DE69933907T2 - Akustischer Resonator und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

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Description

  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft akustische Resonatoren, und insbesondere Resonatoren, die als Filter für elektronische Schaltkreise verwendet werden können.
  • Hintergrund der Erfindung
  • US-A-5,666,706 offenbart einen akustischen Resonator, der folgendes umfaßt: eine erste Elektrode, die eine leitende Schicht umfaßt; eine zweite Elektrode, die eine leitende Schicht umfaßt; und eine piezoelektrische Schicht, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode eingeschoben ist. Eine ähnliche Struktur ist in EP-A-771070 dargestellt.
  • Die Notwendigkeit, die Kosten und Größe von elektronischen Geräten zu verringern, hat zu einem anhaltenden Bedarf nach kleineren Filterelementen geführt. Produkte der Unterhaltungselektronik, wie etwa Mobiltelefone und Miniaturradios setzten enge Grenzen sowohl für die Größe, wie die Kosten der in ihnen enthaltenen Komponenten. Viele solche Vorrichtungen verwenden Filter, die auf exakte Frequenzen eingestellt werden müssen. Daher hat es anhaltende Anstrengungen gegeben, preiswerte, kompakte Filtereinheiten bereitzustellen.
  • Eine Klasse von Filterelementen, die das Potential zur Befriedigung dieses Bedarfs hat, wird aus akustischen Resonatoren konstruiert. Diese Vorrichtungen verwenden longitudinale akustische Volumenwellen in einem dünnen Film aus piezoelektrischem (PZ) Material. In einer ersten einfachen Anordnung ist eine Schicht aus PZ-Material zwischen zwei Metallelektroden eingeschoben. Die Schichtstruktur wird in der Luft aufgehängt, indem sie entlang des Außenumfangs gestützt wird. Wenn ein elektrisches Feld durch eine aufgedrückte Spannung zwischen den Elektroden erzeugt wird, verwandelt das PZ-Material einen Teil der elektrischen Energie in mechanische Energie in Form von Schallwellen. Die Schallwellen propagieren in der selben Richtung, wie das elektrische Feld, und werden von der Elektrode-Luft-Grenze zurückreflektiert.
  • Bei der mechanischen Resonanz erscheint die Vorrichtung als elektronischer Resonator; daher kann die Vorrichtung als Filter dienen. Die mechanische Resonanzfrequenz ist diejenige, bei der die halbe Wellenlänge der Schallwellen, die sich in der Vorrichtung fortpflanzen, gleich der gesamten Dicke der Vorrichtung bei einer gegebenen Phasengeschwindigkeit des Schalls im Material ist. Da die Schallgeschwindigkeit um viele Größenordnungen kleiner als die Lichtgeschwindigkeit ist, kann der sich ergebende Resonator ziemlich kompakt sein. Resonatoren für Anwendungen im GHz-Bereich können in physischen Dimensionen von weniger als 100 Mikrometern im Durchmesser und wenigen Mikrometern in Dicke konstruiert werden.
  • Im Zentrum der Dünnfilm-Akustischer-Volumenresonatoren („Thin Film Bulk Acoustic Resonator", FBAR) und der Gestapelter-Dünnfilm-Akustischer-Volumenresonatoren („Stacked Thin Film Bulk Acoustic Resonator", SBAR) liegt ein dünner gesputterter piezoelektrischer Film mit einer Dicke von der Größenordnung von einem oder zwei Mikrometern. Das Piezoelektrikum wird zwischen Elektroden oben und unten eingeschoben, die als elektrische Leiter dienen, um ein elektrisches Feld durch das Piezoelektrikum bereitzustellen. Das Piezoelektrikum wiederum wandelt einen Teil des elektrischen Feldes in ein mechanisches Feld um. Ein zeitabhängiges „Spannungs-Dehnungs-Feld" wird sich in Antwort auf ein zeitabhängiges angelegtes elektrisches Feld ausbilden.
  • Um als Resonator zu wirken muß der eingeschobene piezoelektrische Film in Luft aufgehängt sein, um die Luft-Kristall-Grenze bereitzustellen, welche die Schallwellen im Film einfängt. Die Vorrichtung wird üblicherweise auf der Oberfläche eines Substrats gefertigt, indem eine untere Elektrode, die PZ-Schicht, und dann die obere Elektrode abgelagert wird. Daher ist eine Luft-Kristall-Grenze auf der Oberseite der Vorrichtung schon vorhanden. Eine zweite Luft-Kristall-Grenze muß an der Unterseite der Vorrichtung bereitgestellt werden. Es gibt mehrere Ansätze vom Stand der Technik, um diese zweite Luft-Kristall-Grenze zu erhalten.
  • Der erste Ansatz umfaßt das Wegätzen des Wafers, der das Substrat bildet. Wenn das Substrat aus Silizium besteht, wird das Silizium von der Rückseite aus unter Verwendung von heißem KOH weggeätzt. Dies hinterläßt den Resonator, der er auf der Vorderseite konstruiert und von seinen Rändern gehalten wird. Die Löcher, die durch einen solchen Wafer gefertigt werden, lassen den Wafer sehr empfindlich und sehr bruchanfällig werden. Des weiteren beschränkt die Verwendung von Naßätzungsmitteln, wie etwa KOH mit seiner Ätzneigung von 54,7 Grad, die endgültige Dichte, und damit die Ausbeute von FBAR/SBAR-Filtern auf dem Wafer. Beispielsweise benötigten Vorrichtungen mit Seitenabmessungen von etwa 150 μm mal 150 μm, die auf einem Standardsiliziumwafer von 530 μm Dicke gefertigt werden, ein rückseitiges Ätzloch von ca. 450 μm mal 450 μm. Daher kann nur etwa 1/9 des Wafers produktiv verwendet werden.
  • Das zweite Verfahren vom Stand der Technik zur Bereitstellung einer Luft-Kristall-Grenze unter der Vorrichtung besteht darin, eine FBAR/SBAR-Vorrichtung vom Luftüberbrückungs-Typ zu erzeugen. Üblicherweise wird zuerst eine Opferschicht aufgebracht, und die Vorrichtung dann oben auf dieser Opferschicht gefertigt. Bei oder nahe dem Ende des Vorgangs wird die Opferschicht entfernt. Da die gesamte Verarbeitung auf der Vorderseite geschieht, leidet dieser Ansatz nicht darunter, daß sie beidseitige Ausrichtung und große rückseitige Löcher umfaßt. Dieser Ansatz ist jedoch nicht ohne inhärente Schwierigkeiten. Zum einen ist das Verfahren schwer auf große Vorrichtungen anzuwenden. Üblicherweise besteht die Opferschicht aus thermisch gewachsenem SiO2, das mittels HF entfernt wird. Die Ätzrate liegt in der Größenordnung von 1000 bis 3000 A/Minute. Um unter Vorrichtungsflächen zu ätzen, die von der Größenordnung von 150 μm mal 150 μm oder größer sind, wird eine Ätzzeit von mehr als 500 Minuten benötigt. Zusätzlich dazu, daß sie übermäßig lange dauert, führt das Aussetzen der Metallelektroden gegenüber dem Ätzmittel für Zeiträume von mehr als 30 Minuten zur Delamination der Metallelektroden von der piezoelektrischen Schicht.
  • Der dritte Ansatz vom Stand der Technik wird als starr befestigter Resonator („solidly mounted resonator", SMR) bezeichnet, da es unter den Vorrichtungen keine Luftspalten gibt. Die große akustische Impedanz an der Unterseite der Vorrichtung wird erzeugt, indem ein akustischer Bragg-Reflektor verwendet wird. Der Bragg-Reflektor ist aus Schichten von Materialien mit abwechselnder hoher und niedriger akustischer Impedanz gefertigt. Jede der Dicken ist auf ein Viertel der Wellenlänge der Resonanzfrequenz festgelegt. Mit genügend Schichten ist die effektive Impedanz bei der Piezoelektrikum-Elektrode-Grenze viel größer, als die akustische Impedanz der Vorrichtung, so daß die Schallwellen wirksam im Piezoelektrikum gefangen sind.
  • Während dieser Ansatz die oben behandelten Probleme bei der Erzeugung einer freistehenden Membran vermeidet, hat er eine Anzahl von Problemen. Die Wahl des Materials, das im Bragg-Reflektor verwendet wird, ist begrenzt, da Metalle für diese Schichten nicht verwendet werden können, da die Metallschichten parasitäre Kondensatoren bilden würden, welche die elektrische Leistung des Filters herabsetzen. Der Grad an Differenz der akustischen Impedanz der Schichten, die aus verfügbaren dielektrischen Materialien gefertigt werden, ist nicht groß. Daher werden mehr Schichten benötigt. Dies verkompliziert den Fertigungsvorgang, da die Spannung auf jeder Schicht genau gesteuert werden muß. Nach vielen Schichten ist die Vorrichtung nicht dienlich zur Integration mit anderen aktiven Elementen, da das Fertigen von Kontaktlöchern durch 10 bis 14 Schichten schwierig ist. Darüber hinaus haben die bisher publizierten Vorrichtungen wesentlich niedrigere effektive Kopplungskoeffizienten, als Vorrichtung mit Luftüberbrückung. Als Ergebnis zeigen Filter, die auf SMR basieren, verringerte effektive Bandbreiten, verglichen mit Vorrichtung mit Luftüberbrückung.
  • Allgemein ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte FBAR/SBAR-Vorrichtung bereitzustellen.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine FBAR/SBAR-Vorrichtung bereitzustellen, die keine rückseitige Ätzung des Substrats benötigt.
  • Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine FBAR/SBAR-Vorrichtung bereitzustellen, die keine übermäßig langen Ätzzeiten zum Erzeugen eines Luftspalts unter der Vorrichtung benötigt.
  • Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung und den begleitenden Zeichnungen deutlich werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren zur Fertigung eines akustischen Resonators nach Anspruch 1 und einen akustischen Resonator an, der gemäß dieses Verfahrens gefertigt ist, wie er in Anspruch 8 definiert ist.
  • Ein Resonator nach der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Schicht aus piezoelektrischem Material, die zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode eingeschoben ist. Die erste Elektrode umfaßt eine leitenden Schicht mit einer Variation im quadratischen Mittel (RMS-Variation) der Höhe von weniger als 2 μm. Der Resonator überbrückt einen Hohlraum im Substrat, auf dem der Resonator konstruiert ist. Der Resonator wird konstruiert, indem ein Hohlraum im Substrat erzeugt wird, und dieser mit einem Opfermaterial gefüllt wird, das aus dem Hohlraum schnell entfernt werden kann, nachdem die verschiedenen Schichten, aus denen der Resonator besteht, abgelagert wurden. Die Oberfläche des gefüllten Hohlraums wird poliert, um eine RMS-Variation der Höhe von weniger als 0,5 μm bereitzustellen. Eine erste Elektrode wird auf der polierten Oberfläche mit einer Dicke abgelagert, die sicherstellt, daß die RMS-Variation der Höhe der Metallschicht weniger als 2 μm beträgt. Die piezoelektrische Schicht wird auf der ersten Elektrode abgelagert, und die zweite Elektrode wird dann auf der piezoelektrischen Schicht abgelagert. Das Opfermaterial wird dann aus dem Hohlraum entfernt, indem Öffnungen in den Hohlraum geöffnet werden, und das Material durch die Öffnungen entfernt wird. Das bevorzugte Opfermaterial ist Phosphor-Silika-Glas.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Querschnitt eines FBAR-Resonators
  • 2 ist ein Querschnitt eines SBAR-Resonators
  • 3–7 sind Querschnitte eines Teils eines Wafers, auf dem ein FBAR mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung konstruiert wird.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung kann besser mit Bezug auf die 1 und 2 verstanden werden, die Querschnitte eines FBAR bzw. eines SBAR sind. Bezug nehmend auf 1 umfaßt FBAR 20 eine untere und eine obere Elektrode 23 bzw. 21, zwischen die ein Teil einer Schicht aus piezoelektrischem (PZ) Material 22 eingeschoben ist. Das bevorzugte PZ-Material ist Aluminiumnitrid, AlN. Die im Resonator 20 verwendeten Elektroden sind vorzugsweise aus Molybdän hergestellt; es können jedoch auch Ausführungsformen konstruiert werden, die andere Materialien verwenden.
  • Diese Vorrichtungen verwenden longitudinale akustische Volumenwellen in dem dünnen Film aus PZ-Material. Wenn ein elektrisches Feld zwischen den beiden Elektroden durch eine aufgedrückte Spannung erzeugt wird, verwandelt das PZ-Material einen Teil der elektrischen Energie in mechanische Energie in der Form von Schallwellen. Die Schallwellen propagieren in die selbe Richtung, wie das elektrische Feld, und werden von der Elektrode-Luft-Grenze zurückreflektiert.
  • Bei der mechanischen Resonanz erscheint die Vorrichtung als elektronischer Resonator; daher kann die Vorrichtung als Sperrfilter (Notchfilter) dienen. Die mechanische Resonanzfrequenz ist die Frequenz, bei der die halbe Wellenlänge der Schallwellen, die in der Vorrichtung propagieren, gleich der gesamten Dicke der Vorrichtung bei einer gegebenen Phasengeschwindigkeit des Schalls im Material ist. Da die Schallgeschwindigkeit um viele Größenordnungen kleiner als die Lichtgeschwindigkeit ist, kann der resultierende Resonator ziemlich kompakt sein. Resonatoren für Anwendungen im GHz-Bereich können in physischen Dimensionen in der Größenordnung von 100 μm und wenigen μm in Dicke konstruiert werden.
  • Beziehen Sie sich jetzt auf 2, die ein Querschnitt eines SBAR 40 ist. Ein SBAR stellt elektrische Funktionen bereit, die analog denen eines Bandpaßfilters sind. Der SBAR 40 besteht grundsätzlich aus zwei FBAR-Filtern, die mechanisch gekoppelt sind. Ein Signal durch die Elektroden 43 und 44 mit der Resonanzfrequenz einer PZ-Schicht 41 wird akustische Energie an eine PZ-Schicht 42 übertragen. Die mechanischen Schwingungen in der PZ-Schicht 42 werden in den Elektroden 44 und 45 durch das PZ-Material in ein elektrisches Signal umgewandelt.
  • Die Art, in der ein FBAR und SBAR nach der vorliegenden Erfindung konstruiert werden, kann einfacher mit Bezug auf die 3–7 verstanden werden, die Querschnitte eines Teils eines Wafers 101 sind, auf dem ein FBAR 110 mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung konstruiert wird. Die vorliegende Erfindung verwendet eine Opferschicht, die ein Material umfaßt, das viel leichter geätzt werden kann, als die thermischen Oxide, die in Verfahren vom Stand der Technik, die auf Opferschichten basieren, verwendet werden. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Opferschicht aus Phosphor-Silika-Glas (PSG) konstruiert.
  • Bezug nehmend auf 3 wird eine Vertiefung 102 in ein Substrat 101 geätzt, das vorzugsweise ein herkömmlicher Siliziumwafer von der Art ist, wie sie in der Schaltkreisfertigung verwendet wird. Die Vertiefung ist vorzugsweise kleiner als 30 μm. Man sollte beachten, daß die Tiefe des Hohlraums unter dem FBAR nur ausreichend groß sein muß, um die Verschiebung, die von der piezoelektrischen Schicht ausgelöst wird, aufzunehmen. Daher reicht es, wenn die Vertiefung eine Tiefe von einigen μm hat.
  • Eine dünne Schicht von thermischem Oxid wächst auf der Oberfläche des Wafers, um zu verhindern, daß das Phosphor aus dem PSG in die Schicht diffundiert. Eine solche Diffusion würde das Silizium in einen Leiter verwandeln, was den elektrischen Betrieb der endgültigen Vorrichtung stören würde.
  • Bezug nehmend auf 4 wird dann eine PSG-Schicht auf dem Wafer abgelagert. Das PSG wird bei einer Temperatur von ~450C abgelagert, wobei eine Silan- und eine P2O5-Quelle verwendet werden, um ein weiches, glas-artiges Material auszubilden, das ungefähr aus 8% Phosphor besteht. Dieses Niedertemperaturverfahren ist dem Fachmann wohlbekannt und wird daher hier nicht im Detail beschrieben. Das PSG ist die bevorzugte Wahl für eine Opferschicht, da es ein sehr sauberes, inertes Material ist, das bei dieser relativ niedrigen Temperatur abgelagert werden kann und in einer verdünnten H2O:HF-Lösung mit einer sehr hohen Ätzrate geätzt werden kann. Bei einem Verdünnungsverhältnis von 10:1 werden Ätzraten in der Größenordnung von 3 μm pro Minute erreicht.
  • Unglücklicherweise ist eine native Opferschicht aus PSG-Material eine schlechte Basis zur Konstruktion eines akustischen Resonators. Auf der atomaren Ebene sind die Oberflächen solcher abgelagerten Schichten im Atom-Bereich sehr rauh. Ein akustischer Resonator vom FBAR/SBAR-Typ erfordert ein piezoelektrisches Material, in dem Kristalle in Säulen wachsen, die rechtwinklig zur Ebene der Elektroden sind. Versuche, gut-kollimierte piezoelektrische Filme auf der Oberfläche einer PSG-Schicht wachsen zu lassen, führen im besten Falle zu minderwertigem polykristallinem Material, das wenig oder keinen piezoelektrischen Effekt zeigt, da die vielen Facetten der rauhen Oberfläche Kristallwachstum in einer Vielzahl von Richtungen anregen.
  • Die vorliegende Erfindung überwindet diese Schwierigkeit, indem sie die PSG-Oberfläche poliert, um eine atomar glatte Fläche bereitzustellen. Bezug nehmend auf 5 wird die Oberfläche der PSG-Schicht 105 zuerst planarisiert, indem sie mit einem Schlamm poliert wird, um die Anteile der PSG-Schicht außerhalb der Vertiefung 102 zu entfernen. Das übrige PSG kann dann mit einem feineren Schlamm poliert werden. Alternativ kann ein einziger feinerer Schlamm für beide Polierschritte verwendet werden, wenn die zusätzliche Zeit zum Polieren nicht störend ist. Das Ziel ist es, eine „Spiegel"-ähnliche Politur zu erzeugen.
  • Das Säubern dieser Wafer ist ebenfalls entscheidend. Der Schlamm wird Partikel von Silika-Grobstaub auf dem Wafer hinterlassen. Dieser Grobstaub muß entfernt werden. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dies erreicht, indem eine zweite Polierscheibe mit einem steifen, harten Kissen, etwa aus PolytexTM (Rodel, Connecticut) verwendet wird. Entionisiertes Wasser wird als Schmiermittel verwendet. Die Wafer werden, nachdem sie poliert wurden, in entionisiertem Wasser gehalten, bis sie für den endgültigen Säuberungsschritt bereit sind. Die Wafer sollten zwischen dem letzten Polierschritt und dem letzten Säuberungsschritt nicht trocknen gelassen werden. Der letzte Säuberungsschritt umfaßt das Eintauchen des Wafers in eine Abfolge von Behältern, die verschiedenen Chemikalien enthalten. Jeder Behälter wird Ultraschallerregung ausgesetzt. Solche Säuberungsbänke sind im Stand der Technik wohlbekannt, und werden daher hier nicht im Detail beschrieben. Eine Säuberungsbank von der MegasonicTM Bauart, die von Ameramade, Kalifornien U.S.A. angeboten wird, wurde für angemessen befunden.
  • Die vorliegende Erfindung stützt sich auf die überraschende Entdeckung, daß eine derartige glatte Oberfläche eine Basis für die Ablagerung von hoch-texturiertem c-achsen-piezoelektrischem Material, das hervorragende piezoelektrische Eigenschaften aufweist, bildet, trotz der Tatsache, daß es keine Kristallstruktur enthält, welche die piezoelektrische Schicht „impft".
  • Der Grobstaub besteht aus Silikapartikeln. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein von Rodel gefertigter Schlamm (#1508) verwendet, der ein ammoniak-basierter Schlamm aus Silikapartikeln ist.
  • Während die obige Beschreibung eine spezielle Polier- und Säuberungsmethode aufgezeigt hat, kann jede Polier- und Säuberungsmethode verwendet werden, die eine Oberfläche von der benötigten Glätte bereitstellt. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die endgültige Oberfläche eine Variation des quadratischen Mittelwerts („root-mean-squared variation", RMS) der Höhe von weniger als 0,5 μm, wie mit einer Rasterkraftmikroskopsonde gemessen wurde.
  • Nachdem die Oberfläche gesäubert worden ist, wird die untere Elektrode 111 des FBAR 110 abgelagert, wie in 6 gezeigt ist. Das bevorzugte Elektrodenmaterial ist Molybdän; andere Materialien werden jedoch für den Fachmann offensichtlich sein. Die Elektroden können zum Beispiel aus Al, W, Au, Pt, oder Ti konstruiert werden. Molybdän wird bevorzugt wegen seines niedrigen thermoelastischen Verlusts. Mo hat zum Beispiel schätzungsweise 56 mal weniger thermoelastischen Verlust als Al.
  • Die Dicke der unteren Elektrode ist auch wichtig. Dickere Schichten sind rauher als dünnere Schichten. Wie oben festgehalten wurde, ist das Aufrechterhalten einer glatten Oberfläche zum Ablagern der piezoelektrischen Schicht für die Leistung des endgültigen Resonators entscheidend. Daher beträgt die Dicke der unteren Elektrode vorzugsweise weniger als 1000 A. Das Mo wird vorzugsweise durch Sputtern abgelagert. Dies stellt eine Mo-Schicht bereit, die eine RMS-Variation der Höhe von weniger als 2 μm besitzt.
  • Nachdem die untere Elektrode abgelagert wurde, wird die piezoelektrische Schicht 112 abgelagert. Das bevorzugte Material für die piezoelektrische Schicht ist AlN, das auch durch Sputtern abgelagert wird. Da das Ablagern von AlN zum Ausbilden einer piezoelektrischen Schicht im Stand der Technik wohlbekannt ist, wird dieser Ablagerungsvorgang hier nicht im Detail behandelt. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die piezoelektrische Schicht eine Dicke zwischen 0,1 und 10 μm.
  • Schließlich wird die obere Elektrode 113 abgelagert. Die obere Elektrode wird vorzugsweise auch aus Mo konstruiert. Die Dicke dieser Elektrode ist jedoch weniger entscheidend, da sie die Ablagerung der piezoelektrischen Schicht nicht beeinflußt.
  • Nachdem die FBAR-Struktur abgelagert ist, werden Öffnungen zur darunterliegenden Opferschicht 105 geöffnet, und das PSG entfernt, indem mit verdünnter H2O:HF-Lösung eingeätzt wird, wie in 7 gezeigt ist. Dies hinterläßt den FBAR 110, der über der ursprünglichen Vertiefung 102 aufgehängt ist.
  • Das obige Beispiel hat die Konstruktion eines FBAR verwendet. Es wird jedoch für den Fachmann aus der vorangegangenen Beschreibung offensichtlich sein, daß ein SBAR unter Verwendung des gleichen Vorgangs konstruiert werden kann. Im Falle eines SBAR muß eine zusätzliche piezoelektrische Schicht und Elektrode abgelagert werden. Da die zweite piezoelektrische Schicht auf der oberen Elektrode des „FBAR" konstruiert wird, muß die Dicke der oberen Elektrode auch < 1000 A gehalten werden, um eine geeignete Oberfläche zum Ablagern der zweiten piezoelektrischen Schicht bereitzustellen.
  • Während die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Opferschicht verwenden, die aus PSG aufgebaut ist, können auch andere Materialien verwendet werden. Zum Beispiel können andere Arten von Glas, wie BPSG oder Aufschleuder-Glas verwendet werden. Zusätzlich gibt es Kunststoffe, wie etwa Polyvinyl, Polypropylen und Polystyren, die entweder durch Aufschleudern auf das Material oder durch Ablagern in speziellen Kammern abgelagert werden können. Wie bei der PSG-Opferschicht ist die Politur bei diesen Materialien ebenfalls entscheidend, da die Oberflächen dieser Materialien, wenn sie abgelagert sind, nicht atomar glatt sind.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines akustischen Resonators (20, 40, 110) auf einem Substrat (101), das eine obere Fläche aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Erzeugen einer Vertiefung (102) in der oberen Fläche; Füllen der Vertiefung (102) mit einem Opfermaterial (105), wobei die gefüllte Vertiefung (102) eine Oberfläche aufweist, die auf einer Ebene mit der oberen Fläche des Substrats (101) liegt, wobei die Oberfläche eine Variation des quadratischen Mittelwerts in der Höhe von weniger als 0,5 μm aufweist; Ablagern einer ersten Elektrode (23, 45, 111) auf der Oberfläche; Ablagern einer Schicht eines piezoelektrischen Materials (22, 42, 112) auf der ersten Elektrode (23, 45, 111); Ablagern einer zweiten Elektrode (21, 44, 113) auf der Schicht des piezoelektrischen Materials (22, 42, 112); und Entfernen des Opfermaterials (105) aus der Vertiefung (102).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Opfermaterial (105) ein Material umfaßt, das aus der folgenden Gruppe gewählt ist: Phosphor-Silika-Glas, Borophosphor-Silika-Glas, Aufschleuder-Glas, Polyvinyl, Polypropylen und Polystyren.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Füllens der Vertiefung (102) die folgenden Schritte umfaßt: Ablagern einer Schicht des Opfermaterials (105) über der Vertiefung (102); Planarisierung der abgelagerten Schicht; und Polieren der planarisierten Schicht.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, welches ferner einen Schritt umfaßt, in dem eine Schicht eines elektrisch isolierenden Materials (103) auf die Oberfläche des Substrats (101) und der Vertiefung (102) aufgebracht wird, bevor die Schicht des Opfermaterials (105) abgelagert wird, wobei das elektrisch isolierenden Material eine Diffusion von Elementen in dem Opfermaterial (105) in das Substrat (101) verhindert.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Elektrode (23, 45, 111) Molybdän enthält.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schicht des piezoelektrischen Materials (22, 42, 112) Aluminiumnitrid enthält.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Vertiefung (102) weniger als 30 μm tief ist.
  8. Akustischer Resonator (20, 40, 110), der gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist und folgendes umfaßt: die erste Elektrode (23, 45, 111), welche eine leitende Schicht umfaßt, die einen quadratischen Mittelwert in der Variation der Höhe von weniger als 2 μm aufweist; die zweite Elektrode (21, 44, 113), welche eine leitende Schicht umfaßt; und die Schicht des piezoelektrischen Materials (22, 42, 112), welche zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist.
  9. Akustischer Resonator (20, 40, 110) nach Anspruch 8, bei dem die erste Elektrode (23, 45, 111) die Vertiefung (102) überbrückt.
  10. Akustischer Resonator (20, 40, 110) nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Oberfläche des Substrats (101) eine elektrisch isolierende Schicht (103) umfaßt.
DE69933907T 1998-06-02 1999-03-17 Akustischer Resonator und Verfahren zur Herstellung desselben Expired - Lifetime DE69933907T2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US88964 1998-06-02
US09/088,964 US6060818A (en) 1998-06-02 1998-06-02 SBAR structures and method of fabrication of SBAR.FBAR film processing techniques for the manufacturing of SBAR/BAR filters

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Publication Number Publication Date
DE69933907D1 DE69933907D1 (de) 2006-12-21
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