DE102018126804B4 - Verfahren zur Herstellung eines elektroakustischen Resonators und elektroakustische Resonatorvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines elektroakustischen Resonators, das die folgenden Schritte umfasst:- Bereitstellen eines Werkstücks, das eine dielektrische Schicht (110) umfasst;- Bilden einer Metallelektrode (111) auf der dielektrischen Schicht des Werkstücks;- Bereitstellen einer Lösung, die ein Salz eines Edelmetalls enthält;- Eintauchen des Werkstücks mit der darauf angeordneten Metallelektrode in die Lösung, um eine Schicht (210) des Edelmetalls auf der Metallelektrode abzuscheiden;- Bilden einer piezoelektrischen Schicht (320) auf der Metallelektrode (111), die mit der Schicht (210) des Edelmetalls bedeckt ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft elektroakustische Resonatoren. Speziell betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung eines elektroakustischen Resonators, das das Bilden einer Metallelektrode auf einer dielektrischen Schicht und das Bilden einer piezoelektrischen Schicht auf der Metallelektrode beinhaltet.
  • Hintergrund
  • Elektroakustische Resonatoren werden weithin in der Elektronik verwendet, um HF-Filter und andere HF-Vorrichtungen zu bilden. Ein Typ eines elektroakustischen Resonators ist ein BAW-Resonator (BAW: Bulk Acoustic Wave - akustische Volumenwelle), der eine piezoelektrische Schicht umfasst, die sandwichartig zwischen einem Paar aus einer unteren und oberen Metallelektrode dazwischenliegt. Durch das Anlegen eines elektrischen HF-Signals an die Elektroden wird eine resonierende akustische Welle innerhalb der piezoelektrischen Schicht erzeugt. Die Wechselwirkung zwischen dem elektrischen HF-Signal und der resonierenden akustischen Welle führt eine frequenzselektive Filterfunktion an dem elektrischen Signal durch. Die kristallografische Ausrichtung der piezoelektrischen Schicht wird für zukünftige HF-Kommunikationsfilter wichtiger, um die erhöhten Leistungsfähigkeitsanforderungen zu erfüllen. Eine erhöhte Kristallinität bewirkt eine erhöhte elektroakustische Kopplung der piezoelektrischen Schicht.
  • In der Druckschrift DE 10 2015 107 569 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines BAW-Resonators offenbart.
  • In der Druckschrift DE 10 2017 106 582 A1 ist ein temperaturkompensiertes Akustik-Resonator-Gerät mit dünner Impfzwischenschicht offenbart.
  • In der Druckschrift US 2006/0186759 A1 sind ein Volumenschallwellenresonator und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen offenbart.
  • In der Druckschrift US 2018/0305819 A1 ist eine stromlose Platinbeschichtungslösung offenbart.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren zum Herstellen eines elektroakustischen Resonators bereitzustellen, der eine verbesserte Leistungsfähigkeit aufweist.
  • Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren zum Herstellen eines elektroakustischen Resonators mit einer piezoelektrischen Filmschicht bereitzustellen, die eine erhöhte Kristallinität aufweist.
  • Es ist ein noch anderes Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine elektroakustischen Resonatorvorrichtung mit verbesserter Leistungsfähigkeit bereitzustellen.
  • Es ist ein noch anderes Ziel der vorliegenden Offenbarung, einen elektroakustischen Resonator mit einer piezoelektrischen Schicht mit verbesserter Kristallinität bereitzustellen.
  • Kurzdarstellung
  • Eines oder mehrere der oben erwähnten Ziele werden durch ein Verfahren zum Herstellen eines elektroakustischen Resonators erreicht, welches die Merkmale nach vorliegendem Anspruch 1 umfasst.
  • Gemäß dem Verfahren wird eine Metallelektrode auf einem Werkstück mit einer dielektrischen oberen Schicht gebildet. Eine Schicht eines Edelmetalls wird auf der Metallelektrode unter Nutzung eines elektrochemischen Abscheidungsprozesses gebildet. Dies ermöglicht eine selektive selbstbegrenzende Bildung einer dünnen Keimschicht aus einem Edelmetall auf der Metallelektrode. Keine Edelmetallschicht wird auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht gebildet. Der elektrochemische Prozess erfordert keine Strukturierung der abgeschiedenen Edelmetallschicht, die aufgrund ihrer Edelnatur schwierig sein kann. Auch werden zu diesem Zeitpunkt keine Lithografieschritte benötigt.
  • Das elektrochemische Bilden der Edelmetallschicht auf der unteren Elektrodenschicht verwendet eine Lösung, die ein Salz eines Edelmetalls enthält. Das Bilden der Edelmetallschicht findet auf eine selbstbegrenzende Weise durch Eintauchen des Werkstücks einschließlich der unteren Metallelektrode auf der dielektrischen Schicht in die Edelmetallsalzlösung statt.
  • Dann wird eine piezoelektrische Schicht auf der Metallelektrode gebildet, die mit der Edelmetallschicht bedeckt ist, wobei die Edelnatur der Keimschicht die Orientierung der abzuscheidenden piezoelektrischen Schicht. Die piezoelektrische Schicht ist stark texturiert und zeigt eine verbesserte Kristallinität auf, so dass sie gute piezoelektrische Eigenschaften und eine erhöhte elektroakustische Kopplung erreicht. Infolgedessen wird ein HF-Filter einschließlich eines BAW-Resonators einen höheren Gütefaktor, steilere Flanken und eine bessere Unterdrückung in dem Sperrband aufweisen.
  • Das Eintauchen des Werkstücks in die Edelmetallsalzlösung führt einen elektrochemischen Plattierungsprozess durch, der eine Schicht des Edelmetalls auf der Metallelektrode aufwächst, wobei sich das edlere Metall, das in der Lösung gelöst ist, auf der Elektrode abscheidet und das weniger edle Metall aus der Elektrode in die Lösung geht. Der elektrochemische Redoxprozess findet an der Oberfläche der Metallelektrode statt, einschließlich einer Opferreaktion durch das Elektrodenmaterial und einer Abscheidungsreaktion durch das gelöste Edelmetallmaterial. Dieser Prozess endet, wenn das Elektrodenmaterial nicht mehr durch die abgeschiedene Edelmetallschicht hindurch diffundieren kann, um in Lösung zu gehen, so dass der Prozess selbstbegrenzend ist.
  • Die dielektrische Schicht kann ein Oxid, wie etwa ein Siliziumoxid oder Siliziumdioxid, sein, so dass sich die Oberfläche der dielektrischen Schicht in einem oxidierten Zustand befindet, der eine elektrochemische Reaktion blockiert. Es wird keine elektrochemische Abscheidung des Edelmetalls auf der dielektrischen Schicht stattfinden.
  • Das Werkstück, das die dielektrische Schicht bereitstellt, kann so verarbeitet werden, dass es einen Bragg-Spiegel-Schichtstapel enthält, auf dem die Resonatorschichtsandwichstruktur gebildet wird. Der Bragg-Spiegel verhindert, dass akustische Wellen aus der piezoelektrischen Schicht heraus lecken und in das Substrat propagieren, insofern, dass er die Wellen zurück in die piezoelektrische Schicht reflektiert. Eine solche BAW-Struktur, die eine feste Reflexionsanordnung beinhaltet, wie etwa einen Bragg-Spiegel-Schichtstapel, wird als fest angeordneter Resonator (SMR: Solidly Mounted Resonator) bezeichnet. Alternativ dazu kann der Resonator einen Hohlraum unterhalb oder gegenüber dem akustisch aktiven Gebiet aufzeigen, um zu verhindern, dass die akustische Welle aus der piezoelektrischen Schicht heraus leckt. Ein Resonator, der einen Lufthohlraum verwendet, wird als akustischer Filmvolumenresonator oder freistehender akustischer Resonator (FBAR: Film Bulk Acoustic Resonator) bezeichnet.
  • Die Metallelektrode kann Metallmaterialien, wie etwa Wolfram, Molybdän, Titan, Aluminium oder Kupfer, umfassen. Speziell sind Materialien, wie etwa Wolfram und Molybdän, akustisch relativ harte Materialien, die für BAW-Resonatoren mit verbesserter Leistungsfähigkeit verwendbar sind. Eine Aluminiumschicht kann eine gewisse Menge an Kupfer beinhalten, um sie akustisch härter zu machen. Das Kupfer kann während einer Wärmebehandlung durch das Aluminium diffundieren, wobei Körner einer intermetallischen Phase aus Aluminium und Kupfer (Al2Cu) gebildet werden.
  • Das elektrochemisch auf der unteren Elektrode abzuscheidende Edelmetall kann Platin oder Palladium umfassen. Außerdem sind Ruthenium oder Nickel verwendbar. Salze dieser Metalle werden innerhalb des elektrochemischen Bades gelöst, sodass sie in Lösung gehen und eine Quelle der Metalle für den elektrochemischen Abscheidungsprozess bereitstellen. Zu verwendende Salze sind wie folgt:
    • Natriumhexachloroplatinat (II) oder Na2PtCl6;
    • Kaliumhexachloroplatinat (II) oder K2PtCl6;
    • Natriumtetrachloropalladat(II) oder Na2PdCl4;
    • Kaliumtetrachloropalladat(II) oder K2PdCl4;
    • Kaliumhexachloropalladat(IV) oder K2PdCl6;
    • Ruthenium(III)-chlorid-hydrat oder RuCl3·3H2O;
    • Nickel(II)-chlorid; und
    • Nickel(II)-sulfat.
  • Das elektrochemische Bad kann auch ein Reduktionsmittel enthalten, das die Abscheidungsredoxreaktion beschleunigt oder unterstützt. Das Reduktionsmittel kann aus Hydrazin (N2H4) bestehen. Ein anderes Reduktionsmittel kann ebenfalls verwendbar sein.
  • Beliebige dieser Metalle, wie etwa Platin, Palladium, Ruthenium und Nickel, sind als gute Keimschichten für die weitere Abscheidung einer piezoelektrischen Schicht bekannt. Mittels Theorie wird angenommen, dass diese Metalle eine Gitterstruktur aufweisen, die der Gitterstruktur einer piezoelektrischen Schicht, wie etwa einer Schicht aus Aluminiumnitrid oder Aluminiumscandiumnitrid, ähnlich ist. Des Weiteren weisen diese Metalle eine katalytische Funktion auf, sodass die Dissoziation von Stickstoff während der Abscheidung von Aluminiumnitrid oder Aluminiumscandiumnitrid ermöglicht wird.
  • Die Edelmetallschicht, die auf der unteren Metallelektrode mit dem oben beschriebenen elektrochemischen Plattierungsprozess abgeschieden wird, bildet eine Keimschicht für die Abscheidung einer piezoelektrischen Schicht, wie etwa Aluminiumnitrid (AlN) oder Aluminiumscandiumnitrid (AlScN). Die Verwendung eines Scandiumanteils in dem Aluminiumnitrid erhöht die Kopplung der piezoelektrischen Schicht, macht jedoch die Abscheidung von Aluminiumscandiumnitrid schwieriger. Das Bilden der Edelmetallkeimschicht ist insbesondere für einen höheren Anteil an Scandium in der piezoelektrischen Aluminiumscandiumnitridschicht nützlich. Zum Beispiel kann der Scandiumanteil in der Aluminiumscandiumnitridschicht mehr als etwa 5 At.-% betragen. Der beschriebene Prozess kann insbesondere mit einem Scandiumanteil von mehr als 10 At.-% Scandium nützlich sein. Spezieller enthält die Aluminiumscandiumnitridschicht zwischen 10 At.-% und bis zu 40 At.-% Scandium.
  • Der Prozess gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf fest angeordnete BAW-Resonatoren (SMR-BAW) angewandt werden, wobei ein Bragg-Spiegel-Schichtstapel dazu dient, die akustische Energie innerhalb der piezoelektrischen Schicht einzugrenzen. Der Prozess gemäß der vorliegenden Offenbarung ist auch für akustische Filmvolumenresonatoren (FBAR) anwendbar, die einen Hohlraum gegenüber dem akustisch aktiven Gebiet aufweisen, um zu verhindern, dass akustische Energie aus der piezoelektrischen Schicht entkommt. Bei Resonatoren vom SMR- oder FBAR-Typ beinhaltet die obere Oberfläche des Substrats eine dielektrische Schicht, wie etwa eine Siliziumdioxidschicht.
  • Gemäß einer speziellen Ausführungsformen kann das Herstellen eines elektroakustischen Resonators im Einzelnen das Bereitstellen eines Substrats einschließlich eines Bragg-Spiegel-Schichtstapels, der eine obere Schicht aus Siliziumdioxid beinhaltet, oder einer dünnen Substratfilmschicht, die eine obere Schicht aus Siliziumdioxid aufweist, umfassen. Eine Metallschicht wird auf dem Siliziumdioxid gebildet, um eine untere Elektrode zu bilden. Die Metallschicht kann Wolfram oder Molybdän umfassen, um eine akustisch steife Elektrodenschicht bereitzustellen. Die Wolfram- oder Molybdänschicht kann abgeschieden und strukturiert werden, um die erforderliche Größe der unteren Elektrode zu bilden. Eine Platinsalzlösung oder eine Palladiumsalzlösung wird insofern auf das Substrat aufgebracht, als dass das Substrat einschließlich des Bragg-Schichtstapels oder der Siliziumdioxidfilmschicht einschließlich der unteren Elektrode in die Salzlösung eingetaucht wird. Dann wird eine Aluminiumscandiumnitridschicht auf der Platin- oder Palladiumschicht abgeschieden, die auf der Elektrodenschicht gebildet wurde. Die Aluminiumscandiumnitridschicht kann wenigstens 10 At.-% Scandium beinhalten. Der Prozess wird fortgesetzt, um das Bilden eines SMR- oder FBAR-Resonators insofern abzuschließen als dass eine obere Elektrodenschicht auf der piezoelektrischen Aluminiumscandiumnitridschicht gebildet wird. Der Prozess ermöglicht eine selektive Abscheidung von Platin oder Palladium auf der unteren Elektrodenschicht, wobei Lithografie- und Strukturierungsschritte für diese Keimschichten vermieden werden. Die Kristallinität der piezoelektrischen Aluminiumscandiumnitridschicht wird durch die Platin- oder Palladiumkeimschicht erhöht.
  • Eines oder mehrere der oben genannten Ziele werden auch durch eine elektroakustische Resonatorvorrichtung gemäß den Merkmalen des vorliegenden Anspruchs 14 erreicht.
  • Eine elektroakustische Resonatorvorrichtung, die gemäß dem oben genannten Prozess hergestellt wird, umfasst eine dielektrische Substratschicht. Eine untere Elektrode ist auf dem dielektrischen Substrat angeordnet. Eine Keimschicht aus einem Edelmetall ist auf der Elektrode angeordnet. Eine Schicht aus einem piezoelektrischen Material ist auf der Edelmetallkeimschicht angeordnet. Das Substrat kann Siliziumdioxid sein und die untere Elektrode kann aus Molybdän oder Wolfram gebildet sein, das auf dem Siliziumdioxidsubstrat angeordnet ist. Die Keimschicht aus einem Edelmetall kann aus Platin, Palladium, Ruthenium oder Nickel gebildet sein, das auf der unteren Elektrodenschicht angeordnet ist. Eine Schicht aus Aluminiumscandiumnitrid, die wenigstens 10 At.-% Scandium umfasst, ist auf der Keimschicht angeordnet.
  • Es versteht sich, dass sowohl die vorausgehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung lediglich beispielhaft sind und eine Übersicht oder eine Rahmenstruktur zum Verständnis des Wesens und der Beschaffenheit der Ansprüche bereitstellen. Die begleitenden Zeichnungen sind enthalten, um ein weiteres Verständnis zu vermitteln und sind in dieser Beschreibung aufgenommen und stellen einen Teil von dieser dar. Die Zeichnungen veranschaulichen eine oder mehrere Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und des Betriebs der verschiedenen Ausführungsformen. Die gleichen Elemente in unterschiedlichen Figuren der Zeichnungen sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen gilt:
    • 1 zeigt einen Querschnitt eines Werkstücks;
    • 2 zeigt das Werkstück nach der elektrochemischen Bildung einer Edelmetallkeimschicht auf der unteren Elektrodenschicht;
    • 3 zeigt einen Querschnitt eines BAW-Resonators des SMR-Typs; und
    • 4 zeigt einen Querschnitt eines BAW-Resonators des FBAR-Typs.
  • Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen
  • Die vorliegende Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, die Ausführungsformen der Offenbarung zeigen, umfassender beschrieben. Die Offenbarung kann jedoch in vielen unterschiedlichen Formen umgesetzt werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen begrenzt ausgelegt werden. Vielmehr sind diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit die Offenbarung den Schutzumfang der Offenbarung einem Fachmann vollständig vermittelt. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, sondern sind dazu konfiguriert, die Offenbarung klar zu veranschaulichen.
  • Nun unter Zuwendung zu 1 ist ein Werkstück bereitgestellt, von dem der oberste Teil dargestellt ist. Die Schicht 110 ist die oberste Schicht des Werkstücks, die eine dielektrische Schicht umfasst. Die dielektrische Schicht 110 kann eine Siliziumoxidschicht, wie etwa Siliziumdioxid, sein.
  • Andere dielektrische Oxidschichten sind ebenfalls verwendbar. Die Schicht 110 kann die oberste Schicht einer Bragg-Spiegel-Struktur sein. Eine Elektrodenschicht 111 ist auf der dielektrischen Schicht 110 gebildet. Die Elektrode 111 bildet die untere Elektrode eines BAW-Resonators. Die Elektrode 111 kann aus Wolfram oder Molybdän gebildet sein. Alternativ dazu kann die Elektrode 111 aus Titan, Aluminium oder einer Zusammensetzung aus Aluminium und Kupfer gebildet sein. Die Elektrode 111 ist auf der Oberfläche des Dielektrikums 110 aufgewachsen und strukturiert, um eine geeignete Größe und Form der unteren Elektrode zu erreichen.
  • Nun unter Zuwendung zu 2 wird das Werkstück aus 1 in eine Lösung eines Edelmetallsalzes, wie etwa Na2PtCl6 oder Na2PdCl4, eingetaucht. Andere Metallsalze, die zum Bereitstellen der Lösung verwendbar sind, sind K2PtCl6, K2PdCl4, K2PdCl6, RuCl3·3H2O, Nickel (II)-chlorid und Nickel(II)-sulfat. Ein elektrochemischer Prozess findet statt, in dem Metallionen S+ , wie etwa Ionen von Platin, Palladium, Ruthenium oder Nickel, auf der oberen Oberfläche und Seitenwandoberfläche der Elektrode 111 abgeschieden werden. Zur gleichen Zeit migrieren Metallionen M+ von der Elektrode 111 und werden in der elektrochemischen Lösung gelöst.
  • Gemäß dem elektrochemischen Funktionsprinzip sind die Metallionen S+ in der elektrochemischen Lösung edler als die Metallionen M+ in der Elektrode 111. Die metallisierten Bereiche der Elektroden, wie etwa 111, sind durch dielektrische Bereiche der dielektrischen Schicht 110, wie etwa Bereiche 112, getrennt. Durch das Eintauchen des Werkstücks mit den strukturierten Elektroden in die Lösung, die ein Edelmetallsalz enthält, findet eine elektrochemische Verdrängungsreaktion statt. Das weniger edle Metall von der Elektrode M+ , wie etwa Wolfram, Molybdän, Titan, Aluminium oder Kupfer, geht in Lösung, während das edlere Metall S+ , das in der Lösung gelöst ist, wie etwa Platin, Palladium, Ruthenium oder Nickel, auf der Elektrode als eine dünne Schicht 210 abgeschieden wird. Es findet keine Abscheidung auf der Oberfläche der oberen dielektrischen Schicht 110 des Werkstücks in Bereichen 112 statt, weil diese Bereiche dielektrisch sind und sich bereits in einem oxidierten Zustand befinden, wie etwa Siliziumdioxid. Die Abscheidung des Edelmetalls S+ ist dann selbstbegrenzend, wenn nichts von dem nativen Metall von der Elektrode M+ mehr der Lösung ausgesetzt ist. Die abgeschiedene Keimschicht 210 bedeckt die Oberfläche der ursprünglichen Metallelektrode 111 vollständig. Der elektrochemische Prozess in der Edelmetallsalzlösung scheidet selektiv das Edelmetall auf der Metallelektrode ab, sodass eine Strukturierung der Edelmetallschicht einschließlich eines Fotolithografieschrittes nicht notwendig ist.
  • Die Abscheidung kann durch Hinzufügen eines Reduktionsmittels, wie etwa Hydrazins, N2H4, zu der Lösung beschleunigt oder unterstützt werden. Das Hydrazin wird die Reduktion des Metalls der Metallelektrode insofern fördern, als dass Hydrazin Stickstoff N2 dissoziiert, wobei Elektronen für die Reduktion von Metall bereitgestellt werden: N2H4 --> N2 + 4H+ + 4e-
  • Nun unter Zuwendung zu 3 ist ein Querschnitt eines SMR-BAW-Resonators nach zusätzlichen Verarbeitungsschritten gezeigt. Die Edelmetallschicht 210 dient als eine Keimschicht für die anschließende Abscheidung einer piezoelektrischen Schicht 320, um eine texturierte Keimbildung des piezoelektrischen Materials zu ermöglichen. Die piezoelektrische Schicht 320 kann eine kristalline, säulenartige Schicht aus Aluminiumnitrid oder Aluminiumscandiumnitrid sein. Der Anteil an Aluminiumscandiumnitrid kann mehr als 5 At.-%, bevorzugt mehr als 10 At.-%, speziell zwischen 10 At.-% und 40 At.-% betragen. Es wird angenommen, dass die Gitterstruktur der lokalen Metallkeimschicht 210 ähnlich der Gitterstruktur der piezoelektrischen Schicht 320 ist, sodass sie eine gute Keimbildung der piezoelektrischen Schicht ermöglicht, um eine stark texturierte Schicht 320 zu erreichen. Das Edelmetall, wie etwa Platin oder Palladium, kann einen katalytischen Effekt auf die Dissoziation von Stickstoff aufweisen, der in dem Vorläufergas vorhanden ist, das die Abscheidung der piezoelektrischen Schicht ermöglicht. Infolgedessen ist die piezoelektrische Schicht 320 stark texturiert und hoch kristallin, wodurch eine starke elektroakustische Kopplung innerhalb des Resonators ermöglicht wird. Ferner ist auf der piezoelektrischen Schicht 320 eine obere Elektrodenschicht 321 abgeschieden, die aus dem gleichen Material wie die ursprüngliche untere Elektrodenschicht 111 gebildet sein kann.
  • Der in 3 dargestellte SMR-BAW-Resonator umfasst ferner einen Bragg-Spiegel-Schichtstapel 300, auf dem die Elektrodensandwichstruktur 111, 210, 320, 321 angeordnet ist. Der Bragg-Spiegel-Schichtstapel 300 ist auf einem Trägersubstrat 311 gebildet. Der Bragg-Spiegel 300 beinhaltet eine Abfolge von akustisch harten und akustisch weichen Schichten, die aus zum Beispiel Wolfram und Siliziumdioxid gebildet sein können. Eine Vielzahl anderer Metalle und dielektrischer Materialien, die zum Bilden eines Bragg-Spiegels geeignet sind, ist ebenfalls verwendbar. Zum Beispiel können die Schichten 312, 314, 316 akustisch harte Schichten, wie etwa Wolframschichten, sein und können die Schichten 313, 315, 310 akustisch weiche Schichten, wie etwa Siliziumdioxidschichten, sein. Insbesondere ist die obere Schicht des Bragg-Spiegels 310 eine dielektrische Schicht, wie etwa Siliziumdioxid. Der Bragg-Spiegel 300 weist die Funktion auf, zu verhindern, dass akustische Energie in das Substrat entkommt. Die Energie wird zurück in die piezoelektrische Schicht 320 reflektiert.
  • 4 zeigt einen anderen Typ eines elektroakustischen Resonators, wie etwa einen FBAR-BAW-Resonator. Der Elektrodenstapel der Schichten 111, 210, 320, 321 ist der gleiche wie für den SMR-BAW-Typ aus 3. Das entstehende Werkstück 410 beinhaltet ein Trägersubstrat 411, auf dem eine dielektrische obere Schicht 412 platziert ist, auf der die untere Elektrode 111 angeordnet ist. Die Trägerschicht 111 kann ein kristallines Silizium sein und die dielektrische Schicht 412 kann Siliziumdioxid sein. Gemäß dem FBAR-Funktionsprinzip ist ein Hohlraum 413 gegenüber dem elektroakustisch aktiven Bereich des Bragg-Schichtstapels aus oberen und unteren Elektroden bereitgestellt und liegt die piezoelektrische Schicht sandwichartig dazwischen. Der Hohlraum 413 ist mit Umgebungsluft gefüllt, die die Funktion des Eingrenzens der akustischen Energie innerhalb der piezoelektrischen Schicht 320 durchführt.
  • Abschließend ermöglicht eine elektrochemische Abscheidung einer Keimschicht eine Abscheidung einer stark strukturierten kristallinen piezoelektrischen Schicht für SMR- und FBAR-BAW-Vorrichtungen. Die kristallografische Ausrichtung des piezoelektrischen Films ist verbessert. Die elektrochemische Abscheidung eines Edelmetallmaterials auf der unteren Elektrode dient als eine Keimschicht, die eine stärkere Ausrichtung einer abgeschiedenen piezoelektrischen Materialschicht begünstigt. Der beschriebene Prozess kann insbesondere nützlich sein, wenn die piezoelektrische Schicht eine Aluminiumscandiumnitridschicht mit einer Scandiumkonzentration von etwa mehr als 10 At.-% ist.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen eines elektroakustischen Resonators, das die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen eines Werkstücks, das eine dielektrische Schicht (110) umfasst; - Bilden einer Metallelektrode (111) auf der dielektrischen Schicht des Werkstücks; - Bereitstellen einer Lösung, die ein Salz eines Edelmetalls enthält; - Eintauchen des Werkstücks mit der darauf angeordneten Metallelektrode in die Lösung, um eine Schicht (210) des Edelmetalls auf der Metallelektrode abzuscheiden; - Bilden einer piezoelektrischen Schicht (320) auf der Metallelektrode (111), die mit der Schicht (210) des Edelmetalls bedeckt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Eintauchens des Werkstücks in die Lösung ein Durchführen eines elektrochemischen Plattierungsprozesses umfasst, um die Schicht (210) des Edelmetalls auf der Metallelektrode abzuscheiden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Bereitstellens eines Werkstücks ein Bereitstellen eines Bragg-Spiegel-Schichtstapels (300) einschließlich einer dielektrischen Schicht (310) an seiner Oberfläche umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die dielektrische Schicht (110) eine Schicht aus Siliziumoxid oder Siliziumdioxid umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Metall der Metallelektrode (111) wenigstens eines von Wolfram, Molybdän, Titan, Aluminium und Kupfer umfasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt des Bildens einer Metallelektrode (111) Bilden einer Metallelektrode aus einem Metall umfasst, dass aus einem aus Wolfram, Molybdän, Titan, Aluminium und einer Zusammensetzung aus Aluminium und Kupfer ausgewählt ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Edelmetall Platin und/oder Palladium und/oder Ruthenium und/oder Nickel umfasst.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Salz des Edelmetalls wenigstens eines von Folgendem umfasst: Natriumhexachloroplatinat (II) oder Na2PtCl6, Kaliumhexachloroplatinat (II) oder K2PtCl6, Natriumtetrachloropalladat(II) oder Na2PdCl4, Kaliumtetrachloropalladat(II) oder K2PdCl4, Kaliumhexachloropalladat(IV) oder K2PdCl6, Ruthenium(III)-chlorid-hydrat oder RuCl3·3H2O, Nickel(II)-chlorid und Nickel(II)-sulfat.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lösung ferner Hydrazin oder ein anderes Reduktionsmittel enthält.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das ein selektives Abscheiden einer Schicht (210) des Edelmetalls auf der Metallelektrode (111) und nicht Abscheiden einer Schicht des Edelmetalls auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht (112) umfasst.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Schritt des Bildens einer piezoelektrischen Schicht (320) ein Bilden einer Aluminiumnitridschicht oder einer Aluminiumscandiumnitridschicht auf der Schicht des Edelmetalls umfasst.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Schritt des Bildens einer piezoelektrischen Schicht (320) ein Bilden einer Aluminiumnitridschicht oder einer Aluminiumscandiumnitridschicht auf der Schicht des Edelmetalls umfasst, wobei die Aluminiumscandiumnitridschicht mehr als 5 At.-% oder mehr als 10 At.-% Scandium oder zwischen 10 At.-% und 40 At.-% Scandium umfasst.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, das einen Bragg-Spiegel-Schichtstapel (300) einschließlich einer oberen Schicht aus Siliziumdioxid (310) und eine Substratschicht (411) mit einer oberen Schicht aus Siliziumdioxid (412) umfasst; Bilden einer Metallschicht auf der Schicht aus Siliziumdioxid, die Wolfram oder Molybdän umfasst, und Strukturieren der Metallschicht, um eine Elektrode (111) zu bilden; dann Aufbringen einer Platinsalzlösung oder einer Palladiumsalzlösung auf das Substrat; dann Bilden einer Aluminiumscandiumnitridschicht (320) mit einem Scandiumanteil von wenigstens 10 At.-% auf der Elektrodenschicht; Bilden einer anderen Elektrodenschicht auf der Aluminiumscandiumnitridschicht, um eine andere Elektrode (321) zu bilden.
  14. Elektroakustische Resonatorvorrichtung, umfassend: - ein dielektrisches Substrat (310, 412); - eine Elektrode (111), die auf einer Oberseite des dielektrischen Substrats (310, 412) angeordnet ist; - eine Schicht aus einem Edelmetall (210), die auf der Elektrode angeordnet ist, wobei die Schicht (210) aus dem Edelmetall eine vom Substrat (310, 412) abgewandte Oberseite der Elektrode (111) und quer zur Oberseite der Elektrode (111) verlaufende Seitenflächen der Elektrode (111) vollständig bedeckt; - eine Schicht aus einem piezoelektrischen Material (320), die auf der Schicht (210) aus dem Edelmetall angeordnet ist, - wobei Bereiche der Oberseite des dielektrischen Substrats (310, 412) frei von der Schicht (210) aus dem Edelmetall sind.
  15. Elektroakustische Resonatorvorrichtung nach Anspruch 14, umfassend: - eine Siliziumdioxidsubstratschicht (310, 412); - eine Elektrodenschicht (111) aus Molybdän oder Wolfram, die auf der Siliziumdioxidsubstratschicht angeordnet ist; - eine Keimschicht (210) aus Platin oder Palladium, die auf der Elektrodenschicht angeordnet ist; - eine Schicht aus Aluminiumscandiumnitrid (320), die auf der Keimschicht angeordnet ist, wobei die Schicht aus Aluminiumscandiumnitrid wenigstens 10 At.-% Scandium umfasst.
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