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Die vorliegende Erfindung betrifft elektroakustische Bauelemente, insbesondere Bauelemente mit einem verbesserten elektrischen Kontakt. Ferner betrifft die Erfindung entsprechende HF-Filter und Verfahren zum Herstellen solcher Bauelemente.
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HF-Filter können in Drahtloskommunikationsausrüstung, z. B. in mobilen Endgeräten, verwendet werden, um gewollte HF-Signale von nichtgewollten HF-Signalen zu separieren. HF-Filter können elektroakustische Bauelemente, wie etwa elektroakustische Resonatoren, umfassen. In einem elektroakustischen Resonator ist eine Elektrodenstruktur mit einem piezoelektrischen Material gekoppelt. Aufgrund des piezoelektrischen Effekts wandelt ein elektroakustischer Resonator zwischen elektromagnetischen HF-Signalen und akustischen HF-Signalen um. Entsprechende elektroakustische Resonatoren können eine gestapelte Konstruktion mit einer Mehrzahl von zwei oder mehr Schichten, die übereinander angeordnet sind, aufweisen.
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Ein elektroakustisches Bauelement kann einen elektroakustischen Resonator und weitere Schaltkreiselemente, z. B. aktive oder passive Schaltkreiselemente und/oder Verbindungsmittel zum elektrischen Verbinden des elektroakustischen Resonators mit einer externen Schaltkreisumgebung, umfassen.
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Die Druckschrift
JP 2002-217 676 A offenbart einen piezoelektrischen Filter mit einem Substrat, welches Löcher aufweist. Auf einer dielektrischen Schicht, welche auf dem Substrat gebildet ist, sind Elektroden und eine erste Schicht mit einer ersten piezoelektrischen Substanz ausgebildet.
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Allgemein ist ein verbessertes elektroakustisches Bauelement gewünscht, d. h. ein elektroakustisches Bauelement mit einer verbesserten elektrischen und/oder akustischen Leistungsfähigkeit.
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Zu diesem Zweck werden ein elektroakustisches Bauelement, ein HF-Filter und ein Verfahren zum Herstellen eines elektroakustischen Bauelements gemäß den Ansprüchen bereitgestellt. Abhängige Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen bereit.
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Das elektroakustische Bauelement umfasst ein Trägersubstrat, einen ersten Schichtstapel und einen zweiten Schichtstapel. Der erste Schichtstapel ist auf dem oder oberhalb des Trägersubstrats angeordnet. Der zweite Schichtstapel ist auf dem oder oberhalb des Trägersubstrats angeordnet. Der erste Schichtstapel umfasst eine erste funktionale Struktur. Ferner umfasst der erste Schichtstapel eine zweite funktionale Struktur, die auf oder oberhalb der ersten funktionalen Struktur angeordnet ist. Ferner umfasst der zweite Schichtstapel eine Erhöhungsstruktur und eine dritte funktionale Struktur. Die dritte funktionale Struktur ist auf oder oberhalb der Erhöhungsstruktur angeordnet. Die Erhöhungsstruktur erhöht die dritte funktionale Struktur auf die vertikale Ebene der zweiten funktionalen Struktur.
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Das Trägersubstrat richtet einen gemeinsamen Träger für den ersten Schichtstapel und den zweiten Schichtstapel ein. Der erste Schichtstapel und der zweite Schichtstapel können nebeneinander auf dem Trägersubstrat angeordnet sein. Der erste Schichtstapel und der zweite Schichtstapel können direkt aneinander angrenzend angeordnet sein. Jedoch ist es auch möglich, dass ein gewisser Abstand zwischen dem ersten Schichtstapel und dem zweiten Schichtstapel angeordnet ist. Weitere Schichtstapel können - in einer horizontalen Richtung - zwischen dem ersten Schichtstapel und dem zweiten Schichtstapel angeordnet sein.
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Die erste funktionale Struktur ist eine funktionale Struktur des elektroakustischen Bauelements. Die funktionale Struktur kann eine elektrische Funktionalität und/oder eine akustische Funktionalität einrichten.
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Ferner kann die zweite funktionale Struktur eine elektrische und/oder eine akustische Funktionalität des elektroakustischen Bauelements einrichten. Die dritte funktionale Struktur kann gleichermaßen eine elektrische Funktionalität und/oder eine akustische Funktionalität einrichten.
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Die Ausdrücke „auf“ oder „oberhalb“ sind für eine Orientierung des elektroakustischen Bauelements gültig, in der das Trägersubstrat unterhalb des ersten und des zweiten Schichtstapels liegt. Die vertikale Ebene der dritten funktionalen Struktur und die vertikale Ebene der zweiten funktionalen Struktur verweisen auf den vertikalen Abstand zwischen der dritten bzw. zweiten funktionalen Struktur und dem Trägersubstrat. Dementsprechend ist die Erhöhungsstruktur dafür verantwortlich, den unteren Teil der dritten funktionalen Struktur bei der vertikalen Position des unteren Teils der zweiten funktionalen Struktur anzuordnen. Dementsprechend weisen die Basen der zweiten funktionalen Struktur und der dritten funktionalen Struktur die Höhenposition mit Bezug auf das Trägersubstrat auf.
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Typische Versuche zum Verbessern einer Leistungsfähigkeit eines elektroakustischen Bauelements beziehen sich auf das Verbessern der Leistungsfähigkeit des elektroakustischen Resonators. Jedoch wurde beobachtet, dass verbesserte Bauelemente erhalten werden können, wenn auch die elektrische Verbindung zu einer externen Schaltkreisumgebung verbessert wird. Durch Positionieren der zweiten funktionalen Struktur und der dritten funktionalen Struktur bei einer gemeinsamen vertikalen Position kann die elektrische Verbindung zu einer externen Schaltkreisumgebung verbessert werden, insbesondere wenn der erste Schichtstapel und der zweite Schichtstapel mehrere gestapelte Schichten umfassen.
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Entsprechende Schichtstapel können eine Mehrzahl aus zwei oder mehr Schichten umfassen, wobei die Materialien von diesen unter Nutzung von Schichtabscheidungstechniken, Strukturierungstechniken und - wenigstens teilweise - Materialentfernungstechniken bereitgestellt sind. Insbesondere können Einebnungsschritte, wie etwa Polierschritte, verwendet werden, um eine Oberfläche eines Typs eines Materials bereitzustellen, auf der ein anderer Typ eines Materials, z. B. für eine andere Schicht, abgeschieden werden sollte. Zum Beispiel kann während einer Herstellung eines BAW-Resonatorstapels (BAW: Bulk Acoustic Wave - akustische Volumenwelle) ein Unterseitenpolierschritt zum Vorbereiten des Materials unter einer unteren Elektrode des Resonators bereitgestellt werden. Der Polierschritt kann ein CMP-Schritt (CMP: chemisch-mechanisches Polieren) sein.
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Durch das Bereitstellen der Erhöhungsstruktur unterhalb der dritten funktionalen Struktur ist es möglich, eine vertikale Position des oberen Teils der dritten funktionalen Struktur so zu erhalten, dass der obere Teil der dritten funktionalen Struktur eine verbesserte Zwischenverbindung zu einer externen Schaltkreisumgebung aufweisen kann.
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Insbesondere ist es - durch Bereitstellen der Erhöhungsstruktur - möglich, ein verbleibendes dielektrisches Material auf einem Kontaktpad zu verhindern, über welches das elektroakustische Bauelement elektrisch mit einer externen Schaltkreisumgebung verbunden werden sollte.
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Es ist möglich, dass die erste funktionale Struktur ein Element eines akustischen Spiegels umfasst. Ferner ist es möglich, dass die zweite funktionale Struktur ein Element eines elektroakustischen Resonators umfasst. Die Erhöhungsstruktur kann ein Element eines akustischen Dummy-Spiegels umfassen.
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Dementsprechend ist es möglich, dass in dem ersten Schichtstapel ein elektroakustischer Resonator, z. B. ein BAW-Resonator, realisiert ist. Der BAW-Resonator kann eine aktive Struktur und einen akustischen Spiegel umfassen. Die aktive Struktur kann verwendet werden, um akustische Wellen anzuregen. Der akustische Spiegel kann verwendet werden, um akustische Energie auf den Bereich des Resonators zu begrenzen. Entsprechend richtet ein Element des akustischen Spiegels, z. B. eine Spiegelschicht, wenigstens ein Element der ersten funktionalen Struktur ein. Zum Beispiel richtet eine Elektrode des aktiven Teils des Resonators ein Element der zweiten funktionalen Struktur ein.
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Akustische Spiegel umfassen typischerweise eine Mehrzahl aus zwei oder mehr Schichten unterschiedlicher akustischer Impedanzen. An Grenzflächen zwischen Schichten unterschiedlicher akustischer Impedanzen wird eine akustische Welle wenigstens teilweise reflektiert. Mehrere entsprechend gestapelte Spiegel richten einen Bragg-Spiegel ein, um die akustische Energie auf den aktiven Bereich des Resonators zu begrenzen, der oberhalb des Spiegels angeordnet ist. Das Bereitstellen der geschichteten Elemente des Spiegels bei einer speziellen Stelle des elektroakustischen Bauelements stört die Symmetrie der Schichtkonstruktion des elektroakustischen Bauelements lokal. Als ein nichtgewollter Effekt ist es möglich, dass ein Polierschritt bei der Umgebung des Spiegels im Vergleich zu der Stelle des akustischen Spiegels selbst lokal mehr Material entfernt. Dementsprechend würde ein solcher Polierschritt zu einer nicht ebenflächigen oberen Oberfläche mit einer lokalen Anhebung bei der Stelle des akustischen Spiegels führen. Nahe strukturierten Gebieten ist die Schritthöhe sehr gering und bei den nichtstrukturierten Bereichen kann sie mehr als 100 nm erreichen, was ein Problem mit anschließenden Schichten verursachen kann. Anschließende Schritte, z. B. des Bereitstellens von Material für weitere funktionale Strukturen, z. B. das untere Element eines BAW-Resonators in dem ersten Schichtstapel und eine Metallisierung, die zum Kontaktieren einer externen Schaltkreisumgebung verwendet wird, in dem zweiten Schichtstapel, würden unterschiedliche vertikale Positionen aufweisen. Ein weiterer Schritt des Abscheidens eines dielektrischen Materials in dem ersten Schichtstapel und in dem zweiten Schichtstapel kann eine im Vergleich zu der Stelle der Struktur, die einen Kontakt zu der externen Schaltkreisumgebung ermöglichen sollte, unterschiedliche Dicke des dielektrischen Materials bei der Stelle des akustischen Spiegels verursachen. In einem weiteren anschließenden Schritt des Entfernens von Material des dielektrischen Materials könnten die unterschiedlichen Dicken verursachen, dass Material des dielektrischen Materials auf der Elektrodenstruktur verbleibt, sodass ein nichtidealer Kontakt zu der externen Schaltkreisumgebung erhalten werden würde.
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Jedoch würden die Metallisierung - als die dritte funktionale Struktur - zum Kontaktieren der externen Schaltkreisumgebung und eine untere Elektrode - als die zweite funktionale Struktur - eines BAW-Resonators durch Bereitstellen der Erhöhungsstruktur vertikal eingeebnet werden und würde kein zusätzliches dielektrisches Material auf der dritten funktionalen Struktur verbleiben, sodass ein guter elektrischer Kontakt zu der externen Schaltkreisumgebung erhalten werden kann.
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Der Ausdruck „akustischer Dummy-Spiegel“ bezeichnet entsprechend einen akustischen Spiegel, der als die Erhöhungsstruktur fungiert, weil er zu einer lokalen Erhöhung auch bei dem zweiten Schichtstapel führt. Jedoch wird der akustische Dummy-Spiegel nicht aus akustischen Gründen in dem zweiten Schichtstapel des vorliegenden elektroakustischen Bauelements benötigt.
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Entsprechend ist es möglich, dass die dritte funktionale Struktur ein Element einer elektrischen Verbindung, z. B. einer elektrischen Verbindung zu einer externen Schaltkreisumgebung, umfasst.
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Es ist möglich und/oder bevorzugt, dass die erste funktionale Struktur und die Erhöhungsstruktur die gleiche Höhe aufweisen.
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Eine gemeinsame Höhe für die erste funktionale Struktur und die Erhöhungsstruktur, bevorzugt zusammen mit einer gleichen vertikalen Ebene der ersten funktionalen Struktur und der Erhöhungsstruktur, verbessert eine Bereitstellung einer gemeinsamen Ebene des oberen Teils der ersten funktionalen Struktur und der Erhöhungsstruktur, sodass das Bereitstellen einer gemeinsamen vertikalen Position der zweiten funktionalen Struktur und der dritten funktionalen Struktur vereinfacht ist.
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Es ist ferner möglich und/oder bevorzugt, dass die erste funktionale Struktur und die Erhöhungsstruktur die gleiche Schichtkonstruktion aufweisen.
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Es ist dementsprechend möglich, dass die erste funktionale Struktur und die Erhöhungsstruktur die gleiche Anzahl an Schichten aufweisen. Die Dicken und die Materialien entsprechender Schichten der ersten funktionalen Struktur und der Erhöhungsstruktur können ebenfalls gleich sein.
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Es ist möglich, dass der erste Schichtstapel einen BAW-Resonator umfasst.
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Ferner ist es möglich, dass der zweite Schichtstapel einen akustischen Dummy-Spiegel und eine elektrische Verbindung zu einer externen Schaltkreisumgebung umfasst. Ferner ist es möglich, dass die erste funktionale Struktur ein BAW-Resonator des SMR-Typs (SMR: Solidly Mounted Resonator - festmontierter Resonator) ist. Die zweite funktionale Struktur ist das aktive Element des BAW-Resonators des SMR-Typs. Die Erhöhungsstruktur ist ein akustischer Dummy-Spiegel eines BAW-Resonators des SMR-Typs und die dritte funktionale Struktur ist eine Kontakthügelverbindung, die einen Löthügel, der elektrisch mit einer externen Schaltkreisumgebung verbunden ist, oder einen Löthügel, der noch nicht mit einer externen Schaltkreisumgebung verbunden wurde, umfassen kann, wobei die Kontakthügelverbindung weitere Schichten umfassen kann, z. B. eine UBM-Schicht (UBM: Under Bump Metallurgy - lötfähige Metallisierung), eine Haftschicht oder dergleichen.
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Obwohl es möglich ist, dass die Erhöhungsstruktur eine akustische Funktionalität bereitstellt, die nicht notwendigerweise bei dieser speziellen Stelle benötigt wird, ist es möglich, dass ein oder einige Elemente der Erhöhungsstruktur eine elektrische Funktionalität bereitstellen. Eine elektrische Funktionalität kann eine elektrische Abschirmung oder ein Schutz vor ESD-Stößen (ESD: Electrostatic Discharge - elektrostatische Entladung) und dergleichen sein.
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Insbesondere wenn die Erhöhungsstruktur mehrere Spiegelschichten umfasst, kann eine gute elektrostatische Abschirmung bereitgestellt werden. Ferner können zusätzliche Schaltkreiselemente der elektroakustischen Bauelemente, wie etwa Induktivitätselemente, Kapazitätselemente und/oder Widerstandselemente, Elemente der Erhöhungsstruktur sein. Dementsprechend verbessert die Erhöhungsstruktur nicht nur eine elektrische Verbindung zu einer externen Schaltkreisumgebung, sondern verbessert auch Signalqualität und Miniaturisierung.
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Ein HF-Filter umfasst ein elektroakustisches Bauelement, zum Beispiel wie oben beschrieben. Ferner kann das HF-Filter einen oder mehrere zusätzliche elektroakustische Resonatoren umfassen, die elektrisch mit dem Bauelement, wie oben beschrieben, verbunden sein können.
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Das HF-Filter kann das Filter einer Mobilkommunikationsvorrichtung, z. B. eines Drahtlosendgerätes, sein. Insbesondere kann das Filter ein Filter eines Frontend-Schaltkreises einer entsprechenden Vorrichtung sein.
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Ferner können solche Filter verwendet werden, um einen Multiplexer, z. B. einen Duplexer, einzurichten.
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Ein solches Filter kann eine abzweigtypartige Schaltkreistopologie oder eine kreuzgliedtypartige Schaltkreistopologie aufweisen. Bei einer abzweigtypartigen Schaltkreistopologie sind zwei oder mehr Reihenresonatoren elektrisch in einem Signalpfad in Reihe verbunden. Parallelpfade umfassen Parallelresonatoren und verbinden den Signalpfad elektrisch mit Masse.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines elektroakustischen Bauelements, z. B. wie oben beschrieben, umfasst die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen eines Trägersubstrats,
- - Anordnen einer ersten funktionalen Struktur und einer Erhöhungsstruktur auf dem oder oberhalb des Trägersubstrats,
- - Anordnen einer zweiten funktionalen Struktur auf oder oberhalb der ersten funktionalen Struktur,
- - Anordnen einer dritten funktionalen Struktur auf oder oberhalb der Erhöhungsstruktur bei der vertikalen Ebene der zweiten funktionalen Struktur.
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Ferner kann ein Verfahren den Schritt des wenigstens teilweisen Entfernens von Material einer Zwischenschicht unterhalb der dritten funktionalen Struktur umfassen.
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Dementsprechend ist ein elektroakustischer Resonator mit einer verbesserten Leistungsfähigkeit, insbesondere mit einer verbesserten Zwischenverbindung zu einer externen Schaltkreisumgebung, bereitgestellt.
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Zum Beispiel stellt eine Implementierung einer Dummy-Struktur in einer Schicht unterhalb einer Schicht eines Materials, das einem Materialentfernungsschritt, z. B. einem CMP-Unterseitenpolierschritt, unterzogen wird, eine verbesserte elektrische Verbindung bereit und vermeidet Probleme mit der Konnektivität zu der externen Schaltkreisumgebung.
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Das Trägersubstrat kann Silicium umfassen oder daraus bestehen.
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Spiegelschichten, z. B. mit hoher akustischer Impedanz, können Wolfram (W) umfassen oder daraus bestehen. Schichten des akustischen Spiegels einer niedrigen akustischen Impedanz können ein Siliciumoxid, z. B. ein Siliciumdioxid, umfassen oder daraus bestehen. Ein piezoelektrisches Material zwischen zwei Elektrodenschichten des aktiven Gebiets des Resonators kann Aluminiumnitrid oder mit Scandium dotiertes Aluminiumnitrid umfassen oder daraus bestehen. Elektrodenschichten der aktiven Struktur des Resonators können Wolfram, Aluminium, Gold, Silber, Kupfer oder Legierungen davon umfassen oder daraus bestehen.
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Zentrale Aspekte, Funktionsprinzipien und Einzelheiten bevorzugter Ausführungsformen sind in den begleitenden schematischen Figuren gezeigt.
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In den Figuren gilt:
- 1 zeigt einen Querschnitt eines entsprechenden Bauelements;
- 2 zeigt einen akustischen Spiegel als die erste funktionale Struktur;
- 3 zeigt Metallisierungsstrukturen für die zweite und die dritte funktionale Struktur;
- 4 zeigt einen akustischen Dummy-Spiegel als die Erhöhungsstruktur;
- 5 zeigt den ersten Schichtstapel, der einen BAW-Resonator einrichtet, und den zweiten Schichtstapel, der eine externe Verbindung einrichtet;
- 6 veranschaulicht mögliche Probleme mit Polierprozessen und eine lokale Störung der Symmetrie des Bauelements; und
- 7 zeigt einen Duplexer, der zwei Bandpassfilter basierend auf einer abzweigtypartigen Schaltkreistopologie umfasst.
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein schematisches elektroakustisches Bauelement. Das Bauelement weist ein Trägersubstrat CS auf, auf dem die weiteren Strukturen angeordnet sind. Das Trägersubstrat CS fungiert als ein gemeinsamer Träger für die zusätzlichen Strukturen des elektroakustischen Bauelements. Ein erster Schichtstapel LS1 und ein zweiter Schichtstapel LS2 sind nebeneinander auf dem Trägersubstrat CS angeordnet. Der erste Schichtstapel LS1 umfasst eine erste funktionale Struktur FS1 und eine zweite funktionalen Struktur FS2. Der zweite Schichtstapel LS2 umfasst die Erhöhungsstruktur RS und die dritte funktionale Struktur FS3.
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Es ist möglich, dass die erste funktionale Struktur FS1 und die Erhöhungsstruktur RS in einem Matrixmaterial eingebettet sind. Die Bereitstellung der Erhöhungsstruktur RS ermöglicht es, die zweite funktionale Struktur FS2 bei derselben vertikalen Position wie die dritte funktionale Struktur FS3 bereitzustellen. Dementsprechend ist der Abstand zwischen dem Trägersubstrat CS und der zweiten funktionalen Struktur FS2 im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem Trägersubstrat CS und der dritten funktionalen Struktur FS3. Das Matrixmaterial kann eine ebenflächige Oberfläche aufweisen. Insbesondere kann die Oberfläche des Matrixmaterials parallel zu der oberen Oberfläche des Trägersubstrats CS sein. Jedoch ist es möglich, dass die Dicke des Matrixmaterials lokal variiert. Insbesondere ist es möglich, dass die vertikale Ebene des Matrixmaterials bei der Position, wo die erste funktionale Struktur FS1 angeordnet ist, höher als in einem Bereich ist, der die erste funktionale Struktur FS1 umgibt. Jedoch ist durch Bereitstellen der Erhöhungsstruktur RS die entsprechende Höhenebene der Oberfläche des Matrixmaterials im Wesentlichen gleich der Höhenebene des Matrixmaterials bei der Stelle der ersten funktionalen Struktur FS1.
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2 zeigt die Möglichkeit des Realisierens der ersten funktionalen Struktur FS1 als ein akustischer Spiegel AM. Ein akustischer Spiegel umfasst zwei oder mehr Schichten. Angrenzende Schichten - mit Bezug auf die vertikale Richtung - weisen unterschiedliche akustische Impedanzen auf. Entsprechend veranschaulicht 2 einen akustischen Spiegel, der zwei Schichten hoher akustischer Impedanz umfasst, die in einem Material einer niedrigeren akustischen Impedanz eingebettet sind. Das Material hoher akustischer Impedanz kann Wolfram sein. Das Matrixmaterial, das das Material der niedrigen akustischen Impedanz einrichtet, kann als Siliciumdioxid realisiert sein.
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Die zweite funktionale Struktur FS2 kann als eine elektroakustisch aktive Struktur EAS realisiert sein, die zwei (nicht explizit gezeigte) Elektroden in zwei Elektrodenschichten und ein piezoelektrisches Material in einer piezoelektrischen Schicht, die sandwichartig zwischen den zwei Elektrodenschichten liegt, umfasst. Die elektroakustisch aktive Struktur regt akustische Wellen an, deren Energie aufgrund des akustischen Spiegels AM, der als ein Bragg-Spiegel fungiert und die akustische Energie reflektiert, auf die Resonanzstruktur begrenzt ist, um eine Energiedissipation in das Trägersubstrat CS zu verhindern.
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3 veranschaulicht die Möglichkeit des Bereitstellens der zweiten funktionalen Struktur FS2 als die untere Elektrode (die untere der zwei Elektroden eines BAW-Resonators), die oberhalb des akustischen Spiegels angeordnet ist. Die untere Elektrode BE richtet die Basis für eine weitere Materialabscheidung des piezoelektrischen Materials des Resonators ein.
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In dem zweiten Schichtstapel ist eine Metallisierung bereitgestellt, die die dritte funktionale Struktur FS3 einrichtet, die die Basis für die Verbindungsstruktur zum elektrischen Verbinden des elektroakustischen Bauelements mit einer externen Schaltkreisumgebung sein wird. Die untere Elektrode BE und die dritte funktionale Struktur FS3 können die gleiche Schichtkonstruktion, die gleiche Schichtdicke und die gleiche Anzahl an Schichten und die gleichen Schichtmaterialien aufweisen.
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4 zeigt die (bevorzugte) Möglichkeit des Bereitstellens der Erhöhungsstruktur RS als eine Struktur mit derselben Konstruktion wie der akustische Spiegel des ersten Schichtstapels. Dementsprechend ist die Erhöhungsstruktur RS als ein akustischer Spiegel AM bereitgestellt, obwohl bei der Position der Erhöhungsstruktur keine akustische Funktionalität notwendig ist.
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Jedoch wird durch Realisieren des akustischen Spiegels des elektroakustischen Resonators und der Erhöhungsstruktur RS als ein akustischer Spiegel, sodass beide Spiegel die gleiche Konstruktion aufweisen, eine Gestaltung und Herstellung des Bauelements vereinfacht und sind, weil die Strukturen der Erhöhungsstruktur zusammen mit den Strukturen des akustischen Spiegels des ersten Schichtstapels realisiert werden können, keine zusätzlichen Verarbeitungsschritte notwendig und kann eine gleiche vertikale Ebene für die zweite funktionale Struktur und für die dritte funktionale Struktur erhalten werden.
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3 veranschaulicht die Möglichkeit des Bereitstellens des piezoelektrischen Materials PM in einer piezoelektrischen Schicht und der oberen Elektrode TE in einer oberen Elektrodenschicht auf der unteren Elektrode BE in dem ersten Schichtstapel, um einen BAW-Resonator BAWR einzurichten. Bei dem zweiten Schichtstapel sind eine lötfähige Metallisierung UBM und eine Kontakthügelverbindung BU auf der Basis B der elektrischen Verbindung EC zu einer (nichtgezeigten) externen Schaltkreisumgebung angeordnet.
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6 veranschaulicht den Ursprung eines möglichen Kontaktproblems, wenn keine Erhöhungsstruktur RS bereitgestellt werden würde. Um den akustischen Spiegel auf dem Trägersubstrat CS in der ersten Schichtstruktur einzurichten, sind mehrere Grenzflächen zwischen Materialien unterschiedlicher akustischer Impedanzen bereitgestellt. Zum Beispiel wird Siliciumdioxid als das Material der niedrigen akustischen Impedanz verwendet. Wolfram kann als das Material der hohen akustischen Impedanz verwendet werden. Auf einer Schicht aus Siliciumoxid ist Material einer Wolframschicht lokal aufgebracht. Dann wird der Raum neben dem Wolframelement mit Siliciumdioxid gefüllt, um mit dem Matrixelement, das aus dem Siliciumdioxid besteht, fortzufahren. Um eine ebenflächige Oberfläche für weitere Schichtabscheidungs- und Strukturierungsschritte zu haben, wird ein Polierschritt durchgeführt. Jedoch ist während des Polierens, z. B. während CMP, die Entfernungsrate bei einer Position weit von dem Wolframelement entfernt höher als bei einer Position nahe dem Wolfram. Entsprechend wird ein kleiner vertikaler Versatz Δh1 erhalten. Falls die entsprechenden Schritte wiederholt werden, um die mehreren Schichten des akustischen Spiegels einzurichten, dann summieren sich die mehreren entsprechenden kleinen vertikalen Schritte Δh1 zu einem vertikalen Versatz Δh2 auf. In einem letzten Polierschritt bei der Stelle des späteren elektrischen Kontakts EC wird wieder mehr Material als bei der Stelle des späteren BAW-Resonators entfernt. Jedoch verbleibt eine gewisse Menge an Matrixmaterial mit einer Höhe von Δh3 oberhalb der dritten funktionalen Struktur. Insbesondere wenn das Matrixmaterial ein dielektrisches Material ist, würden dann Kontaktierungsprobleme entstehen.
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Dementsprechend können die Unterschiede der vertikalen Ebene Δh1, Δh2 und Δh3 durch Bereitstellen der Erhöhungsstruktur RS verhindert werden und kann eine parallele Ausrichtung der oberen Oberflächen der zweiten funktionalen Struktur FS2 und der dritten funktionalen Struktur FS3 bei der gleichen vertikalen Position ohne nichtgewolltes zusätzliches dielektrisches Material oberhalb der dritten funktionalen Struktur FS3 erhalten werden.
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7 veranschaulicht eine grundlegende Schaltkreistopologie eines Duplexers DU. Der Duplexer DU umfasst ein Übertragungsfilter TXF und ein Empfangsfilter RXF. Das Übertragungsfilter TXF ist üblicherweise zwischen einem Übertragungsport und einem Antennenport, der mit einer Antenne AN verbunden ist, verbunden. Das Empfangsfilter RXF ist typischerweise zwischen einem Empfangsport und dem Antennenport verbunden. Das Übertragungsfilter TXF und das Empfangsfilter RXF basierend auf einer abzweigtypartigen Schaltkreistopologie, die einen Signalpfad mit Reihenresonatoren SR, die elektrisch in Reihe zwischen einem Eingangsport und einem Ausgangsport verbunden sind, aufweist. Ferner umfassen Parallelpfade Parallelresonatoren PR, die den Signalpfad elektrisch mit einem Massepotential verbinden.
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Um die frequenzabhängigen Impedanzen des Empfangsfilters RXF, des Übertragungsfilters TXF und/oder der Antenne anzupassen, kann ein Impedanzanpassungsschaltkreis IMC zwischen dem Übertragungsfilter TXF und dem Empfangsfilter RXF, z. B. an dem Antennenport, verbunden sein.
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Bezugszeichenliste
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- AM:
- akustischer Spiegel
- AN:
- Antenne
- B:
- Basis der elektrischen Verbindung
- BAWR:
- BAW-Resonator
- BE:
- untere Elektrode
- BU:
- Kontakthügel
- CS:
- Trägersubstrat
- DU:
- Duplexer
- EAS:
- elektroakustisch aktive Struktur
- FS1, FS2, FS3:
- erste, zweite, dritte funktionale Struktur
- IMC:
- Impedanzanpassungsschaltkreis
- LS1, LS2:
- erster, zweiter Schichtstapel
- M1:
- Material hoher akustischer Impedanz, z. B. Wolfram
- M2:
- Matrixmaterial, Material niedriger akustischer Impedanz, z. B. Siliciumdioxid
- PM:
- piezoelektrisches Material
- PR:
- Parallelresonator
- RS:
- Erhöhungsstruktur
- RXF:
- Empfangsfilter
- SR:
- Reihenresonator
- TE:
- obere Elektrode
- TXF:
- Übertragungsfilter
- UBM:
- Under-Bump-Metallurgy (lötfähige Metallisierung)
