DE102016103834B4 - BAW device - Google Patents
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Abstract
BAW-Vorrichtung mit einer Schichtabfolge, die umfasst:
- eine erste Elektrodenschicht (El),
- eine dielektrische Pufferschicht (BL), wobei die dielektrische Pufferschicht (BL) aus einer Schicht aus Sio2, Si3N4, AlN, SiC und Al2o3 oder aus einem AlN-basierten Material ausgewählt ist,
- eine piezoelektrische Schicht (PL),
- eine zweite Elektrodenschicht (E2),
und wobei die dielektrische Pufferschicht (BL) die gesamte Oberfläche der darunterliegenden Schicht bedeckt, wobei die piezoelektrische Schicht (PL) direkt an der Pufferschicht haftet.
BAW device with a layer sequence comprising:
a first electrode layer (El),
a dielectric buffer layer (BL), wherein the dielectric buffer layer (BL) is selected from a layer of SiO 2 , Si 3 N 4 , AlN, SiC and Al 2 O 3 or of an AlN-based material,
a piezoelectric layer (PL),
a second electrode layer (E2),
and wherein the dielectric buffer layer (BL) covers the entire surface of the underlying layer, the piezoelectric layer (PL) adhering directly to the buffer layer.
Description
BAW-Vorrichtungen (BAW = Bulk Acoustic Wave - akustische Volumenwelle) umfassen allgemein eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine piezoelektrische Dünnschicht, die zwischen den beiden Elektroden abgeschieden ist.Bulk Acoustic Wave (BAW) devices generally include a first electrode, a second electrode, and a piezoelectric thin film deposited between the two electrodes.
Aus BAW-Vorrichtungen können Filter gebildet werden, indem einige BAW-Resonatoren elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet werden. Dabei sind die erste und zweite Elektrode strukturiert, während die piezoelektrische Schicht eine kontinuierliche Schicht sein kann, so dass alle BAW-Resonatoren einer solchen BAW-Vorrichtung die selbe kontinuierliche Schicht verwenden, die in einigen speziellen Bereichen weggeätzt sein kann, um von oben einen Kontakt mit der unteren Elektrode zu erhalten.Filters may be formed from BAW devices by electrically connecting several BAW resonators in series or in parallel. In this case, the first and second electrodes are patterned, while the piezoelectric layer may be a continuous layer, so that all the BAW resonators of such a BAW device use the same continuous layer which may be etched away in some specific areas to contact from above to get with the lower electrode.
Während des Strukturierens der ersten Elektrode durch Auftragen der Elektrode in einer strukturierten Art oder durch Entfernen von Teilen der aufgetragenen Elektrodenschicht ist die Oberfläche der Schicht, auf der die erste Elektrode angeordnet ist, unbedeckt und freiliegend. Da die piezoelektrische Schicht auf der gesamten Oberfläche abgeschieden wird, muss die piezoelektrische Schicht sowohl die Oberfläche der ersten Elektrode als auch freiliegende Bereiche der Oberfläche, die unter der Elektrodenschicht liegt, bedecken. Zudem muss die piezoelektrische Schicht die Kanten der strukturierten ersten Elektrode bedecken. Dementsprechend muss die piezoelektrische Schicht auf zwei verschiedenen Materialien und zudem auf einer unebenen Topographie abgeschieden werden. Eine weitere Struktur kann unter der ersten Elektrode vorhanden sein, die weitere topographische Stufen aufweist.During patterning of the first electrode by applying the electrode in a structured manner or by removing portions of the deposited electrode layer, the surface of the layer on which the first electrode is disposed is uncovered and exposed. Since the piezoelectric layer is deposited on the entire surface, the piezoelectric layer must cover both the surface of the first electrode and exposed portions of the surface underlying the electrode layer. In addition, the piezoelectric layer must cover the edges of the structured first electrode. Accordingly, the piezoelectric layer must be deposited on two different materials and also on an uneven topography. Another structure may be present under the first electrode, which has further topographic steps.
Alle diese Faktoren sind unvorteilhaft für das Wachstum einer piezoelektrischen Schicht mit einer einheitlichen Struktur ohne jegliche Defekte, die auf der unterschiedlichen Wachstumsgeschwindigkeit und auf den topographischen Stufen beruhen können. Solche Stufen können zu einem Versatz in der Schichtdicke der piezoelektrischen Schicht, die oberhalb einer und über eine solche Stufe wächst, führen.All of these factors are unfavorable to the growth of a piezoelectric layer having a unitary structure without any defects that may be due to the different growth rate and to the topographic steps. Such steps may result in an offset in the layer thickness of the piezoelectric layer growing above and above such a step.
Da der piezoelektrische Effekt der piezoelektrischen Schicht hauptsächlich von der kristallographischen Orientierung abhängt, kann die piezoelektrische Eigenschaft der piezoelektrischen Schicht unter Defekten und Stufen der darunterliegenden Schicht leiden. Zumindest sind die piezoelektrischen Eigenschaften nicht homogen über der piezoelektrischen Schicht. Ferner kann die piezoelektrische Schicht Risse in ihrer kristallographischen Struktur aufweisen, die die Zuverlässigkeit der BAW-Vorrichtung reduzieren können, indem Feuchtigkeit oder andere Chemikalien durch diese Risse eingeführt werden.Since the piezoelectric effect of the piezoelectric layer mainly depends on the crystallographic orientation, the piezoelectric property of the piezoelectric layer may suffer from defects and steps of the underlying layer. At least the piezoelectric properties are not homogeneous over the piezoelectric layer. Further, the piezoelectric layer may have cracks in its crystallographic structure which may reduce the reliability of the BAW device by introducing moisture or other chemicals through these cracks.
Bisher gab es Bemühungen, diese Nachteile zu vermeiden. Diese Bemühungen konzentrieren sich hauptsächlich auf das Bereitstellen planarer oder ebener Oberflächen, auf denen eine ebenere und eine homogenere piezoelektrische Schicht aufgewachsen werden kann.So far, there have been efforts to avoid these disadvantages. These efforts are focused primarily on providing planar or planar surfaces on which a planar and a more homogeneous piezoelectric layer can be grown.
Es wurde bereits vorgeschlagen, ein chemisch-mechanisches Polierverfahren zu verwenden, wie zum Beispiel in
Deshalb ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine BAW-Vorrichtung bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile vermeidet und die eine homogenere piezoelektrische Schicht aufweist, die frei von kristallographischen Defekten ist und die ohne zu viel zusätzlichen Aufwand hergestellt werden kann.Therefore, it is an object of the present invention to provide a BAW device which avoids the above-mentioned disadvantages and which has a more homogeneous piezoelectric layer which is free of crystallographic defects and which can be manufactured without too much additional effort.
Dieses Ziel wird durch eine BAW-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Ein Verfahren zum Herstellen einer solchen BAW-Vorrichtung sowie vorteilhafte Ausführungsformen werden in weiteren Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a BAW device according to claim 1. A method for producing such a BAW device and advantageous embodiments are specified in further claims.
Der Kern der Erfindung ist das Bereitstellen einer BAW-Vorrichtung, bei der eine dielektrische Pufferschicht zwischen der ersten Elektrodenschicht und der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist. Deshalb umfasst ein solcher BAW-Resonator eine Schichtabfolge aus einer ersten Elektrodenschicht, einer dielektrischen Pufferschicht, einer piezoelektrischen Schicht und einer zweiten Elektrodenschicht. Eine solche Schichtabfolge liegt wenigstens in jenen Bereichen vor, in denen eine untere Elektrode vorliegt. In anderen Bereichen kann die Schichtabfolge ein anderes unteres Material wie zum Beispiel ein Substratmaterial umfassen.The gist of the invention is to provide a BAW device in which a dielectric buffer layer is interposed between the first electrode layer and the piezoelectric layer. Therefore, such a BAW resonator comprises a layer sequence of a first electrode layer, a dielectric buffer layer, a piezoelectric layer and a second electrode layer. Such a layer sequence is present at least in those areas in which a lower electrode is present. In other areas, the layer sequence may include another lower material, such as a substrate material.
Es ist von Vorteil, dass die Pufferschicht die Oberfläche unter der piezoelektrischen Schicht vollständig bedeckt, so dass die gesamte piezoelektrische Schicht auf der Pufferschicht aufgewachsen werden kann. Da das Wachstum der piezoelektrischen Schicht auf einer einheitlichen Oberfläche eines einheitlichen Materials fortschreitet, ist der Hauptnachteil von zwei unterschiedlichen Keimschichten beseitigt. Deshalb kann die Wachstumsrate der piezoelektrischen Schicht gesteuert werden, so dass sie über der gesamten Oberfläche gleichmäßig ist, einschließlich aller topographischen Stufen und aller Übergänge zwischen Gebieten mit einer ersten Elektrodenschicht und Gebieten, in denen außer der Elektrodenschicht ein anderes Oberflächenmaterial freiliegt, wo Teile der ersten Elektrodenschicht entfernt wurden oder wo die erste Elektrodenschicht nicht abgeschieden wurde. Deshalb werden unterschiedliche Wachstumsraten und unterschiedliche Orientierungen der aufwachsenden Schicht vermieden, die ansonsten zu den oben erwähnten Rissen führen können. Dadurch wird eine rissfreie und homogene piezoelektrische Schicht erzielt.It is advantageous that the buffer layer completely covers the surface under the piezoelectric layer, so that the entire piezoelectric layer can be grown on the buffer layer. As the growth of the piezoelectric layer progresses on a uniform surface of a unitary material, the major disadvantage of two different seed layers is eliminated. Therefore, the growth rate of the piezoelectric layer can be controlled to be uniform over the entire surface, including all topographic steps and all transitions between regions a first electrode layer and regions in which, in addition to the electrode layer, another surface material is exposed where parts of the first electrode layer have been removed or where the first electrode layer has not been deposited. Therefore, different growth rates and different orientations of the growing layer are avoided, which may otherwise lead to the above-mentioned cracks. As a result, a crack-free and homogeneous piezoelectric layer is achieved.
Die piezoelektrische Schicht kann ein piezoelektrisches Material, das als eine Dünnschicht abgeschieden werden kann, umfassen. Das Material kann aus PZT (= Lead Zirconium Titanate - Blei-Zirkonium-Titanat), Zinkoxid oder AlN (Aluminiumnitrid) auswählt werden. Dotiertes AlN, LiNbO3 und LiTaO3 sind weitere mögliche Materialien.The piezoelectric layer may include a piezoelectric material that may be deposited as a thin film. The material can be selected from PZT (lead zirconium titanate - lead zirconium titanate), zinc oxide or AlN (aluminum nitride). Doped AlN, LiNbO 3 and LiTaO 3 are other possible materials.
Eine angemessene dielektrische Pufferschicht, die für eine solche piezoelektrische Schicht verwendet werden kann, kann ein Metalloxid, ein Metallnitrid, ein Metallcarbid oder poröses Silizium umfassen. Alle diese dielektrischen Materialien können auf einer beliebigen Oberfläche mit einer homogenen Struktur abgeschieden oder aufgewachsen werden, wodurch das Wachstum einer homogenen piezoelektrischen Schicht auf dieser Pufferschicht ermöglicht wird.An adequate dielectric buffer layer that can be used for such a piezoelectric layer may include a metal oxide, a metal nitride, a metal carbide, or porous silicon. All of these dielectric materials can be deposited or grown on any surface having a homogeneous structure, thereby enabling the growth of a homogeneous piezoelectric layer on this buffer layer.
Gemäß einer Ausführungsform kann die dielektrische Pufferschicht ein AlN-basiertes Material, wie zum Beispiel AlScN, sein. Andere Beispiele solcher Dielektrika sind aus dem Stand der Technik bekannt.According to one embodiment, the dielectric buffer layer may be an AlN-based material, such as AlScN. Other examples of such dielectrics are known in the art.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die dielektrische Pufferschicht aus einer Schicht aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid und Aluminiumoxid ausgewählt.In an advantageous embodiment, the dielectric buffer layer is selected from a layer of silicon oxide, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide and aluminum oxide.
Eine aus Siliziumoxid hergestellte dielektrische Pufferschicht wird ganz besonders bevorzugt. Dieses Material hat den weiteren Vorteil, dass die Temperaturabhängigkeit der Eigenschaften der BAW-Vorrichtung mit einer solchen Schicht reduziert werden kann. Die reduzierte Temperaturabhängigkeit der Mittenfrequenz der BAW-Vorrichtung ist äußerst vorteilhaft.A dielectric buffer layer made of silicon oxide is most preferred. This material has the further advantage that the temperature dependence of the properties of the BAW device can be reduced with such a layer. The reduced temperature dependence of the center frequency of the BAW device is extremely advantageous.
Aber als Nachteil reduziert jegliche dielektrische Schicht, die zwischen einer Elektrodenschicht und einer piezoelektrischen Schicht abgeschieden wird, die Kopplung zwischen der Elektrode und der piezoelektrischen Schicht, so dass die effektive elektromechanische Kopplung (d.h. der Abstand zwischen der Reihen- und der Parallelresonanz des Resonators) reduziert wird.But, as a disadvantage, any dielectric layer deposited between an electrode layer and a piezoelectric layer reduces the coupling between the electrode and the piezoelectric layer so that the effective electromechanical coupling (ie, the distance between the series and parallel resonances of the resonator) is reduced becomes.
Da alle diese Effekte mit steigender Dicke der dielektrischen Pufferschicht zunehmen, muss zwischen den vorteilhaften Effekten der besseren Struktur und des niedrigeren Temperaturkoeffizienten gegenüber der reduzierten Kopplungskonstante abgewogen werden.Since all of these effects increase with increasing thickness of the dielectric buffer layer, it is necessary to balance the advantageous effects of the better structure and the lower temperature coefficient versus the reduced coupling constant.
Eine bevorzugte Dicke der dielektrischen Pufferschicht, die einen Kompromiss zwischen Vorteilen und Nachteilen bietet, liegt zwischen 3 nm und 50 nm. Ein weiterer bevorzugter Bereich liegt zwischen 5 nm und 45 nm. Ein anderer vorteilhafter Bereich liegt zwischen 3 nm und 20 nm.A preferred thickness of the dielectric buffer layer, which offers a compromise between advantages and disadvantages, is between 3 nm and 50 nm. Another preferred range is between 5 nm and 45 nm. Another advantageous range is between 3 nm and 20 nm.
BAW-Vorrichtungen können in zwei verschiedenen Strukturen ausgeführt werden, um die akustische Energie innerhalb der Schichtabfolge der BAW-Vorrichtung zu halten. In einer ersten Variante, die üblicherweise FBAR-Vorrichtung (Thin-Film Bulk Acoustic Resonator - akustischer Dünnschichtvolumenresonator) genannt wird, wird die Schichtabfolge des FBAR auf einer Membran angeordnet, die über einer Vertiefung auf dem Substrat aufgehängt ist. Dann ist die Schichtabfolge der BAW/FBAR-Vorrichtung, die auf der Membran abgeschieden ist und die diese umfasst, ausschließlich mit der umgebenden Atmosphäre in Kontakt, so dass die BAW-Vorrichtung unbehindert gegen Luft schwingen kann und keine Energie durch Dissipation in ein Volumenmaterial wie ein Substrat verloren wird.BAW devices may be implemented in two different structures to maintain the acoustic energy within the layer sequence of the BAW device. In a first variant, commonly referred to as a thin-film bulk acoustic resonator (FBAR) device, the layer sequence of the FBAR is placed on a membrane suspended over a depression on the substrate. Then, the layer sequence of the BAW / FBAR device deposited on and encompassing the membrane is exclusively in contact with the surrounding atmosphere so that the BAW device can vibrate freely against air and can not dissipate energy by dissipation into a bulk material a substrate is lost.
In einer zweiten Variante wird die akustische Energie durch die Verwendung eines akustischen Spiegels, der zwischen einem Substrat und der Schichtabfolge der BAW-Vorrichtung angeordnet ist, innerhalb der Schichtabfolge gehalten. Ein solcher akustischer Spiegel funktioniert wie ein Bragg-Spiegel und umfasst sich abwechselnde Schichten aus einem ersten und einem zweiten Material. Ein erstes Material ist ausgewählt, das eine relativ hohe akustische Impedanz aufweist, und ein zweites Material ist ausgewählt, das eine relativ niedrige akustische Impedanz bereitstellt. Üblicherweise werden Metalle verwendet, um die Hochimpedanzschichten des akustischen Spiegels zu bilden, während dielektrische Materialien verwendet werden, um die Niederimpedanzschichten zu bilden.In a second variant, the acoustic energy is kept within the layer sequence by the use of an acoustic mirror, which is arranged between a substrate and the layer sequence of the BAW device. Such an acoustic mirror functions like a Bragg mirror and comprises alternating layers of a first and a second material. A first material is selected having a relatively high acoustic impedance, and a second material is selected that provides a relatively low acoustic impedance. Typically, metals are used to form the high impedance layers of the acoustic mirror, while dielectric materials are used to form the low impedance layers.
In der ersten Variante wird die erste Elektrode (untere Elektrode) auf die Membran abgeschieden, die eine einzelne Schicht sein kann oder die eine Mehrschichtstruktur aufweisen kann. Die obere Schicht der Membran ist vorzugsweise eine dielektrische Schicht oder eine Halbleiterschicht.In the first variant, the first electrode (lower electrode) is deposited on the membrane, which may be a single layer or which may have a multilayer structure. The upper layer of the membrane is preferably a dielectric layer or a semiconductor layer.
In der zweiten Variante ist die erste Elektrode auf der obersten Schicht des akustischen Spiegels angeordnet. Es wird bevorzugt, dass die oberste Schicht eine dielektrische Schicht ist, die eine Niederimpedanzschicht bildet, die der ersten Elektrodenschicht, die üblicherweise eine hohe Impedanz aufweist, benachbart ist. In diesem Fall bildet die untere Elektrodenschicht einen Teil des akustischen Spiegels.In the second variant, the first electrode is arranged on the uppermost layer of the acoustic mirror. It is preferred that the uppermost layer is a dielectric layer forming a low impedance layer, that of the first Electrode layer, which usually has a high impedance is adjacent. In this case, the lower electrode layer forms part of the acoustic mirror.
Die dielektrische Pufferschicht kann sowohl die gesamte Oberfläche der strukturierten ersten Elektrodenschicht als auch die Bereiche der darunterliegenden Oberfläche, die während des Strukturierens der ersten Elektrodenschicht freigelegt wurden, bedecken. In den Gebieten, auf denen die piezoelektrische Schicht abgeschieden ist, liegt wenigstens die dielektrische Pufferschicht vor.The dielectric buffer layer may cover both the entire surface of the patterned first electrode layer and the areas of the underlying surface exposed during patterning of the first electrode layer. In the regions where the piezoelectric layer is deposited, at least the dielectric buffer layer is present.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die BAW-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Siliziumsubstrat, auf das die Schichtabfolge abgeschieden wird. Die Schichtabfolge umfasst:
- - einen akustischen Spiegel, wobei der Spiegel sich abwechselnde Schichten aus Siliziumdioxid und einem Metall umfasst, wobei die obere Schicht des akustischen Spiegels eine Siliziumoxidschicht ist,
- - eine erste Elektrodenschicht, die Wolfram umfasst,
- - eine dielektrische Pufferschicht aus Siliziumoxid mit einer Dicke zwischen 3 nm und 50 nm,
- - eine piezoelektrische Schicht, die AlN umfasst,
- - eine zweite Elektrodenschicht, die Aluminium umfasst.
- an acoustic mirror, the mirror comprising alternating layers of silicon dioxide and a metal, the upper layer of the acoustic mirror being a silicon oxide layer,
- a first electrode layer comprising tungsten,
- a dielectric buffer layer of silicon oxide with a thickness between 3 nm and 50 nm,
- a piezoelectric layer comprising AlN,
- a second electrode layer comprising aluminum.
Eine aus SiO2 hergestellte dielektrische Pufferschicht kann problemlos und mit geringen zusätzlichen Kosten aufgetragen werden. Ferner kann der Prozess des Auftragens einer SiO2-Schicht problemlos gesteuert werden, so dass eine sehr einheitliche Schichtdicke und Schichtstruktur erreicht werden kann.A dielectric buffer layer made of SiO 2 can be easily applied at a low additional cost. Furthermore, the process of applying an SiO 2 layer can be easily controlled, so that a very uniform layer thickness and layer structure can be achieved.
Eine piezoelektrische Schicht, die Aluminiumnitrid (AlN) umfasst, wird auf der dielektrischen Pufferschicht abgeschieden. AlN wächst mit einer säulenartigen Struktur, die z-Achsen-orientiert ist. Eine solche z-Achsen orientierte piezoelektrische Schicht zeigt gute piezoelektrische Eigenschaften.A piezoelectric layer comprising aluminum nitride (AlN) is deposited on the dielectric buffer layer. AlN grows with a columnar structure that is z-axis oriented. Such a z-axis oriented piezoelectric layer exhibits good piezoelectric properties.
Die Erfindung stellt weiter ein Verfahren zur Herstellung der obigen BAW-Vorrichtung bereit. Das Verfahren beginnt mit der Bereitstellung eines Substrats und wenigstens einer Schicht auf dem Substrat, welches in Abhängigkeit von dem herzustellenden Typ der BAW-Vorrichtung aus einer Membran und einem akustischen Spiegel ausgewählt wird. Auf dieser oberen Schicht wird eine erste Elektrodenschicht abgeschieden. Auf der gesamten Oberfläche der ersten Elektrodenschicht wird eine dielektrische Pufferschicht abgeschieden, wobei die Dicke der Pufferschicht kontrolliert wird. Auf die Pufferschicht wird eine piezoelektrische Schicht abgeschieden, bevor wenigstens eine zweite Elektrode auf der piezoelektrischen Schicht abgeschieden wird.The invention further provides a method of manufacturing the above BAW device. The method begins with the provision of a substrate and at least one layer on the substrate, which is selected from a membrane and an acoustic mirror, depending on the type of BAW device to be manufactured. On this upper layer, a first electrode layer is deposited. On the entire surface of the first electrode layer, a dielectric buffer layer is deposited, whereby the thickness of the buffer layer is controlled. A piezoelectric layer is deposited on the buffer layer before at least a second electrode is deposited on the piezoelectric layer.
Zum Abscheiden der Pufferschicht wird ein Gasphasenabscheidungsverfahren bevorzugt, das es erlaubt, die Dicke während der Abscheidung zu steuern, wodurch eine einheitliche Dicke der Pufferschicht über der gesamten Oberfläche erreicht wird.For depositing the buffer layer, a vapor deposition method is preferable which allows the thickness to be controlled during the deposition, thereby achieving a uniform thickness of the buffer layer over the entire surface.
Die Abscheidung der piezoelektrischen Schicht wird so durchgeführt, dass sich eine Kristallstruktur mit einer orientierten z-Achse bildet. Dies bedeutet, dass die z-Achsen aller wachsenden Kristallkörner parallel selbstausrichtend sind, so dass ein säulenartiges Wachstum erfolgt. Alle wachsenden Körner verbinden sich zu einer einheitlichen Schicht mit einer hoch geordneten Kristallstruktur, die gute piezoelektrische Eigenschaften zeigt.The deposition of the piezoelectric layer is performed so as to form a crystal structure having an oriented z-axis. This means that the z-axes of all growing crystal grains are self-aligning in parallel, resulting in columnar growth. All growing grains combine to form a uniform layer with a highly ordered crystal structure that exhibits good piezoelectric properties.
In einer zweiten Ausführungsform wird die BAW-Vorrichtung auf einem akustischen Spiegel gebildet. Hierbei wird die obere Schicht des akustischen Spiegels mit einem chemischen/mechanischen Poliervorgang poliert und planarisiert, bevor die Pufferschicht abgeschieden wird. Eine solche polierte Oberfläche weist niedrigere oder keine topographischen Stufen auf und bietet optimale Voraussetzungen für das Wachstum einer einheitlichen Kristallschicht auf einer solchen polierten Oberfläche. Selbst falls die dielektrische Pufferschicht keine hoch geordnete Struktur aufweist, wächst die Schicht selbst mit einer einheitlichen Dicke, so dass sich eine ebene Oberfläche der Pufferschicht ergibt.In a second embodiment, the BAW device is formed on an acoustic mirror. Here, the top layer of the acoustic mirror is polished by a chemical / mechanical polishing and planarized before the buffer layer is deposited. Such a polished surface has lower or no topographic steps and provides optimum conditions for the growth of a uniform crystal layer on such a polished surface. Even if the dielectric buffer layer does not have a highly ordered structure, the layer itself grows in a uniform thickness to give a flat surface of the buffer layer.
Ein kontrolliertes Wachstum einer Pufferschicht wird durch die Verwendung eines MOCVD Prozesses (Metal Organic Chemical Vapor Deposition - metallorganische chemische Gasphasenabscheidung) oder eines PECVD Prozesses (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition - plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) erreicht. Um eine einheitliche Abscheidung zu erreichen, wird die Abscheidungsrate so gesteuert, dass eine niedrige Rate vorliegt.Controlled growth of a buffer layer is achieved through the use of a MOCVD process (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) or a PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) process. In order to achieve uniform deposition, the deposition rate is controlled to be at a low rate.
Die piezoelektrische Schicht kann durch ein Sputterverfahren abgeschieden werden. Hierbei wird die Abscheidungsrate der piezoelektrischen Schicht ebenfalls so gesteuert, dass die piezoelektrische Schicht in einer z-Achsen-orientierten Art wächst.The piezoelectric layer may be deposited by a sputtering method. Here, the deposition rate of the piezoelectric layer is also controlled so that the piezoelectric layer grows in a z-axis-oriented manner.
Im Folgenden wird die Erfindung ausführlicher in Bezug auf spezielle Ausführungsformen in Verbindung mit entsprechenden Zeichnungen erläutert.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to specific embodiments in conjunction with corresponding drawings.
Die Zeichnungen sind nur schematisch ausgeführt und sind nicht maßstabsgetreu. Daher können keine absoluten oder relativen Maße aus den Zeichnungen genommen werden.
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1 zeigt eine BAW-Vorrichtung, die mit einem ersten Verfahren hergestellt wurde, in einem schematischen Querschnitt. -
2 zeigt eine BAW-Vorrichtung, die mit einem zweiten Verfahren hergestellt wurde, in einem schematischen Querschnitt. -
3 zeigt eine BAW-Vorrichtung, die zwei Elemente umfasst, die mit einem Verbindungselement elektrisch verbunden sind. -
4 zeigt eine BAW-Vorrichtung gemäß der Erfindung in einem schematischen Querschnitt. -
5 ist eine Fotografie, die einen Querschnitt durch eine BAW-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt. -
6 ist eine Fotografie, die einen ähnlichen Querschnitt durch eine BAW-Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
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1 shows a BAW device, which was produced by a first method, in a schematic cross section. -
2 shows a BAW device, which was produced by a second method, in a schematic cross section. -
3 shows a BAW device comprising two elements which are electrically connected to a connecting element. -
4 shows a BAW device according to the invention in a schematic cross section. -
5 is a photograph showing a cross section through a BAW device according to the prior art. -
6 Fig. 10 is a photograph showing a similar cross section through a BAW device according to the invention.
Einige BAW-Vorrichtungen benötigen eine elektrische Reihen- und Parallelschaltung mehrerer Resonatoren.
Die piezoelektrische Schicht
Ähnlich wird die zweite Elektrodenschicht
Gemäß der Erfindung wird eine dielektrische Pufferschicht
Die gezeigte BAW-Vorrichtung bildet einen Resonator. In einem aktiven Gebiet des Resonators überlappen sich alle Schichten der Schichtabfolge erste Elektrodenschicht
In beiden Fällen wird die gleiche Substratstruktur verwendet, bei der eine topographische Stufe
Demzufolge weist die vorgeschlagene erfindungsgemäße BAW-Vorrichtung überlegene kristallographische Eigenschaften in Verbindung mit guten piezoelektrischen Eigenschaften und einer einheitlichen Struktur der piezoelektrischen Schicht auf. Wenn eine aus Siliziumoxid hergestellte dielektrische Schicht verwendet wird, wird zusätzlich der Temperaturkoeffizient der BAW-Vorrichtung gegenüber den BAW-Vorrichtungen aus
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- ASAS
- akustischer Spiegelacoustic mirror
- BLBL
- dielektrische Pufferschichtdielectric buffer layer
- CRCR
- RissCrack
- E1, E2E1, E2
- erste und zweite Elektrodenschichtfirst and second electrode layers
- MM
- Membranmembrane
- PLPL
- piezoelektrische Schichtpiezoelectric layer
- RCRC
- Vertiefungdeepening
- SUSU
- Substratsubstratum
- TSTS
- topographische Stufetopographic level
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