DE102017117869A1

DE102017117869A1 - BAW-Resonator mit reduzierten Verlusten, HF-Filter mit einem BAW-Resonator und Verfahren zum Herstellen eines BAW-Resonators

Info

Publication number: DE102017117869A1
Application number: DE102017117869.4A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Schiek
Original assignee: RF360 Europe GmbH
Current assignee: RF360 Europe GmbH
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2019-02-07
Also published as: WO2019029911A1

Abstract

Es werden ein BAW-Resonator mit reduzierten Verlusten, ein HF-Filter mit einem BAW-Resonator und ein Verfahren zum Herstellen eines BAW-Resonators bereitgestellt. Der BAW-Resonator besitzt eine Bodenelektrodenschicht, eine Deckelektrodenschicht und einen akustischen Reflektor zwischen der Bodenelektrodenschicht und der Deckelektrodenschicht.

Description

Moderne Kommunikationseinrichtungen können mehrere HF-Filter umfassen. Der Trend zur Miniaturisierung und der Trend zu einer steigenden Anzahl an drahtlosen Funktionen macht eine zunehmende Anzahl von Filtern in einem kleinen Volumen, d. h. eine höhere Integrationsdichte, notwendig.
HF-Filter können als BAW-Filter (BAW = Bulk Acoustic Wave - akustische Volumenwelle) realisiert werden. BAW-Filter umfassen einen BAW-Resonator, wo piezoelektrisches Material zwischen zwei Elektroden geschichtet ist.
Aus der DE 102015118437 A1 sind BAW-Resonatoren mit einem modulierten Randgebiet bekannt. Aus dem Beitrag „Optimization of Acoustic Dispersion for High performance Thin Film BAW Resonators“ (G. G. Fattinger et al., 2005, IEEE Ultrasonic Symposium) sind rahmenartige Strukturen umfassende BAW-Resonatoren bekannt. Aus US 9,099,983 B2 , US 9,148,117 B2 , US 9,571,064 B2 , US 2017/0054430 A1 und US 2017/0054429 A1 sind verschiedene Arten von BAW-Resonatoren bekannt.
Die durch Verluste in BAW-Resonatoren verursachte Energieableitung führt zu unerwünschten Effekten wie etwa einer reduzierten Effizienz und einem reduzierten Gütefaktor der Resonatoren.
Somit wird ein Resonator mit reduzierten Verlusten gewünscht.
Dazu werden ein BAW-Resonator mit reduzierten Verlusten und ein einen derartigen Resonator umfassendes HF-Filter zusammen mit einem Verfahren zum Herstellen eines BAW-Resonators gemäß den Ansprüchen bereitgestellt. Abhängige Ansprüche liefern bevorzugte Ausführungsformen.
Der BAW-Resonator mit reduzierten lateralen Verlusten umfasst eine Bodenelektrode, eine Deckelektrode und ein piezoelektrisches Material. Die Bodenelektrode ist in einer Bodenelektrodenschicht angeordnet. Die Deckelektrode ist in einer Deckelektrodenschicht über der Bodenelektrode angeordnet, und das piezoelektrische Material ist in einer piezoelektrischen Schicht zwischen der Bodenelektrodenschicht und der Deckelektrodenschicht angeordnet. Weiterhin besitzt der BAW-Resonator ein aktives Resonatorgebiet und ein das aktive Resonatorgebiet einschließendes Randgebiet. Weiterhin besitzt der Resonator einen akustischen Reflektor, der zwischen der Bodenelektrodenschicht und der Deckelektrodenschicht angeordnet ist.
Der akustische Reflektor zwischen den beiden Elektrodenschichten ist vorgesehen, um als eine akustische Barriere zu wirken, um akustische Energie auf das akustische Resonatorgebiet zu begrenzen.
Die Bodenelektrodenschicht kann eine strukturierte Metallisierung in der Bodenelektrodenschicht umfassen. Die Deckelektrode kann eine strukturierte Metallisierung in der Deckelektrodenschicht umfassen. Die Sandwichkonstruktion aus den beiden Elektroden und dem piezoelektrischen Material dazwischen wandelt - aufgrund des piezoelektrischen Effekts - zwischen an die beiden Elektroden angelegten HF-Signalen und akustischen Wellen um. Der erwünschte akustische Hauptmodus besitzt einen Wellenvektor orthogonal zu der Ebene, zu der die beiden Elektroden parallel ausgerichtet sind. Die Distanz zwischen den beiden Elektroden, d. h. die Dicke des piezoelektrischen Materials, ist hauptsächlich gleich der Hälfte der Wellenlänge λ des gewünschten akustischen Hauptmodus.
Es wird bevorzugt, dass die Sandwichkonstruktion in einer vertikalen Richtung akustisch isoliert ist. Dies kann durch Bereitstellen eines akustischen Spiegels unter der Sandwichkonstruktion oder einem Hohlraum unter der Sandwichkonstruktion realisiert werden. Diese Isolation hilft, akustische Energie auf das aktive Gebiet des Resonators zu begrenzen.
Die finite laterale Erstreckung eines derartigen Resonators erzeugt jedoch einen Pfad, damit akustische Energie den Resonator verlassen kann. Somit kann akustische Energie von Wellenmodi, wo der Wellenvektor eine Komponente orthogonal zu dem Wellenvektor des Hauptmodus besitzt, erregt werden und eine Reduktion bei der Effizienz bewirken und den Gütefaktor des Resonators reduzieren.
Weiterhin kann ein BAW-Filter, der zwei oder mehr BAW-Resonatoren umfasst, die beieinander angeordnet sind, aufgrund von Energieverlusten eines Bandsperrenfilters leiden. Akustische Energie von Wellenmodi, die einen Resonator verlassen, kann in einen anderen Resonator eintreten und eine akustische Kopplung herstellen, die die elektrischen und akustischen Eigenschaften des HF-Filters verschlechtert.
Durch den vorgelegten akustischen Reflektor werden laterale Energieverluste reduziert, der Gütefaktor eines Resonators wird erhöht und die gegenseitige akustische Kopplung zwischen benachbarten Resonatorstapeln wird reduziert.
Insbesondere ist durch Anordnen des akustischen Reflektors an einer Position zwischen der Bodenelektrodenschicht und der Deckelektrodenschicht die vorgelegte akustische Maßnahme mit bekannten Verfahren zum Verbessern der Akustik von BAW-Resonatoren kompatibel, zum Beispiel Rahmen-strukturen über der Deckelektrode.
Weiterhin ist es möglich, eine Bodenelektrode und/oder eine Deckelektrode mit einer planen Struktur einzusetzen. Die Deckelektrode und die Bodenelektrode können über den ganzen Resonatorbereich innerhalb und außerhalb des aktiven Gebiets eine gleichförmige Dicke besitzen. Dieser erhöhte Grad an Gleichförmigkeit verbessert allgemein das akustische Verhalten des Resonators, da eine derartige Zunahme in der Symmetrie das Arbeitsprinzip des BAW-Resonators näher an einen idealen eindimensionalen Resonator mit unendlich erstrecktem piezoelektrischem Material und Elektroden bringt.
In diesem Kontext bezeichnet der Ausdruck „aktives Resonatorgebiet“ das Gebiet des BAW-Resonators, das vorgesehen ist, um aktiv zwischen akustischen Wellen und HF-Signalen zu wandeln. Der Ausdruck „Randgebiet“ bezeichnet die Umgebung des aktiven Gebiets, die notwendig ist, um das aktive Gebiet gegenüber der Umgebung des Resonators abzugrenzen und um Mittel für eine elektrische Verbindung, z. B. zu den Elektroden, bereitzustellen.
Es ist möglich, dass der akustische Reflektor in dem Randgebiet angeordnet ist.
Dann ist die Homogenität der Sandwichkonstruktion innerhalb des aktiven Resonatorgebiets ungestört, was hilft, den erwünschten akustischen Hauptmodus mit einem Minimum an unerwünschten akustischen Modi herzustellen.
Es ist möglich, dass der akustische Reflektor eine Grenzfläche zwischen zwei Gebieten mit unterschiedlichen akustischen Impedanzen umfasst.
Akustische Wellen werden an einer Grenzfläche zwischen Gebieten mit unterschiedlichen akustischen Impedanzen zumindest teilweise reflektiert. Die akustische Impedanz ist eine physikalische Größe, die von der Schallgeschwindigkeit und der Steifheit des Materials abhängt. Eine hohe akustische Impedanz wird in einem Material mit einer hohen Steifheit und einer hohen Dichte erhalten, und eine niedrige akustische Impedanz wird in einem Material mit einer geringen Dichte und einer geringen Steifheit erhalten. Das Reflexionsvermögen der Grenzfläche hängt von der Änderung von akustischen Impedanzen ab. Eine größere Änderung bei den akustischen Impedanzen führt zu einem höheren Reflexionsvermögen.
Es ist möglich, dass der akustische Reflektor einen Graben in dem piezoelektrischen Material umfasst.
Der Graben in dem piezoelektrischen Material kann dem Pfad folgen, der durch das das aktive Resonatorgebiet einschließende Randgebiet definiert wird. Somit kann der Graben den Bereich des aktiven Resonatorgebiets einschließen.
Das aktive Resonatorgebiet kann eine Bodenfläche mit der Form eines Rechtecks, eines Pentagons, eines Hexagons oder eines Polygons eines höheren Grads besitzen. Das Polygon kann ein regelmäßiges Polygon oder ein unregelmäßiges, asymetrisches Polygon sein. Der Graben kann dem Umfang des Polygons des aktiven Resonatorgebiets folgen.
Der Graben kann einen trapezförmigen oder einen rechteckigen Querschnitt besitzen.
Es ist möglich, dass der Graben durch die Deckelektrode vollständig bedeckt ist oder durch die Deckelektrode teilweise bedeckt ist.
Insbesondere kann die laterale Erstreckung der Deckelektrode derart sein, dass die Deckelektrode den ganzen aktiven Resonatorbereich und das Randgebiet bedeckt. Weiterhin ist es möglich, dass die Deckelektrode das aktive Resonatorgebiet vollständig bedeckt, sich aber nicht in das Randgebiet erstreckt. Weiterhin ist es möglich, dass die Deckelektrode das aktive Resonatorgebiet vollständig bedeckt und das Randgebiet teilweise bedeckt.
Dementsprechend ist es möglich, dass der Graben durch die Deckelektrode vollständig geschlossen ist oder dass der Graben in dem piezoelektrischen Material durch Material der Deckelektrode unbedeckt ist.
Weiterhin ist es möglich, dass ein Innenteil des Grabens unter der Deckelektrode angeordnet ist, während ein Außenteil des Grabens nicht durch die Deckelektrode bedeckt ist.
Die Deckelektrode kann über eine Leitungsstruktur mit einer externen Schaltungsumgebung verbunden werden. Die Leitungsstruktur wird in der Deckelektrodenschicht hergestellt, wo sich das Material der Deckelektrodenschicht von dem aktiven Resonatorgebiet über das Randgebiet hinaus erstreckt.
Somit ist es möglich, dass der Graben einer geschlossen Kurve um das aktive Resonatorgebiet herum folgt und dass die Leitung den Graben in dem spezifischen Abschnitt überquert.
Ein Graben, der mit Ausnahme des Segments der Leitung teilweise durch die Deckelektrode bedeckt ist, wird bevorzugt, weil diese Konfiguration aus der Deckelektrode und dem Graben dabei hilft, die Deckelektrode akustisch von der Resonatorumgebung zu isolieren. Wenn insbesondere der Resonator aktiv ist, führt der erwünschte akustische Hauptmodus zu einer Auf-Ab-Schwingung der Deckelektrode im aktiven Gebiet. Ein Außensegment der Deckelektrode, über dem Graben angeordnet, besitzt einen freihängenden Umfang über dem Graben, der mit einer Phasenverzögerung von etwa 180° bezüglich des aktiven Gebiets des Resonators schwingen kann. Dann wird eine dynamische Struktur erhalten, in der der Schwingungsmodus innerhalb des aktiven Gebiets verbessert ist.
Es ist möglich, dass der Graben leer ist oder mit einem inerten Gas oder mit einem Material mit einer von der akustischen Impedanz des piezoelektrischen Materials verschiedenen akustischen Impedanz gefüllt ist.
Es ist möglich, dass das piezoelektrische Material ausgewählt wird unter Aluminiumnitrid (AlN), Aluminium-Scandiumnitrid (AlScN), einem Aluminium-ScandiumNitrid, z. B. einem Scandium-dotierten Aluminiumnitrid, Zinkoxid (ZnO) und Blei-Zirconat-Titanat (PZT).
Weiterhin können die Bodenelektrode und die Deckelektrode Materialien umfassen ausgewählt unter Aluminium (Al), einer Aluminium-Kupfer-Legierung (Al-Cu), Wolfram (W), Molybdän (Mo), Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu), einer 50 Atomprozent Silber und 50 Atomprozent Kupfer umfassenden Legierung (AgCu), einer Silber-Kupfer-Legierung mit einem anderen Silber-Kupfer-Verhältnis, Iridium (Ir), Ruthenium (Ru) und Platin (Pt).
Es ist möglich, dass der aktive Reflektor, z. B. der Graben, eine laterale Dicke zwischen 0,5 % und 10 % der lateralen Breite des aktiven Gebiets besitzt.
Insbesondere ist es möglich, dass der aktive Reflektor, z. B. der Graben, eine laterale Dicke zwischen 1 % und 5 % der lateralen Breite des aktiven Gebiets besitzt.
In diesem Kontext bezeichnet der Ausdruck „laterale Dicke“ die laterale Breite des akustischen Reflektors bei Betrachtung als eine entlang eines Pfads, z. B. eines geschlossenen Pfads, angeordnete eindimensionale Struktur.
Der akustische Reflektor kann somit, obwohl er im Vergleich zum aktiven Gebiet klein ist, das akustische Gebiet umschließen, da die Länge des akustischen Reflektors größer oder gleich dem Umfang des aktiven Gebiets sein kann.
Es ist möglich, dass der akustische Reflektor, z. B. der Graben, eine Höhe zwischen 1 nm und der Dicke der piezoelektrischen Schicht besitzt.
Die Dicke der piezoelektrischen Schicht ist hauptsächlich gleich der Hälfte der Wellenlänge λ des akustischen Hauptmodus und kann im Bereich von einigen wenigen hundert Mikrometern liegen. Es wird bevorzugt, dass die Höhe des akustischen Reflektors, z. B. die Tiefe des Grabens, derart gewählt wird, dass der überlappende, freihängende Abschnitt der Deckelektrode beim Schwingen das piezoelektrische Material am Boden des akustischen Reflektors nicht berührt.
Es ist möglich, dass der akustische Reflektor aus Grenzflächen parallel zu Umfangsabschnitten des aktiven Gebiets besteht.
Somit ist es möglich, dass der akustische Reflektor dem Umfang des aktiven Gebiets hauptsächlich folgt. Bezüglich des Umfangs des aktiven Gebiets ist die Grenzflächenoberfläche des akustischen Reflektors glatt, um Interferenzeffekte zu verhindern, die stattfinden würden, falls der akustische Reflektor eine Modulation mit lateralen Abmessungen bei der Größe der akustischen Wellenlänge oder eines Bruchteils der akustischen Wellenlänge hätte.
Es ist möglich, dass der akustische Reflektor Grenzflächen parallel zu einem Wellenvektor des akustischen Hauptmodus umfasst.
Somit ist es möglich, dass der Graben einen quadratischen oder einen rechteckigen Querschnitt besitzt.
Ein derartiger BAW-Resonator kann ein Resonator vom SMR-Typ (SMR = Solidly Mounted Resonator) oder vom FBAR-Typ (FBAR = Film Bulk Acoustic Resonator) ist. Ein Resonator vom SMR-Typ besitzt einen unter der Bodenelektrode angeordneten akustischen Spiegel, z. B. zwischen der Bodenelektrode und dem Trägersubstrat. Der akustische Spiegel umfasst mehrere Schichten mit hoher und niedriger akustischer Impedanz, um die akustische Energie auf den Resonator zu beschränken.
Ein Resonator vom FBAR-Typ besitzt einen Hohlraum zwischen dem aktiven Gebiet des Resonators, um die akustische Energie in einer vertikalen Richtung zu beschränken.
Der akustische Resonator erzeugt eine Reflexionsbedingung an dem Rand des aktiven Resonatorgebiets, um die akustische Energie in einer horizontalen Richtung zu begrenzen. Die Deckelektrode kann flach bleiben, insbesondere mit einer glatten Bodenoberfläche und einer glatten Deckoberfläche. Infolge der flachen Deckelektrode werden die mechanische Stabilität und Zuverlässigkeit und die akustischen Eigenschaften verbessert.
Einer oder mehrere solcher Resonatoren können z. B. mit weiteren Resonatoren auf einem Trägersubstrat integriert werden, um ein HF-Filter zu konstruieren. Die Emission von akustischer Energie in der lateralen Richtung, d. h. zu benachbarten Resonatoren, wird unterdrückt und unerwünschte akustische Kopplung zwischen Resonatoren wird reduziert, während Gütefaktoren und die Energieeffizienz des Filters erhöht werden.
Weiterhin verhindert ein derartiger akustischer Reflektor nicht nur ein Leck von Energie zur Resonatorumgebung, er schützt auch das aktive Gebiet des Resonators vor dem Eindringen von akustischer Energie von der Resonatorumgebung.
Ein Verfahren zum Herstellen eines BAW-Resonators umfasst die folgenden Schritte:

- Herstellen einer Bodenelektrode,
- Abscheiden eines piezoelektrischen Materials auf der Bodenelektrode,
- Strukturieren eines akustischen Reflektors in dem piezoelektrischen Material,
- Abscheiden einer Deckelelektrode auf dem piezoelektrischen Material.

Es ist möglich, dass der Schritt des Strukturierens eines akustischen Spiegels das Strukturieren eines Grabens in dem piezoelektrischen Material umfasst.
Zum Verbessern der Flachheit der Deckelektrode ist es möglich, dass der Graben mit einem zusätzlichen Material mit einer von der akustischen Impedanz des pieozoelektrischen Materials verschiedenen akustischen Impedanz oder mit einem zusätzlichen Material, das bezüglich des piezoelektrischen Materials selektiv ätzbar ist, gefüllt wird.
Im ersten Fall wird eine Grenzfläche zwischen Materialien mit unterschiedlichen akustischen Impedanzen erhalten, die als ein Reflektor für akustische Wellen wirkt. Im zweiten Fall kann das selektiv ätzbare Material z. B. in einem Ätzschritt entfernt werden, nachdem das Material der Deckelektrode abgeschieden worden ist.
Bevor das Material der Deckelektrode abgeschieden worden ist, sollte die Oberseite, auf der das Material der Deckelektrode abgeschieden werden sollte, poliert werden, z. B. chemisch, mechanisch oder chemisch und mechanisch.
Dann ist das selektiv ätzbare Material ein Opfermaterial. Mögliche Opfermaterialien sind Molybdän (Mo) oder ein Siliziumoxid, z. B. ein Siliziumdioxid.
Molybdän als ein Opfermaterial kann unter Verwendung von Xenondifluorid (XeF₂) selektiv geätzt werden.
Somit ist es möglich, dass die Oberfläche, auf der die Deckelektrode abgeschieden werden soll, vor der Abscheidung der Deckelektrode abgeflacht wird.
Zentrale technische Aspekte und Details von bevorzugten Ausführungsformen sind in den beiliegenden schematischen Figuren gezeigt.
In den Figuren zeigen:

1 ein Segment eines Querschnitts des Resonators mit einem teilweise bedeckten Graben;
2 ein Segment eines Querschnitts, wo der Graben durch die Deckelektrode vollständig bedeckt ist;
3 einen Graben mit einem rechteckigen Querschnitt und
4 eine Draufsicht auf einen Resonator.

1 zeigt ein Segment eines Querschnitts durch einen Resonator RES. Der Resonator RES besitzt eine Sandwichkonstruktion, die eine Bodenelektrode BE und eine Deckelektrode TE umfasst. Die Bodenelektrode BE ist in einer Bodenelektrodenschicht BEL angeordnet. Die Deckelektrode ist in einer Deckelektrodenschicht TEL angeordnet. Zwischen der Deckelektrodenschicht und der Bodenelektrodenschicht ist ein piezoelektrisches Material PM in einer piezoelektrischen Schicht angeordnet. Innerhalb der Sandwichkonstruktion kann sich ein akustischer Hauptmodus mit einem Wellenvektor k_M ausbreiten. Aufgrund von Reflexionen an der Deckelektrodenschicht und an der Bodenelektrodenschicht entsteht eine Stehwelle, wenn der Resonator aktiv ist und wenn ein HF-Signal hauptsächlich mit der Grundfrequenz des Stapels an die Elektroden angelegt wird.
Jeweils drei Punkte auf der linken Seite oder auf der rechten Seite der Figur zeigen an, dass die jeweilige Schicht eine weitere horizontale Erstreckung besitzen kann.
Das aktive Gebiet AR wird jedoch durch das Randgebiet ER begrenzt. 1 zeigt die Situation, wo der akustische Reflektor REF als ein Graben in dem piezoelektrischen Material innerhalb des Randgebiets realisiert ist. Weiterhin sind die Deckelektrode TE und der akustische Reflektor REF derart angeordnet, dass der Graben teilweise durch die Deckelektrode bedeckt ist, während ein Teil des Grabens nicht durch die Deckelektrode bedeckt ist. Somit kann der Umfangsabschnitt der Deckelektrode, wie durch die gekrümmten Pfeile gezeigt, schwingen. Diese Schwingung des Umfangsabschnitts der Deckelektrode hilft dabei, den Schwingungsmodus der Deckelektrode im aktiven Gebiet zu verbessern.
2 zeigt ein Segment eines Querschnitts durch die Sandwichkonstruktion, wo der Reflektor REF als ein Graben TR ausgebildet ist. Der Graben wird durch das Material der Deckelektrode in der Deckelektrodenschicht vollständig bedeckt. Es ist möglich, dass der ganze Graben durch die Deckelektrodenschicht bedeckt ist. Es ist jedoch möglich, dass der Hauptteil des Grabens ähnlich der in 1 gezeigten Situation bedeckt ist, während nur ein Teil des Grabens vollständig bedeckt ist, z. B. an einem Bereich, wo eine Leitung in der Deckelektrodenschicht ausgebildet ist, um die Deckelektrode elektrisch mit einer externen Schaltungsumgebung, z. B. mit anderen Resonatoren eines BAW-Filters, zu verbinden.
3 zeigt die Möglichkeit des Versehens des Grabens TR mit vertikalen Seitenwänden. Somit besitzt der Graben TR Seitenwände, die parallel zu dem Wellenvektor k_M eines akustischen Hauptmodus verlaufen.
Jedoch sind andere Winkel, z. B. 45°, ebenfalls möglich.
4 zeigt eine Draufsicht auf einen Resonatorstapel des Resonators RES. Die gestrichelte Linie zeigt die Form der Deckelektrode TE bzw. der Leitung L zur Deckelektrode an. Der Reflektor REF ist als ein Graben TR ausgebildet, der dem Umfang der Deckelektrode TE folgt, so dass die Deckelektrode den Graben teilweise bedeckt. Wo jedoch die Leitung die Deckelektrode elektrisch anschließt, ist der Graben TE vollständig durch das Material der Deckelektrodenschicht bedeckt.
Der Graben besitzt eine Dicke TH, die wesentlich kleiner ist als die Breite w des aktiven Gebiets.
Der BAW-Resonator ist nicht auf die in den Figuren gezeigten und oben beschriebenen technischen Merkmale beschränkt. BAW-Resonatoren, die weitere Schichten und weitere Mittel zum Beschränken akustischer Energie auf das aktive Gebiet umfassen, sind ebenfalls abgedeckt.
Bezugszeichenliste

AR:: aktives Gebiet
BE:: Bodenelektrode
BEL:: Bodenelektrodenschicht
ER:: Randgebiet
kM:: Wellenvektor des akustischen Hauptmodus
L:: Leitung
PL:: piezoelektrische Schicht
PM:: piezoelektrisches Material
REF:: akustischer Reflektor
RES:: BAW-Resonator
TE:: Deckelektrode
TEL:: Deckelektrodenschicht
TH:: Dicke/Breite des akustischen Reflektors
TR:: Graben
W:: Breite des aktiven Gebiets

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015118437 A1 [0003]
US 9099983 B2 [0003]
US 9148117 B2 [0003]
US 9571064 B2 [0003]
US 2017/0054430 A1 [0003]
US 2017/0054429 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

G. G. Fattinger et al., 2005, IEEE Ultrasonic Symposium) sind rahmenartige Strukturen umfassende BAW-Resonatoren bekannt [0003]

Claims

BAW-Resonator mit reduzierten lateralen Verlusten, umfassend - eine Bodenelektrode in einer Bodenelektrodenschicht, eine Deckelektrode in einer Deckelektrodenschicht über der Bodenelektrodenschicht und ein piezoelektrisches Material in einer piezoelektrischen Schicht zwischen der Bodenelektrodenschicht und der Deckelektrodenschicht, - ein aktives Resonatorgebiet und ein das aktive Resonatorgebiet einschließendes Randgebiet, - einen akustischen Reflektor zwischen der Bodenelektrodenschicht und der Deckelektrodenschicht.
BAW-Resonator nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der akustische Reflektor in dem Randgebiet angeordnet ist.
BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der akustische Reflektor eine Grenzfläche zwischen zwei Gebieten mit unterschiedlichen akustischen Impedanzen umfasst.
BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der akustische Reflektor einen Graben in dem piezoelektrischen Material umfasst.
BAW-Resonator nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Graben durch die Deckelektrode ganz bedeckt oder durch die Deckelektrode teilweise bedeckt ist.
BAW-Resonator nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei der Graben leer, mit einem inerten Gas gefüllt oder mit einem Material mit einer von der akustischen Impedanz des piezoelektrischen Materials verschiedenen akustischen Impedanz gefüllt ist.
BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das piezoelektrische Material ausgewählt ist unter AlN, AlScN, einem Aluminium-Scandiumnitrid, ZnO, PZT, - die Bodenelektrode und die Deckelektrode Materialien umfassen ausgewählt unter Al, einer Al-Cu-Legierung, W, Mo, Au, Ag, Cu, AgCu, einer Silber-Kupferlegierung, Ir, Ru, Pt.
BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der akustische Reflektor eine laterale Dicke zwischen 0,5 % und 10 % der lateralen Breite des aktiven Gebiets besitzt.
BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der akustische Reflektor eine Höhe zwischen 1 nm und der Dicke der piezoelektrischen Schicht besitzt.
BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der akustische Reflektor aus Grenzflächen parallel zu Umfangsabschnitten des aktiven Gebiets besteht.
BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der akustische Reflektor Grenzflächen parallel zu einem Wellenvektor des akustischen Hauptmodus umfasst.
HF-Filter umfassend zwei BAW-Resonatoren, von denen mindestens einer ein Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
Verfahren zum Herstellen eines BAW-Resonators, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Herstellen einer Bodenelektrode, - Abscheiden eines piezoelektrischen Materials auf der Bodenelektrode, - Strukturieren eines akustischen Reflektors in dem piezoelektrischen Material, - Abscheiden einer Deckelelektrode auf dem piezoelektrischen Material.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei - der Schritt des Strukturierens eines akustischen Spiegels das Strukturieren eines Grabens in dem piezoelektrischen Material umfasst.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Graben gefüllt ist mit - einem zusätzlichen Material mit einer von der akustischen Impedanz des piezoelektrischen Materials verschiedenen akustischen Impedanz oder - einem zusätzlichen Material, das bezüglich des piezoelektrischen Materials selektiv ätzbar ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das zusätzliche Material entfernt wird, nachdem die Deckelektrode abgeschieden worden ist.
Verfahren nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche, auf der die Deckelektrode abgeschieden werden soll, vor der Abscheidung der Deckelektrode geebnet wird.