DE102018108961A1 - TF-SAW-Resonator mit verbessertem Gütefaktor, HF-Filter und Verfahren zur Herstellung eines TF-SAW-Resonators - Google Patents

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Abstract

Ein TF-SAW-Resonator mit verbessertem Gütefaktor wird geschaffen. Das piezoelektrische Material des Resonators liegt in Form eines Dünnfilms vor und er weist eine Elektrodenstruktur auf, die auf der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist. Das Rastermaß (P) und das Metallisierungsverhältnis (η) werden gewählt, um den Gütefaktor (Q) zu maximieren.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektroakustische Resonatoren mit einer IDT-Struktur auf einer dünnen Schicht mit einem piezoelektrischen Material (TF-SAW-Resonator), die in HF-Filtern für Mobilkommunikationsvorrichtungen verwendet werden können. Ferner bezieht sich die Erfindung auf HF-Filter und Verfahren zur Herstellung von solchen Resonatoren und Filtern.
  • In Mobilkommunikationsvorrichtungen können elektroakustische Resonatoren verwendet werden, um HF-Filter herzustellen. Elektroakustische Resonatoren weisen ein piezoelektrisches Material und eine Elektrodenstruktur mit verzahnten Elektrodenfingern auf, die auf dem piezoelektrischen Material angeordnet sind. Aufgrund des piezoelektrischen Effekts kann ein solcher Resonator zwischen HF-Signalen und Schallwellen umsetzen. Insbesondere sind TF-SAW-Resonatoren dadurch gekennzeichnet, dass sie ein piezoelektrisches Material aufweisen, das in Form eines Dünnfilms vorgesehen ist, der mit Waferbond- und Dünnfilmbearbeitungstechniken oder Dünnfilmschichtabscheidungstechniken wie z. B. Sputtern, physikalischer Gasphasenabscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, Molekularstrahlepitaxie und dergleichen erzeugt wird.
  • Zwei oder mehr solche Resonatoren können kombiniert werden, um ein Bandpassfilter oder ein Bandsperrfilter herzustellen. HF-Filter sollten eine Auswahl von Spezifikationen erfüllen, z. B. hinsichtlich der Einfügungsdämpfung, der Bandbreite, der Durchlassbandrandsteilheit und dergleichen. Eine wichtige Kennzahl eines individuellen Resonators ist sein Gütefaktor (Q-Faktor). Der Gütefaktor weist eine Auswirkung auf die Leistung des entsprechenden HF-Filters auf. Folglich ist ein elektroakustischer Resonator mit einem verbesserten Gütefaktor gewollt.
  • Im Vergleich zu herkömmlichen elektroakustischen Resonatoren, die mit Oberflächenschallwellen arbeiten, sind TF-SAW-Resonatoren ein relativ neuer Typ von Resonator und aufgrund des unterschiedlichen Konstruktionstyps - im Vergleich zu herkömmlichen SAW-Resonatoren mit einer IDT-Struktur auf einem einkristallinen piezoelektrischen Volumensubstrat - kann ein Mittel zum Optimieren des Gütefaktors eines herkömmlichen SAW-Resonators nicht notwendigerweise bei TF-SAW-Resonatoren arbeiten.
  • Ein TF-SAW-Resonator mit einem verbesserten Gütefaktor, ein HF-Filter mit solchen Resonatoren und ein Verfahren zur Herstellung eines TF-SAW-Resonators gemäß den unabhängigen Ansprüchen werden geschaffen. Die abhängigen Ansprüche schaffen bevorzugte Ausführungsformen.
  • Der TF-SAW-Resonator mit einem verbesserten Gütefaktor umfasst ein Trägersubstrat und eine piezoelektrische Schicht auf oder über dem Trägersubstrat. Die piezoelektrische Schicht weist eine Dicke T auf. Ferner umfasst der Resonator eine Elektrodenstruktur mit einer IDT-Struktur auf der piezoelektrischen Schicht. Die IDT-Struktur (IDT = Interdigitalwandler) weist ein Rastermaß (Pitch) P und ein Metallisierungsverhältnis η auf. Die piezoelektrische Schicht ist ein Dünnfilm und umfasst ein piezoelektrisches Material.
  • Das Rastermaß P und das Metallisierungsverhältnis η werden gewählt, um den Gütefaktor Q zu maximieren.
  • Es ist möglich, dass das Rastermaß P und das Metallisierungsverhältnis η von der Dicke T der piezoelektrischen Schicht abhängen.
  • In einem solchem Resonator wirkt das Trägersubstrat als Träger für die Strukturen, Schichten und Komponenten, die auf oder über dem Trägersubstrat angeordnet sind. Die piezoelektrische Schicht umfasst das piezoelektrische Material, das erforderlich ist, um den piezoelektrischen Effekt zu verwenden, um zwischen HF-Signalen und Schallwellen umzusetzen. Die piezoelektrische Schicht ist ein Dünnfilm. Das heißt, die piezoelektrische Schicht wird unter Verwendung von Waferbonden mit Dünnfilmbearbeitung oder einer Dünnfilmschichtabscheidungstechnik bereitgestellt. Die Elektrodenstruktur umfasst eine IDT-Struktur. Die IDT-Struktur weist Elektrodenfinger auf, die mit einer von mindestens zwei Stromschienen elektrisch verbunden sind. Über die Elektrodenfinger werden HF-Signale an der Oberfläche der piezoelektrischen Schicht bereitgestellt.
  • Es ist bevorzugt, dass die Substanz des piezoelektrischen Materials in einer solchen Weise bereitgestellt, angeordnet und orientiert wird, dass eine piezoelektrische Achse erhalten wird. Es ist bevorzugt, dass die piezoelektrische Achse relativ zur Ausbreitungsrichtung der Schallwellen, z. B. gemäß ausgewählten Euler-Winkeln, orientiert ist.
  • Das Rastermaß ist ein charakteristischer Wert des IDT und zumindest lokal als Abstand zwischen zwei Kanten von benachbarten Elektrodenfingern definiert, wobei die Kanten in dieselbe Richtung zeigen.
  • Jeder Elektrodenfinger weist eine gleichmäßige oder spezielle Fingerbreite W auf. Der Fingerzwischenraum ist als Abstand zwischen zwei benachbarten Elektrodenfingern definiert. Folglich ist das Rastermaß als Summe der Fingerbreite und des Fingerzwischenraums in Bezug auf zwei benachbarte Elektrodenfinger definiert.
  • Entsprechend ist das Metallisierungsverhältnis η als Fingerbreite W dividiert durch das Rastermaß P definiert: η = W / P .
    Figure DE102018108961A1_0001
  • Es wurde festgestellt, dass in TF-SAW-Resonatoren der Gütefaktor eines solchen Resonators eine spezifische Abhängigkeit vom Rastermaß, eine spezifische Abhängigkeit vom Metallisierungsverhältnis und eine spezifische Abhängigkeit von der Dicke des piezoelektrischen Materials aufweist. Insbesondere unterscheidet die Dickenabhängigkeit im Wesentlichen den Gütefaktor eines TF-SAW-Resonators vom Gütefaktor eines herkömmlichen SAW-Resonators mit Elektrodenstrukturen, die auf einem piezoelektrischen Volumenmaterial angeordnet sind. Folglich wird die Dünnfilmcharakteristik der piezoelektrischen Schicht wichtig und spielt eine Hauptrolle beim Bestimmen der charakteristischen Eigenschaften des Resonators.
  • Es ist möglich, dass das piezoelektrische Material Lithiumniobat (LiNbO3) oder Lithiumtantalat (LiTaO3) umfasst. Es ist auch möglich, dass das piezoelektrische Material aus Lithiumniobat oder Lithiumtantalat besteht.
  • Ferner ist es möglich, dass der TF-SAW-Resonator weiterhin eine Zwischenschicht zwischen dem Trägersubstrat und der piezoelektrischen Schicht umfasst. Die Schallgeschwindigkeit in der Zwischenschicht ist kleiner als in der piezoelektrischen Schicht.
  • Eine solche Zwischenschicht, deren Schallgeschwindigkeit kleiner ist als die Schallgeschwindigkeit in der piezoelektrischen Schicht, hilft, einen Schallwellenleiter in der Sagittalebene herzustellen und die Schallenergie auf die Oberfläche des Resonators einzugrenzen.
  • Es ist möglich, dass die Zwischenschicht ein Siliziumoxid, z. B. ein Siliziumdioxid, umfasst.
  • Ferner kann der TF-SAW-Resonator eine TCF-Schicht (TCF = Temperaturkoeffizient der Frequenz) zwischen dem Trägersubstrat und der piezoelektrischen Schicht umfassen. Eine solche TCF-Schicht hilft, die Temperaturabhängigkeit von charakteristischen Frequenzen, z. B. der Resonanzfrequenz oder der Anti-Resonanzfrequenz, des Resonators zu verringern. Dazu kann die TCF-Schicht eine Abhängigkeit der Steifigkeitsparameter von der Temperatur aufweisen, die zu jener des piezoelektrischen Materials entgegengesetzt ist.
  • Es ist möglich, dass der TF-SAW-Resonator ferner eine Ladungsverringerungsschicht umfasst. Eine solche Schicht kann auch als fallenreiche Schicht betrachtet werden, da sie so vorgesehen ist, dass sie Fallen enthält, um elektrische Ladung einzufangen.
  • Die Ladungsverringerungsschicht, die z. B. als fallenreiche Schicht bekannt ist, kann verwendet werden, um eine parasitäre Oberflächenleitung durch Einfangen von freien Ladungsträgern zu verringern. Polykristallines Si kann als Material für die Ladungsverringerungsschicht verwendet werden.
  • Es ist möglich, dass das Verfahren ferner das lokale Abgleichen (Trimmen) der Dicke T der piezoelektrischen Schicht individuell für jeden Resonator umfasst.
  • Es ist möglich, dass die Abhängigkeit des Rastermaßes P und des Metallisierungsverhältnisses η von der Dicke T der piezoelektrischen Schicht durch die externe elektrische Umgebung des Resonators modifiziert/gestört wird.
  • Es ist möglich, dass der elektroakustische Wandler eine Passivierungsschicht, eine Abgleichsschicht (Trimmschicht), eine Temperaturkompensationsschicht, eine Sagittal-Wellenleitungsschicht und/oder eine Ladungsverringerungsschicht umfasst.
  • Die Sagittal-Wellenleitungsschicht weist eine verringerte Schallgeschwindigkeit im Vergleich zur piezoelektrischen Schicht auf und ist vorzugsweise unter der piezoelektrischen Schicht angeordnet.
  • Die Ladungsverringerungsschicht, die z. B. als fallenreiche Schicht bekannt ist, kann verwendet werden, um die parasitäre Oberflächenleitung durch Einfangen von freien Ladungsträgern zu verringern. Polykristallines Si kann als Material für die Ladungsverringerungsschicht verwendet werden.
  • Die Abgleichsschicht kann ein Material umfassen, das zumindest lokal auf oder über den Elektrodenstrukturen angeordnet ist und verwendet werden kann, um die Massebeladung auf eine bevorzugte Betriebsfrequenz abzugleichen.
  • Die Abgleichsschicht kann ein dielektrisches Material wie z. B. Siliziumnitrid umfassen.
  • Die Temperaturkompensationsschicht kann über oder auf dem piezoelektrischen Material oder - vorzugsweise - unter dem piezoelektrischen Material angeordnet sein.
  • Die Abgleichsschicht ist vorzugsweise auf oder über der piezoelektrischen Schicht angeordnet.
  • Die Passivierungsschicht ist vorzugsweise auf oder über der piezoelektrischen Schicht angeordnet und kann Si3N4 oder SiO2 umfassen.
  • Das Material der Passivierungsschicht kann auch das Material der Abgleichsschicht darstellen.
  • Die Ladungsverringerungsschicht ist vorzugsweise zwischen dem Träger und der Sagittal-Wellenleiterschicht angeordnet.
  • Die Temperaturkompensationsschicht kann ein Siliziumoxid wie z. B. Siliziumdioxid umfassen und kann verwendet werden, um durch die Temperatur induzierten Frequenzdriften entgegenzuwirken, um stabile Betriebsfrequenzen über einen breiten Temperaturbereich aufrechtzuerhalten.
  • Es wurde festgestellt, dass unter Verwendung von herkömmlichen Mitteln zum Bestimmen des Gütefaktors eines Resonators die Ergebnisse aufgrund der externen Schaltungsumgebung eines individuellen Resonators verzerrt werden können, die z. B. durch elektrische Eigenschaften der Verbindung, z. B. elektromagnetische Verluste, die von Verbindungskontaktstellen außerhalb der akustischen Spur stammen, verursacht werden. Solche Verluste können im Wesentlichen den gemessenen Gütefaktor dominieren, was den realen Gütefaktor des Wandlers selbst verschleiert. Folglich müssen solche Artefakte durch Messtechniken kompensiert werden, die sich auf die Akustik und die elektrischen Eigenschaften des Wandlers selbst konzentrieren.
  • Es ist möglich, das optimale Rastermaß P und das Metallisierungsverhältnis η für eine spezifische Dicke T ohne Artefakte von der externen Schaltungsumgebung des Resonators durch Ausgliedern der elektromagnetischen Verluste, die von Kontaktstellen außerhalb der akustischen Spur stammen, zu bestimmen. Das Ausgliedern kann mittels Leerlauf- und Kurzschlussstrukturen durchgeführt werden.
  • Da die elektromagnetischen Verluste der elektrischen Umgebung aufgrund der PSC-Schicht (Schicht der parasitären Oberflächenleitung) in TF-SAW-Resonatoren erhöht werden können, ist das Ausgliedern besonders relevant in TF-SAW-Resonatoren ohne fallenreiche Schicht, die den PSC-Effekt kompensiert.
  • Ein HF-Filter kann zwei oder mehr solche TF-SAW-Resonatoren umfassen. In einem entsprechenden HF-Filter werden das Rastermaß P und das Metallisierungsverhältnis η für jeden Resonator individuell gewählt.
  • Dann basiert das entsprechende HF-Filter auf Resonatoren mit verbesserten Gütefaktoren und kann eine verbesserte Filtercharakteristik für seine elektrische Umgebung bereitstellen.
  • Es ist möglich, das Rastermaß P und das Metallisierungsverhältnis η in Abhängigkeit von der Dicke T ohne Artefakte von der externen Schaltungsumgebung des Resonators durch Ausgliedern der elektromagnetischen Verluste, die von Kontaktstellen außerhalb der akustischen Spur stammen, zu bestimmen. Das Ausgliedern kann mittels Leerlauf- und Kurzschlussstrukturen durchgeführt werden.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines TF-SAW-Resonators kann die Schritte umfassen:
    • - Vorsehen eines Trägersubstrats,
    • - Vorsehen einer piezoelektrischen Schicht mit einem piezoelektrischen Material auf oder über dem Trägersubstrat unter Verwendung von Waferbonden mit Dünnfilmbearbeitung oder einer Dünnfilmschichtabscheidungstechnik,
    • - Strukturieren einer Elektrodenstruktur mit einer IDT-Struktur auf der piezoelektrischen Schicht mit einem Rastermaß P und einem Metallisierungsverhältnis η, die gewählt werden, um den Gütefaktor Q zu maximieren.
  • Dieses Verfahren schafft den vorstehend beschriebenen verbesserten TF-SAW-Resonator.
  • Ferner ist es möglich, dass das Verfahren derart durchgeführt wird, dass das Rastermaß P und das Metallisierungsverhältnis η in Anbetracht der Dicke T der piezoelektrischen Schicht gewählt werden, aber von der externen Schaltungsumgebung des Resonators unabhängig sind.
  • Dies kann durch Ausgliedern der Resonatorstruktur, z. B. über die Verwendung von Leerlaufstrukturen oder Kurzschlussstrukturen, erreicht werden.
  • Zentrale Aspekte des TF-SAW-Resonators, des HF-Filters und des Verfahrens und Details von bevorzugten Ausführungsformen sind in den begleitenden schematischen Figuren gezeigt.
  • In den Figuren gilt:
    • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines TF-SAW-Resonators;
    • 2 stellt die Definitionen des Rastermaßes P und des Metallisierungsverhältnisses η dar;
    • 3 stellt eine mögliche Schichtkonstruktion in einem Querschnitt dar;
    • 4 stellt eine mögliche Schichtkonstruktion mit einer kleineren Dicke der piezoelektrischen Schicht dar;
    • 5 zeigt eine Schichtkonstruktion mit einer Zwischenschicht;
    • 6 stellt eine Schichtkonstruktion mit einer Zwischenschicht und einer kleineren Dicke der piezoelektrischen Schicht dar;
    • 7 stellt Gütefaktoren für variierende Rastermaße, die mit und ohne Ausgliederung bestimmt sind, für eine piezoelektrische Schicht dar;
    • 8 stellt Gütefaktoren für variierende Rastermaße, die mit und ohne Ausgliederung bestimmt sind, für eine dünne piezoelektrische Schicht dar;
    • 9 stellt einen Überblick über erhaltene maximale Gütefaktoren für beide Dicken der piezoelektrischen Schicht dar;
    • 10 zeigt Gütefaktoren für variierende Metallisierungsverhältnisse, die mit und ohne Ausgliederung bestimmt sind, für eine dicke piezoelektrische Schicht; und
    • 11 zeigt Gütefaktoren für variierende Metallisierungsverhältnisse, die mit und ohne Ausgliederung bestimmt sind, für eine dünne piezoelektrische Schicht.
  • 1 stellt eine mögliche Konstruktion eines Dünnfilm-SAW-Resonators TFSAWR in einer perspektivischen Ansicht dar. Die Elemente des Resonators sind auf einem Trägersubstrat CS angeordnet. Insbesondere ist eine piezoelektrische Schicht PL mit einem piezoelektrischen Material, oder die aus einem piezoelektrischen Material besteht, auf dem Trägersubstrat CS angeordnet und abgeschieden. Auf der piezoelektrischen Schicht PL ist eine Interdigitalstruktur IDT angeordnet und strukturiert. Die Interdigitalstruktur umfasst Elektrodenfinger EF, die mit einer von zwei Stromschienen BB elektrisch verbunden sind. Folglich sind die Elektrodenfinger des Interdigitalwandlers in einem kammartigen Muster angeordnet, um zwischen HF-Signalen und Schallwellen über den elektroakustischen Effekt umzusetzen.
  • In der Längsrichtung ist der Interdigitalwandler IDT von Reflektoren RF mit Reflexionsfingern zum Eingrenzen der Schallenergie longitudinal auf die akustische Spur flankiert.
  • 2 stellt eine mögliche IDT-Geometrie dar. Das Rastermaß P ist als Abstand zwischen zwei Kanten von benachbarten Elektrodenfingern definiert, die in dieselbe Richtung zeigen. Folglich ist das Rastermaß P als Summe der Breite W eines Elektrodenfingers und des Abstandes zwischen dem Elektrodenfinger und dem benachbarten Elektrodenfinger definiert. Das Metallisierungsverhältnis η ist als W/P definiert.
  • 3 stellt einen Querschnitt in der Sagittalebene durch die Schichtkonstruktion dar. Die piezoelektrische Schicht PL mit ihrem piezoelektrischen Material ist auf dem Trägersubstrat CS angeordnet. Auf der Oberseite der piezoelektrischen Schicht PL sind die Elektrodenfinger EF angeordnet. T bezeichnet die Dicke der piezoelektrischen Schicht in einer vertikalen Richtung.
  • Im Gegensatz zur Schichtkonstruktion von 3 stellt 4 eine Schichtkonstruktion dar, wobei die Dicke T der piezoelektrischen Schicht PL kleiner ist.
  • 5 und 6 zeigen entsprechende Schichtkonstruktionen für eine dickere piezoelektrische Schicht PL (5) und eine dünnere piezoelektrische Schicht PL (6) jeweils mit einer Zwischenschicht IL zwischen der piezoelektrischen Schicht PL und dem Trägersubstrat.
  • Die Zwischenschicht kann ein Material mit einer kleineren Schallgeschwindigkeit im Vergleich zur piezoelektrischen Schicht umfassen oder daraus bestehen. Folglich wird ein Wellenleiter, der die Schallenergie auf die piezoelektrische Schicht eingrenzt, erhalten.
  • Ferner ist es möglich, dass die Zwischenschicht IL oder eine zusätzliche Schicht ein Material einer TCF-Schicht zum Verringern oder Beseitigen von Frequenzdriften von charakteristischen Frequenzen als Folge von Temperaturänderungen umfasst.
  • 7 stellt mehrere gemessene Gütefaktoren für eine Schichtkonstruktion mit einer spezifischen Dicke der piezoelektrischen Schicht dar. Die Kurven, die den höheren Gütefaktoren entsprechen, werden unter Verwendung eines Ausgliederungsverfahrens zum Vernachlässigen von Messartefakten gemessen, die durch die elektrische Umgebung des Resonators außerhalb der akustischen Spur verursacht werden. Die Gütefaktoren mit dem niedrigeren Q-Wert werden jedoch unter Verwendung von herkömmlichen Mitteln zum Bestimmen des Gütefaktors ohne Ausgliedern der elektrischen Umgebung erhalten.
  • Es ist deutlich zu sehen, dass die realen Gütefaktoren von den Gütefaktoren verschieden sind, die durch herkömmliche Messmittel erhalten werden. Ferner ist zu sehen, dass der Frequenzbereich der optimalen Gütefaktoren Qopt für die realen Werte im Vergleich zum maximalen Gütefaktor verschoben ist, der durch herkömmliche Messmittel erhalten werden würde.
  • Die mehreren Gütefaktoren entsprechen verschiedenen Rastermaßen, folglich stellen sie den Effekt der Rastermaßvariation auf maximale Gütefaktoren dar.
  • Es ist deutlich zu sehen, dass die herkömmlichen Messmittel ein Rastermaß vorschlagen würden, das seinen höchsten Gütefaktor bei ungefähr 2000 MHz oder geringfügig unterhalb 2000 MHz aufweist, während der reale optimale Gütefaktor bei ungefähr 2200 MHz für ein anderes Rastermaß erhalten wird.
  • Folglich zeigt 7 deutlich, dass die bereitgestellten Verfahren zum Herstellen von Resonatoren Resonatoren mit verbesserten Gütefaktoren schaffen.
  • Dieselben Argumente gelten für eine Schichtkonstruktion mit einer dünneren piezoelektrischen Schicht, wie in 8 gezeigt. Ähnlich zu 7 würde 8 einen optimalen Q-Faktor vorschlagen, wenn das Rastermaß für ungefähr 2000 MHz verändert wird, während der tatsächliche optimale Q-Wert bei Frequenzen über 2500 MHz erhalten wird.
  • Die Ergebnisse der obigen Betrachtungen sind in 9 gezeigt. Die frequenzabhängigen Gütefaktoren für den optimalen Gütefaktor sind gezeigt. Für eine Schichtkonstruktion mit einer dickeren piezoelektrischen Schicht wird der optimale Gütefaktor bei einer niedrigeren Frequenz erhalten. Für die Schichtkonstruktion auf der Basis einer dünneren piezoelektrischen Schicht wird der Frequenzbereich zu höheren Frequenzen verschoben. Wenn jedoch nur herkömmliche Mittel zum Bestimmen des Gütefaktors angewendet werden würden, dann wäre der Frequenzbereich für den optimalen Gütefaktor von der Dicke der piezoelektrischen Schicht nahezu unabhängig, da die elektromagnetischen Artefakte von der Umgebung außerhalb der akustischen Spur den Gütefaktor dominieren und der reale Gütefaktor der akustischen Spur selbst verschleiert wird. Insbesondere für die Schichtkonstruktion mit der kleineren Dicke der piezoelektrischen Schicht wäre die Frequenz für den besten Gütefaktor außerhalb des Intervalls und würde nicht betrachtet werden.
  • 10 zeigt mehrere gemessene Gütefaktoren für eine dicke piezoelektrische Schicht. Die Kurven mit den höheren Gütefaktoren entsprechen Ergebnissen mit Ausgliederung, während die Kurven mit den niedrigeren Gütefaktoren Ergebnissen ohne Ausgliederung entsprechen. Die mehreren Gütefaktormessungen entsprechen verschiedenen Metallisierungsverhältnissen η.
  • Ebenso zeigt 11 die gemessenen Gütefaktoren, die 10 entsprechen, während die in 11 gezeigten Ergebnisse auf einer Schichtkonstruktion mit einer dünneren piezoelektrischen Schicht basieren.
  • In beiden Fällen ist zu sehen, dass der Gütefaktor durch Optimieren des Metallisierungsverhältnisses maximiert werden kann.
  • Folglich zeigen 7 bis 9, dass der reale Gütefaktor eine starke Rastermaßabhängigkeit aufweist. 10 und 11 zeigen, dass der Gütefaktor eine η-Abhängigkeit aufweist. 7 bis 11 zeigen, dass herkömmliche Verfahren zum Bestimmen des Gütefaktors nicht den tatsächlichen Gütefaktor bereitstellen, und nur wenn die bevorzugten Messungen zum Bestimmen des Gütefaktors mittels der Ausgliederung durchgeführt werden, dann die realen Gütefaktoren bestimmt werden können und entsprechend verbesserte Resonatoren und HF-Filter erhalten werden können.
  • Der Resonator, das Filter und das Verfahren sind nicht auf die vorstehend gezeigten und erläuterten technischen Details begrenzt. Der Resonator kann weitere Strukturen umfassen. Weitere Mittel, z. B. Apodisation, Schrägstellung oder die Strukturierung von weiteren Mitteln zum Herstellen eines transversalen Schallwellenleiters, z. B. FINEA-Kolbenmodus (FINger-Enden-Aufdickung-Kolbenmodus), sind auch möglich.
  • Bezugszeichenliste
    • BB:
    Stromschiene
    CS:
    Trägersubstrat
    EF:
    Elektrodenfinger
    IDT:
    Interdigitalwandlerstruktur
    IL:
    Zwischenschicht
    Qopt:
    optimaler Gütefaktor
    PL:
    piezoelektrische Schicht
    P:
    Rastermaß
    REF:
    Reflektor
    T:
    Dicke der piezoelektrischen Schicht
    TFSAWR:
    Dünnfilm-SAW-Resonator
    W:
    Breite des Elektrodenfingers

Claims (11)

  1. TF-SAW-Resonator mit verbessertem Gütefaktor, der Folgendes umfasst - ein Trägersubstrat - eine piezoelektrische Schicht auf oder über dem Trägersubstrat, wobei die piezoelektrische Schicht eine Dicke T aufweist, - eine Elektrodenstruktur mit einer IDT-Struktur auf der piezoelektrischen Schicht, wobei die IDT-Struktur ein Rastermaß P und ein Metallisierungsverhältnis η aufweist, wobei - die piezoelektrische Schicht ein Dünnfilm mit einem piezoelektrischen Material ist, - das Rastermaß P und das Metallisierungsverhältnis η gewählt sind, um den Gütefaktor Q zu maximieren.
  2. TF-SAW-Resonator nach dem vorangehenden Anspruch, wobei P und η von der Dicke T der piezoelektrischen Schicht abhängen.
  3. TF-SAW-Resonator nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das piezoelektrische Material LiNbO3 oder LiTaO3 umfasst.
  4. TF-SAW-Resonator nach einem der vorangehenden Ansprüche, der ferner eine Zwischenschicht zwischen dem Trägersubstrat und der piezoelektrischen Schicht umfasst, wobei die Schallgeschwindigkeit in der Zwischenschicht kleiner ist als in der piezoelektrischen Schicht.
  5. TF-SAW-Resonator nach einem der vorangehenden Ansprüche, der ferner eine TCF-Schicht zwischen dem Trägersubstrat und der piezoelektrischen Schicht umfasst.
  6. TF-SAW-Resonator nach einem der vorangehenden Ansprüche, der ferner eine Ladungsverringerungsschicht umfasst.
  7. TF-SAW-Resonator nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei P und η von T abhängen, aber von der externen elektrischen Umgebung des Resonators unabhängig sind.
  8. HF-Filter mit zwei oder mehr TF-SAW-Resonatoren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei P und η für jeden Resonator individuell gewählt sind.
  9. Verfahren zur Herstellung eines TF-SAW-Resonators, das die folgenden Schritte umfasst - Vorsehen eines Trägersubstrats, - Abscheiden einer piezoelektrischen Schicht mit einem piezoelektrischen Material auf oder über dem Trägersubstrat unter Verwendung von Waferbonden mit Dünnfilmbearbeitung oder einer Dünnfilmschichtabscheidungstechnik, - Strukturieren einer Elektrodenstruktur mit einer IDT-Struktur auf der piezoelektrischen Schicht mit einem Rastermaß P und einem Metallisierungsverhältnis η, die gewählt werden, um den Gütefaktor Q zu maximieren.
  10. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei P und η in Anbetracht der Dicke T der piezoelektrischen Schicht gewählt werden, aber von der externen elektrischen Umgebung des Resonators unabhängig sind.
  11. Verfahren nach einem der zwei vorangehenden Ansprüche mit dem lokalen Abgleichen der Dicke T der piezoelektrischen Schicht.
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