WO2006058579A1 - Mit akustischen oberflächenwellen arbeitendes bauelement mit hoher bandbreite - Google Patents

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WO2006058579A1
WO2006058579A1 PCT/EP2005/011310 EP2005011310W WO2006058579A1 WO 2006058579 A1 WO2006058579 A1 WO 2006058579A1 EP 2005011310 W EP2005011310 W EP 2005011310W WO 2006058579 A1 WO2006058579 A1 WO 2006058579A1
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acoustic impedance
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Veit Meister
Ulrike RÖSLER
Werner Ruile
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TDK Electronics AG
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Epcos AG
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    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14538—Formation
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    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02929—Means for compensation or elimination of undesirable effects of ageing changes of characteristics, e.g. electro-acousto-migration

Definitions

  • the invention relates to a working with surface acoustic waves component, in particular a high-frequency filter.
  • the bandwidth of a high-frequency filter should be at least 5% relative to the center frequency of the filter.
  • Performance-compatible electrode structures with a layer sequence of AlMgCu or AlZrCu and Ti are known from R. Takayama et al., "High Power Durable Electrodes for GHz Band SAW Duplexers", Ultrasonics Symposium, 2000 IEEE, Vol. 1, pp. 9-13.
  • a surface wave device is known from EP 0734120 B1 and US2004 / 0140734 A1, in which the surface of the piezoelectric substrate with the electrode structures arranged thereon is covered with a temperature-compensating layer of silicon dioxide.
  • the electrode structures are formed by a layer of Al or an Al alloy.
  • such a device has a bandwidth that may be insufficient for certain high frequency applications.
  • the object of the invention is to specify a working surface acoustic wave device with a high performance and high bandwidth.
  • a device operating with surface waves has strip-shaped electrode structures arranged periodically on a piezoelectric substrate and connected to current bus bars. The distance between the centers of two electrode structures, which are connected to the same electrical potential, determines the wavelength of the surface wave in the respective component structure.
  • the bandwidth of a surface acoustic wave device depends on the strength of the acoustic reflection on edges of electrode structures or on the corresponding acoustic impedance discontinuity.
  • the acoustic impedance jump occurs at an interface between two materials, e.g. B. at an electrode edge instead, if Z a is different in the two adjacent materials.
  • a dielectric layer eg, silicon dioxide
  • the electrode edges ie at the interface between the electrode structures and the dielectric layer.
  • the inventors have recognized that the reflection strength of the a-surface acoustic wave can be influenced by the material of the electrode structures.
  • the acoustic impedance jump or the reflection strength at electrode edges can be increased in particular by providing at least one thick layer with a significantly different acoustic impedance in relation to the acoustic impedance in the dielectric layer in the layer structure of the electrode structures. By a suitable selection of the thickness of this layer, it is possible to adjust the acoustic reflection strength required in the application.
  • a surface acoustic wave device with a piezoelectric substrate and multi-layered electrode structures disposed thereon is disclosed, which are covered by a dielectric layer having an acoustic impedance Z a ⁇ d .
  • the layer structure of the electrode structures comprises, on the one hand, a first layer system which consists of at least one first layer of a first material in which the acoustic impedance Z ail is less than 2Z a- d , and on the other hand a second layer system which consists of at least one second layer a second material in which the acoustic impedance Z a, 2 is at least 2Z ad .
  • the relative proportion of the total thickness of the second Layer system based on the total height of the multi-layer construction is between 15% and 85%, preferably at most 60%.
  • As the first material is z. B. Al, Mg, Ti or an aluminum alloy suitable.
  • As a second material is z. As Cu, Ta, Mo, Cr, W, Ag, Pt, Au or an alloy of these metals.
  • a high-frequency filter is preferably implemented, which is characterized by its center frequency and bandwidth.
  • the electrode structures according to the invention are distinguished not only by a wide bandwidth but also by a high power compatibility and a long service life.
  • the total height of the electrode structures is preferably between 5% and 10% of the wavelength of the surface acoustic wave. This wavelength is substantially equal to the pitch between two stripe-shaped electrode structures connected to the same electrical potential.
  • the second layer system consists of a single second layer, preferably a Cu layer or W layer.
  • This layer is preferably the lowest layer or one of the lower layers of the multi-layer structure.
  • the second layer can also form the uppermost layer of the multi-layer structure.
  • the second layer may also be arranged at another point in the multilayer structure, preferably between two first layers.
  • the first layer system may consist of a single first layer, preferably of Al or an Al alloy.
  • the first layer system may alternatively consist of several, preferably separate, first layers. Different layers of the first layer system may be made of the same material, e.g. B. consist of Al. Different layers of the first layer system may also consist of mutually different materials.
  • second layer system several, preferably similar second layers z. B. be provided from Cu.
  • second layers z. B. be provided from Cu.
  • a plurality of mutually different second layers for example a Cu layer and an Au layer as a further second layer-may be provided in the second layer system.
  • first layers are preferably arranged in alternating order with the second layers.
  • Different layers of the first (or second) layer system may also adjoin one another.
  • the total relative thickness of the second layer system relative to the total height of the multi-layer structure is preferably between 25% and 50%.
  • a facing the piezoelectric substrate layer of the multi-layer structure is a primer layer z. As titanium.
  • the dielectric layer - z As silicon dioxide or silicon nitride - is preferably a temperature-compensating layer whose coefficient of thermal expansion is an opposing set sign relative to the piezoelectric substrate and / or the electrode structures. A temperature-compensating layer counteracts the expansion of the component structures and thereby prevents the center frequency of the component from shifting due to thermal expansion of the component components as a result of temperature changes.
  • the height of the dielectric layer (measured from the surface of the piezoelectric substrate) is preferably between 20% and 40% of the wavelength of the surface acoustic wave.
  • FIG. 1 shows an exemplary layer structure of an electrode structure with the first layer as the lowermost layer of the multilayer structure
  • FIG. 2 shows an exemplary layer structure of an electrode structure with the first layer as topmost layer of the multi-layer structure
  • FIG. 3 shows an exemplary layer structure of an electrode structure with a second layer arranged between two first layers
  • FIG. 4 shows a variant of the embodiment shown in FIG. 3 with two adjoining second layers
  • FIG. 5 shows the layer structure of an electrode structure with a bonding agent layer facing the piezoelectric substrate
  • FIG. 6 shows the layer structure of an electrode structure with alternately arranged first and second layers.
  • FIG. 1 shows a detail of a component with an electrode structure according to the invention.
  • the electrode structure is arranged on a piezoelectric substrate 1 and consists of a first layer 3 arranged at the bottom (eg Al layer), over which a second layer 2 (eg Cu layer) is arranged.
  • the layers 2, 3 form a layer stack.
  • the electrode structure is covered by a dielectric layer 4, preferably silicon dioxide.
  • the dielectric layer 4 terminates with the surface of the substrate 1 and encapsulates the electrode structure 2, 3 in this way.
  • the substrate 1 may be made of lithium tantalate, lithium niobate, quartz, or other suitable piezoelectric material.
  • the substrate may also consist of several layers, wherein at least the uppermost layer of the substrate is piezoelectric.
  • FIG. 2 shows an embodiment in which the second layer 2 is arranged below the first layer 3.
  • the second layer 2 is arranged between two first layers 31, 32.
  • the first layer system comprises first layers 31, 32, each of which adjoins an adhesion promoter layer 51, 52 formed here as a further first layer.
  • the primer layer 51 is disposed between the lower first layer 31 and the second layer 2.
  • the primer layer 52 is disposed between the upper first layer 32 and the second layer 2.
  • An adhesion promoter layer serves for a better connection between two layers and can in principle be arranged between a first and a second layer, between the uppermost layer of the multilayer structure and the dielectric layer or between a lowermost layer (the second layer 2 in FIG. 5 and the first layer in FIG. 3) and the piezoelectric substrate 1.
  • the adhesion promoter layers 5, 51, 52 assigned to the first layer system on the basis of their acoustic speed are preferably made of Ti.
  • the adhesion promoter layers 5, 51, 52 may in principle also be used as second layers, for example. B. selected from Pt and assigned to the second layer system.
  • FIG. 4 shows a variant with two adjoining second layers 21, 22 of different second materials, which together form the second layer system.
  • the composite of these layers is arranged here between two first layers 31, 32.
  • the arrangement of this composite instead of only a second layer 2 according to Figure 1 or 2 is also possible.
  • Two second layers 21, 22 of different second materials can also be separated from one another by at least one first layer or one adhesion promoter layer.
  • two first layers 31, 32 are separated from one another.
  • the different first layers are preferably made of the same first material.
  • the different first layers may alternatively-especially in the case of the successive first layers-consist of different first materials.
  • two separate first layers may be made of different materials (eg, different Al alloys).
  • the relative thickness of the second layer 2 or the relative total thickness of the layers 21, 22 is preferably between 20% and 30% of the total height of the electrode structure.
  • FIG. 5 shows a variant with a second layer 2 whose height proportion in the total height of the electrode structure is between 40% and 50%.
  • a plurality of second layers 21, 22, 23 and a plurality of first layers 31, 32 are provided, which are arranged alternately one above the other.
  • the proportion of the total thickness of the second layers 21, 22, 23, which is equal to the sum of the individual layer thicknesses of these layers, relative to the total height of the electrode structure is between 15% and 60%.
  • the second layers 21, 22, 23 may have the same thicknesses. Also under- Different thicknesses of the second (or first) layers in a multi-layer structure are possible. In one variant, the lowermost second layer 21 is thicker than the additional second layers 22, 23 lying above it.
  • the first layers 2, 21, 22, 23 each have a significantly higher density and / or stiffness than the dielectric layer 4.
  • a bonding agent layer 5 is arranged between the piezoelectric substrate 1 and the lowermost second layer 21.
  • all the separate second layers 21, 22, 23 are made of the same second material. It is also possible that for the layers 21, 22, 23 respectively different second materials are selected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft den Schichtaufbau von Elektrodenstrukturen eines mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelements. Die Elektrodenstrukturen sind dabei durch eine dielektrische Schicht (4) mit einer akustischen Impedanz Z<SUB>a,d</SUB> bedeckt. Der Schichtaufbau der Elektrodenstrukturen umfasst ein erstes Schichtsystem, das aus mindestens einer ersten Schicht (31, 32) aus einem ersten Material besteht, in dem die akustische Impedanz kleiner als 2Z<SUB>a,d</SUB> ist, sowie ein zweites Schichtsystem, das aus mindestens einer zweiten Schicht (21, 22, 23) aus einem zweiten Material besteht, in dem die akustische Impedanz den Wert 2Z<SUB>a,d</SUB> übersteigt. Der relative Anteil der Gesamtdicke des zweiten Schichtsystems bezogen auf die Gesamthöhe des Mehrschichtaufbaus beträgt zwischen 15% und 85%.

Description

Beschreibung
Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement mit hoher Bandbreite
Die Erfindung betrifft ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement, insbesondere ein Hochfrequenzfilter.
Die Bandbreite eines Hochfrequenzfilters soll bezogen auf die Mittenfrequenz des Filters mindestens 5% betragen. Bei in Frontendmodulen der Mobilfunkgeräte einzusetzenden mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelementen ist auch die Leistungsverträglichkeit von Elektrodenstrukturen des Bauelements von großer Bedeutung.
Leistungsverträgliche Elektrodenstrukturen mit einer Schichtenfolge von AlMgCu oder AlZrCu und Ti sind aus der Druckschrift R. Takayama et al, „High Power Durable Electrodes for GHz Band SAW Duplexers", Ultrasonics Symposium, 2000 IEEE, Vol. 1, pp. 9 - 13 bekannt.
Aus den Druckschriften EP 0734120 Bl und US2004/0140734 Al ist jeweils ein mit Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement bekannt, bei dem die Oberfläche des piezoelektrischen Substrats mit den darauf angeordneten Elektrodenstrukturen mit einer temperaturkompensierenden Schicht aus Siliziumdioxid bedeckt ist. Die Elektrodenstrukturen sind durch eine Schicht aus Al oder einer Al-Legierung gebildet. Ein solches Bauelement weist allerdings eine Bandbreite auf, die für bestimmte Hochfrequenzanwendungen unzureichend sein kann.
Ein weiteres mit Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement, bei dem mit SiO2-Schicht bedeckte Elektrodenstrukturen primär Ag enthalten, ist aus der Druckschrift US2003/0137367 Al bekannt .
Aufgabe der Erfindung ist es, ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement mit einer hohen Leistungsverträglichkeit und einer hohen Bandbreite anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung ist durch ein Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Varianten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den weiteren Ansprüchen hervor.
Ein mit Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement weist streifenförmige, auf einem piezoelektrischen Substrat periodisch angeordnete Elektrodenstrukturen auf, die an Stromsammei- schienen angeschlossen sind. Der Abstand zwischen den Mitten von zwei Elektrodenstrukturen, die mit dem gleichen elektrischen Potential verbunden sind, bestimmt die Wellenlänge der Oberflächenwelle in der jeweiligen Bauelementstruktur.
Die Bandbreite eines mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelements hängt von der Stärke der akustischen Reflexion an Kanten von Elektrodenstrukturen bzw. vom entsprechenden akustischen Impedanzsprung ab.
Die akustische Impedanz eines Materials lässt sich anhand der Formel Za = (p c) 1/2 bestimmen, wobei c die Steifigkeit und p die Massedichte des Materials ist. Der akustische Impedanzsprung findet an einer Grenzfläche zwischen zwei Materialien, z. B. an einer Elektrodenkante statt, falls Za in den beiden angrenzenden Materialien unterschiedlich ist. Falls die Oberfläche des piezoelektrischen Substrats eines Bauelements mit den darauf angeordneten Elektrodenstrukturen durch eine dielektrische Schicht (z. B. Siliziumdioxid) mit einer ähnlichen akustischen Impedanz wie der des Materials der Elektrodenstrukturen (üblicherweise Aluminium) bedeckt ist, kommt es zu einer unzureichenden akustischen Reflexion an den Elektrodenkanten, d. h. an der Grenzfläche zwischen den Elektrodenstrukturen und der dielektrischen Schicht.
Die Erfinder haben erkannt, dass die Reflexionsstärke der a- kustischen Oberflächenwelle durch das Material der Elektrodenstrukturen beeinflusst werden kann. Der akustische Impedanzsprung bzw. die Reflexionsstärke an Elektrodenkanten kann insbesondere dadurch erhöht werden, dass im Schichtaufbau der Elektrodenstrukturen mindestens eine dicke Schicht mit einer - bezogen auf die akustische Impedanz in der dielektrischen Schicht - deutlich unterschiedlichen akustischen Impedanz vorgesehen wird. Durch eine geeignete Auswahl der Dicke dieser Schicht gelingt es, die in der Anwendung benötigte akustische Reflexionsstärke einzustellen.
Es wird ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement mit einem piezoelektrischen Substrat und darauf angeordneten mehrschichtigen Elektrodenstrukturen angegeben, die durch eine dielektrische Schicht mit einer akustischen Impedanz Za<d bedeckt sind. Der Schichtaufbau der Elektrodenstrukturen umfasst einerseits ein erstes Schichtsystem, das aus mindestens einer ersten Schicht aus einem ersten Material besteht, in dem die akustische Impedanz Zail kleiner als 2Za_d ist, und andererseits ein zweites Schichtsystem, das aus mindestens einer zweiten Schicht aus einem zweiten Material besteht, in dem die akustische Impedanz Za,2 mindestens 2Za d beträgt. Der relative Anteil der Gesamtdicke des zweiten Schichtsystems bezogen auf die Gesamthöhe des Mehrschichtauf- baus beträgt zwischen 15% und 85%, vorzugsweise maximal 60%.
Als erstes Material ist z. B. Al, Mg, Ti oder einer Aluminiumlegierung geeignet. Als zweites Material ist z. B. Cu, Ta, Mo, Cr, W, Ag, Pt, Au oder eine Legierung dieser Metalle geeignet .
Im Bauelement ist vorzugsweise ein Hochfrequenzfilter realisiert, das durch seine Mittenfrequenz und Bandbreite charakterisiert wird.
Die Elektrodenstrukturen gemäß Erfindung zeichnen sich neben einer großen Bandbreite durch eine hohe Leistungsverträglichkeit und eine hohe Lebensdauer aus.
Die Gesamthöhe der Elektrodenstrukturen beträgt vorzugsweise zwischen 5% und 10% der Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle. Diese Wellenlänge ist im Wesentlichen dem Mittenabstand zwischen zwei mit dem gleichen elektrischen Potential verbundenen streifenförmigen Elektrodenstrukturen gleich.
In einer bevorzugten Variante besteht das zweite Schichtsystem aus einer einzigen zweiten Schicht, vorzugsweise einer Cu-Schicht oder W-Schicht. Diese Schicht ist vorzugsweise die unterste Schicht oder eine der unteren Schichten des Mehrschichtaufbaus. Die zweite Schicht kann aber auch die oberste Schicht des Mehrschichtaufbaus bilden. Die zweite Schicht kann alternativ auch an einer anderen Stelle im Mehrschichtaufbau, vorzugsweise zwischen zwei ersten Schichten angeordnet sein. Das erste Schichtsystem kann aus einer einzigen ersten Schicht vorzugsweise aus Al oder einer Al-Legierung bestehen. Das erste Schichtsystem kann alternativ aus mehreren, vorzugsweise voneinander getrennten ersten Schichten bestehen. Verschiedene Schichten des ersten Schichtsystems können aus dem gleichen Material, z. B. aus Al bestehen. Verschiedene Schichten des ersten Schichtsystems können auch aus voneinander unterschiedlichen Materialien bestehen.
Im zweiten Schichtsystem können mehrere, vorzugsweise gleichartige zweite Schichten z. B. aus Cu vorgesehen sein. In einer Variante können im zweiten Schichtsystem mehrere voneinander unterschiedliche zweite Schichten - beispielsweise eine Cu-Schicht sowie eine Au-Schicht als eine weitere zweite Schicht - vorgesehen sein.
Bei mehreren ersten und zweiten Schichten sind die ersten Schichten vorzugsweise in abwechselnder Reihenfolge mit den zweiten Schichten angeordnet. Verschiedene Schichten des ersten (oder des zweiten) Schichtsystems können auch aneinander grenzen.
Die auf die Gesamthöhe des Mehrschichtaufbaus bezogene relative Gesamtdicke des zweiten Schichtsystems beträgt vorzugsweise zwischen 25 % und 50 %.
In einer Ausführungsform ist eine zum piezoelektrischen Substrat gewandte Schicht des Mehrschichtaufbaus eine Haftvermittlerschicht z. B. aus Titan.
Die dielektrische Schicht - z. B. Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid - ist vorzugsweise eine temperaturkompensierende Schicht, deren Temperaturausdehnungskoeffizient ein entgegen- gesetztes Vorzeichen gegenüber dem piezoelektrischen Substrat und/oder den Elektrodenstrukturen aufweist. Eine temperaturkompensierende Schicht wirkt der Ausdehnung der Bauelementstrukturen entgegen und verhindert dabei, dass aufgrund einer thermischen Ausdehnung der Bauelementkomponenten bei Temperaturänderungen sich die Mittenfrequenz des Bauelements verschiebt .
Die (ab der Oberfläche des piezoelektrischen Substrats gemessene) Höhe der dielektrischen Schicht beträgt vorzugsweise zwischen 20% und 40% der Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert . Die Figuren zeigen anhand schematischer und nicht maßstabsgetreuer Darstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung. Gleiche oder gleich wirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen schematisch
Figur 1 einen beispielhaften Schichtaufbau einer Elektrodenstruktur mit der ersten Schicht als unterste Schicht des Mehrschichtaufbaus;
Figur 2 einen beispielhaften Schichtaufbau einer Elektrodenstruktur mit der ersten Schicht als oberste Schicht des Mehrschichtaufbaus;
Figur 3 einen beispielhaften Schichtaufbau einer Elektrodenstruktur mit einer zwischen zwei ersten Schichten angeordneten zweiten Schicht; Figur 4 eine Variante der in Figur 3 gezeigten Ausführung mit zwei aneinander grenzenden zweiten Schichten;
Figur 5 den Schichtaufbau einer Elektrodenstruktur mit einer zum piezoelektrischen Substrat gewandten Haftvermittlerschicht;
Figur 6 den Schichtaufbau einer Elektrodenstruktur mit abwechselnd angeordneten ersten und zweiten Schichten.
In Figur 1 ist ausschnittsweise ein Bauelement mit einer erfindungsgemäßen Elektrodenstruktur gezeigt. Die Elektrodenstruktur ist auf einem piezoelektrischen Substrat 1 angeordnet und besteht aus einer unten angeordneten ersten Schicht 3 (z. B. Al-Schicht) , über der eine zweite Schicht 2 (z. B. Cu- Schicht) angeordnet ist. Die Schichten 2, 3 bilden einen Schichtstapel .
Die Elektrodenstruktur ist durch eine dielektrische Schicht 4, vorzugsweise Siliziumdioxid bedeckt. Die dielektrische Schicht 4 schließt mit der Oberfläche des Substrats 1 ab und verkapselt auf diese Weise die Elektrodenstruktur 2, 3.
Das Substrat 1 kann aus Lithiumtantalat, Lithiumniobat, Quarz oder einem anderen geeigneten piezoelektrischen Material bestehen. Das Substrat kann auch aus mehreren Schichten bestehen, wobei zumindest die oberste Schicht des Substrats piezoelektrisch ist .
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem die zweite Schicht 2 unterhalb der ersten Schicht 3 angeordnet ist. In der in Figur 3 gezeigten Variante ist die zweite Schicht 2 zwischen zwei ersten Schichten 31, 32 angeordnet. Das erste Schichtsystem umfasst erste Schichten 31, 32, die jeweils an eine - hier als eine weitere erste Schicht ausgebildete - Haftvermittlerschicht 51, 52 angrenzen. Die Haftvermittlerschicht 51 ist zwischen der unteren ersten Schicht 31 und der zweiten Schicht 2 angeordnet. Die Haftvermittlerschicht 52 ist zwischen der oberen ersten Schicht 32 und der zweiten Schicht 2 angeordnet .
Eine Haftvermittlerschicht dient zu einer besseren Verbindung zwischen zwei Schichten und kann grundsätzlich zwischen einer ersten und einer zweiten Schicht, zwischen der obersten Schicht der Mehrschichtaufbaus und der dielektrischen Schicht oder zwischen einer untersten Schicht (der zweiten Schicht 2 in Figur 5 bzw. der ersten Schicht in Figur 3) und dem piezoelektrischen Substrat 1 angeordnet sein.
Die aufgrund ihrer akustischen Geschwindigkeit dem ersten Schichtsystem zugeordneten Haftvermittlerschichten 5, 51, 52 sind vorzugsweise aus Ti. Die Haftvermittlerschichten 5, 51, 52 können grundsätzlich auch als zweite Schichten z. B. aus Pt gewählt und dem zweiten Schichtsystem zugeordnet sein.
In Figur 4 ist eine Variante mit zwei aneinander grenzenden zweiten Schichten 21, 22 aus unterschiedlichen zweiten Materialien gezeigt, die zusammen das zweite Schichtsystem bilden. Der Verbund dieser Schichten ist hier zwischen zwei ersten Schichten 31, 32 angeordnet. Die Anordnung dieses Verbundes anstelle nur einer zweiten Schicht 2 gemäß Figur 1 oder 2 ist auch möglich. Zwei zweite Schichten 21, 22 aus unterschiedlichen zweiten Materialien können voneinander auch durch mindestens eine erste Schicht bzw. eine Haftvermittlerschicht getrennt sein.
In Figuren 3, 6 sind zwei erste Schichten 31, 32 voneinander getrennt. Die unterschiedlichen ersten Schichten bestehen vorzugsweise aus dem gleichen ersten Material . Die unterschiedlichen ersten Schichten können alternativ - insbesondere im Falle der aufeinander folgenden ersten Schichten - aus unterschiedlichen ersten Materialien bestehen. Auch zwei voneinander getrennte erste Schichten können aus unterschiedlichen Materialien (z. B. verschiedenen Al-Legierungen) bestehen.
In Figuren 1 bis 4 beträgt die relative Dicke der zweiten Schicht 2 oder die relative Gesamtdicke der Schichten 21, 22 vorzugsweise zwischen 20% und 30% der Gesamthöhe der Elektrodenstruktur. In Figur 5 ist eine Variante mit einer zweiten Schicht 2 gezeigt, deren Höhenanteil in der Gesamthöhe der Elektrodenstruktur zwischen 40% und 50% beträgt.
In Figur 6 sind im Mehrschichtaufbau der Elektrodenstruktur mehrere zweite Schichten 21, 22, 23 und mehrere erste Schichten 31, 32 vorgesehen, die abwechselnd übereinander angeordnet sind.
Der auf die Gesamthöhe der Elektrodenstruktur bezogene Anteil der Gesamtdicke der zweiten Schichten 21, 22, 23, die der Summe der einzelnen Schichtdicken dieser Schichten gleich ist, beträgt zwischen 15% und 60%.
Die zweiten Schichten 21, 22, 23 (oder die ersten Schichten 31, 32) können die gleichen Dicken aufweisen. Auch unter- schiedliche Dicken der zweiten (oder ersten) Schichten in einem Mehrschichtaufbau sind möglich. In einer Variante ist die unterste zweite Schicht 21 dicker als die darüber liegenden weiteren zweiten Schichten 22, 23.
Die ersten Schichten 2, 21, 22, 23 weisen in allen Ausführungen der Erfindung jeweils eine deutlich höhere Dichte und/oder Steifigkeit als die dielektrische Schicht 4 auf.
In der in Figur 6 gezeigten Variante ist zwischen dem piezoelektrischen Substrat 1 und der untersten zweiten Schicht 21 eine Haftvermittlerschicht 5 angeordnet.
Vorzugsweise bestehen alle voneinander getrennten zweiten Schichten 21, 22, 23 aus demselben zweiten Material. Möglich ist aber auch, dass für die Schichten 21, 22, 23 jeweils unterschiedliche zweite Materialien gewählt werden.
Die Merkmale der in den Figuren vorgestellten Varianten können miteinander kombiniert werden. Die Erfindung ist nicht auf die Anzahl der dargestellten Elemente oder der aufgezählten Materialien beschränkt. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Anwendungen von mit Oberflächenwellen arbeitenden Bauelementen beschränkt .
Bezugszeichenliste
1 piezoelektrisches Substrat
2, 21, 22, 23 zweite Schichten
3, 31, 32 erste Schichten 4 dielektrische Schicht
5, 51, 52 Haftvermittlerschichten

Claims

Patentansprüche
1. Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement, umfassend: ein piezoelektrisches Substrat (1) und darauf angeordnete, einen Mehrschichtaufbau aufweisende Elektrodenstrukturen, eine dielektrische Schicht (4) , welche die Elektrodenstrukturen bedeckt und eine akustische Impedanz Za,d aufweist, wobei der Mehrschichtaufbau ein erstes Schichtsystem um- fasst, das aus mindestens einer ersten Schicht (31, 32, 3) aus einem ersten Material besteht, in dem die akustische Impedanz kleiner als 2Zaιd ist, wobei der Mehrschichtaufbau ein zweites Schichtsystem um- fasst, das aus mindestens einer zweiten Schicht (21, 22, 23, 2) aus einem zweiten Material besteht, in dem die a- kustische Impedanz den Wert 2Za/d übersteigt, wobei der relative Anteil der Gesamtdicke des zweiten Schichtsystems bezogen auf die Gesamthöhe des Mehrschichtaufbaus zwischen 15 % und 85 % beträgt.
2. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Gesamtdicke des zweiten Schichtsystems bezogen auf die Gesamthöhe des Mehrschichtaufbaus zwischen 20% und 60% beträgt.
3. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Gesamtdicke des zweiten Schichtsystems bezogen auf die Gesamthöhe des Mehrschichtaufbaus zwischen 25% und 50% beträgt.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dielektrische Schicht (4) außerhalb der von den Elektrodenstrukturen belegten Flächen mit der Substrat- Oberfläche abschließt.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Material Al, Mg, Ti oder eine Aluminiumlegierung ist .
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Material Cu, Ta, Ag, Pt, Au oder eine Kupferlegierung ist .
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zweite Schichtsystem aus einer einzigen zweiten Schicht (21) besteht.
8. Bauelement nach Anspruch 7, wobei die zweite Schicht (21) die unterste Schicht der E- lektrodenstrukturen ist.
9. Bauelement nach Anspruch 7, wobei die zweite Schicht (23) die oberste Schicht der E- lektrodenstrukturen ist.
10.Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zweite Schichtsystem mehrere zweite Schichten (21, 22, 23) aufweist, wobei zwei zweite Schichten (21, 22) durch eine erste Schicht (31) voneinander getrennt sind.
11.Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das erste Schichtsystem (31, 32) aus einer einzigen ersten Schicht (31) besteht.
12.Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das erste Schichtsystem mehrere erste Schichten (31, 32) aufweist, wobei zwischen zwei ersten Schichten (31, 32) eine zweite Schicht (23) angeordnet ist.
13.Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei eine zum piezoelektrischen Substrat (1) gewandte Schicht des Mehrschichtaufbaus eine Haftvermittlerschicht (5) ist.
14.Bauelement nach Anspruch 13, wobei die Haftvermittlerschicht eine Ti-Schicht ist.
15.Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Gesamthöhe der Elektrodenstrukturen zwischen 5 % und 10 % der Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle beträgt.
16.Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die dielektrische Schicht (4) eine Schicht aus Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid ist.
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