DE112012007237T5 - BAW-Bauelement, Schichtsystem für ein BAW-Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines BAW-Bauelements - Google Patents

BAW-Bauelement, Schichtsystem für ein BAW-Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines BAW-Bauelements Download PDF

Info

Publication number
DE112012007237T5
DE112012007237T5 DE112012007237.5T DE112012007237T DE112012007237T5 DE 112012007237 T5 DE112012007237 T5 DE 112012007237T5 DE 112012007237 T DE112012007237 T DE 112012007237T DE 112012007237 T5 DE112012007237 T5 DE 112012007237T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
baw
piezoelectric material
resonator
bawc
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE112012007237.5T
Other languages
English (en)
Inventor
Gilles Moulard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SnapTrack Inc
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of DE112012007237T5 publication Critical patent/DE112012007237T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/70—Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • H03H9/703—Networks using bulk acoustic wave devices
    • H03H9/706—Duplexers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/205—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having multiple resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/58—Multiple crystal filters
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
    • H01H2057/006—Micromechanical piezoelectric relay
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
    • H03H2003/0414—Resonance frequency
    • H03H2003/0421—Modification of the thickness of an element
    • H03H2003/0435—Modification of the thickness of an element of a piezoelectric layer
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
    • H03H2003/0414—Resonance frequency
    • H03H2003/0471—Resonance frequency of a plurality of resonators at different frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/43—Electric condenser making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49005—Acoustic transducer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

Es werden ein verbessertes BAW-Bauelement, ein Schichtsystem für ein BAW-Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eine BAW-Bauelements bereitgestellt. Ein Schichtsystem (L) für ein BAW-Bauelement umfasst eine erste Schicht (PM1) mit einem ersten piezoelektrischen Material und eine zweite Schicht (PM2) mit einem zweiten piezoelektrischen Material, das von dem ersten piezoelektrischen Material verschieden ist. Das erste und das zweite piezoelektrische Material kann Sc-dotiertes AlN bzw. AlN sein.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft BAW-Bauelemente, zum Beispiel zur Verwendung in HF-Filtern für mobile Kommunikationsgeräte, Schichtsysteme für BAW-Bauelemente und Verfahren zur Herstellung von BAW-Bauelementen.
  • Der derzeitige Trend der Miniaturisierung mobiler Kommunikationsgeräte verlangt kleinere elektrische und elektroakustische Bauelemente. BAW-Bauelemente (BAW = Bulk Acoustic Wave – akustische Volumenwelle) können in HF-Filtern verwendet werden, zum Beispiel in Duplexern in Frontend-Modulen von mobilen Kommunikationsgeräten. Ein Duplexer umfasst gewöhnlich ein TX-Filter (TX = Transmission – Senden) und ein RX-Filter (RX = Reception – Empfang). Das TX-Filter und das RX-Filter sind Bandpassfilter mit benachbarten, aber verschiedenen Durchlassbändern. Ein wichtiger Faktor, der das Durchlassband eines BAW-Durchlassbandfilters bestimmt, ist die Dicke von piezoelektrischem Material, das zwischen zwei Elektrodenschichten eines Resonators des Filters angeordnet ist, und die Massenbelastung eines Resonators.
  • Eine Art von herkömmlichen BAW-Duplexern hat verschiedene Dicken des piezoelektrischen Materials für das TX-Filter und für das RX-Filter. Dementsprechend werden die zwei Filter mit verschiedenen Prozessen und auf verschiedenen Trägerchips hergestellt.
  • Eine andere Art von herkömmlichen BAW-Duplexern hat zusätzliche Masse, zum Beispiel zusätzliche Schichten auf der oberen Elektrode, die auf ausgewählten Resonatoren abgeschieden wird, um ihre jeweilige Resonanzfrequenz zu verringern.
  • Das Verfahren zur Herstellung beider Arten ist relativ komplex, teuer und fehleranfällig. Insbesondere haben herkömmliche Duplexer TX- und RX-Filter auf verschiedenen Trägerchips, was den Miniaturisierungsanstrengungen entgegen wirkt.
  • Benötigt wird ein BAW-Bauelement, bei dem zwei BAW-Schichtstapel auf einfache Weise auf demselben Chip angeordnet werden können, um ein miniaturisiertes BAW-Filter zu erhalten, und bei dem die Zusammensetzung des Bauelements verbesserte Herstellungsverfahren erlaubt, um die Produktionsausbeute an einwandfreien Bauelementen zu erhöhen. Des Weiteren werden ein Schichtsystem für eine BAW-Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen BAW-Bauelements benötigt.
  • Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes BAW-Bauelement, ein Schichtsystem für ein BAW-Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines BAW-Bauelements anzugeben.
  • Die unabhängigen Ansprüche stellen eine Lösung für die oben angesprochenen Probleme bereit. Abhängige Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen bereit.
  • Ein BAW-Bauelement umfasst einen ersten BAW-Resonator mit einer untersten Elektrode, einer obersten Elektrode und einem Schichtsystem zwischen der untersten Elektrode und der obersten Elektrode. Das Schichtsystem umfasst eine erste Schicht mit einem ersten piezoelektrischen Material und eine zweite Schicht mit einem zweiten piezoelektrischen Material. Das erste piezoelektrische Material unterscheidet sich von dem zweiten piezoelektrischen Material.
  • Die zwei verschiedenen Materialien des Schichtsystems können unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaften haben. Der erste BAW-Resonator kann auf einem Trägerchip neben einem zweiten BAW-Resonator angeordnet sein, der das erste piezoelektrische Material oder das zweite piezoelektrische Material zwischen einer untersten Elektrode und einer obersten Elektrode umfasst. Die Dicke des piezoelektrischen Materials des zweiten BAW-Resonators kann gleich der Dicke der Schicht des ersten BAW-Resonators mit dem gleichen piezoelektrischen Material sein. Der erste BAW-Resonator hat dann eine andere Resonanzfrequenz und kann aufgrund des Vorhandenseins des jeweiligen anderen piezoelektrischen Materials des Schichtsystems, das nicht in dem zweiten BAW-Resonator enthalten ist, ein anderes Durchlassband bereitstellen.
  • Ein solches BAW-Bauelement kann mit einer hohen Qualität der Atomstruktur der Materialien hergestellt werden, wie unten beschrieben wird.
  • In einer Ausführungsform ist der erste BAW-Resonator auf einem Trägerchip neben einem zweiten BAW-Resonator angeordnet, der das erste piezoelektrische Material, eine unterste Elektrode und eine oberste Elektrode umfasst. Die Dicken der Schicht mit dem ersten Material in beiden Resonatoren sind gleich.
  • In einer Ausführungsform umfasst somit das BAW-Bauelement des Weiteren einen Trägerchip und einen zweiten BAW-Resonator. Der erste BAW-Resonator und der zweite BAW-Resonator sind auf demselben Trägerchip angeordnet.
  • In einer Ausführungsform davon hat das Schichtsystem des ersten BAW-Resonators eine erste Dicke, und der zweite BAW hat eine piezoelektrische Schicht mit einer zweiten Dicke, die sich von der ersten Dicke unterscheidet.
  • Der BAW-Resonator mit der dickeren piezoelektrischen Schicht kann in einem Filter mit dem niedrigeren Durchlassband verwendet werden, und umgekehrt. Somit ist es möglich, den ersten BAW-Resonator in einem TX-Filter und den zweiten BAW-Resonator in einem RX-Filter zu verwenden. In einer Ausführungsform haben das erste piezoelektrische Material und das zweite piezoelektrische Material eine andere Ätzselektivität mit Bezug auf ein Ätzmittel.
  • Dies erlaubt es, das piezoelektrische Material, aus dem die beiden Resonatoren bestehen, im selben Fertigungsschritt und mit der gleichen Schichtdicke abzuscheiden. Das jeweils andere piezoelektrische Material des ersten BAW-Resonators kann auf der Fläche beider BAW-Resonatoren abgeschieden werden. Dann kann die Fläche des ersten BAW-Resonators mit einer Resistschicht bedeckt werden, und ein Ätzmittel kann das andere piezoelektrische Material von der Fläche des zweiten Resonators wegätzen. Das erste piezoelektrische Material fungiert als eine Ätzstoppschicht für das Ätzmittel. Nach dem Ätzprozess können die jeweiligen obersten Elektroden auf den piezoelektrischen Materialien beider Resonatoren angeordnet werden.
  • In einer Ausführungsform ist das Ätzmittel ein Nassätzmittel.
  • In einer Ausführungsform ist das Ätzmittel ein metallischer, eisenfreier Entwickler, der auch für fotolitografische Prozesse verwendet werden kann. Es ist möglich, dass das Ätzmittel 2,36% Tetramethylammoniumhydroxyl in Kombination mit einem Netzmittel umfasst.
  • In einer Ausführungsform ist das Ätzmittel ein Trockenätzmittel.
  • In einer Ausführungsform ist das erste piezoelektrische Material Sc(Scandium)-dotiertes AlN (Aluminiumnitrid), und das zweite piezoelektrische Material ist AlN.
  • Somit kann ein Schichtsystem für ein BAW-Bauelement eine erste Schicht haben, die Sc-dotiertes AlN umfasst, und eine zweite Schicht, die AlN umfasst.
  • Weitere mögliche Materialien für das erste piezoelektrische Material oder für das zweite piezoelektrische Material sind GaAs (Galliumarsenid), ZnO (Zinkoxid), PZT (Bleizirkonattitanat), KNN ((K(1 – x)Nax)NbO3) (wobei K: Kalium, Na: Natrium, Nb: Niob, O: Sauerstoff).
  • Das Dotierungsniveau von ScxAl(1 – y)N kann ungefähr 1% ≤ x ≤ 25% betragen, wobei y überwiegend gleich x ist. Insbesondere ist ein Niveau von ungefähr 5% ≤ x ≤ 7% möglich.
  • In einer Ausführungsform ist das Bauelement ein Duplexer, und der erste Resonator ist ein Resonator des TX-Filters des Duplexers.
  • Das BAW-Bauelement kann ein Bragg-Mirror-basiertes Bauelement oder ein FBAR-Bauelement mit einem Hohlraum unter dem Schichtsystem zum Einschließen akustischer Energie sein.
  • Weitere Varianten, zum Beispiel MEMS-Bauelemente, die Hebelstrukturen umfassen, sind auch möglich. Zum Beispiel kann das Bauelement einen Piezo-MEMS-Schalter umfassen. Ein Bauelement mit mehr als einem Schalter ist auch möglich. In einer Ausführungsform, die zwei Schalter umfasst, können beide Schalter auf einem einzelnen Trägerchip ausgebildet sein. Das erste frei tragende Element kann eine einzelne piezoelektrische Schicht haben, während das zweite frei tragende Element zwei piezoelektrische Schichten hat. Darum ist es möglich, auf demselben Chip zwei Schalter mit zwei verschiedenen Schließspannungen zu verarbeiten.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines BAW-Bauelements umfasst folgende Schritte:
    • – Bereitstellen einer untersten Elektrode,
    • – Anordnen eines ersten piezoelektrischen Materials auf oder über der untersten Elektrode,
    • – Anordnen eines zweiten piezoelektrischen Materials, das sich von dem ersten piezoelektrischen Material unterscheidet, auf oder über dem ersten piezoelektrischen Material,
    • – Anordnen einer obersten Elektrode auf oder über dem zweiten piezoelektrischen Material.
  • Es ist möglich, dass diese Schritte einen ersten BAW-Resonator herstellen. Ein zweiter BAW-Resonator kann neben dem ersten BAW-Resonator hergestellt werden, wo die zwei Schritte:
    • – Bereitstellen einer untersten Elektrode;
    • – Anordnen eines ersten piezoelektrischen Materials auf oder über der untersten Elektrode;
    zum Herstellen des ersten BAW-Resonators auch dafür verwendet werden, den zweiten BAW-Resonator herzustellen.
  • Um das zweite piezoelektrische Material nur auf dem ersten BAW-Resonator anzuordnen, können weitere fotolitografische Schritte, zum Beispiel mittels Verwendung einer Resistschicht, angewendet werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren des Weiteren folgenden Schritt:
    • – selektives Entfernen des zweiten piezoelektrischen Materials von einer zuvor festgelegten Fläche vor dem Anordnen von Material der obersten Elektrode auf oder über dem ersten piezoelektrischen Material auf der festgelegten Fläche und auf oder über dem zweiten piezoelektrischen Material auf einer weiteren Fläche, die sich nahe der festgelegten Fläche befindet.
  • Die zuvor festgelegte Fläche ist die Fläche des zweiten Resonators, und die weitere Fläche ist die Fläche des ersten Resonators.
  • Im Vergleich zu anderen Verfahren zur Herstellung eines BAW-Bauelements und/oder eines BAW-Duplexers erstellt das vorliegende Verfahren Schichtsysteme mit einer höheren Schichtqualität, was zu verbesserten elektroakustischen Eigenschaften führt, da Parameter, zum Beispiel der elektroakustische Kopplungskoeffizient ĸ2, verbessert werden.
  • Ein solches BAW-Bauelement kann verwendet werden, um einen BAW-Resonator mit einer anderen Resonanzfrequenz als andere Resonatoren zu erhalten. Verschiedene Resonanzfrequenzen können für TX- und RX-Filter in Duplexern benötigt werden. Jedoch können solche Differenzen der Resonanzfrequenzen auch in Abzweigfilterstrukturen benötigt werden, wo Reihenresonatoren eine andere Frequenz im Vergleich zu parallelen Abzweigresonatoren haben müssen. Wenn die Anti-Resonanzfrequenz von Parallelresonatoren größtenteils mit der Resonanzfrequenz von Reihenabzweigresonatoren in einer Abzweigstruktur übereinstimmt, so erhält man ein Bandpassfilter. Wenn die Resonanzfrequenz von Parallelabzweigresonatoren mit der Anti-Resonanzfrequenz von Reihenabzweigresonatoren übereinstimmt, so kann man ein Bandstoppfilter eines Sperrfilters erhalten.
  • Die zwei Abscheidungsschritte in Bezug auf das erste piezoelektrische Material bzw. das zweite piezoelektrische Material können in situ oder mit einer Vakuumunterbrechung ausgeführt werden. Selbst mit einer Vakuumunterbrechung während der verschiedenen Abscheidungsschritte wird eine gute Schichtqualität erhalten.
  • Beispiele von BAW-Bauelementen, Schichtsystemen und Herstellungsverfahren und der jeweiligen Funktionsprinzipien sind in den schematischen Figuren gezeigt. Kurze Beschreibung der Figuren:
  • 1 zeigt einen grundlegenden BAW-Resonatorstapel mit einem Schichtsystem L,
  • 2 zeigt ein BAW-Bauelement mit zwei BAW-Resonatorstapeln,
  • 3 zeigt Elemente eines BAW-Bauelements mit aksutischen Spiegeln,
  • 4 zeigt eine Stufe eines Herstellungsprozesses,
  • 5 zeigt eine Stufe eines Herstellungsprozesses,
  • 6 zeigt eine Stufe eines Herstellungsprozesses,
  • 7 zeigt eine letzte Stufe eines Herstellungsprozesses,
  • 8 zeigt ein Bauelement mit piezoelektrischen Schaltern mit verschiedenen Schließspannungen.
  • 1 zeigt ein BAW-Bauelement BAWC, das ein Schichtsystem L zwischen einer untersten Elektrode BE und einer obersten Elektrode TE umfasst. Das Schichtsystem umfasst eine erste Schicht mit einem ersten piezoelektrischen Material PM1 und eine zweite Schicht mit einem zweiten piezoelektrischen Material PM2. Das zweite piezoelektrische Material PM2 ist zwischen dem ersten piezoelektrischen Material PM1 und der obersten Elektrode TE angeordnet. Das erste piezoelektrische Material PM1 unterscheidet sich von dem zweiten piezoelektrischen Material PM2. Dies erlaubt hochwertige BAW-Bauelemente mit mehr als einem BAW-Resonator auf einem gemeinsamen Trägerchip, wo verschiedene Resonatoren verschiedene Resonanzfrequenzen haben.
  • 2 zeigt ein BAW-Bauelement BAWC, bei der ein erster BAW-Resonator BAWR1 neben einem zweiten BAW-Resonator BAWR2 angeordnet ist. Beide Resonatoren können auf oder über einem Trägersubstrat CS angeordnet sein. Beide Resonatoren umfassen eine unterste Elektrode BE und eine oberste Elektrode TE und das erste piezoelektrische Material PM1. Nur der erste BAW-Resonator BAWR1 umfasst ein zweites piezoelektrisches Material PM2. Das piezoelektrische Material des ersten BAW-Resonators BAWR1 ist dicker als das piezoelektrische Material des zweiten Resonators BAWR2. Somit haben beide Resonatoren verschiedene Resonanzfrequenzen, obgleich sie mit leicht auszuführenden Fertigungsschritten nebeneinander auf oder über einem gemeinsamen Trägersubstrat CS hergestellt werden können.
  • 3 zeigt Hauptkomponenten eines BAW-Bauelements BAWC, bei der im Wesentlichen die oberste Elektrode weggelassen wurde. Zwei Resonatorstapel sind auf jeweiligen Schallspiegeln AM angeordnet. Die Schallspiegel AM umfassen ein Schichtsystem mit abwechselnder hoher und niedriger Schallimpedanz. Der Schallspiegel AM schließt akustische Energie ein und erlaubt das Einrichten eines Resonanzmodus des jeweiligen Resonators.
  • 4 zeigt eine Stufe während eines von mehreren möglichen Herstellungsprozessen, bei der zwei Resonatorstapel nebeneinander auf einem gemeinsamen Trägersubstrat CS angeordnet sind. Nach dem Abscheiden und Strukturieren einer untersten Elektrode BE wird das erste piezoelektrische Material PM1 auf der untersten Elektrode BE für beide Resonatorstapel abgeschieden und strukturiert.
  • Es muss nicht unbedingt notwendig sein, eine oder mehrere Schichten zu strukturieren.
  • 5 zeigt eine weitere Stufe eines Herstellungsprozesses, bei der ein zweites piezoelektrisches Material PM2 auf dem ersten piezoelektrischen Material angeordnet wird. Jedoch wird das zweite piezoelektrische Material PM2 nur in einem der Resonatorstapel benötigt und muss in dem jeweiligen anderen Resonatorstapel entfernt werden.
  • Dementsprechend zeigt 6 eine Stufe, bei der ein Resistfilm RES auf dem Schichtsystem des ersten Resonators angeordnet wird. Der Resistfilm RES schützt das Schichtsystem des späteren ersten Resonators BAWR1, aber das piezoelektrische Material PM2 wird von dem zweiten Resonatorstapel, dem späteren zweiten Resonator BAWR2, links gezeigt, entfernt. Verschiedene Eigenschaften der verschiedenen piezoelektrischen Materialien stellen sicher, dass ein Ätzmittel das zweite piezoelektrische Material in einer solchen Weise ätzt, dass der Ätzprozess stoppt, wenn das zweite piezoelektrische Material PM2 vollständig entfernt wird. Die Oberseite des ersten piezoelektrischen Materials des linken Resonatorstapels bildet eine Ätzstoppzone für den Prozess.
  • 7 zeigt eine letzte Fertigungsstufe, bei der eine oberste Elektrode TE auf beiden Resonatorstapeln abgeschieden und strukturiert wurde.
  • 8 zeigt ein BAW-Bauelement, bei dem ein Schichtsystem, das ein erstes piezoelektrisches Material PM1 und ein zweites piezoelektrisches Material PM2 umfasst, zwischen einer untersten Elektrode BE und einer obersten Elektrode TE angeordnet ist, um einen als frei tragendes Element geformten Schalter SW1 zu bilden. Der Schalter ist neben einem Schalter SW2 ohne das zweite piezoelektrische Material PM2 angeordnet. Die unterschiedlichen Konstruktionen der zwei Schalter erlauben verschiedene Schließspannungen.
  • Weder das BAW-Bauelement noch das Schichtsystem für ein BAW-Bauelement noch das Verfahren zur Herstellung eines BAW-Bauelements sind auf die Ausführungsformen beschränkt, die in der Spezifikation beschrieben oder in den Figuren gezeigt wurden. Bauelemente, Schichtsysteme und Verfahren, die weitere Materialien oder Schichten oder Bauelemente, die weitere Resonatoren umfassen, oder Verfahren, die weitere Abscheidungsschritte oder Ätzschritte oder Kombinationen davon umfassen, beinhalten, fallen ebenfalls unter die vorliegende Erfindung.
  • Bezugszeichenliste:
    • AM:
      Schallspiegel
      BAWC:
      BAW-Bauelement
      BAWR1:
      erster BAW-Resonator
      BAWR2:
      zweiter BAW-Resonator
      BE:
      unterste Elektrode
      CS:
      Trägersubstrat
      L:
      Schichtsystem
      PM1:
      erstes piezoelektrisches Material
      PM2:
      zweites piezoelektrisches Material
      RES:
      Resistfilm
      SW1, SW2:
      Schalter
      TE:
      oberste Elektrode

Claims (12)

  1. BAW-Bauelement (BAWC), umfassend: – einen ersten BAW-Resonator (BAWR1) mit einer untersten Elektrode (BE), einer obersten Elektrode (TE) und ein Schichtsystem (L) zwischen der untersten Elektrode (BE) und der obersten Elektrode (TE), wobei – das Schichtsystem (L) eine erste Schicht mit einem ersten piezoelektrischen Material (PM1) und eine zweite Schicht mit einem zweiten piezoelektrischen Material (PM2) umfasst, – sich das erste piezoelektrische Material (PM1) von dem zweiten piezoelektrischen Material (PM2) unterscheidet.
  2. BAW-Bauelement (BAWC) nach dem vorangegangenen Anspruch, – das ferner einen Trägerchip (CS) und einen zweiten BAW-Resonator (BAWR2) umfasst, wobei – der erste BAW-Resonator (BAWR1) und der zweite BAW-Resonator (BAWR2) auf dem Trägerchip (CS) angeordnet sind.
  3. BAW-Bauelement (BAWC) nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei – das Schichtsystem (L) des ersten BAW-Resonators (BAWR1) eine erste Dicke hat, – der zweite BAW-Resonator (BAWR2) eine piezoelektrische Schicht mit einer zweiten Dicke hat, die sich von der ersten Dicke unterscheidet.
  4. BAW-Bauelement (BAWC) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste piezoelektrische Material (PM1) und das zweite piezoelektrische Material (PM2) eine andere Ätzselektivität mit Bezug auf ein Ätzmittel haben.
  5. BAW-Bauelement (BAWC) nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei das Ätzmittel ein Nassätzmittel ist.
  6. BAW-Bauelement (BAWC) nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei das Ätzmittel 2,36% Tetramethylammoniumhydroxyl und ein Mittel zur Verbesserung der Benetzung umfasst.
  7. BAW-Bauelement (BAWC) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ätzmittel ein Trockenätzmittel ist.
  8. BAW-Bauelement (BAWC) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei – das erste piezoelektrische Material (PM1) Sc-dotiertes AlN ist und das zweite piezoelektrische Material (PM2) AlN ist.
  9. BAW-Bauelement (BAWC) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bauelement (BAWC) ein Duplexer ist und der erste Resonator (BAWR1) ein Resonator eines TX-Filters des Duplexers ist.
  10. Schichtsystem (L) für ein BAW-Bauelement (BAWC), umfassend: – eine erste Schicht, die Sc-dotiertes AlN umfasst, und – eine zweite Schicht, die AlN umfasst.
  11. Verfahren zur Herstellung eines BAW-Bauelements (BAWC), das folgende Schritte umfasst: – Bereitstellen einer untersten Elektrode (BE), – Anordnen eines ersten piezoelektrischen Materials (PM1) auf oder über der untersten Elektrode (BE), – Anordnen eines zweiten piezoelektrischen Materials (PM2), das sich von dem ersten piezoelektrischen Material (PM1) unterscheidet, auf oder über dem ersten piezoelektrischen Material (PM1), – Anordnen einer obersten Elektrode (TE) auf oder über dem zweiten piezoelektrischen Material (PM2).
  12. Verfahren nach dem vorangegangenen Anspruch, das ferner folgenden Schritt umfasst: – selektives Entfernen des zweiten piezoelektrischen Materials (PM2) an einer zuvor festgelegten Fläche vor dem Anordnen von Material der obersten Elektrode (TE) auf oder über dem ersten piezoelektrischen Material (PM1) in der festgelegten Fläche und auf dem zweiten piezoelektrischen Material (PM2) in einer weiteren Fläche, die sich nahe der festgelegten Fläche befindet.
DE112012007237.5T 2012-12-21 2012-12-21 BAW-Bauelement, Schichtsystem für ein BAW-Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines BAW-Bauelements Withdrawn DE112012007237T5 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2012/076714 WO2014094884A1 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Baw component, lamination for a baw component, and method for manufacturing a baw component, said baw component comprising two stacked piezoelectric materials that differ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112012007237T5 true DE112012007237T5 (de) 2015-10-15

Family

ID=47553028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112012007237.5T Withdrawn DE112012007237T5 (de) 2012-12-21 2012-12-21 BAW-Bauelement, Schichtsystem für ein BAW-Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines BAW-Bauelements

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9831851B2 (de)
JP (1) JP6212132B2 (de)
CN (1) CN104854793B (de)
DE (1) DE112012007237T5 (de)
WO (1) WO2014094884A1 (de)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201517879D0 (en) 2015-10-09 2015-11-25 Spts Technologies Ltd Method of deposition
WO2018063294A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Intel Corporation Film bulk acoustic resonator (fbar) devices for high frequency rf filters
WO2018063378A1 (en) 2016-09-30 2018-04-05 Intel Corporation Film bulk acoustic resonator (fbar) devices for high frequency rf filters
US10727809B2 (en) * 2016-12-15 2020-07-28 Qorvo Us, Inc. Bulk acoustic wave resonator with multilayer piezoelectric structure
DE102016125877B4 (de) 2016-12-29 2018-08-23 Snaptrack, Inc. BAW-Resonator- und Resonator-Anordnung
JP6882722B2 (ja) 2017-01-19 2021-06-02 株式会社村田製作所 圧電素子、及び圧電素子を用いた共振子
GB2606319B (en) 2017-07-07 2023-03-08 Skyworks Solutions Inc Substituted aluminum nitride for improved acoustic wave filters
CN111010120A (zh) * 2019-09-20 2020-04-14 天津大学 具有调节层的体声波谐振器、滤波器和电子设备
US20210126619A1 (en) * 2019-10-24 2021-04-29 Skyworks Solutions, Inc. Acoustic wave filter with different types of resonators
WO2021113123A2 (en) * 2019-12-02 2021-06-10 GE Precision Healthcare LLC Methods and systems for ground recover in a transducer array
CN111262548B (zh) * 2019-12-31 2021-06-22 诺思(天津)微系统有限责任公司 体声波谐振器组、滤波器、电子设备、机电耦合系数调整方法
CN111917392A (zh) * 2020-04-14 2020-11-10 诺思(天津)微系统有限责任公司 压电滤波器及其带外抑制改善方法、多工器、通信设备
CN111740715A (zh) * 2020-06-22 2020-10-02 深圳市信维通信股份有限公司 一种滤波装置、一种射频前端装置及一种无线通信装置
CN112133800B (zh) * 2020-08-27 2021-12-21 西安电子科技大学 基于高温扩散形成p型ScAlN层的高效发光二极管及制备方法
US20220069797A1 (en) * 2020-08-31 2022-03-03 Qualcomm Incorporated Substrate comprising acoustic resonators configured as at least one acoustic filter
CN114257208A (zh) * 2020-09-22 2022-03-29 诺思(天津)微系统有限责任公司 体声波谐振器及组件、机电耦合系数差值调整方法、滤波器、电子设备
CN113328714B (zh) * 2021-06-16 2024-03-22 苏州汉天下电子有限公司 压电结构及其制造方法以及包括该压电结构的压电谐振器

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6339276B1 (en) * 1999-11-01 2002-01-15 Agere Systems Guardian Corp. Incremental tuning process for electrical resonators based on mechanical motion
US6441539B1 (en) * 1999-11-11 2002-08-27 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric resonator
US6441703B1 (en) 2000-01-18 2002-08-27 Texas Instruments Incorporated Multiple frequency acoustic reflector array and monolithic cover for resonators and method
US6437667B1 (en) * 2000-02-04 2002-08-20 Agere Systems Guardian Corp. Method of tuning thin film resonator filters by removing or adding piezoelectric material
US6874211B2 (en) * 2001-03-05 2005-04-05 Agilent Technologies, Inc. Method for producing thin film bulk acoustic resonators (FBARs) with different frequencies on the same substrate by subtracting method and apparatus embodying the method
US6483229B2 (en) * 2001-03-05 2002-11-19 Agilent Technologies, Inc. Method of providing differential frequency adjusts in a thin film bulk acoustic resonator (FBAR) filter and apparatus embodying the method
JP3903842B2 (ja) * 2001-07-03 2007-04-11 株式会社村田製作所 圧電共振子、フィルタおよび電子通信機器
DE10149542A1 (de) * 2001-10-08 2003-04-17 Infineon Technologies Ag BAW-Resonator
KR20030058061A (ko) * 2001-12-29 2003-07-07 엘지전자 주식회사 용적 탄성파 공진기를 이용한 모노-다이 무선설비 밴드패스 필터 제조 방법
US6927651B2 (en) * 2003-05-12 2005-08-09 Agilent Technologies, Inc. Acoustic resonator devices having multiple resonant frequencies and methods of making the same
JP2005117641A (ja) 2003-09-17 2005-04-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電体共振器、それを用いたフィルタ及び共用器
JP2005277454A (ja) * 2004-03-22 2005-10-06 Tdk Corp 圧電共振器およびそれを備えた電子部品
JP2008211392A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Matsushita Electric Works Ltd 共振器及びその製造方法
JP5190841B2 (ja) * 2007-05-31 2013-04-24 独立行政法人産業技術総合研究所 圧電体薄膜、圧電体およびそれらの製造方法、ならびに当該圧電体薄膜を用いた圧電体共振子、アクチュエータ素子および物理センサー
DE102008025691B4 (de) 2007-05-31 2011-08-25 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Piezoelektrischer Dünnfilm, piezoelektrisches Material und Herstellungsverfahren für piezoelektrischen Dünnfilm
JP2009089006A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 圧電薄膜振動子の製造方法及び圧電薄膜振動子
JP5598948B2 (ja) * 2009-07-01 2014-10-01 独立行政法人産業技術総合研究所 圧電体薄膜の製造方法および当該製造方法により製造される圧電体薄膜
US9602073B2 (en) * 2013-05-31 2017-03-21 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic wave resonator having piezoelectric layer with varying amounts of dopant
US8610333B2 (en) * 2010-09-24 2013-12-17 Wei Pang Acoustic wave devices
CN102075161B (zh) 2011-01-20 2013-06-05 张�浩 声波器件及其制作方法
JP5817673B2 (ja) 2011-11-18 2015-11-18 株式会社村田製作所 圧電薄膜共振子及び圧電薄膜の製造方法
US9065421B2 (en) * 2012-01-31 2015-06-23 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Film bulk acoustic resonator with multi-layers of different piezoelectric materials and method of making
JP6023351B2 (ja) * 2012-12-21 2016-11-09 エプコス アクチエンゲゼルシャフトＥｐｃｏｓ Ａｇ Ｂａｗ部品及びｂａｗ部品の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014094884A1 (en) 2014-06-26
JP6212132B2 (ja) 2017-10-11
CN104854793A (zh) 2015-08-19
US20150333248A1 (en) 2015-11-19
JP2016504870A (ja) 2016-02-12
US9831851B2 (en) 2017-11-28
CN104854793B (zh) 2018-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112012007237T5 (de) BAW-Bauelement, Schichtsystem für ein BAW-Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines BAW-Bauelements
DE112004001968B4 (de) Entkoppeltes, gestapeltes, akustisches Volumenresonator-Bandpassfilter mit steuerbarer Durchlassbandbreite
DE112004002004B4 (de) Akustische Filmvolumenresonator-Vorrichtungen (FBAR-Vorrichtungen) mit vereinfachtem Gehäuseeinbau
EP1435132B1 (de) Piezoelektrisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung
DE60318283T2 (de) Herstellen des Dünnfilmresonatorfilters
US10097152B2 (en) MEMS component having AlN and Sc and method for manufacturing a MEMS component
DE102014105951A1 (de) Akustischer Resonator mit einer Planarisierungsschicht und ein Verfahren zum Herstellen desselben
DE102006020230A1 (de) Piezoelektrischer Dünnfilmresonator und Filter, der diesen aufweist
DE102007007805A1 (de) Piezoelektrischer Dünnfilmresonator, Piezoelektrischer Dünnfilmresonatorfilter und Herstellungsverfahren für diese
DE102011004553A1 (de) Volumenakustikresonatorstrukturen enthaltend eine Einzelmaterialakustikkopplungsschicht, die eine inhomogene akustische Eigenschaft aufweist
DE102022100739A1 (de) Entkoppelte transversal angeregte akustische filmvolumenresonatoren
WO2003105340A1 (de) Abstimmbares filter und verfahren zur frequenzabstimmung
DE112020005340T5 (de) Energieeinschliessung in akustikwellenvorrichtungen
DE102019104423B4 (de) BAW-Resonator mit einer verbesserten Kristallqualität, HF-Filter, Muliplexer und Herstellungsverfahren
DE102018104947B3 (de) BAW-Resonator mit einem erhöhten Qualitätsfaktor
DE102018132862A1 (de) Akustischer Oberflächenwellenresonator und Multiplexer, der diesen umfasst
DE10150253A1 (de) Piezoelektrisches Bauelement
EP1419576B1 (de) Filteranordnung mit volumenwellen-resonator
DE102018133377A1 (de) Piezoelektrisches Material und piezoelektrische Vorrichtung
DE102019120178B4 (de) Elektroakustische Filterkomponente und Herstellungsverfahren
DE102018124157A1 (de) Für hohe Frequenzen ausgelegte SAW-Vorrichtung
DE102018107602B4 (de) BAW Resonator, HF-Filter, Multiplexer und Verfahren zur Herstellung eines BAW-Resonators
DE102019129335A1 (de) Elektrische Komponente und Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Komponente
DE102019124861A1 (de) Filterchip und SAW-Resonator erster Art
DE102018105091A1 (de) HF-Filter, HF-Filterkomponente und Verfahren zur Herstellung eines HF-Filters

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SNAPTRACK, INC., SAN DIEGO, US

Free format text: FORMER OWNER: EPCOS AG, 81669 MUENCHEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: BARDEHLE PAGENBERG PARTNERSCHAFT MBB PATENTANW, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee