DE10207329A1 - Verfahren zur Massenbelastung akustischer Dünnfilmvolumenresonatoren (FBARs) zum Erzeugen von Resonatoren mit unterschiedlichen Frequenzen und Vorrichtung, die das Verfahren beinhaltet - Google Patents

Verfahren zur Massenbelastung akustischer Dünnfilmvolumenresonatoren (FBARs) zum Erzeugen von Resonatoren mit unterschiedlichen Frequenzen und Vorrichtung, die das Verfahren beinhaltet

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Abstract

Ein Verfahren zum Erzeugen eines Resonators und insbesondere eines akustischen Dünnfilmvolumenresonators (FBAR) und ein Resonator, der das Verfahren beinhaltet, sind offenbart. Ein FBAR wird auf einem Substrat hergestellt, indem eine Massenbelastungselektrode auf eine untere Elektrodenschicht eingeführt wird. Für ein Substrat, das mehrere Resonatoren aufweist, wird die untere Massenbelastungselektrode für nur einen ausgewählten Resonator eingeführt, um Resonatoren, die unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen, auf dem gleichen Substrat zu liefern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf akustische Resona­ toren und insbesondere auf Resonatoren, die als Filter für elektronische Schaltungen verwendet werden können.
Der Bedarf, die Kosten und die Größe von elektronischer Aus­ rüstung zu senken, hat zu einem fortdauernden Bedarf nach im­ mer kleineren Filterelementen geführt. Unterhaltungselektro­ nik, wie z. B. Mobiltelefone und Miniaturradios, bringen starke Einschränkungen sowohl bezüglich der Größe als auch der Kosten der Komponenten, die in denselben enthalten sind, mit sich. Viele derartige Vorrichtungen verwenden Filter, die auf genaue Frequenzen abgestimmt werden müssen. So besteht eine fortdauernde Bemühung, billige kompakte Filtereinheiten zu schaffen.
Eine Klasse von Filtern, die das Potential aufweisen, diesen Bedarfen zu entsprechen, ist aus akustischen Dünnfilmvolumen­ resonatoren (FBARs) aufgebaut. Diese Vorrichtungen verwenden longitudinale akustische Volumenwellen in einem piezoelektri­ schen (PZ-)Dünnfilmmaterial. Bei einer einfachen Konfigura­ tion ist eine Schicht aus einem PZ-Material zwischen zwei Me­ tallelektroden angeordnet. Die Struktur ist vorzugsweise durch eine Stützstruktur in der Luft aufgehängt. Wenn ein elektrisches Feld zwischen den Metallelektroden angelegt wird, wandelt das PZ-Material einen Teil der elektrischen Energie in mechanische Energie in der Form mechanischer Wel­ len um. Die mechanischen Wellen breiten sich in der gleichen Richtung aus wie das elektrische Feld und werden von der Elektrode/Luft-Grenzfläche abreflektiert.
Bei einer Resonanzfrequenz zeigt sich die Vorrichtung als ein elektronischer Resonator. Wenn zwei oder mehr Resonatoren (mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen) elektrisch mitein­ ander verbunden sind, wirkt das Ganze als ein Filter. Die Re­ sonanzfrequenz ist die Frequenz, für die die halbe Wellenlän­ ge der mechanischen Wellen, die sich in der Vorrichtung aus­ breiten, für eine gegebene Phasengeschwindigkeit der mechani­ schen Welle in dem Material gleich der Gesamtdicke der Vor­ richtung ist. Da die Geschwindigkeit der mechanischen Welle vier Größenordnungen kleiner ist als die Lichtgeschwindig­ keit, kann der resultierende Resonator recht kompakt sein. Resonatoren für Anwendungen in dem GHz-Bereich können mit physischen Abmessungen in dem Bereich einer Breitenabmessung von weniger als 100 µm und einer Dicke von wenigen Mikrome­ tern aufgebaut sein.
Beim Entwerfen und Bauen von Miniaturfiltern zur Mikrowellen­ frequenzverwendung ist es oft notwendig, Resonatoren (z. B. FBARs) zu liefern, die leicht unterschiedliche Resonanzfre­ quenzen aufweisen, die üblicherweise ein paar Prozent ausein­ anderliegen. Üblicherweise reichen zwei verschiedene Frequen­ zen aus. Allgemeinere Filterentwürfe können unter Umständen jedoch drei oder mehr Resonatoren erforderlich machen, die jeweils verschiedene Resonanzfrequenzen aufweisen. Ein fort­ dauerndes Problem dieser Filter besteht darin, die Resonanz­ frequenzen der Resonatoren genau zu versetzen und es gleich­ zeitig zu ermöglichen, daß die Resonatoren auf einem einzel­ nen Wafer oder Substrat hergestellt werden.
Es ist bekannt, daß die Frequenz des Resonators umgekehrt bzw. invers von der Dicke des Resonators abhängt. Um mehrere Resonatoren, die versetzte Frequenzen aufweisen, auf einem einzelnen Substrat zu erzeugen, ist eine mögliche Technik der Massenbelastung der oberen Metallelektrode in dem U.S.-Patent Nr. 5,894,647, erteilt an Lakin am 20. April 1999, offenbart. Es bleibt jedoch ein Bedarf nach alternativen Techniken zum Schaffen einzelner Resonatoren, die unterschiedliche Reso­ nanzfrequenzen aufweisen, auf dem gleichen Substrat.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erzeugen von Resonatoren auf einem Substrat, ein Verfah­ ren zum Erzeugen eines Resonators auf einem Substrat, einen Resonator oder eine Vorrichtung zu schaffen, die eine unauf­ wendigere Herstellung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen von Reso­ natoren gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zum Erzeugen eines Resonators gemäß Anspruch 8, einen Resonator gemäß Anspruch 14 oder eine Vorrichtung gemäß Anspruch 20 gelöst.
Dem Bedarf wird durch die vorliegende Erfindung entsprochen. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen von Resonatoren auf einem Substrat of­ fenbart. Als erstes wird eine untere Belastungselektrode her­ gestellt. Dann werden eine erste untere Kernelektrode und ei­ ne zweite untere Kernelektrode hergestellt, wobei die erste untere Kernelektrode über der unteren Belastungselektrode hergestellt wird und gemeinsam mit der unteren Belastungs­ elektrode eine erste untere Elektrode definiert, wobei die zweite untere Kernelektrode eine zweite untere Elektrode de­ finiert. Als nächstes wird eine piezoelektrische (PZ-)­ Schicht hergestellt. Dann wird eine erste obere Elektrode derart hergestellt, daß ein erster Teil der PZ-Schicht zwi­ schen der ersten oberen Elektrode auf einer Seite und der er­ sten unteren Elektrode auf der anderen Seite angeordnet wird. Schließlich wird eine zweite obere Elektrode derart herge­ stellt, daß ein zweiter Teil der PZ-Schicht zwischen der zweiten oberen Elektrode auf einer Seite und der zweiten un­ teren Elektrode auf der anderen Seite angeordnet ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Resonators auf einem Substrat offenbart. Zuerst wird eine untere Belastungselektrode herge­ stellt, wobei eine untere Kernelektrode über der unteren Be­ lastungselektrode hergestellt wird. Dann wird eine piezoelek­ trische (PZ-)Schicht hergestellt. Schließlich wird eine obe­ re Elektrode über der PZ-Schicht hergestellt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Resonator, der eine untere und eine obere Elektrode aufweist, zwischen denen eine piezoelektrische (PZ-)Schicht angeordnet ist, offenbart. Die untere Elektrode umfaßt eine untere Bela­ stungselektrode und einen unteren Kernelektrodenteil.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ei­ ne Vorrichtung, die einen ersten Resonator und einen zweiten Resonator aufweist, offenbart. Der erste Resonator weist eine erste untere und eine erste obere Elektrode auf, zwischen de­ nen ein erstes piezoelektrisches (PZ-)Material angeordnet ist, wobei die erste untere Elektrode eine untere Belastungs­ elektrode und eine untere Kernelektrode umfaßt. Der zweite Resonator weist eine zweite untere und eine zweite obere Elektrode auf, zwischen denen ein zweites PZ-Material ange­ ordnet ist.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer­ den aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die ledig­ lich beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellt, in Kombination mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Querschnittsseitenansicht einer Vorrichtung, die Resonatoren umfaßt, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung;
Fig. 2 eine vereinfachte Querschnittsseitenansicht einer Vorrichtung, die Resonatoren umfaßt, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung;
Fig. 3A und 3B vereinfachte Querschnittsseitenansichten einer Vorrichtung, die Resonatoren umfaßt, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung;
Fig. 4 eine vereinfachte Querschnittsseitenansicht einer Vorrichtung, die Resonatoren umfaßt, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung;
Fig. 5 eine vereinfachte Querschnittsseitenansicht einer Vorrichtung, die Resonatoren umfaßt, gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung; und
Fig. 6A und 6B vereinfachte Querschnittsseitenansichten einer Vorrichtung, die Resonatoren umfaßt, gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie in den Zeichnungen zu Darstellungszwecken gezeigt ist, ist die vorliegende Erfindung in Techniken zum Erzeugen von Resonatoren auf einem einzelnen Substrat ausgeführt, wobei dieselben jedoch unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufwei­ sen.
Herstellung von Dünnfilmresonatoren durch Massenbelastung ei­ ner piezoelektrischen Schicht
Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung offenbart, die einen ersten Resonator und einen zweiten Resonator auf einem Substrat aufweist. Der erste Resonator weist zwei Elek­ troden und eine erste piezoelektrische (PZ-)Schicht, die zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist, auf. Der zwei­ te Resonator weist zwei Elektroden und eine zweite PZ- Schicht, die zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist, auf. Die erste PZ-Schicht umfaßt eine PZ-Kernschicht und eine zusätzliche PZ-Schicht, wohingegen die zweite PZ-Schicht nur die PZ-Kernschicht umfaßt. So ist die erste PZ-Schicht dicker als die zweite PZ-Schicht, womit der erste Resonator eine Re­ sonanzfrequenz aufweist, die niedriger ist als die des zwei­ ten Resonators.
Bezug nehmend auf Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist einen ersten Resonator 20 und einen zweiten Resonator 30 auf, die auf einem Substrat 12 herge­ stellt sind. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Substrat 12 ein Siliziumsubstrat. Die Resonatoren 20 und 30 sind aku­ stische Resonatoren, die mechanische Wellen verwenden. Aus diesem Grund ist jeder der dargestellten Resonatoren 20 und 30 über einem Hohlraum 21 bzw. 31 hergestellt. Das U.S.- Patent Nr. 6,060,818, erteilt an Ruby u. a. am 9. Mai 2000, stellt z. B. dieses Verfahren dar und umfaßt andere Details, die hier bei der vorliegenden Erfindung anwendbar sind.
In diesem Unterabschnitt des detaillierten Teils der Be­ schreibung des vorliegenden Dokuments und in anderen folgen­ den Unterabschnitten werden die Bezeichnungen "erster" und "zweiter" verwendet, um zweckmäßig zwischen unterschiedlichen Vorkommen ähnlicher Vorrichtungen oder Teile von Vorrichtun­ gen zu unterscheiden, wobei dieselben im Zusammenhang des be­ stimmten Unterabschnitts, in dem diese Bezeichnungen verwen­ det werden, anwendbar sind. Materialien, Verfahren und allge­ meine und relative Abmessungen und Positionen verschiedener Teile von Vorrichtungen, die in den Unterabschnitten erläu­ tert werden, können jedoch auf das gesamte Dokument angewen­ det werden, auch wenn dieselben in einem Unterabschnitt besprochen werden.
Der erste Resonator 20 ist über einem Hohlraum 21 ("ersten Hohlraum") hergestellt, überspannt denselben und umfaßt eine untere Elektrode 22 ("erste untere Elektrode"), eine obere Elektrode 26 ("erste obere Elektrode") und ein PZ-Material, das zwischen der ersten unteren Elektrode 22 und der ersten oberen Elektrode 26 angeordnet ist. Das PZ-Material umfaßt einen Teil 24 ("ersten Teil") einer PZ-Schicht 14 ("PZ- Kernschicht") und eine zusätzliche PZ-Schicht 25 über dem er­ sten Teil 24. Der erste Teil 24 ist ein Teil der PZ-Schicht 14 im allgemeinen über der ersten unteren Elektrode 22. Das Bezugszeichen 24 zeigt den allgemeinen Bereich des ersten Teils 24 der PZ-Schicht 14 an.
Die PZ-Schicht 14, die zusätzliche PZ-Schicht oder beide kön­ nen unter Verwendung von Aluminiumnitrid (AlN) oder jedem ge­ eigneten piezoelektrischen Material hergestellt sein. Die Elektroden, wie z. B. die erste untere Elektrode 22, können Molybdän sein. Wieder kann jeder geeignete Leiter verwendet werden, um die Elektroden herzustellen.
Der zweite Resonator 30 ist ebenfalls über einem Hohlraum 31 ("zweiten Hohlraum") hergestellt und umfaßt eine untere Elek­ trode 32 ("zweite untere Elektrode"), eine obere Elektrode 36 ("zweite obere Elektrode") und ein PZ-Material, das zwischen der zweiten unteren Elektrode 32 und der zweiten oberen Elek­ trode 36 angeordnet ist. Das PZ-Material umfaßt einen Teil 34 ("zweiten Teil") der PZ-Kernschicht 14. Der zweite Teil 34 ist ein Teil der PZ-Kernschicht 14 im allgemeinen über der zweiten unteren Elektrode 32. Das Bezugszeichen 34 zeigt den allgemeinen Bereich des zweiten Teils 34 der PZ-Kernschicht 14 an.
Die Größe des ersten und des zweiten Resonators 20 und 30 hängt von der erwünschten Resonanzfrequenz ab. Für einen Re­ sonator z. B., der eine Resonanzfrequenz von 1.900 MHz auf­ weist, können die Abmessungen der Resonatoren 20 und 30 etwa 150 µm mal 200 µm und die Fläche etwa 30.000 µm2 sein. Bei dieser Frequenz und Größe sind die Elektroden 22 und 26 übli­ cherweise jeweils etwa 1.500 Å dick, wobei die PZ-Kernschicht 14 etwa 21.000 Å dick ist. Um eine Resonanzfrequenz von etwa 3% weniger als 1.900 MHz zu erhalten, wird die Dicke des PZ- Materials um etwa 1.100 Å erhöht. Dies bedeutet, daß die Dic­ ke der zusätzlichen PZ-Schicht etwa 1% bis 8% der PZ- Kernschicht 14 sein kann. Dies ist durch den ersten Resonator 30 dargestellt. Natürlich wären diese Messungen für ein un­ terschiedliches Material und eine unterschiedliche Resonanz­ frequenz unterschiedlich. Bei einem Versuch, die vorliegende Erfindung klar darzustellen, sind verschiedene Teile der Vor­ richtung 10 aus Fig. 1 nicht maßstabsgetreu bezüglich der an­ deren Teile der Vorrichtung 10 dargestellt. Die Dicke der zu­ sätzlichen PZ-Schicht 25 kann verglichen mit der Dicke der PZ-Kernschicht 14 einen weiten Bereich aufweisen, einschließ­ lich ohne Einschränkungen einen Bereich von 2% bis 6% der PZ-Kernschicht. In der Praxis ist die Dicke der zusätzlichen PZ-Schicht 25 wahrscheinlich eine Größenordnung kleiner als die Dicke der PZ-Kernschicht 14.
Bei dem dargestellten Beispiel wird die zusätzliche PZ- Schicht 25 nur für den ersten Resonator 20 hergestellt.
Um die Vorrichtung 10 herzustellen, werden die Hohlräume 21 und 31 geätzt und mit einem bestimmten Glasmaterial gefüllt, das später gelöst oder anderweitig entfernt wird, um die Hohlräume zu erzeugen. Als nächstes werden die unteren Elek­ troden 22 und 32 hergestellt. Die unteren Elektroden 22 und 32 können unter Verwendung jeder bekannten Technik, wie z. B. Photolithographie, hergestellt werden. Dann wird die PZ- Kernschicht 14 über den Elektroden 22 und 32 aufgebracht. Um die Resonatoren 20 und 30 herzustellen, die unterschiedliche Dicken des PZ-Materials aufweisen, können mehrere Schritte zur Bildung der PZ-Schichten erforderlich sein. Eine PZ- Kernschicht 14 wird z. B. auf sowohl der ersten als auch der zweiten unteren Elektrode 22 und 32 aufgebracht. Dann wird eine dünne Schicht aus einem Opfermaterial (Maske), wie z. B. Siliziumdioxid (SiO2), über der PZ-Kernschicht 14 aufge­ bracht. Die Opferschicht ist in Fig. 1 nicht gezeigt, kann jedoch etwa 200 Å dick sein. Die Opferschicht wird struktu­ riert, um den ersten Teil 24 der PZ-Kernschicht 14 freizule­ gen, wobei der erste Teil 24 das PZ-Material für den Resona­ tor ist, dessen Resonanzfrequenz gesenkt werden soll. Bei dem vorliegenden Beispiel ist dies der erste Resonator 20.
Als nächstes wird ein zusätzliches PZ-Material (wie z. B. das AlN) auf dem gesamten Substrat aufgebracht, was bei dem vor­ liegenden Beispiel die zusätzliche PZ-Schicht 25 mit einer Dicke von etwa 1.100 Å bildet. Als nächstes wird die Vorrich­ tung 10 wieder mit einem Photoresist strukturiert, um die Be­ reiche zu schützen, an denen die zusätzliche PZ-Schicht 25 bleiben soll, wobei die Vorrichtung 10 dann einem Ätzmittel ausgesetzt wird, um die Opferschicht zu entfernen. Das Ätz­ mittel kann eine verdünnte Fluorwasserstoffsäure (HF) sein, wobei abhängig von der Konzentration der HF die Aussetzung etwa eine Minute dauern kann. Dadurch wird das hinzugefügte PZ-Material von oberhalb des zweiten Resonators 30, dessen Resonanzfrequenz unverändert bleiben soll, entfernt. Für den durch das Photoresist geschützten ersten Resonator 20 jedoch bleibt die zusätzliche PZ-Schicht 25. Für die Beispielkonfi­ guration liefert die zusätzliche PZ-Schicht 25 mit einer Dic­ ke von etwa 1.100 Å verglichen mit der Resonanzfrequenz des zweiten Resonators 30 eine Senkung der Resonanzfrequenz um et­ wa 3%. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Resonanzfre­ quenz unter Verwendung der vorliegenden Technik zwischen 1% und 8% gesenkt.
Schließlich werden die oberen Elektroden 26 und 36 herge­ stellt, wobei die Hohlräume 21 und 31 gelöst oder anderweitig entfernt werden, um zu ermöglichen, daß die Resonatoren 20 und 30 über den Hohlräumen 21 bzw. 31 aufgehängt sind.
Herstellung von Dünnfilmresonatoren durch Massenbelastung der oberen Elektrode durch Oxidation
Bezug nehmend auf Fig. 2 ist eine Vorrichtung 40 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar­ gestellt. Die Vorrichtung 40 weist einen ersten Resonator 50 und einen zweiten Resonator 60, die auf einem Substrat 42 hergestellt sind, auf. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Substrat 42 ein Siliziumsubstrat.
Die Resonatoren 50 und 60 sind akustische Resonatoren, die mechanische Wellen verwenden. Aus diesem Grund wird jeder der dargestellten Resonatoren 50 und 60 über einem Hohlraum 51 bzw. 61 hergestellt. Der erste Resonator 50 der Vorrichtung 40 wird über einem ersten Hohlraum 51 hergestellt und umfaßt eine untere Elektrode 52 ("erste untere Elektrode"), eine PZ- Schicht 54 ("erste PZ-Schicht") und eine obere Elektrode 56 ("erste obere Elektrode"). Die erste PZ-Schicht 54 kann ein Teil ("erster Teil") einer größeren PZ-Kernschicht 44 sein. Die Elektroden 52 und 56 sind aus Molybdän hergestellt, wobei die PZ-Schicht 54 aus Aluminiumnitrid ("AlN") hergestellt ist. Jedes geeignete Material kann jedoch für die Elektroden und die PZ-Schicht verwendet werden.
Der zweite Resonator 60 der Vorrichtung 40 wird über einem zweiten Hohlraum 61 hergestellt und umfaßt eine untere Elek­ trode 62 ("zweite untere Elektrode"), eine PZ-Schicht 64 ("zweite PZ-Schicht") und eine obere Elektrode 66 ("zweite obere Elektrode"). Die zweite PZ-Schicht 64 kann ein Teil ("zweiter Teil") der PZ-Kernschicht 44 sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist die erste obere Elektrode 56 zwei Teile auf, nämlich einen Leiterteil 57 und einen oxi­ dierten Leiterteil 58. Die Leiterschicht 57 weist Molybdän auf, wobei der oxidierte Leiterteil 58 Molybdänoxid ist. Die erste obere Elektrode 56 kann unter Verwendung jedes Leiters hergestellt werden, der nach und nach bzw. fortschreitend oxidiert, wenn er Luft und Wärme ausgesetzt wird. Vorzugswei­ se weist die erste obere Elektrode 56 eine Eigenschaft unbe­ grenzter Oxidation auf. Dies bedeutet, daß sie keine Schutz­ oxidbeschichtung auf der Oberfläche bildet, was die Oxidati­ onsmenge, die ein Film halten könnte, einschränken würde. Zur Erklärung von Oxidationseigenschaften siehe z. B. Encyclope­ dia of the Chemical Elements, bearbeitet von C. A. Hampel, Reinhold Book Corporation, New York, 1968, S. 419. Für Oxida­ tionscharakteristika verschiedener Leiter, die als die erste obere Elektrode 65 verwendet werden können, siehe The Oxide Handbook, G. V. Samsonov, Herausgeber, IFI/Plenum Publishers, New York, 1973.
Die erste obere Elektrode 56 beginnt als eine herkömmliche obere Elektrode, wie z. B. als eine zweite obere Elektrode 66 des zweiten Leiters 60, wobei die zweite obere Elektrode 66 nur eine Leiterschicht umfaßt. Nach dem Herstellen bzw. Er­ zeugen der ersten oberen Elektrode 56 wird die Vorrichtung 40 Wärme und Luft ausgesetzt, um die obere Oberfläche der ersten oberen Elektrode 56 zu oxidieren, was zu der Leiteroxid­ schicht 58 führt. Der zweite obere Leiter 66 und andere Teile der Vorrichtung 40 werden während des Oxidationsverfahrens unter Verwendung einer Maske geschützt. Die Maske ist Silizi­ umdioxid oder ein anderes Hartmaskierungsmaterial. Nach einer ausreichenden Oxidation der ersten oberen Schicht 68 wird die Maske entfernt.
Unter der Annahme, daß der erste Resonator 50 z. B. die oben beschriebenen Abmessungen aufweist, kann der erste Resonator 50 in Luft etwa 1 Stunde lang bei etwa 300°C erwärmt werden, um die Resonanzfrequenz des ersten Resonators 50 um etwa 5 MHz oder mehr zu senken. Durch eine fortdauernde Anwendung von Wärme kann die Resonanzfrequenz des ersten Resonators 50 verglichen mit der Resonanzfrequenz des ersten Resonators 50 vor der Oxidation der ersten oberen Elektrode 56 oder vergli­ chen mit dem zweiten Resonator 60 um 1% bis 3% gesenkt wer­ den.
Um den ersten Resonator 50 herzustellen, werden die erste un­ tere Elektrode 52, die PZ-Kernschicht 44, die die erste PZ- Schicht 54 umfaßt, und die erste obere Elektrode 56 unter Verwendung bekannter Verfahren hergestellt. Dann wird die obere Elektrode 56 oxidiert. Die Oxidation kann durch Erwär­ men des ersten Resonators 50 in Luft durchgeführt werden. Durch eine fortdauernde Anwendung von Wärme und ein fortdau­ erndes Überwachen der Resonatoren kann der Grad, um den die Resonanzfrequenz des ersten Resonators 50 gesenkt wird, ge­ steuert werden. Die Resonanzfrequenz des ersten Resonators 50 kann z. B. in dem Bereich von etwa 1% bis 6% gesenkt wer­ den.
Herstellung von Dünnfilmresonatoren durch Massenreduzierung der oberen Elektrode
Bezug nehmend auf die Fig. 3A und 3B sind Vorrichtungen 70 und 70a dargestellt, um ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu erläutern. Die Vorrichtung 70a aus Fig. 3B stellt die Vorrichtung 70 aus Fig. 3A nach einem wei­ teren Verarbeiten dar. Folglich ähneln Teile der Vorrichtung 70a aus Fig. 3B denjenigen, die als Vorrichtung 70 in Fig. 3A dargestellt sind. Zur Annehmlichkeit sind Teile der Vorrich­ tung 70a, die entsprechenden Teilen in der Vorrichtung 70 äh­ neln, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei analo­ ge, jedoch veränderte Teile mit den gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung des Buchstabens "a" bezeichnet sind, und wobei unterschiedliche Teile durch unterschiedliche Bezugs­ zeichen bezeichnet sind.
Um Resonatoren auf einem Substrat gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung herzustellen, wird eine untere Elektrodenschicht 72 auf einem Substrat 71 hergestellt. Ähnlich wie die Vorrichtung 10 aus Fig. 1 oder die Vorrichtung 40 aus Fig. 2 kann die Vorrichtung 70 einen Hohlraum 81 ("ersten Hohlraum") umfassen, über dem ein Reso­ nator 80 ("erster Resonator") hergestellt wird. Natürlich kann der erste Hohlraum 81 vor der Herstellung der unteren Elektrodenschicht 72 geätzt und gefüllt werden. Ein Abschnitt ("erster Abschnitt", der allgemein durch das Bezugszeichen 82 bezeichnet ist) der unteren Elektrodenschicht 72 über dem er­ sten Hohlraum 81 kann als untere Elektrode 82 ("erste untere Elektrode") für einen Resonator ("ersten Resonator") 80 fun­ gieren. Ein weiterer Abschnitt ("zweiter Abschnitt", der all­ gemein durch das Bezugszeichen 92 bezeichnet ist) der unteren Elektrodenschicht 72 über einem zweiten Hohlraum 91 kann als untere Elektrode 92 ("zweite untere Elektrode") für einen an­ deren Resonator ("zweiten Resonator") 90 fungieren. Hier kön­ nen die erste untere Elektrode 82 und die zweite untere Elek­ trode 92 wie dargestellt verbunden sein. Alternativ können die unteren Elektroden 82 und 92 separat sein, ähnlich wie die unteren Elektroden 22 und 32 aus Fig. 1. Für Erklärungs­ zwecke der vorliegenden Technik ist diese Entwurfsauswahl nicht wesentlich.
Oberhalb der unteren Elektrodenschicht 72 wird eine PZ- Schicht 74 über der unteren Elektrodenschicht 72 hergestellt. Wieder ist die PZ-Schicht 74 bei einem Ausführungsbeispiel Aluminiumnitrid (AlN), kann jedoch jedes geeignete piezoelek­ trische Material sein. Als nächstes wird eine obere Elektro­ denschicht 76 über der PZ-Schicht 74 hergestellt, wobei die obere Elektrodenschicht 76 eine vorbestimmte Dicke ("erste Dicke") aufweist. Für den Beispielresonator mit 1.900 MHz, der oben erläutert wurde, kann die obere Elektrodenschicht 76 z. B. eine Dicke von 1.000 Å aufweisen. Dann wird ein ausge­ wählter Bereich (allgemein durch die Klammer 79 angezeigt) der oberen Elektrodenschicht 76 teilweise geätzt. Dies bedeu­ tet, daß etwas Material (z. B. Molybdän) der oberen Elektro­ denschicht 76 entfernt wird, um zu dem ausgewählten Bereich 79 zu führen, der eine dünnere Schicht der oberen Elektrode 76 aufweist. Zur Kürze wird die Dicke des ausgewählten Be­ reichs 79 hierin als die "zweite Dicke" bezeichnet. Fig. 3A zeigt die Vorrichtung 70 nach dem Teilätzschritt der vorlie­ genden Erfindung.
Schließlich wird die obere Elektrodenschicht 76 einschließ­ lich des ausgewählten Bereichs 79 strukturiert, um eine erste obere Elektrode 79a und eine zweite obere Elektrode 77a zu bilden. Die erste obere Elektrode 79a und die erste untere Elektrode 82 umschließen einen Teil 84 ("ersten Teil") der PZ-Schicht 74, die den ersten Resonator 80 bildet. Die zweite obere Elektrode 77a und die zweite untere Elektrode 92 um­ schließen einen weiteren Teil 94 ("ersten Teil") der PZ- Schicht 74, die den zweiten Resonator 90 bildet. Diese Opera­ tionen führen zu einer Vorrichtung 70a, die einen ersten Re­ sonator 80 mit einer höheren Resonanzfrequenz als der des zweiten Resonators 90 aufweist.
Um die obere Elektrodenschicht 76 teilweise zu ätzen, wird der ausgewählte Bereich 79 der oberen Elektrodenschicht 76 maskiert. Dann werden die Vorrichtung 70 einschließlich des ausgewählten Bereichs 79 und die maskierten Bereiche einem Ätzmittel ausgesetzt. Das Ätzmittel kann eine verdünnte Flu­ orwasserstoffsäure (HF) sein, wobei abhängig von der Konzen­ tration der HF die Aussetzung etwa eine Minute dauern kann. Alternativ kann die obere Elektrodenschicht 76 unter Verwen­ dung von Tonenfräsen, einem Photoresist, Zerstäubungs- bzw. Sputterätzen oder anderen Techniken geätzt werden. Zu Zwecken dieser Erfindung ist die tatsächliche Technik, die für das Ätzen der oberen Elektrodenschicht 76 verwendet wird, nicht durch die hierin genannten Verfahren eingeschränkt. Schließ­ lich wird die Maske entfernt. Ein typisches Material, das für Masken verwendet wird, ist Siliziumdioxid (SiO2). Die Maskie­ rungs- und Ätzverfahren sind in der Technik bekannt.
Für einen Resonator, z. B. für den ersten Resonator 80, der eine Größe von etwa 150 µm mal 200 µm sowie eine Resonanzfre­ quenz von etwa 1.900 MHz aufweist, kann die obere Elektroden­ schicht 76 anfänglich etwa 1.500 Å dick sein. Das Teilätzver­ fahren kann mehrere hundert Å entfernen, z. B. etwa 200 Å, um die Resonanzfrequenz des ersten Resonators 80 um etwa 3% zu erhöhen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird zwischen 1% und 30% der Dicke der oberen Elektrodenschicht 76 an dem ausge­ wählten Bereich 79 entfernt, was die Resonanzfrequenz des er­ sten Resonators 80 abhängig von dem Grad der Abnahme der Dic­ ke um etwa 1% bis 6% erhöht.
Herstellung von Dünnfilmresonatoren durch Massenbelastung der unteren Elektrode
Bezug nehmend auf Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung 100 ein wei­ teres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dargestellt. Die Vorrichtung 100 weist einen ersten Resonator 110 und einen zweiten Resonator 120, die auf einem Substrat 102 hergestellt sind, auf. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Substrat 102 ein Silizium­ substrat.
Die Resonatoren 110 und 120 sind akustische Resonatoren, die mechanische Wellen verwenden. Aus diesem Grund wird jeder der dargestellten Resonatoren 110 und 120 über einem Hohlraum 111 bzw. 121 hergestellt. Der erste Resonator 110 der Vorrichtung 100 ist über einem ersten Hohlraum 111 hergestellt und umfaßt eine untere Elektrode ("erste untere Elektrode"), die eine Kombination einer unteren Belastungselektrode 113 und einer ersten unteren Kernelektrode 112 ist, ein PZ-Material 114 ("erstes PZ-Material") und eine obere Elektrode 116 ("erste obere Elektrode"). Das erste PZ-Material 114 ist ein Teil ("erster Teil") einer PZ-Schicht 104. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 112, 113 und 116 aus Molybdän hergestellt, wobei die PZ-Schicht 104 unter Verwen­ dung von Aluminiumnitrid ("AlN") hergestellt ist. Jedes ande­ re geeignete Leitermaterial kann jedoch für die Elektroden verwendet werden. Ähnlich kann ein anderes geeignetes piezo­ elektrisches Material für die PZ-Schicht 104 verwendet wer­ den. Bei einem möglichen Ausführungsbeispiel sind die erste untere Kernelektrode 112 und die untere Belastungselektrode 113 aus dem gleichen Material hergestellt.
Der zweite Resonator 120 der Vorrichtung 100 ist über einem zweiten Hohlraum 121 hergestellt und umfaßt eine untere Elek­ trode 122 ("zweite untere Elektrode" oder "zweite untere Kernelektrode"), ein PZ-Material 124 ("zweites PZ-Material") und eine obere Elektrode 126 ("zweite obere Elektrode"). Das zweite PZ-Material 124 kann ein Teil ("zweiter Teil") der PZ- Schicht 104 sein.
Hier sind die zweite untere Elektrode 122 und die erste unte­ re Kernelektrode 112 bezüglich der Dicke und Größe ähnlich. Folglich ist die erste untere Elektrode (im folgenden als "112+113" bezeichnet, was eine Kombination der ersten unteren Kernelektrode 112 und der unteren Belastungselektrode 113 darstellt) dicker als die zweite untere Elektrode 122. Bei einem Ausführungsbeispiel können die erste untere Kernelek­ trode 112 und die zweite untere Elektrode 122 z. B. etwa 1.500 Å dick sein, wobei die untere Belastungselektrode 113 zwischen 100 Å und 1.000 Å zu der ersten unteren Kernelektro­ de 112 hinzufügen kann. Dies führt dazu, daß der erste Reso­ nator 110 eine niedrigere Resonanzfrequenz aufweist als der zweite Resonator 120. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Resonanzfrequenz des ersten Resonators 110 in einem Bereich von 1% bis 6% niedriger als die des zweiten Resonators 120.
Um den ersten Resonator 110 herzustellen, wird zuerst die un­ tere Belastungselektrode 113 hergestellt. Dann wird die erste untere Kernelektrode 112 über der unteren Belastungselektrode 113 hergestellt. Als nächstes wird die PZ-Schicht 104 herge­ stellt. Schließlich wird die erste obere Elektrode 116 über der PZ-Schicht 104 hergestellt. Wie dargestellt kann die un­ tere Belastungselektrode 113 den ersten Hohlraum 111 über­ spannen.
Um die Vorrichtung 100 herzustellen, wird zuerst die untere Belastungselektrode 113 hergestellt. Dann werden die erste untere Kernelektrode 112 und die zweite untere Kernelektrode 122 hergestellt, wobei die erste untere Kernelektrode 112 über der unteren Belastungselektrode 113 hergestellt wird. Als nächstes wird die PZ-Schicht 104 hergestellt, wobei die PZ-Schicht einen ersten Teil 114 über der ersten unteren Kernelektrode 112 und einen zweiten Teil 124 über der zweiten unteren Kernelektrode 122 aufweist. Schließlich werden die erste obere Elektrode 116 und zweite obere Elektrode 126 über dem ersten Teil 114 bzw. dem zweiten Teil 124 hergestellt.
Herstellung von Dünnfilmresonatoren durch Massenbelastung der oberen Elektrode und Überätzung
Bezug nehmend auf die Fig. 5A und 5B werden Vorrichtungen 130 und 130a verwendet, um ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darzustellen. Die Vorrichtung 130a aus Fig. 5B stellt die Vorrichtung 130 aus Fig. 5A nach einem weiteren Verarbeiten dar. Folglich ähneln Teile der Vorrich­ tung 130a aus Fig. 5B denjenigen, die als Vorrichtung 130 in Fig. 5A dargestellt sind. Zur Bequemlichkeit sind Teile der Vorrichtung 130a, die entsprechenden Teilen in der Vorrich­ tung 130 ähneln, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei analoge, jedoch veränderte Teile mit dem gleichen Be­ zugszeichen unter Hinzufügung des Buchstabens "a" bezeichnet sind, und wobei unterschiedliche Teile mit unterschiedlichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Um Resonatoren 140 und 150 auf einem Substrat 132 gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung herzustellen, werden eine erste untere Elektrode 142 und eine zweite untere Elektrode 152 hergestellt, wobei die Elektroden einen ersten Hohlraum 141 bzw. einen zweiten Hohlraum 151 überspannen.
Dann wird eine piezoelektrische (PZ-)Schicht 134 über sowohl der ersten als auch der zweiten unteren Elektrode 142 und 152 gebildet, wobei die PZ-Schicht 134 einen ersten Teil 144 über der ersten unteren Elektrode 142 und einen zweiten Teil 154 über der zweiten unteren Elektrode 152 aufweist. Als nächstes wird eine obere Elektrodenschicht 136 hergestellt, wobei die obere Elektrodenschicht 136 einen ersten Abschnitt 146 über dem ersten Teil 144 und einen zweiten Abschnitt 156 über dem zweiten Teil 154 aufweist. Als nächstes wird eine obere Bela­ stungsschicht 138 über dem ersten Abschnitt 146 hergestellt, wobei dieselbe vorzugsweise den gesamten ersten Abschnitt 146 umfaßt. Die obere Belastungsschicht 138 kann ein leitendes Material, ein isolierendes Material oder beides aufweisen und ohne Einschränkung Molybdän, Aluminiumnitrid oder Siliziumdi­ oxid umfassen. Dann wird die obere Belastungsschicht 138 ei­ ner Überätzung unterzogen, um eine erste obere Elektrode (ei­ ne Kombination der geätzten oberen Belastungsschicht 148 und des ersten Abschnitts 146, oder 148+146) zu bilden. Dies bedeutet, daß die obere Belastungsschicht 138 und die obere Elektrodenschicht 136 gleichzeitig geätzt werden, um die er­ ste obere Elektrode 148+146 zu bilden. Natürlich kann eine Maskenschicht, wie z. B. eine SiO2-Schicht, verwendet werden, um die Elektroden 148+146 und 156 aus dem Ätzmittel zu struk­ turieren.
Eine zweite obere Elektrode 156 kann während des gleichen Schritts hergestellt werden wie des Schritts zum Herstellen der ersten oberen Elektrode 148+146. Da keine Belastungselek­ trode über dem zweiten Abschnitt 156 der oberen Elektroden­ schicht 136 existiert, wird die obere Elektrodenschicht 136 geätzt, um alle anderen Teile der oberen Elektrodenschicht 136 zu entfernen, während der zweite Abschnitt 156 bleibt, um die zweite obere Elektrode 156 zu werden, und wobei die erste obere Elektrode 148+146 bleibt.
Um einen einzelnen Resonator herzustellen, z. B. den ersten Resonator 140, wird zuerst die untere Elektrode 142 herge­ stellt. Dann werden die PZ-Schicht 134, die obere Elektroden­ schicht 136 und die obere Belastungsschicht 138 der Reihe nach hergestellt. Die obere Belastungsschicht 138 umfaßt vor­ zugsweise den ersten Abschnitt 146 der oberen Belastungs­ schicht 136, wobei der erste Abschnitt 146 ein Teil der obe­ ren Elektrode 148+146 wird. Schließlich werden die obere Be­ lastungselektrodenschicht 138 und die obere Elektrodenschicht 136 geätzt, um die obere Elektrode 148+146 des ersten Resona­ tors 140 zu bilden. Diese Schichten 138 und 136 können in zwei Schritten geätzt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel jedoch werden dieselben in einem Schritt geätzt oder einer Überätzung unterzogen. Zum Überätzen wird die obere Bela­ stungsschicht 138 zuerst markiert. Dann werden die obere Be­ lastungsschicht 138 und die obere Elektrodenschicht 136 gleichzeitig geätzt, um unmaskierte Teile dieser Schichten zu entfernen. Zum Maskieren kann Siliziumdioxid (SiO2) verwendet werden.
Für einen Resonator, z. B. den ersten Resonator 140, der eine Größe von etwa 150 µm mal 200 µm und eine Resonanzfrequenz von etwa 1.900 MHz aufweist, können die untere Elektrode 142 und die obere Elektrodenschicht 136 jeweils etwa 1.500 Å dick sein, wobei die PZ-Schicht 134 etwa 21.000 Å dick sein kann und die obere Belastungsschicht 138 in einem Bereich von 100 Å bis 1.000 Å dick sein kann oder etwa 1% bis 6% der Dicke der oberen Elektrodenschicht 134. Bei einem Ausfüh­ rungsbeispiel kann unter Verwendung dieser Technik die Reso­ nanzfrequenz des ersten Resonators um 1% bis 6% gesenkt werden.
Herstellung von Dünnfilmresonatoren durch Massenreduzierung der piezoelektrischen Schicht
Bezug nehmend auf die Fig. 6A und 6B sind Vorrichtungen 160 und 160a dargestellt, um ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darzustellen. Die Vorrichtung 160a aus Fig. 6B stellt die Vorrichtung 160 aus Fig. 6A nach einem weiteren Verarbeiten dar. Folglich ähneln Teile der Vorrich­ tung 160a aus Fig. 6B denjenigen, die als die Vorrichtung 160 aus Fig. 6A dargestellt sind. Zur Bequemlichkeit sind Teile der Vorrichtung 160a, die entsprechenden Teilen in der Vor­ richtung 160 ähneln, mit den gleichen Bezugszeichen bezeich­ net, wobei analoge, aber veränderte Teile mit den gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung des Buchstabens "a" bezeich­ net sind, und wobei unterschiedliche Teile mit unterschiedli­ chen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Um Resonatoren auf einem Substrat gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung herzustellen, wird eine untere Elektrodenschicht 162 auf einem Substrat 161 hergestellt. Ähnlich wie die Vorrichtung 10 aus Fig. 1 oder die Vorrichtung 40 aus Fig. 2 kann die Vorrichtung 160 einen Hohlraum 171 ("ersten Hohlraum") umfassen, über dem ein Reso­ nator 170 ("erster Resonator") hergestellt wird. Natürlich kann der erste Hohlraum 171 vor der Herstellung der unteren Elektrodenschicht 162 geätzt und gefüllt werden.
Ein Abschnitt ("erster Abschnitt", der allgemein durch das Bezugszeichen 172 angezeigt ist) der unteren Elektroden­ schicht 162 über dem ersten Hohlraum 171 kann als untere Elektrode 172 ("erste untere Elektrode") für einen Resonator ("ersten Resonator") 170 fungieren. Ein weiterer Abschnitt ("zweiter Abschnitt", der allgemein durch das Bezugszeichen 182 angezeigt ist) der unteren Elektrodenschicht 162 über ei­ nem zweiten Hohlraum 181 kann als untere Elektrode 182 ("zweite untere Elektrode") für einen weiteren Resonator ("zweiten Resonator") 180 fungieren. Hier können die erste untere Elektrode 172 und die zweite untere Elektrode 182 wie dargestellt verbunden sein. Alternativ können die unteren Elektroden 172 und 182 ähnlich wie die unteren Elektroden 22 und 32 aus Fig. 1 separat sein. Für Erläuterungszwecke der vorliegenden Technik ist diese Entwurfswahl nicht wesentlich.
Oberhalb der unteren Elektrodenschicht 162 wird eine PZ- Schicht 164 über der unteren Elektrodenschicht 162 herge­ stellt. Wieder ist bei einem Ausführungsbeispiel die PZ- Schicht 164 Aluminiumnitrid (AlN), kann jedoch jedes geeigne­ te piezoelektrische Material sein. Als nächstes wird ein aus­ gewählter Teil (allgemein durch die Klammer 169 angezeigt) der PZ-Kernschicht 164 teilweise geätzt. Der Ätzschritt kann zwischen 1% und 30% der Dicke der PZ-Schicht entfernen, was die Resonanzfrequenz des resultierenden Resonators 170 auf­ grund der Reduzierung der Dicke der PZ-Schicht um 1% bis 6% erhöht. Fig. 6A zeigt die Vorrichtung 160 nach dem Teilätz­ schritt der vorliegenden Erfindung.
Schließlich wird die obere Elektrodenschicht 176 über dem teilweise geätzten Teil 174 der PZ-Schicht 164 hergestellt, wodurch ein erster Resonator 170 gebildet wird.
Um die PZ-Schicht 164 teilweise zu ätzen, wird der ausgewähl­ te Abschnitt 169 der PZ-Schicht 164 maskiert. Dann werden die Vorrichtung 160 einschließlich des ausgewählten Bereichs 169 und die maskierten Bereiche einem Ätzmittel ausgesetzt. Das Ätzmittel kann eine verdünnte Fluorwasserstoffsäure (HF) sein, wobei abhängig von der Konzentration der HF die Ausset­ zung etwa eine Minute dauern kann. Alternativ kann die PZ- Schicht 164 unter Verwendung von Ionenfräsen, einem Photore­ sist, Zerstäubungs- bzw. Sputterätzen oder anderen Techniken geätzt werden. Zu Zwecken dieser Erfindung ist die tatsächli­ che Technik, die für das Ätzen der PZ-Schicht 164 verwendet wird, nicht durch die hierin genannten Verfahren einge­ schränkt. Schließlich wird die Maske entfernt. Ein typisches Material, das für Masken verwendet wird, ist Siliziumdioxid (SiO2). Die Maskierungs- und Ätzverfahren sind in der Technik bekannt.
Für einen Resonator, z. B. den ersten Resonator 170, der eine Größe von etwa 150 µm mal 200 µm und eine Resonanzfrequenz von etwa 1.900 MHz aufweist, kann die PZ-Schicht 164 etwa 21.000 Å dick sein. Der ausgewählte teilweise geätzte Teil kann um 1% bis 30% dünner sein, wodurch die Resonanzfre­ quenz des ersten Resonators 170 um 1% bis 30% erhöht wird.
Die Vorrichtungen 160 und 160a können auch einen zweiten Re­ sonator 180, der über einem zweiten Hohlraum 181 hergestellt ist und eine untere Elektrode 182, eine PZ-Schicht 184 (einen "zweiten Teil") und eine obere Elektrode 186 aufweist, umfas­ sen. Zu Darstellungszwecken ist der zweite Teil 184 der PZ- Schicht 164 nicht teilweise geätzt.
SCHLUSSFOLGERUNG
Aus der vorangegangenen Beschreibung ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung neuartig ist und gegenüber dem Stand der Technik Vorteile bietet. Die vorliegende Erfindung offen­ bart Techniken zum Herstellen von FBARs, die unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen, auf einem einzelnen Substrat. Obwohl ein spezifisches Ausführungsbeispiel der Erfindung oben beschrieben und dargestellt ist, soll die Erfindung nicht auf die spezifischen Formen oder Anordnungen von Tei­ len, die so beschrieben und dargestellt wurden, beschränkt sein. Verschiedene Konfigurationen, Größen oder Materialien können z. B. verwendet werden, um die vorliegende Erfindung zu praktizieren. Die Erfindung ist durch die folgenden An­ sprüche eingeschränkt.

Claims (25)

1. Verfahren zum Erzeugen von Resonatoren auf einem Sub­ strat, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Erzeugen einer unteren Belastungselektrode (113);
Erzeugen einer ersten unteren Kernelektrode (112) und einer zweiten unteren Kernelektrode (122), wobei die er­ ste untere Kernelektrode über der unteren Belastungs­ elektrode hergestellt wird und gemeinsam mit der unteren Belastungselektrode (113) eine erste untere Elektrode definiert, und wobei die zweite untere Kernelektrode ei­ ne zweite untere Elektrode definiert;
Erzeugen einer piezoelektrischen (PZ-)Schicht (104);
Erzeugen einer ersten oberen Elektrode (116) derart, daß ein erster Teil der PZ-Schicht (104) zwischen der ersten oberen Elektrode auf einer Seite und der ersten unteren Elektrode auf der anderen Seite angeordnet ist; und
Erzeugen einer zweiten oberen Elektrode (126) derart, daß ein zweiter Teil der PZ-Schicht zwischen der zweiten oberen Elektrode (122) auf einer Seite und der zweiten unteren Elektrode auf der anderen Seite angeordnet ist.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die untere Bela­ stungselektrode (113) 100 Å bis 1.000 Å dick ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die untere Belastungselektrode (113) Molybdän aufweist.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die untere Belastungselektrode (113) und die erste untere Elektrode das gleiche Material aufweisen.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die PZ-Schicht (104) Aluminiumnitrid (AlN) aufweist.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die untere Elektrode einen Hohlraum überspannt.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der erste Resonator (110) eine Resonanzfrequenz aufweist, die etwa 1% bis 6% niedriger ist als die Resonanzfre­ quenz des zweiten Resonators (120).
8. Verfahren zum Erzeugen eines Resonators (110) auf einem Substrat, wobei das Verfahren folgende Schritte auf­ weist:
Erzeugen einer unteren Belastungselektrode (113);
Erzeugen einer unteren Kernelektrode (112) über der un­ teren Belastungselektrode (113);
Erzeugen einer piezoelektrischen (PZ-)Schicht (104); und
Erzeugen einer oberen Elektrode (116) über der PZ- Schicht.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die untere Bela­ stungselektrode (113) etwa 100 Å bis 1.000 Å dick ist.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem die untere Belastungselektrode (113) Molybdän aufweist.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die untere Belastungselektrode (113) und die untere Kernelektrode (112) das gleiche Material aufweisen.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem die PZ-Schicht (104) Aluminiumnitrid (AlN) aufweist.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem die untere Belastungselektrode (113) einen Hohlraum (111) überspannt.
14. Resonator (110), der eine untere und eine obere Elektro­ de aufweist, zwischen denen eine piezoelektrische (PZ-)­ Schicht (104) angeordnet ist, wobei die untere Elektrode eine untere Belastungselektrode (113) und einen unteren Kernelektrodenteil (112) umfaßt.
15. Resonator gemäß Anspruch 14, bei dem die untere Bela­ stungselektrode (113) 100 Å bis 1.000 Å dick ist.
16. Resonator gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem die untere Belastungselektrode (113) Molybdän aufweist.
17. Resonator gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem die untere Belastungselektrode (113) und die erste unte­ re Elektrode das gleiche Material aufweisen.
18. Resonator gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem die PZ-Schicht (104) Aluminiumnitrid (AlN) aufweist.
19. Resonator gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem die untere Elektrode einen Hohlraum überspannt.
20. Vorrichtung mit folgenden Merkmalen:
einem ersten Resonator (110), der eine erste untere und eine erste obere Elektrode aufweist, zwischen denen ein erstes piezoelektrisches (PZ-)Material (104) angeordnet ist;
einem zweiten Resonator (120), der eine zweite untere und eine zweite obere Elektrode aufweist, zwischen denen ein zweites PZ-Material angeordnet ist,
wobei die erste untere Elektrode eine untere Belastungs­ elektrode (113) und eine untere Kernelektrode (112) um­ faßt.
21. Vorrichtung gemäß Anspruch 20, bei der die untere Bela­ stungselektrode (113) 100 Å bis 1.000 Å dick ist.
22. Vorrichtung gemäß Anspruch 20 oder 21, bei der die unte­ re Belastungselektrode (113) Molybdän aufweist.
23. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, bei der die untere Belastungselektrode (113) und die erste unte­ re Elektrode das gleiche Material aufweisen.
24. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, bei der die PZ-Schicht (104) Aluminiumnitrid (AlN) aufweist.
25. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 24, bei der die untere Elektrode einen Hohlraum überspannt.
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