist, um eine elektrische Verbindung zu der Zwischenverbindung (interconnect) 103 bereitzustellen. Die Zwischenverbindung 103 stellt elektrische Signale an die obere Elektrode 101 zur Verfügung, um die gewünschten akustischen Wellen in einer piezoelektrischen Schicht (nicht gezeigt in 6A) von der BAW Resonator Vorrichtung 600A anzuregen. Zusätzlich enthält die obere Elektrode 101 eine zweite Brücke 602, welche auf allen Seiten angeordnet ist (die Brücke auf der Verbindungsseite 102 kann in der Draufsicht von 6A nicht gesehen werden). Ein Bereitstellen der zweiten Brücke 602 um den Umfang von der BAW Resonator Vorrichtung 600A herum trägt zu einem verbesserten Einfügungsverlust und zu einem verbesserten Q Faktor über einen gewünschten Frequenzbereich bei (zum Beispiel ein Durchlassband (passband) von der BAW Resonator Vorrichtung 600A). 6A shows a plan view of a BAW resonator device 600A which, in accordance with representative embodiments, has an acoustic reflector and a plurality of bridges in layers of a resonator stack. Similar to the BAW resonator device 100A , what a 1A is shown contains the BAW resonator device 600A the upper electrode 101 which has five (5) sides, with the connection side 102 is configured to provide an electrical connection to the interconnect 103. The interconnect 103 provides electrical signals to the upper electrode 101 available to the desired acoustic waves in a piezoelectric layer (not shown in 6A) from the BAW resonator device 600A to stimulate. In addition contains the upper electrode 101 a second bridge 602 , which is arranged on all sides (the bridge on the connection side 102 can in the plan view of 6A can not be seen). Providing the second bridge 602 around the circumference of the BAW resonator device 600A This contributes to improved insertion loss and Q factor over a desired frequency range (for example, a passband from the BAW resonator device) 600A) ,
6B zeigt eine Querschnittsansicht von der BAW Resonator Vorrichtung 600A in Übereinstimmung mit einer repräsentativen Ausführungsform, welche entlang der Linie 6B - 6B aufgenommen ist. Bezugnehmend auf die 6B enthält die BAW Resonator Vorrichtung 600A einen Resonator Stapel 110, einen akustischen Reflektor 120 und ein Substrat 105. Der Resonator Stapel 110 enthält eine piezoelektrische Schicht 108, welche, wie vorstehend beschrieben, zwischen der unteren Elektrode 107 und der oberen Elektrode 105 eingeschoben ist. Der akustische Reflektor 120 kann zum Beispiel ein DBR oder ein anderer akustischer Spiegel sein, welcher aus mehreren akustischen Impedanzschichten 121 bis 126 geformt ist. Der Resonator Stapel 110 und der akustische Reflektor 120 sind im Wesentlichen die gleichen wie vorstehend beschrieben (mit der Ausnahme der Position (location) der Brücke), und deshalb werden die entsprechenden Beschreibungen nicht notwendigerweise wiederholt. Ferner sind der allgemeine Zweck und die Funktionalität von den Brücken im Wesentlichen die gleichen wie vorstehend mit Bezug auf die 1A bis 3D beschrieben, und deshalb werden die entsprechenden Beschreibungen nicht notwendigerweise wiederholt. 6B shows a cross-sectional view of the BAW resonator device 600A in accordance with a representative embodiment taken along the line 6B - 6B is included. Referring to the 6B contains the BAW resonator device 600A a resonator stack 110 , an acoustic reflector 120 and a substrate 105 , The resonator stack 110 contains a piezoelectric layer 108 which, as described above, between the lower electrode 107 and the upper electrode 105 is inserted. The acoustic reflector 120 For example, a DBR or other acoustic mirror may be made up of multiple acoustic impedance layers 121 to 126 is shaped. The resonator stack 110 and the acoustic reflector 120 are substantially the same as described above (except for the position of the bridge), and therefore the corresponding descriptions are not necessarily repeated. Furthermore, the general purpose and functionality of the bridges are substantially the same as described above with respect to FIGS 1A to 3D and therefore the corresponding descriptions are not necessarily repeated.
In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Brücke 601 zwischen der unteren Elektrode 107 und der piezoelektrischen Schicht 108 vergraben, und die zweite Brücke 602 ist zwischen der piezoelektrischen Schicht 108 und der oberen Elektrode 101 vergraben. Sowohl die erste Brücke 601 als auch die zweite Brücke 602 sind ungefüllt (d.h. sie enthalten Luft). Die erste Brücke 601 und die zweite Brücke 602 sind entlang des Umfangs von der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 600A herum angeordnet und unterstützen eine (räumliche) Einengung und eine Unterdrückung von Eigen-Moden in der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 600A. Es wird angemerkt, dass die Breite der zweiten Brücke 602 dort verkürzt ist (auf der linken Seite von 6B), wo die obere Elektrode 101 endet. Daher kann die ungefüllte zweite Brücke 602 als ein Flügel oder als ein Freiträger (cantilever) bezeichnet werden. Flügel / Freiträger und ein Formen derselben sind beschrieben zum Beispiel in der US Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2010/0327994 von Chey et al., veröffentlicht am 30. Dezember 2010, welche hiermit in ihrer Gesamtheit mittels Inbezugnahme aufgenommen ist. Für Zwecke der Illustration haben die erste Brücke 601 und die zweite Brücke 602 im Wesentlichen die gleichen Dimensionen wie die Brücken 301, 302, wie vorstehend diskutiert. Ähnliche Verbesserungen in dem Qualitätsfaktor Q und dem Parallelwiderstand Rp werden erwartet.In the illustrated embodiment, the first bridge is 601 between the lower electrode 107 and the piezoelectric layer 108 buried, and the second bridge 602 is between the piezoelectric layer 108 and the upper electrode 101 buried. Both the first bridge 601 as well as the second bridge 602 are unfilled (ie they contain air). The first bridge 601 and the second bridge 602 are along the perimeter of the active region 114 from the BAW resonator device 600A arranged around and support a (spatial) constriction and a suppression of eigen-modes in the active region 114 from the BAW resonator device 600A , It is noted that the width of the second bridge 602 there is shortened (on the left side of 6B) where the top electrode 101 ends. Therefore, the unfilled second bridge 602 be referred to as a wing or cantilever. Wing / cantilever beams and a mold of the same are described, for example, in US Pat US Patent Application Publication No. 2010/0327994 by Chey et al., published December 30, 2010, which is hereby incorporated by reference in its entirety. For illustration purposes have the first bridge 601 and the second bridge 602 essentially the same dimensions as the bridges 301 . 302 as discussed above. Similar improvements in the quality factor Q and the parallel resistance R p are expected.
6C zeigt die erste Brücke 601', welche zwischen der unteren Elektrode 107 und der piezoelektrischen Schicht 108 vergraben ist, und die zweite Brücke 602', welche zwischen der piezoelektrischen Schicht 108 und der oberen Elektrode 101 von der BAW Resonator Vorrichtung 600B vergraben ist. Jede von der erste Brücke 601' und der zweiten Brücke 602' ist gefüllt (zum Beispiel gefüllt mit NEBSG oder einem anderen Füllmaterial). Die erste Brücke 601' und die zweite Brücke 602' sind um den Umfang von der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 600B herum angeordnet und fördern eine (räumliche) Einengung und eine Unterdrückung von Eigen-Moden in der aktiven Region 114 von der BAW Resonator Vorrichtung 600B. Ähnliche Verbesserungen in dem Qualitätsfaktor Q und in dem Parallelwiderstand Rp werden erwartet. Auf vorteilhafte Weise stellt die Verwendung von gefüllten Brücken eine robustere Struktur bereit als die Verwendung von ungefüllten Brücken. 6C shows the first bridge 601 ' which is between the lower electrode 107 and the piezoelectric layer 108 is buried, and the second bridge 602 ' which is between the piezoelectric layer 108 and the upper electrode 101 from the BAW resonator device 600B is buried. Each one from the first bridge 601 ' and the second bridge 602 ' is filled (for example, filled with NEBSG or another filling material). The first bridge 601 ' and the second bridge 602 ' are around the perimeter of the active region 114 from the BAW resonator device 600B arranged around and promote a (spatial) constriction and a suppression of eigen-modes in the active region 114 from the BAW resonator device 600B , Similar improvements in the quality factor Q and in the parallel resistance R p are expected. Advantageously, the use of filled bridges provides a more robust structure than the use of unfilled bridges.
In vielfältigen zusätzlichen Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann eine Brücke innerhalb des Resonatorstapels 110 ungefüllt sein (601 oder 602), während die andere Brücke gefüllt sein kann (601' oder 602'). Zusätzlich können mehr als 2 Brücken (ungefüllt und / oder gefüllt) innerhalb des Resonatorstapels 110 geformt sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Auch kann in alternativen Ausführungsformen eine ungefüllte oder gefüllte Brücke innerhalb einer Schicht oder mehrerer Schichten von dem Resonator Stapel 110 vergraben sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Zum Beispiel kann eine ungefüllte oder gefüllte Brücke vollständig innerhalb der piezoelektrischen Schicht 108 geformt sein, wie zum Beispiel beschrieben in der US Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012/218060.In various additional embodiments (not shown), a bridge within the resonator stack 110 be unfilled (601 or 602) while the other bridge may be filled (601 'or 602'). Additionally, more than 2 bridges (unfilled and / or filled) may be within the resonator stack 110 without departing from the scope of the present teachings. Also, in alternative embodiments, an unfilled or filled bridge may stack within one or more layers of the resonator 110 be buried without departing from the scope of the present teachings. For example, an unfilled or filled bridge may be completely within the piezoelectric layer 108 shaped as described, for example, in US patent application publication number 2012 / 218060 ,
Jede von den BAW Resonator Vorrichtungen, die vorstehend mit Bezug auf die 1A bis 3D und 5A bis 6C diskutiert worden sind, kann vielfältige zusätzliche Merkmale enthalten, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Zum Beispiel kann eine innere erhobene Region (raised region) und / oder eine äußere erhobene Region auf einer oberen Oberfläche der oberen Elektrode (zum Beispiel obere Elektrode 101) in der aktiven Region von der BAW Resonator Vorrichtung (zum Beispiel aktive Region 114) enthalten sein. Die innere erhobene Region kann von den Rändern der aktiven Region oder von einem inneren Rand von der äußeren erhobenen Region mittels eines Spaltes (gap) getrennt sein. Details von solchen inneren und äußeren erhobenen Regionen, einschließlich illustrativer Dicken- und Breiten-Dimensionen von der inneren erhobenen Region und der äußeren erhobenen Region, genauso wie Breiten von dem entsprechenden Spalt, sind beschrieben in der gemeinsam besessenen US Patent Anmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012/0248941 , von Shirakawa et al. mit dem Titel“ Stacked Bulk Acoustic Resonator and Method of Fabricating Same“, veröffentlicht am 4. Oktober 2012 , welche hiermit in ihrer Gesamtheit durch Inbezugnahme mit aufgenommen ist. Die Kombination von den Brücken, der inneren erhobenen Region und / oder der äußeren erhobenen Regionen verbessert weiter die Modeneinengung und die Unterdrückung in der aktiven Region (zum Beispiel aktive Region 114) von den repräsentativen BAW Resonator Vorrichtungen.Each of the BAW resonator devices described above with reference to FIGS 1A to 3D and 5A to 6C may include many additional features without departing from the scope of the present teachings. For example, an inner raised region and / or an outer raised region may be on an upper surface of the upper electrode (eg, upper electrode 101 ) in the active region of the BAW resonator device (eg active region 114 ). The inner raised region may be separated from the edges of the active region or from an inner edge of the outer raised region by a gap. Details of such inner and outer raised regions, including illustrative thickness and width dimensions of the inner raised region and the outer raised region, as well as latitudes from the corresponding gap, are described in the commonly owned US Patent Application Publication No. 2012/0248941 , from Shirakawa et al. entitled "Stacked Bulk Acoustic Resonator and Method of Fabricating Same," published October 4, 2012 , which is hereby incorporated by reference in its entirety. The combination of the bridges, the inner raised region and / or the outer raised regions further enhances the mode restriction and suppression in the active region (eg active region 114 ) from the representative BAW resonator devices.
In alternativen Ausführungsformen können ungefüllte oder gefüllte Brücken zwischen beliebigen zwei aneinander grenzenden Schichten oder innerhalb einer einzelnen Schicht von verschiedenen oder vielfältigen anderen Arten von Resonator Vorrichtungen geformt sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Zum Beispiel kann eine ungefüllte oder gefüllte Brücke geformt sein zwischen oder innerhalb von Schichten von einer gestapelten Volumen Akustik Resonator (stacked bulk acoustic resonator, SBAR) Vorrichtung, einer Doppel Volumen Akustik Resonator (double bulk acoustic resonator, DBAR) Vorrichtung oder einer gekoppelten Resonator Filter (coupled resonator filter, CFR) Vorrichtung, welche akustische Reflektoren (zum Beispiel anstelle von Kavitäten) enthalten. Beispiele von vielfältigen alternativen Typen von Resonator Vorrichtungen, einschließlich ungefüllter oder gefüllte Brücken, sind bereitgestellt in der gemeinsam besessenen US Patent Anmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012/0218056 von Burak, veröffentlicht am 30. August 2012, und der US Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012/0218055 von Burak et al., veröffentlicht am 30. August 2012.In alternative embodiments, unfilled or filled bridges may be formed between any two adjacent layers or within a single layer of different or varied other types of resonator devices without departing from the scope of the present teachings. For example, an unfilled or filled bridge may be formed between or within layers of a stacked bulk acoustic resonator (SBAR) device, a double volume acoustic resonator (DBAR) device, or a coupled resonator filter (coupled resonator filter, CFR) Device containing acoustic reflectors (for example instead of cavities). Examples of a variety of alternative types of resonator devices, including unfilled or filled bridges, are provided in the commonly owned US Patent Application Publication No. 2012/0218056 by Burak, published on August 30, 2012, and the US Patent Application Publication No. 2012/0218055 by Burak et al., published on August 30, 2012.
