DE102018104947B3 - BAW-Resonator mit einem erhöhten Qualitätsfaktor - Google Patents

Abstract

Es ist ein BAW-Resonator des SMR-Typs vorgesehen, welcher eine Sandwichanordnung eines piezoelektrischen Materials zwischen einer unteren Elektrode und einer oberen Elektrode, ein Substrat und einen zwischen der Sandwichanordnung und dem Substrat angeordneten akustischen Bragg-Spiegel umfasst. Der Bragg-Spiegel umfasst einen Stapel von Spiegelschichten mit abwechselnd geringer und hoher akustischer Impedanz mit wenigstens einer SiO-Schicht als Schicht geringer Impedanz. Zumindest die obere Spiegelschicht ist eine Schicht hoher Qualität und geringer Impedanz, die eine jener von SiOüberlegene Qualität des akustischen Materials aufweist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft BAW-Resonatoren, beispielsweise für HF-Filter, welche verbesserte akustische und elektrische Eigenschaften aufweisen.
• BAW-Resonatoren (BAW = Bulk Acoustic Wave) können verwendet werden, um Bandpass- oder Bandunterdrückungsfilter für HF-Anwendungen, beispielsweise Drahtloskommunikationsvorrichtungen, herzustellen. Solche Vorrichtungen können Filter verwenden, welche solche Resonatoren umfassen. Gewöhnlich haben Drahtloskommunikationsvorrichtungen eine Energiequelle mit begrenzten Energieressourcen, und stromsparende Schaltungen sind bevorzugt.
• BAW-Resonatoren weisen ein aktives Gebiet auf, das eine Sandwichkonstruktion mit einem piezoelektrischen Material zwischen einer unteren Elektrode und einer oberen Elektrode umfasst. Infolge des piezoelektrischen Effekts wandeln solche Resonatoren zwischen HF-Signalen und akustischen Wellen, falls ein HF-Signal an die Resonatorelektroden angelegt wird.
• BAW-Resonatoren sind aus US 9 571 063 B2 und aus US 9 219 464 B2 bekannt.
• Ein Weg, um die akustische Energie innerhalb des Schichtstapels des aktiven Gebiets zu halten, besteht in der Verwendung akustischer Spiegel. Aus einem Artikel von J. Olivares u.a.: Sputtered SiO₂ as Low Acoustic Impedance Material for Bragg Mirror Fabrication in BAW Resonators, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 2010, Volume 57, Issue 1, Seiten 23 - 29 sind BAW Resonatoren vom SMR Typ mit Bragg Spiegel bekannt, die eine gesputterte poröse SiO₂ Schicht als oberste Spiegelschicht verwenden.
• Ein akustischer Bragg-Spiegel wird zwischen der Sandwichkonstruktion des Resonators und dem Substrat, worauf der Schichtstapel aufgebracht wird, angeordnet. Auf der Sandwichanordnung ist der Sprung der akustischen Impedanz von der obersten Resonatorschicht zur Umgebungsluft ausreichend, damit akustische Wellen in den Resonator zurück reflektiert werden. Solche Resonatoren werden als BAW-Resonatoren vom SMR-Typ (fest montierter Resonator) klassifiziert.
• Ein akustischer Bragg-Spiegel umfasst wenigstens ein Paar von Spiegelschichten mit abwechselnd hoher und geringer akustischer Impedanz. Bei aktuellen BAW-Resonatoren werden Spiegelschichten ausgewählt, um einen möglichst hohen Impedanzsprung bereitzustellen. Wolfram war eine gute Wahl für eine Spiegelschicht hoher Impedanz, während die Verfügbarkeit und verhältnismäßig geringe Impedanz von Siliciumoxid SiO₂ zu einer bevorzugten Spiegelschicht geringer Impedanz macht.
• Es wurde herausgefunden, dass der Q-Faktor (Q_smr ) eines BAW-SMR-Resonators in eine Kombination dreier Q-Faktoren zerlegt werden kann:
1. (i) Spiegel-Q (Q_Spiegel ),
2. (ii) laterales Q (Q_lateral ) und
3. (iii) Material-Q (Q_Mat ), wobei $$1/{\text{Q}}_{\text{smr}}=1/{\text{Q}}_{\text{Spiegel}}+1/{\text{Q}}_{\text{lateral}}+1/{\text{Q}}_{\text{Material}\text{.}}$$
   
• Berechnungen unter Verwendung eines aktuellen hochentwickelten als Beispiel dienenden Entwurfs und seiner Materialparameter haben gezeigt, dass der BAW-SMR-Entwurf und Verbesserungen der lateralen Geometrie einen Q_Spiegel -Wert von etwa 20 k und einen Q_lateral -Wert von etwa 10 k ermöglichen. Der Q_Material -Wert ist jedoch auf etwa 3,2 k begrenzt und repräsentiert daher den am stärksten einschränkenden Faktor bei der Verbesserung des Qualitätsfaktors des gesamten BAW-Resonators.
• Daher scheint der erreichbare Q_smr-Wert für einen Betrieb bei etwa 2 - 3 GHz auf etwa 2,5 k begrenzt zu sein.
• Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen BAW-Resonator bereitzustellen, der einen weiter erhöhten Qualitätsfaktor Qsmr aufweist.
• Diese und andere Aufgaben werden durch einen BAW-Resonator nach Anspruch 1 gelöst. Weitere Verbesserungen und bevorzugte Ausführungsformen werden durch abhängige Ansprüche bereitgestellt.
• Es wurde beobachtet, dass SiO₂ (ein bei BAW-Resonatoren nach dem neuesten Stand der Technik üblicherweise verwendetes Spiegelmaterial geringer Impedanz) ein Material ist, das verglichen mit Materialien hoher Impedanz (beispielsweise W) und piezoelektrischen Materialien (beispielsweise AlN) höhere intrinsische akustische Verluste aufweist. Daher können die SiO₂-Verluste in der obersten Schicht geringer Impedanz des Spiegels verglichen mit den weiter unten liegenden Schichten geringer Impedanz als erheblich angesehen werden, weil darin bei der Resonanz- und Antiresonanzfrequenz des BAW-Resonators erhebliche akustische Energie vorhanden ist, mit der gearbeitet wird, weil sie dem Gebiet der maximalen Energieverteilung näher liegt, das sich im Piezoelektrikum und in der oberen und unteren Elektrode befindet. Daher wird zumindest für die oberste Schicht geringer Impedanz ein Material bereitgestellt, das weniger akustische Verluste hervorruft als SiO₂. In Kombination mit einer herkömmlichen Spiegelschicht hoher Impedanz wird der Qualitätsfaktor des Spiegels und daher des gesamten BAW-Resonators verbessert.
• Es ist ein BAW-Resonator des SMR-Typs vorgesehen, welcher eine zwischen einer unteren Elektrode und einer oberen Elektrode sandwichartig angeordnete Schicht aus einem piezoelektrischen Material, ein Substrat und einen zwischen der Sandwichanordnung und einem Substrat angeordneten akustischen Bragg-Spiegel umfasst. Der Spiegel umfasst einen Stapel von Spiegelschichten mit abwechselnd geringer und hoher akustischer Impedanz mit wenigstens einer SiO₂-Schicht als Schicht geringer Impedanz. Zumindest die obere Spiegelschicht ist eine Schicht hoher Qualität und geringer Impedanz, die eine jener von SiO₂ überlegene Qualität des akustischen Materials aufweist.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schicht hoher Qualität und geringer Impedanz eine AlN-Schicht hoher Qualität, die mit Sc dotiert sein kann oder nicht. Dieses Material erzeugt geringere akustische Verluste als herkömmlich verwendetes SiO₂.
• Weil A1N eine höhere akustische Impedanz aufweist als SiO₂, ist der Impedanzsprung zur Schicht hoher Impedanz kleiner und ist die Reflexion des oberen Spiegelschichtpaars geringer, wodurch gewöhnlich auch der elektromechanische Kopplungsfaktor des Resonators verringert wird. Ohne weitere Maßnahmen würde dies den Qualitätsfaktor Q_Spiegel und damit den Qualitätsfaktor Q_smr des gesamten Resonators verringern. Zur Kompensation dieses Effekts wird unterhalb des Spiegels hoher Qualität ein dritter Spiegel hinzugefügt, um Q_Spiegel verglichen mit einem herkömmlichen Spiegel von BAW-Resonatoren nach dem neuesten Stand der Technik, wobei der akustische Spiegel zwei Spiegel umfasst, hoch genug zu halten. Jeder herkömmliche Spiegel umfasst SiO₂ als Schicht geringer Impedanz und W als Schicht hoher Impedanz. Zur Kompensation eines Abfalls der elektromechanischen Kopplung des Resonators könnte jedoch, falls erforderlich, ein alternatives stärker piezoelektrisch aktives Material, wie Sc-dotiertes AlN, für die piezoelektrische Hauptschicht verwendet werden.
• Gemäß einer bevorzugteren Ausführungsform umfassen die obersten beiden Spiegelschichten jeweils Materialien hoher Qualität, die als polykristalline Materialien verwirklicht sind. Während die Schicht hoher Qualität und geringer Impedanz polykristallines AlN oder AlScN hoher Qualität umfasst, umfasst eine Schicht hoher Qualität und hoher Impedanz ein polykristallines Material hoher Impedanz. Das Material W kann wie bei herkömmlichen Spiegeln von SMR-BAW-Resonatoren verwendet werden. Wiederum könnte zur Kompensation eines Abfalls der elektromechanischen Kopplung des Resonators infolge geringerer Spiegelimpedanzverhältnisse, falls erforderlich, ein alternatives stärker piezoelektrisch aktives Material für die piezoelektrische Hauptschicht, wie Sc-dotiertes AlN, verwendet werden.
• Alternativ kann eine weitere Verbesserung der Spiegelqualität erreicht werden, wenn ein Material hoher Impedanz mit einer höheren akustischen Impedanz als W verwendet wird. Mögliche Materialien können aus Ir und Pt ausgewählt werden. Dann kann es möglich sein, die Anzahl der Spiegel, welche die Anzahl der Spiegelschichtpaare ist, wie bei einem herkömmlichen Spiegel bei zwei zu halten.
• Es kann jedoch ein beliebiges anderes Material mit einer geringeren akustischen Impedanz als AlN für die oberste Schicht geringer Impedanz verwendet werden. Dementsprechend kann ein beliebiges anderes Material mit einer höheren akustischen Impedanz als W für die oberste Schicht hoher Impedanz verwendet werden.
• Andere mögliche Schichten hoher Impedanz können aus Mo und Ru ausgewählt werden.
• Gemäß einer Ausführungsform umfasst der BAW-Resonator eine untere Elektrode aus W und AlCu, eine piezoelektrische Schicht aus Al oder AlScN und eine obere Elektrode aus W und AlCu.
• Es können auch Zwischenschichten zur Verbesserung der Haftung oder zur Förderung eines orientierten Kristallwachstums hinzugefügt werden, beispielsweise dünne Schichten aus Ti oder A1N unterhalb der W-Schichten der oberen oder unteren Elektroden. Zusätzlich können dünne Schichten aus TiN auf die obere Fläche der oberen und/oder unteren Elektroden aufgebracht werden, um als eine Abdeckschicht als eine Ätzstoppschichten für zusätzliche Resonatorverstimmungsschichten zu wirken, beispielsweise eine zusätzliche W-Schicht zum Nachunten-verschieben der Frequenz. Eine dielektrische Schicht aus SiN kann beispielsweise den gesamten Resonator zur Passivierung der Vorrichtung bedecken.
• Als weitere Entwurfsmerkmale kann ein BAW-Resonator Folgendes umfassen:
• - einen mittleren Bereich, in dem die drei Schichten der Sandwichanordnung und des Spiegels einander überlappen,
• - einen Graben, der den mittleren Bereich lateral umgibt,
• - ein oder mehrere Moden-Unterdrückungs/Formungs-Merkmale, welche das zentrale Gebiet umgeben, beispielsweise einen erhöhten Rahmen, und
• - eine Klappenstruktur, welche mechanisch mit der oberen Elektrode verbunden ist, den mittleren Bereich umgibt und sich entweder nach innen zum mittleren Bereich, nach oben oder nach außen erstreckt.
• Im sandwichförmig eingeschlossenen mittleren Bereich werden akustische Volumenwellen (Bulk Acoustic Waves) erzeugt. Ein Rahmen oder ein anderes Moden-Unterdrückungs/Formungs-Merkmal kann entlang dem äußeren Umfang der oberen Elektrode angewendet werden, um eine Störmodenkopplung zu verringern und den Grundmoden-Qualitätsfaktor zu verbessern.
• Die Klappenstruktur ist vorgesehen, um Oszillationen des mittleren Bereichs entgegenzuwirken.
• Ferner wirken der Graben, der Rahmen und die Klappenstruktur zusammen, um die Schwingungsmode so zu formen, dass Störmoden vermieden werden.
• Der Graben in der oberen Elektrode ist durch eine Aussparung in der oberen Elektrode gekennzeichnet. Dies bedeutet, dass sich der Graben an einem Bereich befindet, wo die Dicke der oberen Elektrode kleiner ist als die Dicke der oberen Elektrode im mittleren Bereich.
• Alternativ kann der Graben durch Verringern der Dicke einer beliebigen Schicht im Grabengebiet gebildet werden, beispielsweise durch Verringern der SiN-Schicht in diesem Gebiet auf einen geringeren Wert als im mittleren Bereich des Resonators.
• Beispielsweise ist der Rahmen durch ein entlang dem Außenumfang der oberen Elektrode angeordnetes zusätzliches Material gekennzeichnet. Das Material kann aus einem Dielektrikum in der Art von SiO₂ oder aus Materialien höherer Impedanz in der Art von W ausgewählt werden. Die addierte Gesamtdicke der Schichten oberhalb der piezoelektrischen Schicht im Rahmengebiet ist höher als im mittleren Bereich.
• Dadurch wird ein BAW-Resonator mit verbesserten elektrischen und akustischen Eigenschaften erhalten.
• Nachfolgend wird der erfindungsgemäße BAW-Resonator unter Bezugnahme auf Ausführungsformen und die beigefügten Figuren in weiteren Einzelheiten erläutert. Die Zeichnungen sind lediglich schematisch. Einzelheiten können in vergrößerter Form dargestellt werden, so dass den Figuren weder eine Abmessung noch ein Abmessungsverhältnis entnommen werden kann.
• 1 zeigt einen Querschnitt durch einen herkömmlichen Resonator.
• 2 zeigt einen Querschnitt durch einen BAW-Resonator mit einer Schicht hoher Qualität und geringer Impedanz.
• Die 3a bis 3e zeigen Querschnitte durch die obere Elektrode eines BAW-Resonators mit verschiedenen möglichen Ausführungsformen von Klappenstrukturen.
• Die 4 bis 6 zeigen schematische Blockdiagramme von Filterschaltungen, welche einen Querschnitt durch einen Resonatorstapel mit einer Bragg-Struktur in der oberen Elektrodenverbindung umfassen.
• 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen herkömmlichen BAW-Resonator mit einigen zusätzlichen Merkmalen. Ein verbesserter Resonator gemäß der Erfindung beruht auf dieser herkömmlichen Struktur.
• Der Schichtstapel des Resonators wird auf einem Substrat SU, beispielsweise aus Si, gebildet. Es kann auch ein beliebiges anderes geeignetes steifes Material verwendet werden. Auf dem Si-Körper kann eine Schicht aus SiO₂ für Isolationszwecke gebildet werden.
• Als nächstes wird ein akustischer Bragg-Spiegel auf dem Substrat SU gebildet und strukturiert, welcher zwei Spiegel M1, M2 umfasst, die aus zwei Paaren von Spiegelschichten bestehen. Im Bragg-Spiegel alternieren eine Schicht HI hoher Impedanz und Schichten LI geringer Impedanz. Die Spiegelschichten können sich in der Dicke leicht unterscheiden, um ein gewünschtes Reflexionsband festzulegen. Die Schicht HI hoher Impedanz kann W umfassen, und die Schichten LI geringer Impedanz umfassen SiO₂. Zusätzliche dünne haft- oder orientierungsfördernde Schichten können unterhalb des Spiegelpaars, beispielsweise aus Ti oder AlN, abgeschieden werden.
• Als nächstes wird die untere Elektrode BE unter Verwendung einer hybriden hochleitfähigen AlCu-Schicht und einer W-Schicht hoher Impedanz gebildet. Wiederum kann eine dünne haft- oder orientierungsfördernde Schicht zwischen der unteren Elektrode und dem obersten Spiegel, beispielsweise aus Ti oder AlN, verwendet werden. Auch kann eine Abdeck- und/oder Ätzstoppschicht auf den oberen Teil der AlCu-Schicht aufgebracht werden, um das Strukturieren eines zusätzlichen Resonatorverstimmungsmaterials, das sich zwischen der Wolfram- und der AlCu-Schicht der unteren Elektrode befindet, zu ermöglichen. Auf der unteren Elektrode W wird eine piezoelektrische Schicht PL beispielsweise aus A1N oder AlScN gebildet. Deren Dicke wird infolge des zusätzlichen Massenbelastungseffekts durch das Anbringung an den oberen/unteren Elektroden und am Spiegel auf weniger als die Hälfte der Wellenlänge der gewünschten Resonanzfrequenz gesetzt.
• Alle vorstehend erwähnten Schichten im Stapel sind kontinuierliche Schichten, die sich alle zumindest über den späteren aktiven Bereich des Resonators erstrecken.
• Auf der piezoelektrischen Schicht PL wird eine Rahmenstruktur FR beispielsweise aus SiO₂ oder W gebildet, welche den mittleren Bereich CA des Resonators umgibt. Diese Rahmenstruktur FR kann direkt zwischen der Wolframschicht der oberen Elektrode TE und der piezoelektrischen Schicht PL aufgebracht werden. Es ist auch eine Position der Rahmenstruktur FR zwischen beliebigen anderen zwei Schichten oder oberhalb der oberen Schicht möglich.
• Im mittleren Bereich CA und oberhalb der Rahmenstruktur bildet ein Schichtstapel die obere Elektrode TE und die obere dielektrische Passivierungsschicht. Ausgehend von der Oberfläche der piezoelektrischen Schicht PL werden eine dünne Ti-Haftschicht, eine Wolframschicht, eine AlCu-Schicht, eine dünne TiN-Schicht und eine dielektrische Schicht, beispielsweise aus SiN, abgeschieden. Die SiN-Schicht stellt eine Passivierung für die Vorrichtung bereit und wirkt als Trimmschicht zur Frequenzfeinabstimmung-.
• 2 zeigt einen Querschnitt durch einen BAW-Resonator, der eine Schicht HQLI hoher Qualität und geringer Impedanz und optional eine Schicht HQHI hoher Impedanz umfasst. Diese beiden Schichten bilden einen oberhalb des zweiten Spiegels M2 aus 1 und direkt unterhalb der unteren Elektrode angeordneten dritten Spiegel M3. Die Dicke der Schichten des dritten Spiegels M3 wird unter Beachtung des gewünschten Reflexionsbands wie gewöhnlich festgelegt. Der Abscheidungsprozess wird jedoch gesteuert, um das Wachstum polykristalliner Spiegelschichten mit einer verbesserten akustischen Impedanz und Qualität zu ermöglichen.
• Für die Abscheidung kann ein CVD-, ein PECVD- oder ein Sputterverfahren verwendet werden. Vorzugsweise werden die Bedingungen eingestellt und gesteuert, um ein langsames und homogenes Kristallwachstum zu erreichen. Auch andere Prozessparameter wie Temperatur, Gasströmung, Drucks oder Vorspannung werden sorgfältig gesteuert, um eine regelmäßige Orientierung und die Bildung großer Körner innerhalb der polykristallinen Schichten zu unterstützen.
• Die 3a bis 3e sind Querschnitte durch die obere Elektrode eines BAW-Resonators, um verschiedene mögliche Ausführungsformen von Klappenstrukturen FL zu zeigen, die am BAW-Resonator gebildet werden können, um die gewünschte Wellenmode zu verbessern und zu formen und um Oszillationen entgegenzuwirken, die hauptsächlich im mittleren Bereich CA erzeugt werden.
• Nur zur Vereinfachung unterscheidet oder zeigt 3 nicht die verschiedenen Materialien, die in der dargestellten Struktur enthalten sind. Daher wird die Struktur einheitlich dargestellt, wenngleich sie nicht aus einem einheitlichen Material bestehen kann. Die dargestellte Struktur umfasst alle oberen Elektrodenschichten der oberen Elektrode TE, den Rahmen und die obere dielektrische Schicht. Die Struktur aus 3 ruht auf der piezoelektrischen Schicht PL, welche nicht dargestellt ist.
• Die Klappenstruktur FL aus 3A ist eine lineare Erweiterung aus einem beliebigen Material, die nach innen zum mittleren Bereich gerichtet ist.
• Die Klappenstruktur FL aus 3B ist eine lineare Erweiterung, die nach oben gerichtet ist.
• 3C zeigt eine Klappenstruktur FL, die nach außen gerichtet ist, um einen Winkel von 0 bis 90 Grad mit der Oberfläche einzuschließen.
• Gemäß 3E erstreckt sich die Klappenstruktur FL von der Rahmenstruktur FR horizontal nach außen.
• Die Klappenstruktur FL aus 3E erstreckt sich nach außen, ist jedoch zur Oberfläche geneigt.
• Es ist möglich, dass die Klappenstrukturen FL in einem Winkel zum Wellenvektor einer Hauptmode des Resonators orientiert sind. Der Winkel kann aus 0°, 45°, 90° und 135° ausgewählt werden. In diesem Fall zeigt die Klappenstruktur zur Oberseite, wenn der Winkel 45° ist. Wenn der Winkel gleich 135° ist, zeigt die Klappenstruktur zur Unterseite. Es sind jedoch auch andere Winkel möglich. Der Winkel kann beispielsweise zwischen 0° und 45° oder zwischen 45° und 90° oder zwischen 90° und 135° oder zwischen 135° und 180° liegen.
• Die 4 bis 6 zeigen schematische Blockdiagramme von Filterschaltungen, welche Resonatoren umfassen, die zur Bildung von HF-Filtern geschaltet sind. BAW-Resonatoren, wie sie vorstehend beschrieben wurden, können vorteilhaft in diesen Filterschaltungen verwendet werden.
• 4 zeigt eine Ladder Type Anordnung mit Reihen-BAW-Resonatoren SR_S und parallelen BAW-Resonatoren BRp, die gemäß der Erfindung mit Spiegelschichten hoher Qualität gebildet werden können. Gemäß dieser Ausführungsform bilden ein jeweiliger Reihen-BAW-Resonator SR_S und ein entsprechender paralleler BAW-Resonator BR_P einen Basisabschnitt BS_LT der Ladder Type Anordnung. Eine Ladder Type Anordnung umfasst eine Anzahl von Basisabschnitten BS_LT , die in Reihe geschaltet werden können, um eine gewünschte Filterfunktion zu erreichen.
• 5 zeigt ein Blockdiagramm eines Hybridfilters, das mit einer minimalen Anzahl von Elementen dargestellt ist. Eine reale Schaltung kann eine größere Anzahl solcher Strukturen umfassen. In 5 umfasst eine erste Teilschaltung PC1 des Hybridfilters ein Reihenimpedanzelement IE_S und ein paralleles Impedanzelement IE_P . Das Reihenimpedanzelement IE_S kann als ein Kondensator verwirklicht sein, und das parallele Impedanzelement IE_P kann als eine Spule verwirklicht sein. Eine zweite Teilschaltung PC2 umfasst wenigstens einen Reihen-BAW-Resonator BR_S und wenigstens einen parallelen BAW-Resonator BR_P . Innerhalb der kombinierten Filterschaltung können erste und zweite Teilschaltungen PC1, PC2, wie in den 4 und 6 dargestellt, alternieren oder in einer beliebigen Sequenz angeordnet sein. Der genaue Entwurf eines solchen Hybridfilters kann entsprechend den Anforderungen des gewünschten Hybridfilters optimiert werden. Eine solche Optimierung kann von Fachleuten leicht durch ein optimierendes Computerprogramm ausgeführt werden.
• 6 zeigt eine Lattice Anordnung von BAW-Resonatoren, welche Reihen- und parallele BAW-Resonatoren umfasst. Im Gegensatz zur Ladder Type Anordnung sind die parallelen BAW-Resonatoren BR_P in parallelen Zweigen angeordnet, welche zwei Reihensignalleitungen mit Reihen-BAW-Resonatoren BR_S verbinden. Die parallelen Zweige sind in einer überkreuzten Anordnung geschaltet, so dass der Basisabschnitt der gitterartigen Anordnung BS_LC einen ersten und einen zweiten Reihen-BAW-Resonator SR_S umfasst, die in zwei verschiedenen Signalleitungen und zwei parallelen Zweigen angeordnet sind, welche so geschaltet sind, dass sie einander kreuzen, wobei darin jeweils ein paralleler BAW-Resonator SR_P angeordnet ist. Ein Lattice Filter kann entsprechend den Filteranforderungen eine höhere Anzahl von Basisabschnitten umfassen.
• Zwei oder mehr der in den 4 bis 6 dargestellten Filterschaltungen können kombinierte Filter in der Art von Duplexern oder Multiplexern bilden. Die Filter können in HF-Schaltungen als Bandpass-, Notch- oder Kantenfilter verwendet werden. Die Filterschaltungen können mit anderen Schaltungselementen kombiniert werden, die nicht dargestellt oder erwähnt sind, jedoch auf dem Fachgebiet allgemein bekannt sind.
• Bezugszeichenliste

BE

untere Elektrode

BRP

paralleler BAW-Resonator

BRS

Reihen-BAW-Resonator

BSLC

Basisabschnitt einer Lattice-Filteranordnung

BSLT

Basisabschnitt einer Ladder Type Anordnung

FL

Klappenstruktur

FR

Rahmenstruktur

HI

Schicht hoher akustischer Impedanz

HQHI

Schicht hoher Qualität und hoher Impedanz

HQLI

Schicht hoher Qualität und geringer Impedanz

IEP

paralleles Impedanzelement

IES

Reihenimpedanzelement

LI

Schicht geringer akustischer Impedanz und

M1 bis M3

Spiegel, welcher eine LI- und eine HI-Spiegelschicht umfasst

PL

dazwischen liegende piezoelektrische Schicht

SiN

dielektrische Schicht

SU

Substrat

TE

obere Elektrode

Claims (9)

1. BAW-Resonator vom SMR-Typ, welcher Folgendes umfasst: eine Sandwichanordnung aus einer Schicht (PL) eines piezoelektrischen Materials zwischen einer unteren Elektrode (BE) und einer oberen Elektrode (TE), ein Substrat (SU) und einen akustischen Bragg-Spiegel (M1,M2,M3), der zwischen der Sandwichanordnung und dem Substrat angeordnet ist, welcher Folgendes umfasst: einen Stapel von Spiegelschichten mit abwechselnd geringer (LI) und hoher akustischer Impedanz (HI) mit wenigstens einer SiO₂-Schicht als Schicht geringer Impedanz (LI), wobei zumindest die obere Spiegelschicht eine Schicht (HQLI) hoher Qualität und geringer Impedanz ist, die eine jener von SiO₂ überlegene Qualität des akustischen Materials aufweist wobei die Schicht hoher Qualität und geringer Impedanz AlN oder mit Sc dotiertes AlN umfasst.
2. BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest das oberste Paar an Spiegelschichten (M3) ein jeweiliges polykristallines Material hoher Qualität umfasst.
3. BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest das oberste Paar von Spiegelschichten eine aus der Gruppe W, Mo, Ru, Ir und Pt ausgewählte Schicht (HQHI) hoher Qualität und hoher Impedanz umfasst.
4. BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher drei Paare (M1,M2,M3) von Spiegelschichten umfasst.
5. BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher eine untere Elektrode aus W, eine piezoelektrische Schicht aus Al oder AlScN und eine obere Elektrode aus AlCu umfasst.
6. BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher eine dielektrische Schicht (DL) umfasst, welche zumindest die obere Elektrode (TE) bedeckt und obere Flächen der piezoelektrischen Schicht (PL) umgeben kann.
7. BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher Folgendes umfasst: - einen mittleren Bereich (CA), in dem die drei Schichten der Sandwichanordnung einander überlappen, - einen Graben (TR), der den mittleren Bereich umgibt, - einen Rahmen (FR), der den Graben umgibt, und - eine Klappenstruktur (FL), welche mechanisch mit der oberen Elektrode verbunden ist, den mittleren Bereich umgibt und sich entweder nach innen zum mittleren Bereich, nach oben oder nach außen erstreckt.
8. BAW-Resonator nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Klappenstruktur eine aus einem Dielektrikum oder aus dem oberen Elektrodenmaterial gebildete dreidimensionale Struktur ist.
9. BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Graben die Dicke der Schichten oberhalb der piezoelektrischen Schicht gegenüber dem mittleren Bereich verringert ist, wobei der Graben durch Verringern der Dicke der oberen Elektrode oder durch Verringern der Dicke der dielektrischen Schicht oberhalb der oberen Elektrode gebildet ist.

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