WO2004021568A1 - Resonator und bauelement mit hermetischer verkapselung - Google Patents

Resonator und bauelement mit hermetischer verkapselung Download PDF

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WO2004021568A1
WO2004021568A1 PCT/EP2003/006597 EP0306597W WO2004021568A1 WO 2004021568 A1 WO2004021568 A1 WO 2004021568A1 EP 0306597 W EP0306597 W EP 0306597W WO 2004021568 A1 WO2004021568 A1 WO 2004021568A1
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resonators
resonator
acoustic
dielectric
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Ralph Stoemmer
Habbo Heinze
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Epcos Ag
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Definitions

  • the invention relates to a resonator working with bulk acoustic waves, in particular a bulk acoustic wave resonator or thin film acoustic wave resonator (BAW resonator or FBAR resonator) and a component containing one or more such resonators with hermetic encapsulation.
  • a bulk acoustic wave resonator or thin film acoustic wave resonator BAW resonator or FBAR resonator
  • Such resonators are particularly suitable for bandpass filters in modern filter technology and can, for. B. be used in the devices of mobile communication.
  • a resonator working with bulk acoustic waves has a piezoelectric layer which is arranged between two metal layers (electrodes).
  • the layers are deposited one after the other on a substrate and are structured in such a way that several resonators are formed, e.g. are electrically connected to one another via their correspondingly structured electrodes and can, for example, implement a filter circuit together.
  • an acoustic mirror is arranged under the resonator or an air gap is provided.
  • An acoustic mirror consists of at least two, but preferably more layers, which alternately consist of materials with high and low acoustic impedance. The material and thickness of these layers are chosen so that for the selected resonance frequency of the resonator, all layer thicknesses in the range of a quarter wavelength (or odd multiples of a quarter wavelength) contribute to the acoustic wave propagating in the respective layer material that frequency are. Under these conditions, the theoretical ideal case of maximum constructive interference of the acoustic waves reflected at the boundary layers is optimally approximated, thus preventing acoustic energy from escaping from the resonator.
  • a resonator or a component which works with bulk acoustic waves and which has such resonators is, like a surface acoustic wave component (Surface Acoustic Wave or SAW component), sensitive to mass loading or damage by contaminating substances on the surface of the resonators.
  • SAW component Surface Acoustic Wave
  • component housings which are known and in which the components are installed, for example glued, are usually used.
  • Such housings for example made of ceramic or metal, are in particular in two parts and consist, for example, of a trough and a cover or a carrier and a cap, the two housing parts being able to be glued, welded or soldered to one another after the component has been inserted.
  • the object of the present invention is to provide an encapsulation for an FBAR resonator or a component constructed therefrom, which ensures adequate hermetic sealing with adequate mechanical protection and is simpler than known solutions.
  • the invention proposes to provide an acoustic mirror above a conventionally constructed resonator, which comprises a dielectric and a metal layer.
  • the dielectric layer is designed in such a way that it simultaneously represents a hermetic seal for the resonator or resonators.
  • the metal layer forming the second layer of the acoustic mirror can advantageously serve for electromagnetic shielding.
  • sealing is already achieved with a specially constructed acoustic mirror, without further encapsulation layers having to be arranged above the acoustic mirror.
  • the dielectric layer is selected such that it alone provides sufficient hermetic sealing of the resonator or a component constructed from it guaranteed.
  • a resonator according to the invention is therefore of considerably simpler construction, is therefore less expensive and easier to manufacture and has a smaller component volume than known components.
  • An advantageous acoustic mirror effect is achieved if the layer thicknesses of the dielectric layer and metal layer are selected as a function of the material used so that their thickness is about a quarter of the wavelength (or an odd multiple of a quarter of a length) that in the corresponding material. propagatable acoustic volume wave corresponds.
  • the reflection of the acoustic mirror is influenced by the greatest possible difference in the acoustic impedance of the two mirror layers.
  • an organic layer and in particular a so-called low-k dielectric for the dielectric layer.
  • Such materials are known as dielectrics on electronic components and are proposed here for the first time as a functional component for components working with acoustic waves.
  • These low-k dielectrics are distinguished by an extraordinarily low acoustic impedance and, moreover, usually have exceptionally good insulation and sealing properties which make them particularly suitable for the sealing mirror layer according to the invention.
  • the object according to the invention is already achieved with an acoustic mirror which has two suitable mirror layers (dielectric layer and metal layer) of low or high acoustic impedance. If the encapsulation is also to have a high mechanical strength, it is proposed in a further development according to the invention to arrange at least one further layer or a further pair of layers above the acoustic mirror in such a way that one alternating sequence of layers of relatively low acoustic impedance and of layers of relatively high acoustic impedance results.
  • the choice of material and the exact layer thickness are less critical for further acoustic mirror layers to be arranged above than for first two layers.
  • other and in particular more cost-effective materials are therefore also suitable, which would themselves be less or not suitable for the acoustic mirror consisting of dielectric layer and metal layer.
  • the invention can be implemented with a single resonator. Since common uses of resonators working with bulk acoustic waves are usually filter circuits, the invention can also encapsulate a circuit consisting of a plurality of resonators connected to one another. Such a circuit is usually structured from a common layer structure, which comprises at least a first electrode, a piezoelectric layer and a second electrode. By means of suitable structuring steps of the electrode layers and possibly also of the piezoelectric layer, a suitable interconnection of the individual resonators is achieved, which can represent, for example, a ladder-type circuit or a lattice circuit. Such a circuit can comprise any number of resonators.
  • resonators For a simple filter effect, at least two resonators are required in a ladder-type structure. In order to increase the selectivity of the filter, the structure can be supplemented with further resonators.
  • the resonators which are structured from the common layer structure and are interconnected, are covered together with a dielectric and metal layer. To avoid capacitive coupling of the resonators via the metal layer and possibly further electrically conductive layers applied over them can be electrically separated between the resonators.
  • the layer structure is produced by means of thin-layer processes by depositing the individual layers on top of and after one another on a wafer, possibly with an acoustic mirror or other adaptation and growth-promoting layers arranged in between.
  • a wafer can consist of conventional substrate materials, in particular of silicon, gallium arsenide, glass, ceramics or any other material suitable as a carrier material. Due to the small sizes of resonators according to the invention or components made from several resonators, a large number of components can be produced simultaneously and in parallel from a common layer structure on a wafer. It is then also possible to deposit the dielectric and metal layers over the entire surface of all components produced on a wafer.
  • the components are separated, for example by a sawing process through the entire layer structure including the substrate. It is not a disadvantage that the dielectric layer is exposed at the cut edges of the individual components, since the sealed effect is provided exclusively by the dielectric layer.
  • the metal layer serves exclusively as a layer of high acoustic impedance for the acoustic mirror and can serve as an electromagnetic shielding layer with a suitable electrical connection.
  • circuits can be implemented on the wafer which, in addition to the resonators, comprise active and passive circuit elements, in particular microstrip lines, inductors, capacitors, transistors, diodes and resistors.
  • circuits can be produced, for example a high-frequency switch, a matching circuit, an antenna switch, a diode switch, a transistor switch, a high-pass filter, a low-pass filter, a bandpass filter, a frequency-tunable filter, a bandstop filter, a power amplifier, a preamplifier, an LNA, a diplexer, a duplexer, a coupler, a directional coupler, a memory element, a BALUN, a mixer or an oscillator.
  • An acoustic mirror is not required for the other circuit and matching elements, but here, too, the dielectric layer applied over the entire surface serves as a sealing layer and the metal layer as an electromagnetic shield for the circuit elements.
  • a desirable and achievable property for the dielectric layer is an easily reproducible and controllable layer thickness in a thin layer process.
  • a low dielectric constant, a low water permeability, a low water absorption and in particular a low acoustic impedance are furthermore desirable and advantageous.
  • Benzocyclobutenes are known from the semiconductor industry and, for example, under the name cyclotene ® and are used in microelectronic circuits in particular as intermediate layers, as dielectrics and as sealing layers. Particularly advantageous are the low dielectric constant and the good layer properties, in particular the high layer homogeneity that can be achieved with a benzocyclobutene.
  • Benzocyclobutenes can be substituted in many ways in order to emphasize or enhance desired material properties. They polymerize under the influence of heat to form partially aromatic polycyclic systems that are almost chemically inert.
  • Benzocyclobutenes can be applied with a high layer thickness accuracy using the thin-film method, so that the production of a dielectric layer as lambda-quarter thick as possible for a component according to the invention is particularly simple.
  • the elastic properties of the dielectric can have an effect in such a way that layer stress, which can build up at the interfaces to layers below or to layers deposited above them due to different coefficients of thermal expansion of the layers, is partially or completely compensated for.
  • Dielectrics based on chained stable polymers are used, for example, in the semiconductor industry in the manufacture of integrated optical components as so-called stress compensation layers.
  • low-k dielectrics which have a low acoustic impedance and which, according to the invention, can be used for the dielectric layer and the layers of relatively low acoustic impedance.
  • Low-k dielectrics are, for example, aerogels, porous silicates, organosilicates, a siloxane derived from condensed silsesquioxanes, a polyaromatic compound or crosslinked polyphenylene.
  • the dielectric layer it is also possible to planarize the dielectric layer above the resonators and any additional circuit elements that may be present.
  • a leveled surface of the dielectric layer is obtained, but this means that different dielectric layer thicknesses are obtained over the individual resonators, over the wafer or over other circuit elements.
  • the component is planarized in such a way that the layer thickness remaining above the resonators dielectric layer corresponds approximately to a ⁇ quarter layer (or an odd multiple of ⁇ quarter layer).
  • a planarized surface of the dielectric layer has the further advantage that the further application of additional layers is made considerably easier and in particular a higher layer thickness homogeneity, better adhesion and material savings are achieved.
  • circuit elements applied to the planar layer also result in a mechanically resilient surface on which it is possible to apply further structures, for example a further metallization level, electrical connection surfaces, for example solderable connection surfaces, which allow the application of bumps with which the component is flip-chip Technology can be connected to a printed circuit board, a module substrate or an external circuit environment.
  • further structures for example a further metallization level
  • electrical connection surfaces for example solderable connection surfaces, which allow the application of bumps with which the component is flip-chip Technology can be connected to a printed circuit board, a module substrate or an external circuit environment.
  • Figure 1 shows a resonator applied to a substrate with an acoustic mirror.
  • FIG. 2 shows a resonator applied over an air gap.
  • Figure 3 shows an encapsulation for a resonator.
  • FIG. 4 shows a resonator with a glob top
  • Figure 5 shows a resonator according to the invention.
  • Figure 6 shows two resonators according to the invention.
  • FIG. 7 shows two resonators according to the invention with a planarized dielectric layer.
  • Figure 8 shows the arrangement with a continuous lower acoustic mirror.
  • FIG. 9 shows a component according to the invention with a further pair of layers above the metal layer.
  • FIG. 10 shows a component according to the invention, in which a further circuit element is integrated.
  • FIG. 11 shows the simulated transmission behavior of a duplexer constructed from resonators according to the invention with a common encapsulation
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of an FBAR resonator known per se, which is implemented on any substrate SU as a thin-layer structure SA.
  • An acoustic mirror AS is provided directly over the substrate, possibly over matching layers. This comprises at least two, preferably three and more than ⁇ -quarter layers with alternating high and low impedance.
  • the actual resonator consisting of a first electrode layer ESI, a piezoelectric layer PS and a second electrode layer ES2, is constructed above the acoustic mirror AS.
  • FIG. 2 shows an alternative way to manufacture an FBAR resonator without an acoustic mirror.
  • the layer structure consists of an electrode layer ESI, a piezoelectric layer PS and a second electrode layer ES2.
  • the substrate is thinned in the region of the resonator, with either a thin membrane M remaining, or with the substrate being completely removed and the lower electrode layer ESI being exposed in the region of the resonator.
  • FIG. 3 shows a known cross-sectional representation of a known method for hermetically encapsulating an FBAR resonator.
  • the conventional layer structure SA for example constructed in FIG. 1 or FIG. 2, is covered here with a cap-shaped cover AD in such a way that an air gap LS remains above the layer structure SA so that the acoustic oscillation cannot be damped.
  • the cover AD can be glued, soldered or otherwise attached to the substrate SU.
  • FIG. 4 shows a schematic cross section of another possibility for sealing an FBAR resonator known from US 6087198 B already mentioned.
  • An acoustic mirror 48 comprising at least three layers is arranged above the conventional layer structure 41.
  • the individual resonator is then covered with a glob top compound, for example a liquid epoxy resin, which is then hardened.
  • the glob top cover of this single resonator is intended to protect it against environmental influences.
  • FIG. 5 shows a component according to the invention in part using a schematic cross section.
  • This comprises a layer structure SA, which contains the resonator and possibly the acoustic mirror, and is applied over a substrate SU.
  • the entire resonator implemented in the layer structure SA is now covered with a dielectric layer DS, the thickness of which corresponds to approximately a quarter (or an odd multiple thereof) of the wavelength of the acoustic wave that can be propagated therein.
  • the dielectric layer DS serves at the same time to seal the component and is preferably constructed from an organic low-k dielectric.
  • a metal layer MS is arranged above it, the thickness of which is also a quarter wavelength (or an odd number multiples thereof) at the working frequency of the resonator.
  • the metal is selected in particular from the point of view of maximum acoustic impedance.
  • the metals tungsten, molybdenum or gold are therefore particularly suitable for the metal layer.
  • FIG. 6 shows a component comprising a plurality of resonators on the basis of a schematic cross section.
  • two resonators R1, R2 are structured from a layer structure and arranged on a substrate SU.
  • a dielectric layer is applied over the entire surface in a thickness D1 which corresponds to a quarter wavelength.
  • the dielectric layer is preferably applied conformally and therefore follows the topology of the resonators R1 and R2. It is not necessary for the dielectric layer DS to have the same layer thickness D1 everywhere, which can only be maintained over the resonators.
  • a metal layer MS is arranged over the entire surface above the dielectric layer DS and likewise at least over the
  • Resonators has a layer thickness D2, which corresponds to a quarter of the length of the resonator operating frequency. It can be clearly seen from the figure that the resonators R1, R2 are completely covered by the dielectric layer, which can terminate with the substrate SU outside the resonators. Due to the sealing properties of the dielectric layer, in particular its low water absorption and low water permeability and its tightness against gases with a high molecular volume and liquids that are unable to penetrate the cross-linked or linked polymer network, the resonator is optimally protected against environmental influences. With the metal layer, it is also mechanically protected and its acoustic properties are not impaired by mechanical action. This opens up the possibility of further over the metal layer
  • the metal layer MS provides for electromagnetic shielding of the resonators. This is particularly advantageous when the resonators are used in filter circuits for front-end modules in mobile communication and there in particular in the receiving section.
  • the desired operating frequency of the resonator is decisive with regard to the layer thicknesses D1 and D2 which are important for the invention.
  • the resonators are used, for example, in HF filters for the 2 gigahertz range, for example for benzocyclobutene as the dielectric layer DS, a layer thickness D1 corresponding to a quarter wavelength of approximately 200 nm results. This value lies well within the layer thickness, for example with BCB (Benzocyclobutene) are manageable with regard to layer thickness accuracy.
  • a layer thickness of between 650 and 700 nm results, for example, for tungsten, which is also technically controllable and precisely adjustable.
  • the layer combination of a low-k dielectric and a high-impedance metal layer proposed according to the invention for the first time has the further advantage that two layers are sufficient, a high proportion (more than 95%) of the acoustic energy at the interfaces of these two layers to reflect back into the resonator.
  • the small number of only two mirror layers gives the mirror a wide bandwidth. This means that frequency components lying within the mirror's hand width can be reflected equally well.
  • the layer combination BCB / W as an acoustic reflector at frequencies around 2 GHz is equally well suited for all such resonators whose frequencies do not deviate by more than about +/- 7% from a given frequency, even if for the ent - speaking acoustic wavelengths ⁇ do not exactly match the thicknesses of the mirror layers with the theoretical ideal value ⁇ / 4.
  • a layer thickness tolerance of +/- 7% can be accepted in this way at the same frequencies, without this impermissibly reducing the reflectivity of the pair of layers.
  • the small number of only two layers for producing an acoustic mirror with high reflection and high bandwidth is in particular due to the low acoustic impedance of the low-k dielectric, which is approximately an order of magnitude lower than for previous mirror layers with low impedance and in particular than for the previously used Si0 2 .
  • the high mirror bandwidth allows layer thickness fluctuation of +/- 7%. With a 200 nm layer thickness for BCB this corresponds to a precision of +/- 14 nm to be maintained. This is easy to maintain, since according to the prior art BCB can be generated with a layer thickness accuracy of +/- 0.5%. Even higher layer thickness accuracies can be achieved for the deposition of the metal layer MS.
  • the layer thickness it is possible to increase the layer thickness to odd multiples of ⁇ quarter in addition to the layer thickness ⁇ quarter.
  • This can be useful for the metal layer, for example, in order to create a mechanically firm and, for example, solderable surface.
  • the thickening of the metal layer is also unproblematic, since a large part of the acoustic wave already takes place at the interface from the resonator R or from the layer structure SA to the dielectric layer DS. det. Since only a small part of the acoustic energy can penetrate into the metal layer MS at all, a reduction in the reflection is significantly less critical due to a layer thickness D2 not set exactly to ⁇ -quarter, so that, for example, a 50% layer thickness accuracy is sufficient for the metal layer MS is. This is important because layer thickness tolerances can usually only be observed as a percentage of the layer thickness, but the absolute tolerance or deviation is decisive for an acoustic mirror.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the invention in schematic cross section.
  • a component consisting of several resonators R1, R2 is shown, which is produced as a layer structure on a substrate SU.
  • the dielectric layer DS is also applied over the entire surface, but is then planarized.
  • the dielectric layer have different layer thicknesses, as the free spaces between the resonators Rl, R2 are also filled with the material of the dielectric layer DS.
  • suitable material design, suitable or controlled process it is possible also in the planarization of the dielectric layer over for the resonators R1, R2 to set a thickness D1 to the desired value of ⁇ -quarter.
  • planarized dielectric layer DS The application of further layers and in particular the metal layer MS is facilitated via such a planarized dielectric layer DS.
  • a standard method of plananizing dielectric layers such as BCB is chemical-mechanical polishing (CMP) of the surface, whereby the required mirror layer thickness can also be set without significantly increasing the roughness of the dielectric, this results in only sub-nm roughness.
  • CMP chemical-mechanical polishing
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the invention, in which a single acoustic mirror AS can be used for a series of resonators R1, R2.
  • a common filter circuit for example a ladder-type circuit
  • a similar broadband mirror can also be provided between the substrate and the resonators.
  • two mirror layers are also sufficient here to ensure a high reflection of more than 95%.
  • the broadband nature of the acoustic mirror is used here to provide the same reflectivity for different frequencies of parallel and serial resonators.
  • FIG. 9 shows a schematic cross section of a further embodiment of the invention, in which further layers are deposited over the metal layer.
  • these layers can be further low-impedance layers NI and a high-impedance layer HI in an alternating sequence.
  • the acoustic impedance of the further layers LI, HI is only of minor importance.
  • a layer with a lower impedance is preferably produced directly above the metal layer.
  • FIG. 10 shows a schematic cross section of a component expanded by an additional circuit element SE, which is likewise completely encapsulated with the dielectric layer and the metal layer.
  • the further circuit element SE can be an active circuit component, for example an integrated circuit (IC).
  • the circuit element SE can also be a passive component, for example one made of a metallization structured inductive, capacitive or resistance element.
  • This circuit element SE can be connected to the resonators R1, R2 and, for example, form a matching circuit.
  • the encapsulation according to the invention makes it possible to provide any circuit elements and encapsulate them together, and therefore also to generate any circuits with the resonators R1, R2.
  • a duplexer circuit is generated according to the invention, which is suitable for the UMTS mobile radio standard.
  • Both RX and TX filters are made up of FBAR resonators, which can be formed from the same layer structure SA by structuring.
  • the required different resonance frequencies are set to the required layer thickness by additional layer application, by additional separating layers or by structuring layer removal.
  • the dielectric layer is applied with a thickness of 220 nm as a ⁇ quarter mirror layer over all serial and parallel resonators.
  • BCB's acoustic impedance is 1.7 x 10 6 kg / sm 2 .
  • a tungsten layer with a thickness of approximately 680 nm is applied as the high-impedance layer or as the metal layer. Their impedance is then 94 x 10 G kg / sm 2 . Due to the low sensitivity of the reflection to the layer thickness of the metal layer, the same results are achieved even with a layer thickness of up to 1 ⁇ m.
  • a common acoustic mirror can be provided under all resonators. In order to avoid capacitive coupling between individual resonators, another can
  • the electrically conductive mirror layers in particular thus the metal layer and the layers of the acoustic mirror consisting of metal below the resonators, are separated by a suitable structuring step between the resonators to be decoupled as soon as the layers are applied.
  • FIG. 11 shows the simulated transmission behavior (contributions of the complex transmission functions S (Ant, Rx) and S (Ant, Tx) of the complex 3-port duplexer scattering matrix) of a duplexer constructed in this way according to the invention from FBAR resonators with a common encapsulation. It can be seen that the structure according to the invention, both for RX and TX filters, meets typical requirements for the transmission behavior of a UMTS duplexer.
  • the figures do not show the electrical interconnection of the resonators, which can be achieved by appropriate structuring of the electrode layers E1, E2 (see, for example, FIGS. 1 and 2) in accordance with a desired interconnection, for example a ladder-type circuit.
  • the electrode layers ES can also be structured in such a way that electrical connection areas outside the region claimed by the resonators can be produced on the surface of the substrate SU. These connection surfaces can then be made accessible either from above or from below. For this purpose, it is necessary to remove the dielectric layer and metal layer and, if necessary, further layers applied from above. It is also possible to provide a plated-through hole through the layers mentioned and, for example, to completely fill them with a conductive material.
  • Through contacts can be provided in the substrate for contacting from below. It is also possible to contact connection surfaces exposed from above by soldering bond wires. It is also possible to provide integrated wiring that connects the connection areas with a metallization structure that is arranged electrically insulated from the metal layer above the metal layer MS.
  • the electrical connections mentioned, for example connections via bond wires or direct connection with flip chip bonds, can be made in this metallization level.
  • the flip chip bonding is also possible with connection areas or via connection areas which are provided directly on the substrate surface and above which the dielectric layer DS and metal layer MS are removed.
  • CRF filters and / or additional circuit elements SE which can optionally also be provided above the metal layer MS.
  • the circuits which can be encapsulated with the invention are also not limited to the examples given.

Abstract

Es wird ein mit akustischen Volumenwellen arbeitender Resonator vorgeschlagen, welcher auf einem an sich bekannten Schichtaufbau basiert, der über einem Substrat angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird der Schichtaufbau samt darin enthaltener Resonatoren ganzflächig mit einer dielektrischen Schicht und einer Metallschicht überdeckt, die zusammen einen akustischen Spiegel bilden, wobei für die dielektrische Schicht ein Low-k-Dielektrikum verwendet wird. Der ganzflächige Spiegel bietet Breitbandfunktionalität über einen geeigneten Frequenzbereich. Das im Spiegel enthaltene Dielektrikum fungiert dabei als versiegelnde Schutzschicht für den oder die Resonatoren.

Description

Beschreibung
Resonator und Bauelement mit hermetischer Verkapselung
Die Erfindung betrifft einen mit akustischen Volumenwellen arbeitenden Resonator, insbesondere einen Bulk Acoustiv Wave Resonator oder Thin Film Acoustiv Wave Resonator (BAW- Resonator oder FBAR-Resonator) sowie ein einen oder mehrere solcher Resonatoren enthaltendes Bauelement mit hermetischer Verkapselung.
Solche Resonatoren sind insbesondere für Bandpaßfilter in der modernen Filtertechnologie geeignet und können z. B. in den Geräten der mobilen Kommunikation eingesetzt werden.
Ein mit akustischen Volumenwellen arbeitender Resonator weist eine piezoelektrische Schicht auf, die zwischen zwei Metall- schichten (Elektroden) angeordnet ist. Die Schichten werden auf einem Substrat übereinanderfolgend abgeschieden und dabei so strukturiert, daß mehrere Resonatoren entstehen, die z.B. über ihre entsprechend strukturierten Elektroden elektrisch miteinander verbunden sind und zusammen zum Beispiel eine Filterschaltung realisieren können.
Um die akustische Energie der Volumenwelle im Resonator speichern zu können bzw. um zu verhindern, daß akustische Energie in das Substrat, auf dem der Resonator angeordnet ist, entweicht, wird unter dem Resonator entweder ein akustischer Spiegel angeordnet oder ein Luftspalt vorgesehen. Ein akusti- scher Spiegel besteht zumindest aus zwei, vorzugsweise aber mehr Schichten, die alternierend aus Materialien mit hoher und niedriger akustischer Impedanz bestehen. Material und Dicke dieser Schichten sind dabei so gewählt, daß für die gewählte Resonanzfrequenz des Resonators alle Schichtdicken im Bereich einer viertel Wellenlänge (oder ungeradzahliger Vielfacher einer Viertelwellenlänge) der in dem jeweiligen Schichtmaterial ausbreitungsf higen akustischen Welle bei dieser Frequenz sind. Unter diesen Bedingungen wird der theo-- retische Idealfall maximaler konstruktiver Interferenz der an den Grenzschichten reflektierten akustischen Wellen optimal angenähert und so das Entweiche akustischer Energie aus dem Resonator verhindert .
Den gleichen Zweck erfüllt auch ein Luftspalt, da der große Impedanzsprung zwischen der obersten (bzw. untersten) Schicht des Resonators und der Luft ausreichend ist, um die akusti- • sehe Welle nahezu vollständig zu reflektieren.
Ein mit akustischen Volumenwellen arbeitender Resonator bzw. ein Bauelement, welches solche Resonatoren aufweist, ist ebenso wie ein Oberflächenwellenbauelement (Surface Acoustic Wave oder SAW Bauelement) empfindlich gegen Massenbelastung oder Schädigung durch kontaminierende Substanzen auf der Oberfläche der Resonatoren. Üblicherweise werden daher für solche FBAR-Resonatoren und Bauelemente aus der Halbleitertechnik bekannte Bauelementgehäuse verwendet, in die die Bau- elemente eingebaut, beispielsweise eingeklebt v/erden. Solche beispielsweise aus Keramik oder Metall bestehenden Gehäuse sind insbesondere zweiteilig und bestehen beispielsweise aus einer Wanne und einem Deckel oder einem Träger und einer Kappe, wobei die beiden Gehäuseteile nach dem Einsetzen des Bau- elements miteinander verklebt, verschweißt oder verlötet werden können.
Solche Gehäusetechnologien erfordern jedoch einen hohen Verfahrens- und Kostenaufwand und können wegen erforderlicher Mindestmaße z.B. bezüglich Wanddicken mit der aus technologischen und wirtschaftlichen Gründen geforderten Miniaturisierung der Bauelemente nicht Schritt halten. In der US 6087198 wird daher vorgeschlagen, die Verpackung durch eine äußere Versiegelung mittels einer Kunststoffmasse zu ersetzen. Um zu verhindern, daß diese Kunststoffversiegelung eine negative Einwirkung auf die akustischen Eigenschaften des Resonators hat, wird zwischen dem Resonator und der Versiegelung ein akustischer Spiegel vorgesehen. Auch aus der US 5872493 wird eine über dem Bauelement aufgebrachte Versiegelung beschrieben, die zumindest eine Passivierungsschicht umfaßt, die aus Si02, einem Epoxidharz oder einer beliebigen Glob Top Zusam- mensetzung besteht. Auch hier wird eine akustische Beeinträchtigung des Resonators durch einen dazwischen geschobenen akustischen Spiegel von zumindest drei Spiegelschichten verhindert .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verkapselung für einen FBAR-Resonator bzw. ein daraus aufgebautes Bauelement anzugeben, die eine ausreichend hermetische Versiegelung bei gleichzeitig ausreichend mechanischem Schutz gewährleistet und die einfacher als bekannte Lösungen aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Resonator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren An- Sprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung schlägt vor, über einem herkömmlich aufgebauten Resonator einen akustischen Spiegel vorzusehen, der eine dielektrische und eine Metallschicht umfaßt. Die dielektrische Schicht ist dabei so ausgebildet, daß sie gleichzeitig eine hermetische Versiegelung für den oder die Resonatoren darstellt. Die die zweite Schicht des akustischen Spiegels bildende Metallschicht kann beim erfindungsgemäßen Bauelement in vorteilhafter Weise zur elektromagnetischen Abschirmung die- nen. Im Vergleich zu den bekannten Lösungen wird beim erfindungsgemäßen Resonator eine Versiegelung bereits mit einem speziell aufgebauten akustischen Spiegel erreicht, ohne daß über dem akustischen Spiegel weitere Verkapselungsschichten angeordnet werden müssen.
Die dielektrische Schicht ist so ausgewählt, daß sie alleine die ausreichende hermetische Versiegelung des Resonators bzw. eines daraus aufgebauten Bauelements gewährleistet. Ein erfindungsgemäßer Resonator ist daher wesentlich einfacher aufgebaut, ist daher kostengünstiger und einfacher herzustellen und weist ein geringeres Bauelementvolumen als bekannte Bau- elemente auf .
Eine vorteilhafte akustische SpiegelWirkung wird erzielt, wenn die Schichtdicken von dielektrischer Schicht und Metallschicht in Abhängigkeit vom verwendeten Material so ausge- wählt werden, daß deren Dicke etwa einem Viertel der Wellenlänge (oder einem ungeradzahligen Vielfachen einer Viertel- weilenlänge) der in dem entsprechenden Material- ausbreitungsfähigen akustischen Volumenwelle entspricht.
Weiterhin wird die Reflexion des akustischen Spiegels durch einen möglichst großen Unterschied der akustischen Impedanz der beiden Spiegelschichten beeinflußt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird daher vorgeschlagen, für die dielektrische Schicht eine organische Schicht und insbe- sondere ein sogenanntes Low-k-Dielektrikum zu verwenden. Derartige Materialien sind als Dielektrika auf elektronischen Bauelementen bekannt und werden hier erstmals als funktioneller Bestandteil für mit akustischen Wellen arbeitende Bauelemente vorgeschlagen. Diese Low-k-Dielektrika zeichnen sich durch eine außergewöhnlich niedrige akustische Impedanz aus und haben zudem meist außergewöhnlich gute Isolations- und Versiegelungseigenschaften, die sie für die erfindungsgemäße versiegelnde Spiegelschicht besonders geeignet machen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bereits mit einem akustischen Spiegel erreicht, der zwei geeignete Spiegelschichten (dielektrische Schicht und Metallschicht) von niedriger bzw. hoher akustischer Impedanz aufweist. Soll die Verkapselung zusätzlich noch eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, wird in einer erfindungsgemäßen Weiterbildung vorgeschlagen, über dem akustischen Spiegel zumindest eine weitere Schicht oder ein weiteres Schichtenpaar so anzuordnen, daß sich eine alternierende Abfolge von Schichten relativ niedriger akustischer Impedanz und von Schichten relativ hoher akustischer Impedanz ergibt. Da bereits mit den ersten beiden Schichten, also der dielektrischen Schicht und der Metallschicht bei ge- eignetem Impedanzunterschied eine ausreichend hohe akustische Reflexion erhalten werden kann, ist für weitere darüber anzuordnende akustische Spiegelschichten sowohl Auswahl des Materials als auch die genaue Schichtdicke weniger kritisch als für die beiden ersten Schichten. Für die weiteren darüber aufzubringenden Einzelschichten oder Schichtenpaare kommen daher auch andere und insbesondere kostengünstigere Materialien in Frage, die für den aus dielektrischer Schicht und Metallschicht bestehenden akustischen Spiegel selbst weniger oder nicht geeignet wären.
Die Erfindung kann mit einem einzelnen Resonator verwirklicht werden. Da übliche Verwendungen von mit akustischen Volumenwellen arbeitenden Resonatoren üblicherweise Filterschaltungen sind, kann mit der Erfindung auch eine aus mehreren mit- einander verschalteten Resonatoren bestehende Schaltung verkapselt werden. Eine solche Schaltung wird üblicherweise aus einem gemeinsamen Schichtaufbau strukturiert, der zumindest eine erste Elektrode, eine piezoelektrische Schicht und eine zweite Elektrode umfaßt. Durch geeignete Strukturierungs- schritte der Elektrodenschichten und gegebenenfalls auch der piezoelektrischen Schicht wird eine geeignete Verschaltung der einzelnen Resonatoren erreicht, die beispielsweise eine Ladder type-Schaltung oder eine Lattice-Schaltung darstellen kann. Eine solche Schaltung kann eine beliebige Anzahl von Resonatoren umfassen. Für eine einfache Filterwirkung sind bei einer Ladder-Type Struktur wenigstens zwei Resonatoren erforderlich. Um die Selektivität des Filters zu erhöhen, kann die Struktur um weitere Resonatoren ergänzt werden. Die aus dem gemeinsamen Schichtaufbau strukturierten, miteinander verschalteten Resonatoren werden gemeinsam mit dielektrischer und Metallschicht überdeckt. Zur Vermeidung einer kapazitiven Verkopplung der Resonatoren über die Metallschicht und ggf. weitere darüber aufgebrachte elektrisch leitende Schichten können diese zwischen den Resonatoren elektrisch aufgetrennt sein.
Der Schichtaufbau wird mittels Dünnschichtverfahren durch Über- und Nacheinanderabscheiden der einzelnen Schichten auf einen Wafer, ggf. unter Dazwischenanordnen eines akustischen Spiegels oder anderer Anpaß- und wachstumsvermittelnden Schichten erzeugt. Ein solcher Wafer kann aus herkömmlichen Substratmaterialen bestehen, insbesondere aus Silizium, Gal- liu arsenid, Glas, Keramik oder beliebigen anderen als Trägermaterial geeigneten Stoffen. Aufgrund der geringen Größen erfindungsgemäßer Resonatoren oder aus mehreren Resonatoren hergestellter Bauelemente können auf einem Wafer eine Viel- zahl von Bauelementen gleichzeitig und parallel aus einem gemeinsamen Schichtaufbau hergestellt werden. Dabei ist es dann auch möglich, die dielektrische und die Metallschicht- ganzflächig über allen auf einem Wafer hergestellten Bauelementen abzuscheiden. Möglich und vorteilhaft ist es weiterhin, auf dem Wafer zusätzliche aktive oder passive Schaltungselemente anzuordnen und integriert mit den Resonatoren zu verschalten. Auch solche aktiven und passiven Schaltungselemente können mit der erfindungsgemäßen Versiegelung, bestehend aus der dielektrischen Schicht und der Metallschicht, gemeinsam abge- deckt werden.
Nach dem Aufbringen und ggf. Strukturieren der letzten Schicht werden die Bauelemente vereinzelt, beispielsweise durch einen Sägeprozeß durch den gesamten Schichtaufbau ein- schließlich des Substrates. Dabei stellt es keinen Nachteil dar, daß die dielektrische Schicht an den Schnittkanten der einzelnen Bauelemente freigelegt wird, da die versiegelte Wirkung ausschließlich von der dielektrischen Schicht zur Verfügung gestellt wird. Die Metallschicht dient ausschließ- lieh als Schicht hoher akustischer Impedanz für den akustischen Spiegel und kann bei geeigneter elektrischer Anbindung als elektromagnetische Abschirmschicht dienen. Wie bereits erwähnt, können auf dem Wafer Schaltungen verwirklicht werden, die neben den Resonatoren aktive und passive Schaltungselemente umfassen, insbesondere Mikrostreifen- leitungen, Induktivitäten, Kapazitäten, Transistoren, Dioden und Widerstände. Mit Hilfe der Resonatoren und der zusätzlichen Schaltungselemente können Schaltungen hergestellt werden, beispielsweise ein Hochfrequenzschalter, eine Anpaß- Schaltung, ein Antennenschalter, ein Diodenschalter, ein Transistorschalter, ein Hochpaßfilter, ein Tiefpaßfilter, ein Bandpaßfilter, ein frequenzabstimmbaes Filter, ein Bandsperrfilter, ein Leistungsverstärker, ein Vorverstärker, ein LNA, ein Diplexer, ein Duplexer, ein Koppler, ein Richtungskopp- ler, ein Speicherelement, ein BALUN, ein Mischer oder ein Os- zillator. Für die anderen Schaltungs- und Anpaßelemente wird zwar kein akustischer Spiegel benötigt, doch dient auch hier die ganzflächig aufgebrachte dielektrische Schicht als Versiegelungsschicht und die Metallschicht als elektromagnetische Abschirmung für die Schaltungselemente.
Wünschenswerte und erreichbare Eigenschaft für die dielektrische Schicht ist eine gut reproduzierbare und in der Schicht- dicke kontrollierbare Abscheidbarkeit in einem Dünnschicht- verfahren. Weiterhin wünschenswert und vorteilhaft ist eine niedrige Dielektrizitätskonstante, eine geringe Wasserdurchlässigkeit, eine geringe Wasseraufnahme und insbesondere eine niedrige akustische Impedanz.
Besonders vorteilhaft werden alle diese Eigenschaften in ei- nem Benzocyclobuten verwirklicht. Benzocyclobutene sind aus der Halbleiterindustrie und beispielsweise unter dem Namen Cycloten ® bekannt und werden insbesondere als Zwischenschichten, als Dielektrika und als Versiegelungsschichten bei mikroelektronischen Schaltungen eingesetzt. Vorteilhaft sind insbesondere die niedrige Dielektrizitätskonstante und die guten Schichteigenschaften, insbesondere die hohe Schichthomogenität, die sich mit einem Benzocyclobuten erreichen läßt. Benzocyclobutene können vielfältig substituiert sein, um gewünschte Materialeigenschaften zu betonen oder zu verstärken. Sie polymerisieren unter Wärmeeinwirkung zu teilaromatischen polycyclischen Systemen, die chemisch nahezu inert sind. Ben- zocyclobutene können mit hoher Schichtdickengenauigkeit im Dünnschichtverfahren aufgebracht werden, so daß die Herstellung einer möglichst genau lambda-viertel-dicken dielektrischen Schicht für ein erfindungsgemäßes Bauelement besonders einfach möglich ist. Die elastischen Eigenschaften des Die- lektrikums können sich derart auswirken, daß Schichtstress, der sich an den Grenzflächen zu darunter liegenden Schichten oder zu darüber abgeschiedenen Schichten durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der Schichten aufbauen kann, teilweise oder ganz kompensiert wird. Dielektrika auf der Basis verketteter stabiler Polymere werden z.B. in der Halbleiterindustrie bei der Herstellung integrierter optischer Bauelemente als sogenannte Stress-Compensation-Layer eingesetzt. Neben Benzocyclobuten sind weitere Low-k- Dielektrika bekannt, die eine niedrige akustische Impedanz aufweisen und erfindungsgemäß für die dielektrische Schicht und die Schichten relativ niedriger akustischer Impedanz eingesetzt werden können. Low-k-Dielektrika sind beispielsweise Aerogele, poröse Silikate, Organosilikate, ein von kondensierten Silsesquioxanen abgeleitetes Siloxan, eine polyaroma- tische Verbindung oder vernetztes Polyphenylen.
Werden diese Materialien für die dielektrische Schicht eingesetzt, so ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch möglich, die dielektrische Schicht über den Re- sonatoren und den ggf. vorhandenen zusätzlichen Schaltungselementen zunächst zu planarisieren. Dabei wird eine eingeebnete Oberfläche der dielektrischen Schicht erhalten, was aber in Konsequenz bedeutet, daß über den einzelnen Resonatoren, über dem Wafer oder über anderen Schaltungselementen unter- schiedliche Schichtdicken an dielektrischer Schicht erhalten werden. Erfindungsgemäß wird das Bauelement so planarisiert , daß die über den Resonatoren verbleibende Schichtdicke der dielektrischen Schicht etwa einer λ-Viertelschicht (oder einem ungeradzahligen Vielfachen von λ-Viertelschicht) entspricht. Eine planarisierte Oberfläche der dielektrischen Schicht hat den weiteren Vorteil, daß das weitere Aufbringen zusätzlicher Schichten wesentlich erleichtert ist und insbesondere eine höhere Schichtdickenhomogenität, eine bessere Haftung und eine Materialeinsparung erreicht wird. Mit einer über mehreren Resonatoren und ggf . weiteren Schaltungselementen aufgebrachten planaren Schicht ergibt sich außerdem eine mechanisch belastbare Oberfläche, auf der es möglich ist, weitere Strukturen aufzubringen, beispielsweise eine weitere Metallisierungsebene, elektrische Anschlußflächen, beispielsweise lötbare Anschlußflächen, die das Aufbringen von Bumps erlauben, mit denen das Bauelement in Flip-Chip-Technik mit einer Leiterplatte, einem Modulsubstrat oder einer äußeren Schaltungsumgebung verbunden werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und den dazugehörigen schematischen Figuren näher er- läutert.
Figur 1 zeigt einen auf einem Substrat aufbrachten Resonator mit einem akustischen Spiegel.
Figur 2 zeigt einen über einem Luftspalt aufgebrachten Resonator.
Figur 3 zeigt eine Verkapselung für einen Resonator.
Figur 4 zeigt einen Resonator mit einer Glob Top-
Versiegelung.
Figur 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Resonator.
Figur 6 zeigt zwei erfindungsgemäße Resonatoren. Figur 7 zeigt zwei erfindungsgemäße Resonatoren mit einer planarisierten dielektrischen Schicht.
Figur 8 zeigt die Anordnung mit einem durchgehenden unteren akustischen Spiegel.
Figur 9 zeigt ein erfindungsgemäßes Bauelement mit einem weiteren Schichtenpaar über der Metallschicht.
Figur 10 zeigt ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein weiteres Schaltungselement integriert ist.
Figur 11 zeigt das simulierte Durchlaßverhalten eines aus erfindungsgemäßen Resonatoren aufgebauten Duplexers mit einer gemeinsamen Verkapselung
Figur 1 zeigt im schematischen Querschnitt einen an sich bekannten FBAR-Resonator, der auf einem beliebigen Substrat SU als Dünnschichtaufbau SA verwirklicht ist. Direkt über dem Substrat, ggf. über Anpassungsschichten, ist ein akustischer Spiegel AS vorgesehen. Dieser umfaßt zumindest zwei, vorzugsweise drei und mehr als λ-Viertel-Schichten mit alternierend hoher und niedriger Impedanz. Über dem akustischen Spiegel AS ist der eigentliche Resonator, bestehend aus einer ersten Elektrodenschicht ESI, einer piezoelektrischen Schicht PS und einer zweiten Elektrodensehicht ES2 aufgebaut.
Figur 2 zeigt eine alternative Möglichkeit, einen FBAR- Resonator ohne akustischen Spiegel zu fertigen. In diesem Fall besteht der Schichtaufbau aus mit einer Elektrodensehicht ESI, einer piezoelektrischen Schicht PS und einer zweiten Elektrodensehicht ES2. Nach dem Fertigen des Schichtaufbaus SA wird das Substrat im Bereich des Resonators gedünnt, wobei entweder eine dünne Membran M verbleibt, oder wobei das Substrat vollständig entfernt wird und im Bereich des Resonators die untere Elektrodensehicht ESI freigelegt wird. Figur 3 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung eine bekannte Methode zur hermetischen Verkapselung eines FBAR- Resonators . Der herkömmliche, beispielsweise in Figur 1 oder Figur 2 aufgebaute Schichtaufbau SA wird hier mit einer kap- penförmigen Abdeckung AD so abgedeckt, daß über dem Schichtaufbau SA ein Luftspalt LS verbleibt, damit keine Dämpfung der akustischen Schwingung erfolgen kann. Die Abdeckung AD kann mit dem Substrat SU verklebt, verlötet oder anderweitig befestigt werden.
Figur 4 zeigt im schematischen Querschnitt eine weitere aus der bereits genannten US 6087198 B bekannte Möglichkeit zur Versiegelung eines FBAR-Resonators . Über dem herkömmlichen Schichtaufbau 41 ist ein zumindest drei Schichten umfassender akustischer Spiegel 48 angeordnet. Der einzelne Resonator wird anschließend mit einer Glob Top Masse, beispielsweise einem flüssig aufbringbaren Epoxidharz abgedeckt, welches anschließend gehärtet wird. Mit der Glob Top Abdeckung dieses einzelnen Resonators soll dieser gegen Umwelteinflüsse geschützt werden.
Figur 5 zeigt anhand eines schematischen Querschnitts auszugsweise ein erfindungsgemäßes Bauelement. Dieses umfaßt ei- nen Schichtaufbau SA, der den Resonator und ggf. den akustischen Spiegel enthält, und über einem Substrat SU aufgebracht ist. Erfindungsgemäß ist nun der gesamte in dem Schichtaμfbau SA verwirklichte Resonator mit einer dielektrischen Schicht DS abgedeckt, deren Dicke etwa einem Viertel (oder einem un- geradzahligen Vielfachen davon) der Wellenlänge der darin ausbreitungsfähigen akustischen Welle entspricht. Die dielektrische Schicht DS dient dabei gleichzeitig zur Versiegelung des Bauelements und ist vorzugsweise aus einem organischen Low-k-Dielektrikum aufgebaut .
Darüber ist eine Metallschicht MS angeordnet, deren Dicke ebenfalls einer Viertel-Wellenlänge (oder einem ungeradzahli- gen Vielfachen davon) bei der Arbeitsfrequenz des Resonators entspricht. Das Metall ist insbesondere unter dem Gesichtspunkt einer maximalen akustischen Impedanz ausgewählt. Besonders geeignet für die Metallschicht sind daher die Metalle Wolfram, Molybdän oder Gold.
Figur 6 zeigt anhand eines schematischen Querschnitts ein mehrere Resonatoren umfassendes Bauelement . In der Figur sind zwei Resonatoren Rl, R2 aus einem Schichtaufbau strukturiert und auf einem Substrat SU angeordnet. Ganzflächig ist darüber eine dielektrische Schicht in eine Dicke Dl aufgebracht, die einer Viertelwellenlänge entspricht. Die dielektrische Schicht wird vorzugsweise konform aufgebracht und folgt daher der Topologie der Resonatoren Rl und R2. Dabei ist es nicht erforderlich, daß die dielektrische Schicht DS überall die gleiche Schichtdicke Dl aufweist, die lediglich über den Resonatoren einzuhalten ist.
Ganzflächig über der dielektrischen Schicht DS ist eine Me- tallschicht MS angeordnet, die ebenfalls zumindest über den
Resonatoren eine Schichtdicke D2 aufweist, die einer Viertel- weilenlänge der Resonatorarbeitsfrequenz entspricht. Aus der Figur ist klar ersichtlich, daß die Resonatoren Rl, R2 vollständig von der dielektrischen Schicht bedeckt sind, die au- ßerhalb der Resonatoren mit dem Substrat SU abschließen kann. Aufgrund der versiegelnder Eigenschaften der dielektrischen Schicht, insbesondere deren geringer Wasseraufnahme und geringer Wasserdurchlässigkeit und deren Dichtheit gegenüber Gasen mit hohem Molekülvolumen und Flüssigkeiten, die das vernetzte oder verkettete Polymernetz nicht zu durchdringen vermögen, ist der Resonator optimal gegen Umwelteinflüsse geschützt. Mit der Metallschicht ist er weiterhin auch mechanisch geschützt und wird durch mechanische Einwirkung auch in seinen akustischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt . Dies eröffnet die Möglichkeit, über der Metallschicht weitere
Schichten, Strukturen, Metallisierungsebenen oder Lötverbindungen vorzusehen. Gleichzeitig sorgt die Metallschicht MS für eine elektromagnetische Abschirmung der Resonatoren. Dies ist insbesondere bei der Verwendung der Resonatoren in Filterschaltungen für Front-end-Module in der mobilen Kommunikation und dort insbesondere im Empfangsteil von Vorteil .
Bezüglich der für die Erfindung wichtigen Schichtdicken Dl und D2 ist die gewünschte Arbeitsfrequenz des Resonators entscheidend. Werden die Resonatoren etwa in HF-Filtern für den 2 Gigahertz-Bereich eingesetzt, so ergibt sich beispielsweise für Benzocyclobuten als dielektrische Schicht DS eine einer Viertelwellenlänge entsprechende Schichtdicke Dl von ca. 200 nm. Dieser Wert liegt gut innerhalb der Schichtdicke, die beispielsweise mit BCB (Benzocyclobuten) bezüglich Schichtdickengenauigkeit beherrschbar sind. Bezüglich der Schicht- dicke D2 der Metallschicht MS ergibt sich beispielsweise für Wolfram eine Schichtdicke zwischen 650 und 700 nm, die ebenfalls technisch beherrschbar und genau einstellbar ist. Sind aus technologischen Gründen höhere Schichtdicken für die dielektrische Schicht DS und/oder für die Metallschicht MS er- wünscht (z.B. zur besseren Kantenbedeckung von Bauteilen oder zum Erzielen einer höheren Dichtheit) , so kann für die jeweiligen Schgichtdicken auf ungeradzahlige Vielfache der Viertelwellenlängen ausgewichen werden. Statt 200nm BCB (entspricht etwa einer einer Lambdaviertelschicht bei einer Fre- quenz von 2 GHz) können auch 600nm BCB (etwa eine 3λ/4
Schicht bei einer Frequenz von 2 GHz) abgeschieden werden. Die durch diese Maßnahme erzielten technologischen Vorteile (etwa eine bessere Kantenbedeckung durch erhöhte Konformität) sind gegenüber möglichen Nachteilen in der akustischen Per- formance (ggf. höhere Einfügedämpfung durch erhöhter viskose
Verluste in dickeren Schichten) genau abzuwägen.
Die erfindungsgemäß erstmals vorgeschlagene Schichtkombination eines Low-k-Dielektrikums und einer Hochimpedanz- Metallschicht hat den weiteren Vorteil, daß zwei Schichten ausreichend sind, einen hohen Anteil (mehr als 95%) der akustischen Energie an den Grenzflächen dieser beiden Schichten in den Resonator zurück zu reflektieren. Durch die geringe Anzahl von nur zwei Spiegelschichten erhält der Spiegel eine hohe Bandbreite. Dies bedeutet, daß innerhalb der Spiegel- handbreite liegende Frequenzanteile gleichmäßig gut reflek- tiert werden können. Genauer heißt dies, daß beispielsweise die Schichtkombination BCB/W als akustischer Reflektor bei Frequenzen um 2 GHz für alle solchen Resonatoren gleich gut geeignet ist, deren Frequenzen nicht mehr als etwa +/-7% von einer gegebenen Frequenz abweichen, auch wenn für die ent- sprechenden akustischen Wellenlängen λ die Dicken der Spie- gelschichtennicht exakt mit dem theoretischen Idealwert λ/4 überienstimmen. Alternativ kann bei gleichen Frequenzen auf diese Weise eine Schichtdickentoleranz von +/- 7% in Kauf genommen werden, ohne daß dies die Reflektivität des Schichten- paares unzulässig vermindern würde.
Die geringe Anzahl von nur zwei Schichten zur Erzeugung eines akustischen Spiegels mit hoher Reflexion und hoher Bandbreite ist insbesondere auf die niedrige akustische Impedanz des Low-k-Dielektrikums zurück zu führen, die ungefähr eine Größenordnung niedriger ist als für bisherige Spiegelschichten mit niedriger Impedanz und insbesondere als für das bisher verwendete Si02. Die hohe Spiegelbandbreite erlaubt Schichtdickenschwankung von +/- 7%. Dies entspricht bei einer 200 nm Schichtdicke für BCB einer einzuhaltenden Präzision von +/- 14 nm. Dies ist einfach einzuhalten, da nach dem Stand der Technik BCB mit Schichtdickengenauigkeit von +/- 0,5% erzeugt werden kann. Für die Abscheidung der Metallschicht MS können noch höhere Schichtdickengenauigkeiten erreicht werden. Dar- über hinaus ist es möglich, neben der Schichtdicke λ-Viertel die Schichtdicken auf ungerade Vielfache von λ-Viertel zu erhöhen. Dies kann beispielsweise für die Metallschicht sinnvoll sein, um eine mechanisch feste und beispielsweise lötbare Oberfläche zu schaffen. Die Aufdickung der Metallschicht ist außerdem unproblematisch, da ein großer Teil der akustischen Welle bereits an der Grenzfläche vom Resonator R bzw. vom Schichtaufbau SA zur dielektrischen Schicht DS stattfin- det . Da somit ein nur geringer Teil der akustischen Energie überhaupt in die Metallschicht MS eindringen kann, ist eine Verminderung der Reflexion aufgrund einer nicht exakt auf λ- Viertel eingestellten Schichtdicke D2 deutlich weniger kritisch, so daß beispielsweise eine 50%ige Schichtdickengenauigkeit für die Metallschicht MS ausreichend ist. Dies ist wichtig, da Schichtdickentoleranzen meist nur prozentual zur Schichtdicke einzuhalten sind, für einen akustischen Spiegel aber die absolute Toleranz bzw. Abweichung maßgeblich ist.
Figur 7 zeigt im schematischen Querschnitt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Auch hier ist ein aus mehreren Resonatoren Rl, R2 bestehendes Bauelement dargestellt, welches als Schichtaufbau auf einem Substrat SU erzeugt ist. Im Unterschied zu der in Figur 6 dargestellten Ausführung wird hier die dielektrische Schicht DS ebenfalls ganzflächig aufgebracht, aber anschließend planarisiert . Damit hat "die dielektrische Schicht unterschiedliche Schichtdicken, da die freien Räume zwischen den Resonatoren Rl, R2 ebenfalls mit dem Material der dielektrischen Schicht DS gefüllt sind. Bei geeigneter Materialbemessung, geeignetem oder kontrolliertem Verfahren ist es möglich, auch bei der Planarisierung der dielektrischen Schicht über den Resonatoren Rl, R2 eine Dicke Dl auf den gewünschten Wert von λ-Viertel einzustellen. Über einer solchen planarisierten dielektrischen Schicht DS ist das Aufbringen weiterer Schichten und insbesondere der Metallschicht MS erleichtert. Ein Standardverf hren, dielektrische Schichten wie beispielsweise BCB zu plananrisieren, ist chemisch-mechanisches Polieren (CMP) der Oberfläche. Hierbei kann auch die erforderliche Spiegelschichtdicke eingestellt werden, ohne die Rauhigkeit des Dielektrikums wesentlich zu erhöhen, es entstehen dabei nur sub-nm-Rauhigkeiten.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein einziger akustischer Spiegel AS für eine Reihe von Resonatoren Rl, R2 verwendet werden kann. In einer gängigen Filterschaltung, beispielsweise einer Ladder-type-Schaltung wird beispielsweise zwischen seriell angeordneten Resonatoren und den in parallelen Zweigen angeordneten Resonatoren unterschieden, wobei der Unterschied neben der Anordnung in der Schaltung auch in einer unterschiedlich eingestellten Reso- nanzfrequenz besteht. Neben einem breitbandigen akustischen Spiegel AS, der in Form von dielektrischer Schicht DS und der Metallschicht MS erfindungsgemäß über den Resonatoren aufgebracht ist, kann ein ähnlicher breitbandiger Spiegel auch zwischen Substrat und den Resonatoren vorgesehen sein. Für das Erreichen einer Breitbandigkeit bei einer Schichtkombination aus Low-k-Dielektrikum und Hochimpedanz-Metallschicht genügen auch hier zwei Spiegelschichten, um eine hohe Reflexion von mehr als 95% zu gewährleisten. Die Breitbandigkeit des akustischen Spiegels wird hier genutzt, um für unter- schiedliche Frequenzen paralleler und serieller Resonatoren die gleiche Reflektivität zur Verfügung zu stellen.
Figur 9 zeigt im schematischen Querschnitt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der über der Metallschicht wei- tere Schichten abgeschieden sind. Insbesondere können diese Schichten weitere Niederimpedanzschichten NI und einer Hochimpedanzschicht HI in alternierender Abfolge sein. Da jedoch bereits die Kombination dielektrische Schicht/Metallschicht ausreichend Reflexion für die akustische Welle im Be- reich der Resonanzfrequenz besitzt , ist die akustische Impedanz der weiteren Schichten LI , HI von nur geringfügiger Bedeutung. Vorzugsweise wird jedoch direkt über der Metallschicht eine Schicht mit niedrigerer Impedanz erzeugt .
Figur 10 zeigt im schematischen Querschnitt ein um ein zusätzliches Schaltungselement SE erweitertes Bauelement, welches ebenfalls vollständig mit der dielektrischen Schicht und der Metallschicht verkapselt ist. Das weitere Schaltungselement SE kann eine aktive Schaltungskomponente, beispielsweise ein integrierter Schaltkreis (Integrated Circuit, IC) sein.
Außerdem kann das Schaltungselement SE auch eine passive Komponente sein, beispielsweise ein aus einer Metallisierung strukturiertes induktives, kapazitives oder Widerstandselement . Dieses Schaltungselement SE kann mit den Resonatoren Rl, R2 verschaltet sein und beispielsweise eine Anpaß- Schaltung bilden. Durch die erfindungsgemäße Verkapselung ist es möglich, beliebige Schaltungselemente vorzusehen und gemeinsam zu verkapseln, und daher auch beliebige Schaltungen mit den Resonatoren Rl, R2 zu erzeugen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird erfindungsgemäß eine Duplexerschaltung erzeugt, die für den Mobilfunkstandard UMTS geeignet ist. Sowohl RX- als TX-Filter sind aus FBAR- Resonatoren aufgebaut, die aus dem gleichen Schichtaufbau SA durch Strukturierung herausgebildet sein können. Die erforderlichen unterschiedlichen Resonanzfrequenzen werden durch zusätzlichen Schichtauftrag, durch zusätzliche Trennschichten oder durch strukturierenden Schichtabtrag auf die erforderliche Schichtdicke eingestellt. Die dielektrische Schicht wird mit einer Dicke von 220 nm als λ-Viertel-Spiegelschicht über alle seriellen und parallelen Resonatoren aufgebracht. Die akustische Impedanz von BCB liegt dabei bei einem Wert von 1,7 x 106 kg/sm2. Als Hochimpedanzschicht bzw. als Metallschicht wird eine Wolframschicht in einer Dicke von ca. 680 ._ nm aufgebracht. Deren Impedanz liegt dann bei 94 x 10G kg/sm2. Aufgrund der nur geringen Sensitivität der Reflexion auf die Schichtdicke der Metallschicht werden gleiche Ergebnisse auch mit einer Schichtdicke von bis zu 1 μm erreicht.
Unter allen Resonatoren kann ein gemeinsamer akustischer Spiegel vorgesehen sein. Um eine kapazitive Kopplung zwischen einzelnen Resonatoren zu vermeiden, können in einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung die elektrisch leitenden Spiegelschichten, insbesondere also die Metallschicht und die aus Metall bestehenden Schichten des akustischen Spiegels unterhalb der Resonatoren schon beim Aufbringen der Schichten durch einen geeigneten Strukturierungsschritt zwischen den kapazitiv zu entkoppelnden Resonatoren aufgetrennt werden. Figur 11 zeigt das simulierte Durchlaßverhalten (Beiträge der komplexen Transmissionsfunktionen S(Ant,Rx) und S(Ant,Tx) der komplexen 3 -Tor-Duplexer-Streumatrix) eines auf diese Weise erfindungsgemäß aus FBAR-Resonatoren aufgebauten Duplexers mit einer gemeinsamen Verkapselung. Es zeigt sich, daß mit dem erfindungsgemäßen Aufbau sowohl für RX- als auch TX- Filter typische Anforderungen an das Durchlaßverhalten eines UMTS Duplexers gut erfüllt werden.
In den Figuren nicht dargestellt ist die elektrische Ver- schaltung der Resonatoren, die durch entsprechende Strukturierung der Elektrodensehicht El, E2 (siehe z. B. Figur 1 und 2) entsprechend einer gewünschten Verschaltung, beispielsweise einer Ladder-type-Schaltung erreicht werden kann. Die Elektrodenschichten ES können außerdem so strukturiert werden, daß elektrische Anschlußflächen außerhalb des von den Resonatoren beanspruchten Bereichs auf der Oberfläche des Substrats SU erzeugt werden können. Diese Anschlußflächen können anschließend entweder von oben oder von unten zugäng- lieh gemacht werden. Von oben her ist dazu ein Entfernen von dielektrischer Schicht und Metallschicht und ggf. weiter darüber aufgebrachter Schichten erforderlich. Möglich ist es auch, eine Durchkontaktierung durch die genannten Schichten vorzusehen und diese beispielsweise vollständig mit einem leitfähigen Material auszufüllen. Zur Kontaktierung von unten her können im Substrat Durchkontaktierungen vorgesehen sein. Möglich ist es auch, von oben freigelegte Anschlußflächen durch Anlöten von Bonddrähten zu kontaktieren. Möglich ist es auch, eine integrierte Verdrahtung vorzusehen, die die An- schlußflächen mit einer Metallisierungsstruktur verbindet, die elektrisch isoliert gegen die Metallschicht über der Metallschicht MS angeordnet ist. In dieser Metallisierungsebene können die genannten elektrischen Verbindungen, beispielsweise Verbindungen über Bonddrähte oder direkte Verbindung mit Flip Chip-Bonden vorgenommen werden. Das Flip Chip-Bonden ist auch mit Anschlußflächen bzw. über Anschlußflächen möglich, die direkt auf der Substratoberfläche vorgesehen sind und über, denen dielektrische Schicht DS und Metallschicht MS entfernt sind.
Der Übersichtlichkeit halber wurde die Erfindung nur anhand weniger Ausführungsbeispiele exakt dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt und kann weiter variiert werden. Solche Variationen sind insbesondere bezüglich zusätzlicher Schichten oder Strukturen, unterschiedliche Anzahl und Anordnung von Resonatoren neben- einander oder übereinander zu sogenannten SCF Filtern oder
CRF Filtern und/oder zusätzlichen Schaltungselementen SE, die ggf. auch oberhalb der Metallschicht MS vorgesehen sein können. Auch die mit der Erfindung realisierbaren zu verkapselnden Schaltungen sind nicht auf die angeführten Beispiele be- schränkt.

Claims

Patentansprüche
1. Mit akustischen Volumenwellen arbeitender Resonator, realisiert in einem Schichtaufbau (SA) , welcher - zumindest eine erste und eine zweite Elektrodensehicht
(ESI, ES2) , die als Elektroden für den Resonator dienen, und zumindest eine piezoelektrische Schicht (PS) , die zwischen zwei der genannten Elektrodenschichten angeordnet ist, um- faßt, wobei der Schichtaufbau auf einem Wafer (SU) angeordnet ist, wobei der Schichtaufbau ganzflächig mit einer dielektrischen Schicht (DS) und die dielektrische Schicht mit einer Metallschicht (MS) überdeckt sind, wobei die dielektrischen Schicht eine hermetische Versiegelung für den Resonator ausbildet, wobei die dielektrische Schicht und die Metallschicht vom Material und der Dicke so ausgewählt sind, daß sie jeweils eine Schicht relativ geringer akustischer Impedanz sowie eine Schicht relativ hoher akustischer Impedanz darstellen und einen akustischen Spiegel für die im Resonator erzeugbaren akustischen Volumenwellen bilden.
2. Resonator nach Anspruch 1, bei dem die Schichtdicken von dielektrischer Schicht (DS) und Metallschicht (MS) im Bereich einer Viertelwellenlänge oder im Bereich eines ungeradzahligen Vielfachen einer Viertelwellenlänge liegen.
3. Resonator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der akustischen Spiegel (AS) zumindest ein weiteres, über der Metallschicht (MS) angeordnetes Schichtenpaar umfaßt, bestehend aus einer Schicht relativ geringer akustischer Impedanz (LI) und einer Schicht relativ hoher akusti- scher Impedanz (HI) .
4. Bauelement mit mehreren Resonatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Resonatoren (Rl, R2) in dem Schichtaufbau (SA) realisiert und über die Elektrodenschichten (ES) elektrisch miteinander verschaltet sind und zumindest den Teil einer Schaltung ausbilden, wobei die dielektrische Schicht (DS) und die Metallschicht (MS) und, sofern vorhanden, das zumindest eine weitere Schichtenpaar (LI,HI) sämtliche der Resonatoren überdeckt und für diese den akustischen Spiegel (AS) darstellt.
5. Bauelement nach Anspruch 4, bei dem die dielektrische Schicht (DS) eine organische Schicht ist.
6. Bauelement nach Anspruch 5, bei die dielektrische Schicht (DS) ein Benzocyclobuten umfaßt.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die dielektrische Schicht (DS) ganzflächig auf dem Wafer (SU) über allen Resonatoren (R1,R2) erzeugt und annähernd planarisiert ist, so daß die für den akustischen Spiegel (AS) erforderlichen Schichtdicken nur über den Resonato- ren eingehalten sind.
8. Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem auf oder in dem Wafer (SU) weitere aktive oder passive Schaltungselemente (SE) anderer Bauart angeordnet und zu- sammen mit den Resonatoren (R1,R2) in Schaltungen integriert sind, wobei die den akustischen Spiegel (SA) bildenden Schichten eine Verkapselung für die aktiven oder passiven Bauelemente und die Resonatoren ausbilden.
9. Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem alle Resonatoren (R1,R2) sowie die aktiven und passiven Schaltungselemente (SE) auf dem Wafer (SU) in einer Schaltung integriert sind, die ausgewählt ist aus einem Hochfrequenz-Schalter, einer Anpaßschaltung, einem Antennenschalter, einem Diodenschalter, einem Transistorschalter, einem Hochpaßfilter, einem Tiefpaßfilter, einem Bandpaßfilter, einem Bandsperrfilter, einem in der Frequenz abstimmbaren Filter einem Leistungsverstärker, einem Vorverstärker, einem LNA, einem Diplexer, einem Duplexer, einer Filterbank, einem Koppler, einem Richtungskoppler, einem Speicherelement, einem Balun, einem Mischer oder einem Oszillator.
10.Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 9, bei dem auf dem Wafer (SU) weitere Bauelemente der gleichen
Art angeordnet sind.
11.Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das dielektrische Material relativ niedriger akustischer Impedanz ein low-k Dielektrikum ist .
12.Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das Material relativ hoher akustischer Impedanz ausgewählt ist aus Wolfram W, Molybdän Mo, Gold Au oder Aluminiumnitrid AlN.
13.Bauelement nach Anspruch 12, bei dem als low-k Dielektrikum ein Aerogel, ein poröses Sil- kat, ein Organosilikat , ein von kondensierten Silsesquioxanen abgeleitetes Siloxan, eine polyaromatische Verbindung, ein vernetztes Polyphenylen oder ein polymerisiertes Benzocyclobuten ausgewählt ist.
14.Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem der Wafer (SU) auf der Oberfläche lötfähige Kontakte aufweist, die mit den Resonatoren (R1,R2) oder mit einem oder mehreren der mit den Resonatoren in Schaltungen integrierten aktiven und/oder passiven Bauelemente (SE) elektrisch leitend verbunden sind.
15.Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13-, bei dem der Wafer (SU) auf der Unterseite lötfähige Anschlüsse aufweist, die über Durchkontaktierungen im Wafer mit den Resonatoren (R1,R2) oder mit einem oder mehreren der mit den Resonatoren in Schaltungen integrierten aktiven und/oder passiven Bauelemente (SE) elektrisch leitend verbunden sind.
16.Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ausgebildet als Bulk Acoustic Wave Resonator, Stacked Crystal Filter oder Coupled Resonator Filter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009508340A (ja) * 2005-09-16 2009-02-26 エプコス アクチエンゲゼルシャフト 調整可能なコンデンサおよび調整可能なコンデンサを有する回路
US7825747B2 (en) 2004-11-12 2010-11-02 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Thin-film BAW filter, and a method for production of a thin-film BAW filter

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004037818B4 (de) * 2004-08-04 2022-02-17 Snaptrack, Inc. Filteranordnung mit zwei Volumenwellenresonatoren
US8981876B2 (en) 2004-11-15 2015-03-17 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Piezoelectric resonator structures and electrical filters having frame elements
US7791434B2 (en) * 2004-12-22 2010-09-07 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator performance enhancement using selective metal etch and having a trench in the piezoelectric
US7362035B2 (en) * 2005-09-22 2008-04-22 The Penn State Research Foundation Polymer bulk acoustic resonator
US7486003B1 (en) * 2005-09-22 2009-02-03 Sei-Joo Jang Polymer bulk acoustic resonator
DE102006035874B3 (de) * 2006-08-01 2008-02-07 Epcos Ag Mit akustischen Volumenwellen arbeitendes Filter
FR2916271B1 (fr) * 2007-05-14 2009-08-28 St Microelectronics Sa Circuit electronique permettant la mesure de masse de materiau biologique et procede de fabrication
US9735338B2 (en) 2009-01-26 2017-08-15 Cymatics Laboratories Corp. Protected resonator
US8030823B2 (en) * 2009-01-26 2011-10-04 Resonance Semiconductor Corporation Protected resonator
US8513863B2 (en) 2009-06-11 2013-08-20 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Piezoelectric resonator with two layers
US8248185B2 (en) 2009-06-24 2012-08-21 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator structure comprising a bridge
US8902023B2 (en) 2009-06-24 2014-12-02 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator structure having an electrode with a cantilevered portion
US20110121916A1 (en) * 2009-11-24 2011-05-26 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Hybrid bulk acoustic wave resonator
JP5029704B2 (ja) * 2010-01-20 2012-09-19 株式会社村田製作所 弾性波デュプレクサ
JP4947156B2 (ja) * 2010-01-20 2012-06-06 株式会社村田製作所 弾性波デュプレクサ
US8796904B2 (en) 2011-10-31 2014-08-05 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic resonator comprising piezoelectric layer and inverse piezoelectric layer
US9243316B2 (en) 2010-01-22 2016-01-26 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Method of fabricating piezoelectric material with selected c-axis orientation
US8742869B2 (en) * 2010-03-16 2014-06-03 K&L Microwave, Inc. Low passive inter-modulation capacitor
US8526832B2 (en) * 2010-05-07 2013-09-03 Reald Inc. Shutter-glass eyewear communications receiver
US20110304412A1 (en) * 2010-06-10 2011-12-15 Hao Zhang Acoustic Wave Resonators and Methods of Manufacturing Same
US8830012B2 (en) * 2010-09-07 2014-09-09 Wei Pang Composite bulk acoustic wave resonator
US8232845B2 (en) 2010-09-27 2012-07-31 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Packaged device with acoustic resonator and electronic circuitry and method of making the same
US8962443B2 (en) 2011-01-31 2015-02-24 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Semiconductor device having an airbridge and method of fabricating the same
US9203374B2 (en) 2011-02-28 2015-12-01 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Film bulk acoustic resonator comprising a bridge
US9425764B2 (en) 2012-10-25 2016-08-23 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Accoustic resonator having composite electrodes with integrated lateral features
US9136818B2 (en) 2011-02-28 2015-09-15 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Stacked acoustic resonator comprising a bridge
US9148117B2 (en) 2011-02-28 2015-09-29 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Coupled resonator filter comprising a bridge and frame elements
US9154112B2 (en) 2011-02-28 2015-10-06 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Coupled resonator filter comprising a bridge
US8575820B2 (en) 2011-03-29 2013-11-05 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Stacked bulk acoustic resonator
US9444426B2 (en) 2012-10-25 2016-09-13 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Accoustic resonator having integrated lateral feature and temperature compensation feature
US9917567B2 (en) 2011-05-20 2018-03-13 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic resonator comprising aluminum scandium nitride
US9154111B2 (en) 2011-05-20 2015-10-06 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Double bulk acoustic resonator comprising aluminum scandium nitride
US20120293278A1 (en) * 2011-05-20 2012-11-22 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Stacked bulk acoustic resonator comprising distributed bragg reflector
US8350445B1 (en) 2011-06-16 2013-01-08 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic resonator comprising non-piezoelectric layer and bridge
US9069005B2 (en) * 2011-06-17 2015-06-30 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Capacitance detector for accelerometer and gyroscope and accelerometer and gyroscope with capacitance detector
JP2013051397A (ja) * 2011-08-03 2013-03-14 Ngk Spark Plug Co Ltd 配線基板の製造方法
US8922302B2 (en) 2011-08-24 2014-12-30 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator formed on a pedestal
US9508488B2 (en) * 2012-01-10 2016-11-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Resonant apparatus for wireless power transfer
US9300246B2 (en) 2014-02-25 2016-03-29 International Business Machines Corporation Resonator having distributed transconductance elements
US9537465B1 (en) * 2014-06-06 2017-01-03 Akoustis, Inc. Acoustic resonator device with single crystal piezo material and capacitor on a bulk substrate
US9571061B2 (en) * 2014-06-06 2017-02-14 Akoustis, Inc. Integrated circuit configured with two or more single crystal acoustic resonator devices
JP6464735B2 (ja) * 2014-12-25 2019-02-06 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
KR102324960B1 (ko) 2015-06-25 2021-11-12 삼성전자 주식회사 통신 장치 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102414843B1 (ko) * 2017-05-22 2022-06-30 삼성전기주식회사 음향파 디바이스 및 그 제조방법
CN113810005A (zh) * 2021-09-08 2021-12-17 常州承芯半导体有限公司 体声波谐振装置、滤波装置及射频前端装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0865157A2 (de) * 1997-03-13 1998-09-16 Nokia Mobile Phones Ltd. Akustisches Volumenwellenfilter
US20010028285A1 (en) * 2000-04-06 2001-10-11 Klee Mareike Katharine Tunable filter arrangement comprising resonators

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087198A (en) 1998-02-12 2000-07-11 Texas Instruments Incorporated Low cost packaging for thin-film resonators and thin-film resonator-based filters
US6228675B1 (en) 1999-07-23 2001-05-08 Agilent Technologies, Inc. Microcap wafer-level package with vias
US6265246B1 (en) 1999-07-23 2001-07-24 Agilent Technologies, Inc. Microcap wafer-level package
DE19962028A1 (de) * 1999-12-22 2001-06-28 Philips Corp Intellectual Pty Filteranordnung
US6441703B1 (en) * 2000-01-18 2002-08-27 Texas Instruments Incorporated Multiple frequency acoustic reflector array and monolithic cover for resonators and method
US6650205B2 (en) * 2001-03-29 2003-11-18 Clarisay, Inc. Wafer-scale package for surface acoustic wave circuit and method of manufacturing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0865157A2 (de) * 1997-03-13 1998-09-16 Nokia Mobile Phones Ltd. Akustisches Volumenwellenfilter
US20010028285A1 (en) * 2000-04-06 2001-10-11 Klee Mareike Katharine Tunable filter arrangement comprising resonators

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7825747B2 (en) 2004-11-12 2010-11-02 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Thin-film BAW filter, and a method for production of a thin-film BAW filter
JP2009508340A (ja) * 2005-09-16 2009-02-26 エプコス アクチエンゲゼルシャフト 調整可能なコンデンサおよび調整可能なコンデンサを有する回路

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DE10239317A1 (de) 2004-03-11
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US7385467B2 (en) 2008-06-10
US20060164186A1 (en) 2006-07-27

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