WO2010122024A1 - Bottom electrode for bulk acoustic wave (baw) resonator - Google Patents

Bottom electrode for bulk acoustic wave (baw) resonator Download PDF

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WO2010122024A1
WO2010122024A1 PCT/EP2010/055199 EP2010055199W WO2010122024A1 WO 2010122024 A1 WO2010122024 A1 WO 2010122024A1 EP 2010055199 W EP2010055199 W EP 2010055199W WO 2010122024 A1 WO2010122024 A1 WO 2010122024A1
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baw resonator
bottom electrode
sub
impedance
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PCT/EP2010/055199
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Stephan Marksteiner
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Epcos Ag
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/175Acoustic mirrors
    • HELECTRICITY
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    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086Means for compensation or elimination of undesirable effects
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    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02102Means for compensation or elimination of undesirable effects of temperature influence

Definitions

  • BAW Bend Acoustic Wave
  • a technology variant working with acoustic mirrors are the so-called solidly mounted resonators or SMRs for short.
  • SMRs solidly mounted resonators
  • One problem with their design is to achieve sufficient effective coupling coefficients while maintaining high quality and low electrical film resistances.
  • hard electrode materials more specifically materials with high acoustic impedance, e.g. Tungsten, molybdenum, platinum, ruthenium, etc. compress the acoustic wave in the piezoelectric material and thus can produce higher effective couplings.
  • materials with high acoustic impedance e.g. Tungsten, molybdenum, platinum, ruthenium, etc.
  • BAW membrane-based BAW resonators
  • FBAR membrane-based BAW resonators
  • FiIm-Bulk-Acoustic-Resonator recently redefined as Free-standing-Bulk-Acoustic-Resonator
  • the object of the invention is therefore to provide a BAW resonator with SMR design, which has at the same time good electrical properties in addition to a high coupling coefficient.
  • the specified BAW resonator is realized in the form of a layer stack on a substrate.
  • the layer stack comprises, above the substrate, at least one pair of layers comprising a high-impedance layer having a relatively high acoustic impedance and a low-impedance layer having a relatively low acoustic impedance, which together form two partial layers of an acoustic mirror.
  • the acoustic mirror may also comprise one or more sub-layers or one or more layer pairs of high-impedance and low-impedance layers. In each case, a high-impedance layer and a low-impedance layer are always arranged alternately.
  • the layer stack further comprises in the order given a bottom electrode, a piezoelectric layer and a top electrode.
  • a bottom electrode In order to improve the connection resistance of the bottom electrode, it is now proposed to make a partial layer of the acoustic mirror electrically conductive and to connect it electrically to the bottom electrode, in particular outside the acoustically active region. In this way it is possible to improve the electrical conductivity of the bottom electrode without additional layer in the stack of layers.
  • One advantage of the proposed BAW resonator is that all layers of the layer stack can be optimized with regard to material selection and layer thickness to their actual function and, overall, to optimum acoustic properties.
  • it is not necessary to deviate from such an optimized layer stack of a BAW resonator known per se and thereby to change the material and / or layer thicknesses of individual or multiple layers to increase the conductivity, while still significantly improving the electrical properties of the BAW resonator to achieve.
  • the bottom electrode can thus be optimized with regard to its acoustic properties with regard to the selection of the material and in particular the selection of a particularly hard electrode material and the layer thickness.
  • the connection of the bottom electrode to the electrically conductive sub-layer of the acoustic mirror reduces the sheet resistance of the bottom electrode by a factor of 2 to 4, even if a relatively poorly conductive material (eg tungsten) is used for the sub-layer.
  • This sub-layer Due to the relatively high layer thickness of the sub-layer, which is required for optimal functioning of the acoustic mirror in the form of a Bragg reflector (about one quarter of the wavelength of the longitudinal acoustic wave), has This sub-layer has an electrical sheet resistance which is substantially lower than that of a set to an optimum layer thickness and high hardness bottom electrode.
  • a hard electrode material is preferred. This may be selected from tungsten, titanium, titanium / tungsten, tantalum, molybdenum, platinum, iridium and ruthenium. The low specific conductivity of these electrode materials is compensated for particularly advantageously by the invention and thus improves the overall conductivity of the bottom electrode.
  • the sub-layer of the acoustic mirror following the bottom electrode is a low-impedance layer which has a high impedance discontinuity with respect to the bottom electrode.
  • the sub-layer of the acoustic mirror following the bottom electrode is therefore, in particular, a dielectric sub-layer with low acoustic impedance, such as, for example, silicon dioxide.
  • the dielectric sub-layer directly below the bottom electrode comprises a material which has a lower or even opposite temperature coefficient of the frequency than the piezoelectric layer. Since the acoustic wave in the BAW resonator at least partially penetrates into the acoustic mirror, the acoustic and other parameters of the partial layers also determine the behavior of the BAW resonator. By means of a sub-layer having a low or opposite temperature coefficient as set out, it is possible to reduce the temperature coefficient of the frequency for the entire BAW resonator. This leads to the BAW resonator has a lower drift of the resonance frequency with temperature fluctuations and is therefore particularly well suited for frequency-accurate applications or for applications with a long operating temperature interval or in an environment with strongly fluctuating temperatures.
  • Such a dielectric layer may also be applied alternatively or additionally above the top electrode. Since in this case the two temperature coefficient reducing dielectric layers co-operate, it may be advantageous to increase the total layer thickness of the first dielectric sub-layer of the acoustic mirror and the dielectric layer deposited on the top electrode with respect to the desired effect on the temperature coefficient optimize.
  • a preferred material with which the temperature coefficient can be effectively reduced is SiO 2, which is accordingly preferred as the material for the dielectric sub-layer of the acoustic mirror.
  • the acoustic mirror has at least one further electrically conductive partial layer. Since the electrical conductivity usually only with layers of relatively high acoustic
  • Impedance is still arranged between the first and second electrically conductive sub-layer of the acoustic mirror, a low-impedance layer, usually a further dielectric layer.
  • both electrically conductive partial layers can now be electrically conductively connected to the bottom electrode and thus further reduce the surface resistance of the bottom electrode or further improve its electrical conductivity. In this way It is also possible to use materials for these high-impedance layers which have relatively poor specific conductivity, since this effect is compensated for by the inventively increased total layer thickness of the electrically conductive layers.
  • the individual layers of the layer structure of the BAW resonator are usually structured. At least in the laterally defined area, which corresponds to the base area of the acoustically active area, each of the individual layers of the layer stack is unstructured. Outside this area, layer areas may be removed.
  • the active area is defined by the common overlap area of top electrode, piezoelectric
  • the two electrodes are therefore structured so that the active area is optimally dimensioned.
  • the optimum base area of the active area is determined by the desired capacitance or electrical impedance of the BAW resonator. Also, for a desired higher power stability of the resonator, the area of the active area may be increased. It is advantageous if the electrical connection between the electrically conductive partial layer and the bottom electrode takes place outside the laterally defined region, which is defined by a vertical projection of the active region onto the substrate. Alternatively, it is of course also possible to provide an electrical connection in the form of plated-through holes within the active region or its projection.
  • the electrically conductive connection between the conductive partial layer and the bottom electrode is made via a connection region whose area is optimized for a low line resistance.
  • the connection region is arranged close to the active region and encloses it from as many as possible, in particular from at least three sides.
  • the electrically conductive sub-layer may comprise a high-impedance material selected from tungsten, titanium, titanium / tungsten, tantalum, molybdenum, platinum, iridium and
  • At least one of the dielectric sublayers of the acoustic mirror may comprise silicon oxide.
  • other low-impedance material for example low-k dielectrics, which at the same time have a particularly low acoustic impedance in addition to the low dielectric constant.
  • the dielectric sublayers or low impedance layers, which are arranged between the electrically connected layers such as bottom electrode and electrically conductive sublayer, are therefore preferably structured so that the material of these dielectric sublayers is outside the active region or outside the projection of the active region, but at least in the connection area.
  • a preferred material for the piezoelectric layer is aluminum nitride. This grows with good layer properties and especially high quality on high-impedance electrode materials, as they are preferred for optimum acoustic properties.
  • the top electrode may comprise a material having good electrical conductivity.
  • Well suited are standard electrode materials such as aluminum, copper or gold.
  • the indicated BAW resonator is used to construct an RF bandpass filter.
  • Such filters are made by electrical interconnection of individual BAW resonators in a ladder-like structure get, called laddertype or latticetype structures.
  • FIG. 1 shows a first BAW resonator in schematic cross section
  • FIG. 2 shows a second BAW resonator in schematic cross section
  • FIGS. 3A to 3D show various process stages in the production of a BAW resonator in a schematic plan view.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a BAW resonator according to the invention.
  • the BAW resonator has a layer stack ST, which is applied to a substrate S. It is possible, each of the individual layers of the
  • Layer stack to apply over the entire surface and then to structure. This is advantageous, in particular in the case of electrically conductive layers, in order to minimize unwanted capacitive couplings to adjacent components and in particular to adjacent further BAW resonators.
  • the layer stack ST can also comprise unstructured layers which extend over the entire surface of the BAW resonator or over the entire base area of the layer stack. Dielek- As a rule, trical layers of the lower pairs of mirrors can remain unstructured.
  • the layer stack ST has, above the substrate, at least one pair of layers each consisting of a low-impedance layer NS and a high-impedance layer HS.
  • the acoustic mirror in the layer stack comprises two such pairs of layers.
  • the low-impedance layer NS is formed of SiO 2 in all cases and remains unstructured.
  • the high-impedance layers are made of a hard metal such as tungsten, titanium,
  • the high-impedance layers HS1, HS2 are applied in a structured manner and extend at least over the active region AB.
  • the thickness of the low-impedance layers between the substrate and the second high-impedance layer, between the second high-impedance layer and the first high-impedance layer and between the first high-impedance layer and the bottom electrode BE is in each case approximately 1 ° of the wavelength of the longitudinal acoustic wave at the resonant frequency of the BAW resonator.
  • the high-impedance layers HS1, HS2 also have a corresponding thickness.
  • an optimum layer thickness of a tungsten W-existing high-impedance layer is approximately 700 nm. To optimize the acoustic behavior of the mirror, however, these layer thicknesses can also be chosen differently.
  • a bottom electrode BE is applied, preferably again made of a material which is as hard as possible.
  • the same preferred choice of material applies to the bottom electrode BE as for the high-impedance layer HS.
  • the thickness for the bottom electrode BE is chosen so that optimum acoustic properties of the resonator arise (eg a maximum effective coupling or minimum TCF). Such an optimum thickness is for example at 150-250 nm.
  • the piezoelectric layer PS is applied, for example a piezoelectric material with high coupling, in particular aluminum nitride, which can be readily deposited by means of thin-film methods.
  • An exemplary layer thickness for the piezoelectric layer is approximately one quarter of a wavelength, which corresponds to approximately 1400 nm for aluminum nitride.
  • the uppermost layer is a top electrode TE is applied, wherein an electrically good conductive material of any, but good electrical sufficient layer thickness is applied.
  • Standard material can be used aluminum in sufficient thickness.
  • the bottom electrode comprises in terms of area at least the active region AB and a corresponding supply line, which leads to an electrical connection pad or to another BAW resonator, which is electrically connected via the bottom electrode BE to the illustrated BAW resonator.
  • the top electrode is also structured in such a way that it covers at least the active region AB and, moreover, like the
  • Bottom electrode BE terminates in an electrical supply line, which also leads to a connection pad or to an electrode of an adjacent BAW resonator, which is electrically connected to the illustrated.
  • the piezoelectric layer PS may also be limited to the active region. Advantageously, however, it is applied over a large area and serves as a common layer for several BAW resonators.
  • the active area is the common overlapping area of top electrode TE, piezoelectric layer PS and bottom electrode BE. In FIG. 1, the active region AB is shown by its dashed lines over its lateral boundaries.
  • Such layers may include passivation layers, trimming layers, and frequency detuning layers, particularly for differentially adjusting parallel and serial resonators in ladder type or lattice type reactance filters constructed of BAW resonators.
  • the BAW resonator according to the invention has a lateral extension (in the figure on the left-hand side) in at least one high-impedance layer HS1, in which it forms a connection region VB in which the bottom electrode is electrically connected to the first high-impedance layer HS1.
  • the low-impedance layer NS or the partial layer, which is applied over the first high-impedance layer HS1 form a recess.
  • FIG. 2 likewise shows, in schematic cross section, a BAW resonator modified in contrast thereto.
  • the connecting region VB between the bottom electrode BE and the upper high-impedance layer HS1 is widened and extends in the figure on both sides of the active region AB.
  • the base area of the uppermost high-impedance layer HS1 is chosen to be correspondingly large and the uppermost low-impedance layer, which here is a dielectric layer DS, is structured in such a way that it is limited to the active region AB. In this way, it is possible for the connection region VB to surround the active region AB in an annular manner.
  • connection region saves a small section in which the lead for the top electrode is led out of the layer stack or the active region AB of the layer stack, so that the top electrode outside the active region does not overlap with the bottom electrode BE.
  • the high-impedance layer HS1 can be structured accordingly, so that it does not extend or only insignificantly beyond the limits of the active region AB.
  • FIGS. 3A to 3C Exemplary lateral dimensions for the individual layers to be structured of the BAW resonator are shown in FIGS. 3A to 3C.
  • the illustrated layer structure begins with the uppermost high-impedance layer HS1, which extends in FIG. 3A over the active region AB plus the connection region VB.
  • a dielectric layer DS is applied as the uppermost low-impedance layer of the acoustic mirror, at least in the active region.
  • FIG. 3B shows, as a further layer applied above, the bottom electrode BE, which extends over the active region AB.
  • the connection region VB not only that arranged in FIG. 3A to the left of the dielectric layer Area includes, but also an edge region around the dielectric layer thin film, the bottom electrode BE contacted the exposed in the connection area uppermost high-impedance layer HSL of the acoustic mirror electrically.
  • a further metallization can already be applied here.
  • a piezoelectric layer PS is applied, which can be structured at least similar to the dielectric layer.
  • the base area of the piezoelectric layer PS can also be chosen substantially larger than that of the dielectric layer DS.
  • FIG. 3C shows, as the topmost layer, the top electrode TE, which is applied over the piezoelectric layer PS. Their overlap with piezoelectric layer PS (not shown in the figure) and bottom electrode BE forms the active region AB. At one point (here on the side of the active region AB opposite the connection pad), an extension of the top electrode TE is shown, which connects a connection line VL to another
  • Terminal pad or an adjacent BAW resonator represents.
  • the connecting line is insulated from the bottom electrode BE by the piezoelectric layer PS and from the high-impedance layer HS1 by a correspondingly structured dielectric layer.
  • the top electrode TE does not extend over the connection region VB.
  • a connection pad AP is provided above the bottom electrode, which optionally may comprise an additional and, for example, solderable metallization.
  • the bottom electrode BE - similar to the top electrode TE - extends further to the left and there a further electrode, in particular a further bottom electrode for an adjacent BAW resonator is formed.
  • connection region VB is shown hatched.
  • the connecting region that is to say the overlapping and contact region between the bottom electrode and the upper high-impedance layer HS1 extends nearly closed around the active region AB and only saves the region in which the connecting conductor VL runs. In this way, it is possible, the conductivity of the
  • Base electrode BE to support from multiple sides and thus effectively increase by a factor of 2 to 4. This is achieved, although effectively alone the supply resistance to the bottom electrode BE is reduced. However, the current can flow not only from the left, but from three or more sides on the active bottom electrode.
  • connection region VB additionally a contact to deeper high impedance layers HS2 is made, so that the electrical connection resistance of the bottom electrode BE is further reduced by the conductivity of this additional high impedance layer.
  • the design or the base of the proposed BAW resonator is compared to a known resonator only slightly increased by the base of the connection region VB.
  • no additional layer is required compared with a known BAW resonator.
  • connection region VB the uppermost low-impedance layer, that is to say the dielectric layer DS, can be provided by structuring with recesses (via trenches) in which the connection region VB can form.
  • the invention is not limited to the embodiments shown and described in the embodiments and in particular the figures.
  • the design of a BAW resonator may differ significantly from the embodiments.
  • the bottom electrode BE may be electrically conductively connected in the connection region to the uppermost high-impedance layer HS2, to the lower high-impedance layer HS1 or to both high-impedance layers.
  • the layer thickness for bottom electrode, piezoelectric layer and top electrode is selected as a function of an optimal coupling and leads in particular to low layer thicknesses of the bottom electrode.
  • the layer thickness of the piezoelectric layer PS is chosen such that the main mode is formed at the desired resonant frequency of the BAW resonator. Since the structuring required for the BAW resonator according to the invention can take place outside the active region AB, they have no influence whatsoever on the acoustic properties of the BAW resonator in the active region.
  • a BAW resonator according to the invention may deviate from the lateral dimensions exemplified in FIG.
  • the connection area can be distributed more uniformly around the active area AB.
  • the bottom and top electrodes can have more than one supply line, in particular if they are electrically connected via this supply line to other elements and in particular to other BAW resonators. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

For a BAW resonator, it is proposed that a metallic layer (HS1, HS2) of the Bragg reflector (DS, HS1, NS, HS2) used as an acoustic mirror be used to improve the effective conductivity of the bottom electrode. For this purpose, an electrical contact between the bottom electrode (BE) and the upper high-impedance layer (HS1) of the acoustic mirror is established in a connection area (VB), and the connection resistance of the bottom electrode is reduced in the process.

Description

Bodenelektrode für BuIk Acoustic Wave (BAW) ResonatorBottom electrode for BuIk Acoustic Wave (BAW) resonator
Auf BAW (BuIk Acoustic Wave) Resonatoren basierte Filter haben sich in den letzen Jahren einen erheblichen Marktanteil im Bereich von High-End Duplexeranwendungen für Mobilfunkanwendungen gesichert. Dies gilt insbesondere für das US-PCS- Band (bzw. UMTS Band 2), das mit seiner Bandbreite von jeweils 60MHz und seinem TX-RX-Bandabstand von nur 20 MHz sehr hohe Herausforderungen an die effektiven (piezo- elektrischen) Kopplungskoeffizienten und Güten der denBAW (Buick Acoustic Wave) resonator-based filters have secured a significant market share in the field of high-end duplexer applications for mobile applications in recent years. This applies in particular to the US PCS band (or UMTS band 2), which, with its bandwidth of 60 MHz each and its TX-RX band gap of only 20 MHz, poses very high challenges to the effective (piezoelectric) coupling coefficients and grades the one
Filtern zugrunde liegenden akustischen Resonatoren stellt. Hier kommt die Stärke der BAW-Technologie zum Tragen, deren Funktionsprinzip die Realisierung von Resonatoren mit Güten >1500 erlaubt.Filter underlying acoustic resonators. This is where the strength of BAW technology comes into play, whose functional principle allows the realization of resonators with grades> 1500.
Eine mit akustischen Spiegeln (Bragg Reflektoren) arbeitende Technologie-Variante sind die sog. Solidly Mounted Resonatoren kurz SMR. Diese weisen jedoch einen aufwendigen Aufbau mit einem eine Vielzahl von Schichten umfassenden Schichten- Stapel auf. Ein Problem bei deren Design besteht darin, ausreichende effektive Kopplungskoeffizienten bei gleichzeitig hoher Güte und niedrigen elektrischen Schichtwiderständen zu erreichen .A technology variant working with acoustic mirrors (Bragg reflectors) are the so-called solidly mounted resonators or SMRs for short. However, these have a complex structure with a layer comprising a plurality of layers stack. One problem with their design is to achieve sufficient effective coupling coefficients while maintaining high quality and low electrical film resistances.
Es ist bekannt, dass harte Elektrodenmaterialien, genauer gesagt Materialien mit hoher akustischer Impedanz, wie z.B. Wolfram, Molybdän, Platin, Ruthenium etc. die akustische Welle im Piezomaterial verdichten und dadurch höhere effektive Kopplungen erzeugen können.It is known that hard electrode materials, more specifically materials with high acoustic impedance, e.g. Tungsten, molybdenum, platinum, ruthenium, etc. compress the acoustic wave in the piezoelectric material and thus can produce higher effective couplings.
Weiterhin ist bekannt, dass es für jedes Material eine optimale Dicke gibt, für die die effektive Kopplung der Resonatoren maximal ist. Je härter das Material ist, desto größer ist die maximal erreichbare effektive Kopplung, aber umso dünner ist auch die optimale Schichtdicke. Die Leitfähigkeit harter Materialien ist aber relativ schlecht, sodass für eine ausreichende ohmsche Leitfähigkeit die Elektroden entsprechend dicker auszuführen sind und z.B. mindestens zu verdoppeln oder gar zu verdreifachen sind. Dabei verschlechtert sich aber die Kopplung um ca. 4 % bzw. um 10 %. Im Gegenzug müsste man darüber hinaus zur Konstant- Haltung der Resonanzfrequenz aber die Piezoschicht dünner ausführen, wodurch aber die Kopplung noch weiter sinkt.Furthermore, it is known that there is an optimum thickness for each material for which the effective coupling of the resonators is maximal. The harder the material, the better the maximum achievable effective coupling is greater, but the thinner the optimum layer thickness. However, the conductivity of hard materials is relatively poor, so that for sufficient ohmic conductivity, the electrodes are to be made correspondingly thicker and, for example, at least to be doubled or even tripled. However, the coupling deteriorates by about 4% or 10%. In return, in addition to the constant position of the resonance frequency, the piezo layer would have to be made thinner, whereby the coupling sinks even further.
In der Praxis existieren zwei unterschiedliche BAW-Techno- logien. Neben der bereits erwähnten über Bragg Spiegeln aufgebauten SMR Technologie sind dies Membran-basierte BAW Resonatoren (FBAR, ursprünglich die Bezeichnung für FiIm- Bulk-Acoustic-Resonator, neuerdings auch zu Free-standing- Bulk-Acoustic-Resonator umdefiniert) . Diese haben durch das Fehlen des akustischen Spiegels per se eine höhere effektive Kopplung. Man kann deshalb über den optimalen Kopplungspunkt hinausgehen und die Elektrodendicke ausreichend groß machen.In practice, there are two different BAW technologies. In addition to the previously mentioned Bragg Spiegeln SMR technology, these are membrane-based BAW resonators (FBAR, originally the name for FiIm-Bulk-Acoustic-Resonator, recently redefined as Free-standing-Bulk-Acoustic-Resonator). These have a higher effective coupling per se due to the lack of the acoustic mirror. One can therefore go beyond the optimal coupling point and make the electrode thickness sufficiently large.
Im Fall der Bragg-Reflektor-basierten Resonatoren ist dies nicht so einfach möglich. Hier arbeitet man mit optimalen Schichtdicken, unterstützt jedoch die Leitfähigkeit der Elektrode durch einen Sandwich-Aufbau, der unterhalb der harten Schicht eine gut leitfähige weiche Elektrodenschicht anbringt (typischerweise Aluminium) . Der Nachteil dieser Methode ist jedoch, dass die Dicke der obersten Siliziumoxidschicht im Spiegel, um die Dicke der weichen und leit- fähigen Elektrodenschicht (z. B. des Aluminiums) verringert wird und dass deshalb die wünschenswerte Reduktion des Temperaturgangs der Resonanzfrequenz durch den negativen TCF (= Temperaturkoeffizient der Frequenz) des Oxids nicht so stark ausfällt. AlN-Membran-Resonatoren ohne Siliziumdioxid haben typischerweise einen TCF von -28ppm/K. Resonatoren mit Al/W-Sandwich-Elektroden erreichen typischerweise -18 bis - 22ppm/K. Resonatoren mit reinen W-Elektroden können jedoch bis zu -15ppm/K und besser kompensiert sein.In the case of Bragg reflector-based resonators, this is not so easy. Here one works with optimal layer thicknesses, but supports the conductivity of the electrode by a sandwich construction, which creates a well-conductive soft electrode layer below the hard layer (typically aluminum). The disadvantage of this method, however, is that the thickness of the uppermost silicon oxide layer in the mirror is reduced by the thickness of the soft and conductive electrode layer (eg of aluminum) and therefore the desirable reduction of the temperature response of the resonant frequency by the negative TCF (= Temperature coefficient of frequency) of the oxide not so strong fails. AlN membrane resonators without silicon dioxide typically have a TCF of -28ppm / K. Resonators with Al / W sandwich electrodes typically reach -18 to -22ppm / K. However, resonators with pure W electrodes can be compensated up to -15ppm / K and better.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen BAW Resonator mit SMR Design anzugeben, der neben einem hohen Kopplungskoeffizient gleichzeitig gute elektrische Eigenschaften aufweist.The object of the invention is therefore to provide a BAW resonator with SMR design, which has at the same time good electrical properties in addition to a high coupling coefficient.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen BAW Resonator mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus weiteren Ansprüchen hervor .This object is achieved by a BAW resonator with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from further claims.
Der angegebene BAW Resonator ist in Form eines Schichtenstapels auf einem Substrat realisiert. Der Schichtenstapel umfasst dabei über dem Substrat zumindest ein Schichtenpaar aus einer Hochimpedanzschicht mit relativ hoher akustischer Impedanz und einer Niederimpedanzschicht mit relativ niedriger akustischer Impedanz, die zusammen zwei Teilschichten eines akustischen Spiegels bilden. Der akustische Spiegel kann daneben noch eine oder mehrere Teilschichten bzw. ein oder mehrere Schichtenpaare aus Hoch- und Niederimpedanz- schichten umfassen. Dabei sind stets jeweils eine Hochimpedanzschicht und eine Niederimpedanzschicht alternierend angeordnet .The specified BAW resonator is realized in the form of a layer stack on a substrate. In this case, the layer stack comprises, above the substrate, at least one pair of layers comprising a high-impedance layer having a relatively high acoustic impedance and a low-impedance layer having a relatively low acoustic impedance, which together form two partial layers of an acoustic mirror. The acoustic mirror may also comprise one or more sub-layers or one or more layer pairs of high-impedance and low-impedance layers. In each case, a high-impedance layer and a low-impedance layer are always arranged alternately.
Der Schichtenstapel umfasst weiterhin in der angegebenen Reihenfolge eine Bodenelektrode, eine piezoelektrische Schicht und eine Topelektrode. Zur Verbesserung des Anschlusswiderstands der Bodenelektrode wird nun vorgeschlagen, eine Teilschicht des akustischen Spiegels elektrisch leitfähig auszubilden und elektrisch mit der Bodenelektrode zu verbinden, insbesondere außerhalb des akustisch aktiven Bereichs. Auf diese Weise gelingt es, ohne zusätzliche Schicht im Schichtenstapel die elektrische Leitfähigkeit der Bodenelektrode zu verbessern.The layer stack further comprises in the order given a bottom electrode, a piezoelectric layer and a top electrode. In order to improve the connection resistance of the bottom electrode, it is now proposed to make a partial layer of the acoustic mirror electrically conductive and to connect it electrically to the bottom electrode, in particular outside the acoustically active region. In this way it is possible to improve the electrical conductivity of the bottom electrode without additional layer in the stack of layers.
Ein Vorteil des vorgeschlagenen BAW Resonators ist es, dass alle Schichten des Schichtenstapels bezüglich Materialauswahl und Schichtdicke auf ihre eigentliche Funktion und insgesamt auf optimale akustische Eigenschaften hin optimiert sein können. So ist es zur Verbesserung der Leitfähigkeit nicht erforderlich, von einem derart optimierten Schichtenstapel eines an sich bekannten BAW Resonators abzuweichen und dabei Material und/oder Schichtdicken einzelner oder mehrerer Schichten zur Erhöhung der Leitfähigkeit zu ändern, und dabei dennoch eine wesentliche Verbesserung der elektrischen Eigenschaften des BAW Resonators zu erzielen.One advantage of the proposed BAW resonator is that all layers of the layer stack can be optimized with regard to material selection and layer thickness to their actual function and, overall, to optimum acoustic properties. Thus, in order to improve the conductivity, it is not necessary to deviate from such an optimized layer stack of a BAW resonator known per se and thereby to change the material and / or layer thicknesses of individual or multiple layers to increase the conductivity, while still significantly improving the electrical properties of the BAW resonator to achieve.
Insbesondere die Bodenelektrode kann so in Bezug auf ihre akustischen Eigenschaften bezüglich der Auswahl des Materials und insbesondere der Auswahl eines besonders harten Elektrodenmaterials und der Schichtdicke optimiert sein. Die Verbindung der Bodenelektrode mit der elektrischen leitfähigen Teilschicht des akustischen Spiegels erniedrigt den Flächenwiderstand der Bodenelektrode um einen Faktor 2 bis 4, selbst dann, wenn für die Teilschicht ein verhältnismäßig schlecht leitendes Material (z.B. Wolfram) verwendet wird. Durch die relativ hohe Schichtdicke der Teilschicht, die zur optimalen Funktion des akustischen Spiegels in Form eines Bragg-Reflektors erforderlich ist (ca. ein Viertel der Wellenlänge der longitudinalen akustischen Welle) , weist diese Teilschicht einen elektrischen Flächenwiderstand auf, der wesentlich niedriger ist als derjenige einer auf eine optimale Schichtdicke und hohe Härte eingestellten Bodenelektrode .In particular, the bottom electrode can thus be optimized with regard to its acoustic properties with regard to the selection of the material and in particular the selection of a particularly hard electrode material and the layer thickness. The connection of the bottom electrode to the electrically conductive sub-layer of the acoustic mirror reduces the sheet resistance of the bottom electrode by a factor of 2 to 4, even if a relatively poorly conductive material (eg tungsten) is used for the sub-layer. Due to the relatively high layer thickness of the sub-layer, which is required for optimal functioning of the acoustic mirror in the form of a Bragg reflector (about one quarter of the wavelength of the longitudinal acoustic wave), has This sub-layer has an electrical sheet resistance which is substantially lower than that of a set to an optimum layer thickness and high hardness bottom electrode.
Für die Bodenelektrode ist ein hartes Elektrodenmaterial bevorzugt. Dieses kann ausgewählt sein aus Wolfram, Titan, Titan/Wolfram, Tantal, Molybdän, Platin, Iridium und Ruthenium. Die geringe spezifische Leitfähigkeit dieser Elektrodenmaterialien wird durch die Erfindung besonders vorteilhaft kompensiert und so die Gesamtleitfähigkeit der Bodenelektrode verbessert.For the bottom electrode, a hard electrode material is preferred. This may be selected from tungsten, titanium, titanium / tungsten, tantalum, molybdenum, platinum, iridium and ruthenium. The low specific conductivity of these electrode materials is compensated for particularly advantageously by the invention and thus improves the overall conductivity of the bottom electrode.
Es ist vorteilhaft, wenn die auf die Bodenelektrode folgende Teilschicht des akustischen Spiegels eine Niederimpedanzschicht ist, die zur Bodenelektrode einen hohen Impedanzsprung aufweist. Die auf die Bodenelektrode folgende Teilschicht des akustischen Spiegels ist daher insbesondere eine dielektrische Teilschicht mit niedriger akustischer Impedanz wie zum Beispiel Siliziumdioxid.It is advantageous if the sub-layer of the acoustic mirror following the bottom electrode is a low-impedance layer which has a high impedance discontinuity with respect to the bottom electrode. The sub-layer of the acoustic mirror following the bottom electrode is therefore, in particular, a dielectric sub-layer with low acoustic impedance, such as, for example, silicon dioxide.
Ein weiterer Vorteil wird erzielt, wenn die dielektrische Teilschicht direkt unterhalb der Bodenelektrode ein Material umfasst, das einen im Vergleich zur piezoelektrischen Schicht niedrigeren oder gar entgegengesetzt wirkenden Temperaturkoeffizient der Frequenz aufweist. Da die akustische Welle im BAW Resonator zumindest teilweise in den akustischen Spiegel eindringt, bestimmen auch die akustischen und anderen Parameter der Teilschichten das Verhalten des BAW Resonators. Über eine wie dargelegt ausgebildete Teilschicht mit niedrigem oder entgegengesetztem Temperaturkoeffizienten gelingt es, den Temperaturkoeffizienten der Frequenz für den gesamten BAW Resonator zu reduzieren. Dies führt dazu, dass der BAW Resonator bei Temperaturschwankungen eine geringere Drift der Resonanzfrequenz aufweist und daher insbesondere für frequenzgenaue Anwendungen oder für Anwendungen mit großem Betriebstemperaturintervall oder in einer Umgebung mit stark schwankenden Temperaturen besonders gut geeignet ist.A further advantage is achieved if the dielectric sub-layer directly below the bottom electrode comprises a material which has a lower or even opposite temperature coefficient of the frequency than the piezoelectric layer. Since the acoustic wave in the BAW resonator at least partially penetrates into the acoustic mirror, the acoustic and other parameters of the partial layers also determine the behavior of the BAW resonator. By means of a sub-layer having a low or opposite temperature coefficient as set out, it is possible to reduce the temperature coefficient of the frequency for the entire BAW resonator. This leads to the BAW resonator has a lower drift of the resonance frequency with temperature fluctuations and is therefore particularly well suited for frequency-accurate applications or for applications with a long operating temperature interval or in an environment with strongly fluctuating temperatures.
Eine solche dielektrische Schicht kann auch alternativ oder zusätzlich oberhalb der Topelektrode aufgebracht sein. Da in diesem Fall die beiden den Temperaturkoeffizienten reduzie- renden dielektrischen Schichten zusammenwirken, kann es vorteilhaft sein, die Gesamtschichtdicke aus der ersten dielektrischen Teilschicht des akustischen Spiegels und der auf der Topelektrode aufgebrachten dielektrischen Schicht in Bezug auf den gewünschten Effekt bezüglich des Temperatur- koeffizienten zu optimieren.Such a dielectric layer may also be applied alternatively or additionally above the top electrode. Since in this case the two temperature coefficient reducing dielectric layers co-operate, it may be advantageous to increase the total layer thickness of the first dielectric sub-layer of the acoustic mirror and the dielectric layer deposited on the top electrode with respect to the desired effect on the temperature coefficient optimize.
Ein bevorzugtes Material, mit dem der Temperaturkoeffizient wirksam reduziert werden kann, ist Siθ2, das dementsprechend als Material für die dielektrische Teilschicht des akustischen Spiegels bevorzugt ist.A preferred material with which the temperature coefficient can be effectively reduced is SiO 2, which is accordingly preferred as the material for the dielectric sub-layer of the acoustic mirror.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist der akustische Spiegel zumindest eine weitere elektrisch leitfähige Teilschicht auf. Da die elektrische Leitfähigkeit üblicherweise nur mit Schichten relativ hoher akustischerIn a further embodiment of the invention, the acoustic mirror has at least one further electrically conductive partial layer. Since the electrical conductivity usually only with layers of relatively high acoustic
Impedanz erreicht wird, ist zwischen der ersten und zweiten elektrisch leitfähigen Teilschicht des akustischen Spiegels noch eine Niederimpedanzschicht, üblicherweise eine weitere dielektrische Schicht, angeordnet. Vorteilhaft können nun beide elektrisch leitfähigen Teilschichten elektrisch leitend mit der Bodenelektrode verbunden werden und so den Flächenwiderstand der Bodenelektrode weiter reduzieren bzw. deren elektrische Leitfähigkeit weiter verbessern. Auf diese Weise können auch Materialien für diese Hochimpedanzschichten verwendet werden, die eine relativ schlechte spezifische Leitfähigkeit aufweisen, da dieser Effekt durch die erfindungsgemäß erhöhte Gesamtschichtdicke der elektrisch leitfähigen Schichten kompensiert wird.Impedance is still arranged between the first and second electrically conductive sub-layer of the acoustic mirror, a low-impedance layer, usually a further dielectric layer. Advantageously, both electrically conductive partial layers can now be electrically conductively connected to the bottom electrode and thus further reduce the surface resistance of the bottom electrode or further improve its electrical conductivity. In this way It is also possible to use materials for these high-impedance layers which have relatively poor specific conductivity, since this effect is compensated for by the inventively increased total layer thickness of the electrically conductive layers.
Theoretisch können weitere Schichtenpaare aus Niederimpedanzschicht und elektrisch leitender Hochimpedanzschicht in analoger Weise für den Aufbau des Spiegels verwendet werden. Da jedoch mit jeder zusätzlichen Teilschicht der Herstellungsaufwand steigt, wird der akustische Spiegel auf eine minimale Anzahl von Teilschichten optimiert, sodass üblicherweise nur ein oder maximal zwei Schichtenpaare im akustischen Spiegel eingesetzt werden. Dies hat den weiteren Vorteil, dass mit weniger Teilschichten auch eine höhere Bandbreite des Spiegels erreicht wird.Theoretically, further pairs of layers of low-impedance layer and electrically-conductive high-impedance layer can be used in an analogous manner for the construction of the mirror. However, since the production costs increase with each additional partial layer, the acoustic mirror is optimized to a minimum number of partial layers, so that usually only one or at most two pairs of layers are used in the acoustic mirror. This has the further advantage that with fewer partial layers, a higher bandwidth of the mirror is achieved.
Die einzelnen Schichten des Schichtaufbaus des BAW Resonators sind üblicherweise strukturiert. Zumindest in dem lateral definierten Bereich, der der Grundfläche des akustisch aktiven Bereichs entspricht, ist jede der einzelnen Schichten des Schichtenstapels unstrukturiert. Außerhalb dieses Bereichs können Schichtbereiche entfernt sein. Der aktive Bereich wird definiert durch den gemeinsamen Überlappungsbereich von Topelektrode, piezoelektrischerThe individual layers of the layer structure of the BAW resonator are usually structured. At least in the laterally defined area, which corresponds to the base area of the acoustically active area, each of the individual layers of the layer stack is unstructured. Outside this area, layer areas may be removed. The active area is defined by the common overlap area of top electrode, piezoelectric
Schicht und Bodenelektrode. Die beiden Elektroden sind daher so strukturiert, dass der aktive Bereich optimal dimensioniert ist. Die optimale Grundfläche des aktiven Bereichs bestimmt sich an der gewünschten Kapazität bzw. elektrischen Impedanz des BAW Resonators. Auch für eine gewünschte höhere Leistungs-festigkeit des Resonators kann die Fläche des aktiven Bereichs erhöht sein. Vorteilhaft ist es, wenn die elektrische Verbindung zwischen elektrisch leitfähiger Teilschicht und Bodenelektrode außerhalb des lateral definierten Bereichs stattfindet, der durch eine vertikale Projektion des aktiven Bereich auf das Substrat definiert ist. Alternativ ist es natürlich auch möglich, innerhalb des aktiven Bereichs bzw. dessen genannter Projektion eine elektrische Verbindung in Form von Durchkontaktierungen vorzusehen.Layer and bottom electrode. The two electrodes are therefore structured so that the active area is optimally dimensioned. The optimum base area of the active area is determined by the desired capacitance or electrical impedance of the BAW resonator. Also, for a desired higher power stability of the resonator, the area of the active area may be increased. It is advantageous if the electrical connection between the electrically conductive partial layer and the bottom electrode takes place outside the laterally defined region, which is defined by a vertical projection of the active region onto the substrate. Alternatively, it is of course also possible to provide an electrical connection in the form of plated-through holes within the active region or its projection.
Vorteilhaft wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen leitfähiger Teilschicht und Bodenelektrode über einen Verbindungsbereich vorgenommen, dessen Fläche auf einen geringen Leitungswiderstand optimiert ist. Der Verbindungsbereich ist nahe am aktiven Bereich angeordnet und umschließt diesen von möglichst vielen, insbesondere von zumindest drei Seiten .Advantageously, the electrically conductive connection between the conductive partial layer and the bottom electrode is made via a connection region whose area is optimized for a low line resistance. The connection region is arranged close to the active region and encloses it from as many as possible, in particular from at least three sides.
Die elektrisch leitfähige Teilschicht kann ein Hochimpedanzmaterial umfassen, welches ausgewählt ist aus Wolfram, Titan, Titan/Wolfram, Tantal, Molybdän, Platin, Iridium undThe electrically conductive sub-layer may comprise a high-impedance material selected from tungsten, titanium, titanium / tungsten, tantalum, molybdenum, platinum, iridium and
Ruthenium, mithin also aus der gleichen Materialauswahl, die für die Herstellung der Bodenelektrode vorteilhaft ist.Ruthenium, therefore, therefore, from the same material selection, which is advantageous for the preparation of the bottom electrode.
Zumindest eine der dielektrischen Teilschichten des akustischen Spiegels kann Siliziumoxid umfassen. Möglich ist es jedoch auch, andere Niederimpedanzmaterial einzusetzen, beispielsweise low-k Dielektrika, die sich neben der niedrigen Dielektrizitätskonstante gleichzeitig auch durch besonders niedrige akustische Impedanz auszeichnen. Möglich ist es auch, die erste dielektrische Teilschicht, die direkt an die Bodenelektrode grenzt, wegen der damit erreichbaren Temperaturkompensation aus Siliziumoxid auszuführen, und im Fall einer weiteren dielektrischen Teilschicht diese aus einem Material mit noch niedrigerer akustischer Impedanz auszuführen .At least one of the dielectric sublayers of the acoustic mirror may comprise silicon oxide. However, it is also possible to use other low-impedance material, for example low-k dielectrics, which at the same time have a particularly low acoustic impedance in addition to the low dielectric constant. It is also possible to carry out the first dielectric sub-layer, which is directly adjacent to the bottom electrode, because of the achievable temperature compensation of silicon oxide, and in the case of another dielectric sub-layer of these To perform a material with even lower acoustic impedance.
Die dielektrischen Teilschichten oder Niederimpedanz- schichten, die zwischen den elektrisch verbundenen Schichten wie Bodenelektrode und elektrisch leitfähiger Teilschicht angeordnet sind, sind daher vorzugsweise so strukturiert, dass das Material dieser dielektrischen Teilschichten außerhalb des aktiven Bereichs bzw. außerhalb der Projektion des aktiven Bereichs entfernt ist, zumindest jedoch im Verbindungsbereich .The dielectric sublayers or low impedance layers, which are arranged between the electrically connected layers such as bottom electrode and electrically conductive sublayer, are therefore preferably structured so that the material of these dielectric sublayers is outside the active region or outside the projection of the active region, but at least in the connection area.
Ein bevorzugtes Material für die piezoelektrische Schicht ist Aluminiumnitrid. Dieses wächst mit guten Schicht-Eigen- Schäften und insbesondere hoher Güte auf Hochimpedanz- elektrodenmaterialien auf, wie sie für optimale akustische Eigenschaften bevorzugt sind.A preferred material for the piezoelectric layer is aluminum nitride. This grows with good layer properties and especially high quality on high-impedance electrode materials, as they are preferred for optimum acoustic properties.
Die Topelektrode kann ein Material umfassen, welches eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Gut geeignet sind Standardelektrodenmaterialien wie beispielsweise Aluminium, Kupfer oder Gold. Möglich ist es jedoch auch bei der Topelektrode, diese aus einem Hochimpedanzmaterial zu fertigen oder zumindest die mit der piezoelektrischen Schicht direkt in Kontakt stehende Teilschicht der Topelektrode aus einem solchen Material auszuwählen. Darüber können dann weitere Teilschichten aufgebracht werden, für die elektrisch besser leitende Materialien eingesetzt werden können.The top electrode may comprise a material having good electrical conductivity. Well suited are standard electrode materials such as aluminum, copper or gold. However, it is also possible for the top electrode to manufacture these from a high-impedance material or at least to select the partial layer of the top electrode made of such a material which is in direct contact with the piezoelectric layer. In this case, further partial layers can be applied, for which electrically better conductive materials can be used.
In einer bevorzugten Verwendung wird der angegebene BAW Resonator zum Aufbau eines HF Bandpassfilters verwendet. Solche Filter werden durch elektrische Verschaltung von einzelnen BAW Resonatoren in einer leiterähnlichen Struktur erhalten, so genannten laddertype oder latticetype Strukturen .In a preferred use, the indicated BAW resonator is used to construct an RF bandpass filter. Such filters are made by electrical interconnection of individual BAW resonators in a ladder-like structure get, called laddertype or latticetype structures.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs- beispielen und der dazugehörigen drei Figuren näher erläutert. Die Figuren dienen allein der Veranschaulichung der Erfindung und sind daher nur schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt. Darüber hinaus können einzelne Teile maßstäblich verzerrt dargestellt sein, sodass den Figuren auch keine relativen Maßangaben zu entnehmen sind.In the following the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments and the associated three figures. The figures are only illustrative of the invention and are therefore designed only schematically and not to scale. In addition, individual parts may be displayed distorted to scale, so that the figures are also no relative dimensions can be found.
Figur 1 zeigt einen ersten BAW Resonator im schematischen Querschnitt,FIG. 1 shows a first BAW resonator in schematic cross section,
Figur 2 zeigt einen zweiten BAW Resonator im schematischen Querschnitt,FIG. 2 shows a second BAW resonator in schematic cross section,
Figuren 3A bis 3D zeigen verschiedene Verfahrensstufen bei der Herstellung eines BAW Resonators in schematischer Draufsicht.FIGS. 3A to 3D show various process stages in the production of a BAW resonator in a schematic plan view.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen BAW Resonators. Der BAW Resonator weist einen Schichtenstapel ST auf, der auf einem Substrat S aufgebracht ist. Dabei ist es möglich, jede der einzelnen Schichten desFIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a BAW resonator according to the invention. The BAW resonator has a layer stack ST, which is applied to a substrate S. It is possible, each of the individual layers of the
Schichtenstapels ganzflächig aufzubringen und anschließend zu strukturieren. Dies ist insbesondere bei elektrisch leitenden Schichten vorteilhaft, um unerwünschte kapazitive Kopplungen zu benachbarten Bauelementen und insbesondere zu benachbarten weitern BAW Resonatoren zu minimieren. Der Schichtenstapel ST kann jedoch auch unstrukturierte Schichten umfassen, die sich über die ganze Oberfläche des BAW Resonators bzw. über die ganze Grundfläche des Schichtenstapels erstrecken. Dielek- trische Schichten der unteren Spiegelpaare können in der Regel unstrukturiert bleiben.Layer stack to apply over the entire surface and then to structure. This is advantageous, in particular in the case of electrically conductive layers, in order to minimize unwanted capacitive couplings to adjacent components and in particular to adjacent further BAW resonators. However, the layer stack ST can also comprise unstructured layers which extend over the entire surface of the BAW resonator or over the entire base area of the layer stack. Dielek- As a rule, trical layers of the lower pairs of mirrors can remain unstructured.
Der Schichtenstapel ST weist über dem Substrat zumindest ein Schichtenpaar aus je einer Niederimpedanzschicht NS und einer Hochimpedanzschicht HS auf. Im dargestellten Fall umfasst der akustische Spiegel im Schichtenstapel zwei solcher Schichtenpaare. Die Niederimpedanzschicht NS ist in allen Fällen aus Siθ2 ausgebildet und bleibt unstrukturiert. Die Hochimpedanz- schichten sind aus einem harten Metall wie Wolfram, Titan,The layer stack ST has, above the substrate, at least one pair of layers each consisting of a low-impedance layer NS and a high-impedance layer HS. In the illustrated case, the acoustic mirror in the layer stack comprises two such pairs of layers. The low-impedance layer NS is formed of SiO 2 in all cases and remains unstructured. The high-impedance layers are made of a hard metal such as tungsten, titanium,
Titan/Wolfram, Tantal, Platin, Molybdän oder Rubidium ausgebildet. Vorzugsweise wird jedoch Wolfram verwendet. Die Hochimpedanzschichten HSl, HS2 sind strukturiert aufgebracht und erstrecken sich zumindest über den aktiven Bereich AB. Die Dicke der Niederimpedanzschichten zwischen Substrat und zweiter Hochimpedanzschicht, zwischen zweiter Hochimpedanzschicht und erster Hochimpedanzschicht sowie zwischen erster Hochimpedanzschicht und Bodenelektrode BE beträgt jeweils ca. 1^ der Wellenlänge der akustischen Longitudinalwelle bei Resonanzfrequenz des BAW Resonators. Auch die Hochimpedanzschichten HSl, HS2 weisen eine entsprechende Dicke auf. Für eine Resonanzfrequenz des BAW Resonators von beispielsweise 1900 MHz liegt eine optimale Schichtdicke einer aus Wolfram W bestehenden Hochimpedanzschicht bei knapp 700 nm. Zur Optimierung des akustischen Verhaltens des Spiegels können diese Schichtdicken jedoch auch abweichend davon gewählt werden .Titanium / tungsten, tantalum, platinum, molybdenum or rubidium formed. Preferably, however, tungsten is used. The high-impedance layers HS1, HS2 are applied in a structured manner and extend at least over the active region AB. The thickness of the low-impedance layers between the substrate and the second high-impedance layer, between the second high-impedance layer and the first high-impedance layer and between the first high-impedance layer and the bottom electrode BE is in each case approximately 1 ° of the wavelength of the longitudinal acoustic wave at the resonant frequency of the BAW resonator. The high-impedance layers HS1, HS2 also have a corresponding thickness. For a resonance frequency of the BAW resonator of, for example, 1900 MHz, an optimum layer thickness of a tungsten W-existing high-impedance layer is approximately 700 nm. To optimize the acoustic behavior of the mirror, however, these layer thicknesses can also be chosen differently.
Über der obersten Niederimpedanzschicht ist eine Boden- elektrode BE aufgebracht, vorzugsweise wieder aus einem möglichst harten Material. Auch für die Bodenelektrode BE gilt die gleiche bevorzugte Materialauswahl wie für die Hochimpedanzschicht HS. Die Dicke für die Bodenelektrode BE wird so gewählt, dass optimale akustische Eigenschaften des Resonators entstehen (z.B. eine maximale effektive Kopplung oder minimaler TCF) . Eine solche optimale Dicke liegt beispielsweise bei 150 - 250 nm.Above the uppermost low-impedance layer, a bottom electrode BE is applied, preferably again made of a material which is as hard as possible. The same preferred choice of material applies to the bottom electrode BE as for the high-impedance layer HS. The thickness for the bottom electrode BE is chosen so that optimum acoustic properties of the resonator arise (eg a maximum effective coupling or minimum TCF). Such an optimum thickness is for example at 150-250 nm.
Über der Bodenelektrode BE ist die piezoelektrische Schicht PS aufgebracht, beispielsweise ein mittels Dünnschichtverfahren gut abscheidbares piezoelektrisches Material mit hoher Kopplung, insbesondere Aluminiumnitrid. Eine beispielhafte Schichtdicke für die piezoelektrische Schicht liegt bei ca. einer viertel Wellenlänge, was für Aluminiumnitrid ca. 1400 nm entspricht. Als oberste Schicht wird eine Topelektrode TE aufgebracht, wobei ein elektrisch gut leitfähiges Material einer beliebigen, aber elektrisch gut ausreichenden Schichtdicke aufgebracht ist. AlsAbove the bottom electrode BE, the piezoelectric layer PS is applied, for example a piezoelectric material with high coupling, in particular aluminum nitride, which can be readily deposited by means of thin-film methods. An exemplary layer thickness for the piezoelectric layer is approximately one quarter of a wavelength, which corresponds to approximately 1400 nm for aluminum nitride. The uppermost layer is a top electrode TE is applied, wherein an electrically good conductive material of any, but good electrical sufficient layer thickness is applied. When
Standardmaterial kann hier Aluminium in ausreichender Schichtdicke verwendet werden.Standard material can be used aluminum in sufficient thickness.
Die Bodenelektrode umfasst flächenmäßig zumindest den aktiven Bereich AB sowie eine entsprechende Zuleitung, die zu einem elektrischen Anschlusspad oder zu einem weiteren BAW Resonator führt, der über die Bodenelektrode BE mit dem dargestellten BAW Resonator elektrisch verschaltet ist. Auch die Topelektrode ist so strukturiert, dass sie zumindest den aktiven Bereich AB bedeckt und darüber hinaus wie dieThe bottom electrode comprises in terms of area at least the active region AB and a corresponding supply line, which leads to an electrical connection pad or to another BAW resonator, which is electrically connected via the bottom electrode BE to the illustrated BAW resonator. The top electrode is also structured in such a way that it covers at least the active region AB and, moreover, like the
Bodenelektrode BE in einer elektrischen Zuleitung ausläuft, die ebenfalls zu einem Anschlusspad oder zu einer Elektrode eines benachbarten BAW Resonators führt, der mit dem dargestellten elektrisch verschaltet ist. Die piezo- elektrische Schicht PS kann ebenfalls auf den aktiven Bereich begrenzt sein. Vorteilhaft ist sie jedoch großflächig aufgebracht und dient als gemeinsame Schicht für mehrere BAW Resonatoren . Der aktive Bereich ist der gemeinsame Überlappungsbereich von Topelektrode TE, piezoelektrischer Schicht PS und Bodenelektrode BE. In der Figur 1 ist der aktive Bereich AB über seine lateralen Grenzen mittels strichpunktierter Linien dargestellt .Bottom electrode BE terminates in an electrical supply line, which also leads to a connection pad or to an electrode of an adjacent BAW resonator, which is electrically connected to the illustrated. The piezoelectric layer PS may also be limited to the active region. Advantageously, however, it is applied over a large area and serves as a common layer for several BAW resonators. The active area is the common overlapping area of top electrode TE, piezoelectric layer PS and bottom electrode BE. In FIG. 1, the active region AB is shown by its dashed lines over its lateral boundaries.
Nicht dargestellt sind weitere Schichten, die über der Topelektrode oder allgemein als oberste Schicht über dem Schichtenstapel ST aufgebracht sein können. Solche Schichten können Passivierungsschichten, Trimmingschichten und Frequenzverstimmungsschichten, insbesondere zur unterschiedlichen Einstellung von parallelen und seriellen Resonatoren in aus BAW Resonatoren aufgebauten Reaktanzfiltern mit ladder type oder lattice type Struktur.Not shown are further layers which may be applied over the top electrode or generally as the uppermost layer above the layer stack ST. Such layers may include passivation layers, trimming layers, and frequency detuning layers, particularly for differentially adjusting parallel and serial resonators in ladder type or lattice type reactance filters constructed of BAW resonators.
Während die Hochimpedanzschichten HS üblicherweise strukturiert und auf den aktiven Bereich begrenzt sind, weist der erfindungsgemäße BAW Resonator bei zumindest einer Hochimpe- danzschicht HSl eine seitliche Verlängerung (in der Figur auf der linken Seite) auf, in der sie einen Verbindungsbereich VB ausbildet, in dem die Bodenelektrode elektrisch mit der ersten Hochimpedanzschicht HSl verbunden ist. Im Verbindungsbereich kann die Niederimpedanzschicht NS bzw. die Teilschicht, die über der ersten Hochimpedanzschicht HSl aufgebracht ist, eine Ausnehmung ausbilden. Möglich ist es jedoch auch, die oberste Niederimpedanzschicht NS so zu strukturieren, dass sie sich im Wesentlichen über den aktiven Bereich AB erstreckt und auf diesen beschränkt ist, oder diesen mit einer geringen Toleranz überschreitet.While the high-impedance layers HS are usually structured and limited to the active region, the BAW resonator according to the invention has a lateral extension (in the figure on the left-hand side) in at least one high-impedance layer HS1, in which it forms a connection region VB in which the bottom electrode is electrically connected to the first high-impedance layer HS1. In the connection region, the low-impedance layer NS or the partial layer, which is applied over the first high-impedance layer HS1, form a recess. However, it is also possible to structure the topmost low-impedance layer NS in such a way that it extends substantially over the active region AB and is limited to this, or exceeds it with a small tolerance.
Figur 2 zeigt ebenfalls im schematischen Querschnitt einen demgegenüber abgewandelten BAW Resonator. Im Unterschied zu dem in Figur 1 dargestellten Resonator ist hier der Verbindungsbereich VB zwischen Bodenelektrode BE und oberster Hochimpedanzschicht HSl erweitert und erstreckt sich in der Figur beiderseits des aktiven Bereichs AB. Dies wird möglich, wenn die Grundfläche der obersten Hochimpedanzschicht HSl entsprechend groß gewählt wird und die oberste Niederimpedanzschicht, die hier eine dielektrische Schicht DS ist, entsprechend strukturiert ist, dass sie sich auf den aktiven Bereich AB beschränkt. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Verbindungsbereich VB den aktiven Bereich AB ringförmig umschließt. Gegebenenfalls spart der Verbindungsbereich jedoch einen kleinen Abschnitt aus, in dem die Zuleitung für die Topelektrode aus dem Schichtenstapel bzw. dem aktiven Bereich AB des Schichtenstapels herausgeführt wird, sodass die Topelektrode außerhalb des aktiven Bereichs nicht mit der Bodenelektrode BE überlappt. In diesem Bereich kann auch die Hochimpedanzschicht HSl entsprechend strukturiert sein, sodass sie sich nicht oder nur unwesentlich über die Grenzen des aktiven Bereichs AB erstreckt.FIG. 2 likewise shows, in schematic cross section, a BAW resonator modified in contrast thereto. In contrast to 1, the connecting region VB between the bottom electrode BE and the upper high-impedance layer HS1 is widened and extends in the figure on both sides of the active region AB. This is possible if the base area of the uppermost high-impedance layer HS1 is chosen to be correspondingly large and the uppermost low-impedance layer, which here is a dielectric layer DS, is structured in such a way that it is limited to the active region AB. In this way, it is possible for the connection region VB to surround the active region AB in an annular manner. Optionally, however, the connection region saves a small section in which the lead for the top electrode is led out of the layer stack or the active region AB of the layer stack, so that the top electrode outside the active region does not overlap with the bottom electrode BE. In this area, the high-impedance layer HS1 can be structured accordingly, so that it does not extend or only insignificantly beyond the limits of the active region AB.
In den Figuren 3A bis 3C sind beispielhafte laterale Abmessungen für die einzelnen zu strukturierenden Schichten des BAW Resonators dargestellt. Der dargestellte Schichtaufbau beginnt mit der obersten Hochimpedanzschicht HSl, die sich in der Figur 3A über den aktiven Bereich AB plus den Verbindungsbereich VB erstreckt. Darüber ist zumindest im aktiven Bereich eine dielektrische Schicht DS als oberste Niederimpedanzschicht des akustischen Spiegels aufgebracht.Exemplary lateral dimensions for the individual layers to be structured of the BAW resonator are shown in FIGS. 3A to 3C. The illustrated layer structure begins with the uppermost high-impedance layer HS1, which extends in FIG. 3A over the active region AB plus the connection region VB. In addition, a dielectric layer DS is applied as the uppermost low-impedance layer of the acoustic mirror, at least in the active region.
Figur 3B zeigt als weitere darüber aufgebrachte Schicht die Bodenelektrode BE, die sich über den aktiven Bereich AB erstreckt. Im Verbindungsbereich VB, der nicht nur den in der Figur 3A links von der dielektrischen Schicht angeordneten Bereich umfasst, sondern auch einen Randbereich rund um die dielektrische Schicht Dünnschicht, kontaktiert die Bodenelektrode BE die im Verbindungsbereich frei liegenden oberste Hochimpedanzschicht HSl des akustischen Spiegels elektrisch. Im Bereich des späteren Anschlusspads AP kann hier schon eine weitere Metallisierung aufgebracht sein. Darüber wird eine piezoelektrische Schicht PS aufgebracht, die zumindest die ähnlich wie die dielektrische Schicht strukturiert sein kann. Die Grundfläche der piezoelektrischen Schicht PS kann jedoch auch wesentlich größer als die der dielektrischen Schicht DS gewählt sein.FIG. 3B shows, as a further layer applied above, the bottom electrode BE, which extends over the active region AB. In the connection region VB, not only that arranged in FIG. 3A to the left of the dielectric layer Area includes, but also an edge region around the dielectric layer thin film, the bottom electrode BE contacted the exposed in the connection area uppermost high-impedance layer HSL of the acoustic mirror electrically. In the area of the later connection pad AP, a further metallization can already be applied here. In addition, a piezoelectric layer PS is applied, which can be structured at least similar to the dielectric layer. However, the base area of the piezoelectric layer PS can also be chosen substantially larger than that of the dielectric layer DS.
Figur 3C zeigt als oberste Schicht die Topelektrode TE, die über der piezoelektrischen Schicht PS aufgebracht ist. Deren Überlappung mit piezoelektrischer Schicht PS (in der Figur nicht mehr dargestellt) und Bodenelektrode BE bildet den aktiven Bereich AB aus. An einer Stelle (hier an der dem Anschlusspad gegenüberliegenden Seite des aktiven Bereichs AB) ist eine Verlängerung der Topelektrode TE dargestellt, welche eine Verbindungsleitung VL hin zu einem weiterenFIG. 3C shows, as the topmost layer, the top electrode TE, which is applied over the piezoelectric layer PS. Their overlap with piezoelectric layer PS (not shown in the figure) and bottom electrode BE forms the active region AB. At one point (here on the side of the active region AB opposite the connection pad), an extension of the top electrode TE is shown, which connects a connection line VL to another
Anschlusspad oder einem benachbarten BAW Resonator darstellt. Die Verbindungsleitung ist gegen die Bodenelektrode BE durch die piezoelektrischer Schicht PS und gegen die Hochimpedanzschicht HSl durch eine entsprechend strukturierte dielektrische Schicht isoliert.Terminal pad or an adjacent BAW resonator represents. The connecting line is insulated from the bottom electrode BE by the piezoelectric layer PS and from the high-impedance layer HS1 by a correspondingly structured dielectric layer.
Die Topelektrode TE erstreckt sich nicht über den Verbindungsbereich VB. Im Verbindungsbereich VB ist über der Bodenelektrode ein Anschlusspad AP vorgesehen, welches gegebenenfalls eine zusätzliche und beispielsweise gut lötfähige Metallisierung umfassen kann. Möglich ist es jedoch auch, dass sich die Bodenelektrode BE - ähnlich wie die Topelektrode TE - weiter nach links erstreckt und dort eine weitere Elektrode, insbesondere eine weitere Bodenelektrode für einen benachbarten BAW Resonator ausbildet.The top electrode TE does not extend over the connection region VB. In the connection region VB, a connection pad AP is provided above the bottom electrode, which optionally may comprise an additional and, for example, solderable metallization. However, it is also possible that the bottom electrode BE - similar to the top electrode TE - extends further to the left and there a further electrode, in particular a further bottom electrode for an adjacent BAW resonator is formed.
In der Figur 3C ist der Verbindungsbereich VB schraffiert dargestellt. Wie hieraus ersichtlich ist, erstreckt sich der Verbindungsbereich, also der Überlappungs- und Kontaktbereich zwischen Bodenelektrode und oberster Hochimpedanzschicht HSl nahezu geschlossen rund um den aktiven Bereich AB und spart hier nur den Bereich aus, in dem der Verbindungsleiter VL verläuft. Auf diese Weise gelingt es, die Leitfähigkeit derIn FIG. 3C, the connection region VB is shown hatched. As can be seen, the connecting region, that is to say the overlapping and contact region between the bottom electrode and the upper high-impedance layer HS1, extends nearly closed around the active region AB and only saves the region in which the connecting conductor VL runs. In this way, it is possible, the conductivity of the
Bodenelektrode BE von mehreren Seiten her zu unterstützen und so effektiv um einen Faktor 2 bis 4 zu erhöhen. Dies wird erreicht, obwohl effektiv allein der Zuleitungswiderstand zur Bodenelektrode BE reduziert ist. Allerdings kann nun der Strom nicht nur von links, sondern von drei und mehr Seiten auf die aktive Bodenelektrode auffließen.Base electrode BE to support from multiple sides and thus effectively increase by a factor of 2 to 4. This is achieved, although effectively alone the supply resistance to the bottom electrode BE is reduced. However, the current can flow not only from the left, but from three or more sides on the active bottom electrode.
In Figur 3D ist zusätzlich zur Schraffierung des Verbindungsbereichs VB auch der aktive Bereich BE durch eine weitere Schraffierung hervorgehoben.In FIG. 3D, in addition to the hatching of the connecting region VB, the active region BE is also highlighted by another hatching.
Nicht dargestellt sind weitere dielektrische Schichten, die zur Temperaturkompensation, Trimming, Verstimmung oder zur Passivierung des BAW Resonators eingesetzt werden können und z.B. über dem gesamten Schichtenstapel ST aufgebracht sein können. Ebenfalls nicht dargestellt sind Ausführungen, bei denen im Verbindungsbereich VB zusätzlich ein Kontakt zu tiefer liegenden Hochimpedanzschichten HS2 hergestellt ist, sodass der elektrische Anschlusswiderstand der Bodenelektrode BE um die Leitfähigkeit dieser zusätzlichen Hochimpedanzschicht weiter reduziert ist. In allen Fällen ist das Design bzw. die Grundfläche des vorgeschlagenen BAW Resonators gegenüber einem bekannten Resonator nur unwesentlich um die Grundfläche des Verbindungsbereichs VB vergrößert. Für den erfindungsgemäßen BAW Resonator wird jedoch keine zusätzliche Schicht gegenüber einem bekannten BAW Resonator benötigt. Dennoch können alle Schichten in an sich optimaler Schichtdicke ausgeführt sein und für die Bodenelektrode BE ein Metall verwendet werden, welches eine an sich relativ schlechte elektrische Leitfähig- keit aufweist. Durch die unterstützende zusätzliche Leitfähigkeit der zumindest einen der metallischen Teilschicht des Spiegels (Hochimpedanzschichten) wird dieser Nachteil problemlos ausgeglichen, da die Hochimpedanzschichten im akustisch optimierten Spiegel stets eine ausreichend hohe Schichtdicke und damit eine gute Leitfähigkeit aufweisen.Not shown are further dielectric layers which can be used for temperature compensation, trimming, detuning or passivation of the BAW resonator and can be applied over the entire layer stack ST, for example. Also not shown are embodiments in which in the connection region VB additionally a contact to deeper high impedance layers HS2 is made, so that the electrical connection resistance of the bottom electrode BE is further reduced by the conductivity of this additional high impedance layer. In all cases, the design or the base of the proposed BAW resonator is compared to a known resonator only slightly increased by the base of the connection region VB. For the BAW resonator according to the invention, however, no additional layer is required compared with a known BAW resonator. Nevertheless, all layers can be embodied in an optimal layer thickness and a metal can be used for the bottom electrode BE, which has a relatively poor electrical conductivity per se. By supporting additional conductivity of at least one of the metallic sub-layer of the mirror (high impedance layers) this disadvantage is easily compensated because the high impedance layers in the acoustically optimized mirror always have a sufficiently high layer thickness and thus good conductivity.
Im Verbindungsbereich VB kann die oberste Niederimpedanzschicht, sprich die dielektrische Schicht DS, durch Strukturierung mit Ausnehmungen (Via-Gräben) versehen sein, in denen sich der Verbindungsbereich VB ausbilden kann.In the connection region VB, the uppermost low-impedance layer, that is to say the dielectric layer DS, can be provided by structuring with recesses (via trenches) in which the connection region VB can form.
Möglich ist es jedoch, wie gesagt, die dielektrische Schicht DS ausschließlich auf den aktiven Bereich AB plus einen diesen umgebenden Toleranzbereich zu beschränken und entsprechend zu strukturieren.However, as stated, it is possible to limit the dielectric layer DS exclusively to the active region AB plus a tolerance range surrounding it and to structure it accordingly.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen und insbesondere den Figuren dargestellten und beschriebenen Ausführungen beschränkt. Insbesondere kann das Design eines BAW Resonators wesentlich von den Ausführungsbeispielen abweichen.The invention is not limited to the embodiments shown and described in the embodiments and in particular the figures. In particular, the design of a BAW resonator may differ significantly from the embodiments.
Möglich ist es beispielsweise, weitere Schichtenpaare aus Hoch- und Niederimpedanzschichten im akustischen Spiegel einzusetzen und diese aus beliebigen Hoch- und Niederimpedanzmaterialien auszubilden. Die Bodenelektrode BE kann im Verbindungsbereich mit der obersten Hochimpedanzschicht HS2, mit der unteren Hochimpedanzschicht HSl oder mit beiden Hochimpedanzschichten elektrisch leitend verbunden sein.It is possible, for example, further pairs of layers of high and low impedance layers in the acoustic mirror and to form these from any high and low impedance materials. The bottom electrode BE may be electrically conductively connected in the connection region to the uppermost high-impedance layer HS2, to the lower high-impedance layer HS1 or to both high-impedance layers.
Sämtliche im Schichtenstapel ST verwendeten Materialien können variiert werden, sind aber auch bei Variation wieder auf eine bezüglich der Akustik optimalen Schichtdicke opti- miert. Bevorzugt wird die Schichtdicke für Bodenelektrode, piezoelektrische Schicht und Topelektrode in Abhängigkeit von einer optimalen Kopplung gewählt und führt insbesondere zu niedrigen Schichtdicken der Bodenelektrode. Die Schichtdicke der piezoelektrischen Schicht PS ist so gewählt, dass sich die Hauptmode bei der gewünschten Resonanzfrequenz des BAW Resonators ausbildet. Da die für den erfindungsgemäßen BAW Resonator erforderlichen Strukturierungen außerhalb des aktiven Bereichs AB erfolgen können, haben sie keinerlei Einfluss auf die akustischen Eigenschaften des BAW Resonators im aktiven Bereich.All materials used in the layer stack ST can be varied, but are also optimized for variation back to an optimum layer thickness with regard to acoustics. Preferably, the layer thickness for bottom electrode, piezoelectric layer and top electrode is selected as a function of an optimal coupling and leads in particular to low layer thicknesses of the bottom electrode. The layer thickness of the piezoelectric layer PS is chosen such that the main mode is formed at the desired resonant frequency of the BAW resonator. Since the structuring required for the BAW resonator according to the invention can take place outside the active region AB, they have no influence whatsoever on the acoustic properties of the BAW resonator in the active region.
Ein erfindungsgemäßer BAW Resonator kann von den in Figur 3 beispielhaft dargestellten lateralen Dimensionierungen abweichen. So kann insbesondere der Verbindungsbereich gleichmäßiger rund um den aktiven Bereich AB verteilt sein. Boden- und Topelektrode können mehr als eine Zuleitung aufweisen, insbesondere wenn sie über diese Zuleitung mit anderen Elementen und insbesondere mit anderen BAW Resonatoren elektrisch verschaltet sind. BezugszeichenlisteA BAW resonator according to the invention may deviate from the lateral dimensions exemplified in FIG. Thus, in particular, the connection area can be distributed more uniformly around the active area AB. The bottom and top electrodes can have more than one supply line, in particular if they are electrically connected via this supply line to other elements and in particular to other BAW resonators. LIST OF REFERENCE NUMBERS
ST SchichtenstapelST layer stack
S SubstratS substrate
NS NiederimpedanzschichtNS low impedance layer
HSl, HS2 erste und zweite HochimpedanzschichtHS1, HS2 first and second high impedance layer
DS Dielektrische SchichtDS Dielectric layer
BE BodenelektrodeBE bottom electrode
PS piezoelektrische SchichtPS piezoelectric layer
TE TopelektrodeTE top electrode
VB VerbindungsbereichVB connection area
AB aktiver BereichAB active area
AP Anschluss-PadAP connection pad
VL Verbindungsleitung VL connection line

Claims

Patentansprüche claims
1. BAW Resonator, der in Form eines Schichtenstapels (ST) auf einem Substrat (SU) aufgebracht ist, umfassend1. BAW resonator, which is applied in the form of a layer stack (ST) on a substrate (SU), comprising
- zumindest ein Schichtenpaar aus einer Hochimpedanzschicht (HS) relativ hoher akustischer Impedanz und einer- At least one pair of layers of a high impedance layer (HS) relatively high acoustic impedance and a
Niederimpedanzschicht (NS) mit relativ niedriger akustischer Impedanz, die zwei Teilschichten eines akustischen Spiegels bilden, wobei im akustischen Spiegel Hochimpedanzschicht und Niederimpedanzschicht alternierend angeordnet sindLow-impedance (NS) layer having a relatively low acoustic impedance forming two sub-layers of an acoustic mirror, wherein in the acoustic mirror, the high-impedance layer and the low-impedance layer are alternately arranged
- eine Bodenelektrode (BE)a bottom electrode (BE)
- eine piezoelektrische Schicht (PS) und - eine Topelektrode (TE) bei dem eine Teilschicht des akustischen Spiegels elektrisch leitfähig und elektrisch mit der Bodenelektrode verbunden ist.a piezoelectric layer (PS) and a top electrode (TE) in which a sub-layer of the acoustic mirror is electrically conductive and electrically connected to the bottom electrode.
2. BAW Resonator nach Anspruch 1, bei dem die elektrisch leitfähige Teilschicht eine höhere Flächenleitfähigkeit aufweist als die Bodenelektrode (BE) .2. BAW resonator according to claim 1, wherein the electrically conductive sub-layer has a higher surface conductivity than the bottom electrode (BE).
3. BAW Resonator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Bodenelektrode (BE) ein Material umfasst oder aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus Wolfram, Ti, Titan/Wolfram, Tantal, Molybdän, Platin, Iridium und Ruthenium.3. BAW resonator according to claim 1 or 2, wherein the bottom electrode (BE) comprises a material or consists of a material which is selected from tungsten, Ti, titanium / tungsten, tantalum, molybdenum, platinum, iridium and ruthenium.
4. BAW Resonator nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem zwischen der elektrisch leitenden Teilschicht und der Bodenelektrode (BE) zumindest eine dielektrische Teilschicht des akustischen Spiegels angeordnet ist.4. BAW resonator according to one of claims 1-3, wherein between the electrically conductive sublayer and the bottom electrode (BE) at least one dielectric sub-layer of the acoustic mirror is arranged.
5. BAW Resonator nach Anspruch 4, bei dem die dielektrische Teilschicht ein Material umfasst, das einen niedrigeren oder einen entgegen gesetzt wirkenden Temperaturkoeffizienten der Frequenz aufweist wie die piezoelektrische Schicht (PS) .5. BAW resonator according to claim 4, wherein the dielectric sublayer comprises a material having a lower or an opposite acting temperature coefficient of frequency as the piezoelectric layer (PS).
6. BAW Resonator nach einem der Ansprüche 1-5, bei dem über der Topelektrode (TE) eine dielektrische Schicht (DS) aufgebracht ist, die ein Material mit einem Temperaturkoeffizienten der Frequenz umfasst, der niedriger ist oder entgegen gesetzt wirkt wie der Temperaturkoeffizienten der piezoelektrischen Schicht (PS) .6. BAW resonator according to one of claims 1-5, wherein over the top electrode (TE), a dielectric layer (DS) is applied, which comprises a material having a temperature coefficient of frequency, which is lower or counteracted as the temperature coefficient of piezoelectric layer (PS).
7. BAW Resonator nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die dielektrische Teilschicht oder die über der Topelektrode aufgebrachte dielektrische Schicht (DS) Siliziumoxid umfasst.7. BAW resonator according to claim 5 or 6, wherein the dielectric sublayer or the applied over the top electrode dielectric layer (DS) comprises silicon oxide.
8. BAW Resonator nach einem der Ansprüche 1-7, bei dem die Teilschichten des akustischen Spiegels jeweils eine Dicke im Bereich einer Viertelwellenlange der in der Teilschicht bei Resonanzfrequenz ausbreitungsfähigen, longitudinalen akustischen Welle aufweist .8. BAW resonator according to one of claims 1-7, wherein the sub-layers of the acoustic mirror each having a thickness in the range of a quarter-wavelength of the longitudinal resonant wave propagatable in the sub-layer at longitudinal acoustic wave.
9. BAW Resonator nach einem der Ansprüche 1-8, bei dem ein weiteres Schichtenpaar des akustischen Spiegels eine elektrisch leitfähige Teilschicht umfasst, die elektrisch leitend mit der Bodenelektrode (BE) verbunden ist.9. BAW resonator according to one of claims 1-8, wherein a further pair of layers of the acoustic mirror comprises an electrically conductive sub-layer, which is electrically connected to the bottom electrode (BE).
10. BAW Resonator nach einem der Ansprüche 1-9, bei dem der gemeinsame Überlappungsbereich von10. BAW resonator according to any one of claims 1-9, wherein the common overlap region of
Bodenelektrode (BE) , piezoelektrischer Schicht (PS) und Topelektrode (TE) den aktiven Bereich (AB) bildet, bei dem die zumindest eine elektrisch leitfähige Teilschicht des akustischen Spiegels mit der Bodenelektrode (BE) außerhalb des aktiven Bereichs (AB) galvanisch verbunden ist.Bottom electrode (BE), piezoelectric layer (PS) and top electrode (TE) forms the active region (AB), in which the at least one electrically conductive sub-layer of the acoustic mirror is galvanically connected to the bottom electrode (BE) outside the active region (AB) ,
11. BAW Resonator nach einem der Ansprüche 1-10, bei dem die zumindest eine elektrisch leitfähige Teilschicht des akustischen Spiegels und die11. BAW resonator according to one of claims 1-10, wherein the at least one electrically conductive sub-layer of the acoustic mirror and the
Bodenelektrode (BE) in einem Verbindungsbereich (VB) galvanisch miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsbereich den aktiven Bereich (AB) an zumindest drei Seiten umschließt.Bottom electrode (BE) in a connection region (VB) are electrically connected to each other, wherein the connection region encloses the active region (AB) on at least three sides.
12. BAW Resonator nach einem der Ansprüche 1-11, bei dem die zumindest eine elektrisch leitfähige Teilschicht ein Material umfasst oder aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus Wolfram, Ti, Titan/Wolfram, Tantal, Molybdän, Platin, Iridium und Ruthenium.The BAW resonator according to any one of claims 1-11, wherein the at least one electrically conductive sub-layer comprises a material or consists of a material selected from tungsten, Ti, titanium / tungsten, tantalum, molybdenum, platinum, iridium and ruthenium ,
13. BAW Resonator nach einem der Ansprüche 1-12, bei dem die zumindest eine dielektrische Teilschicht des akustischen Spiegels Siliziumoxid umfassen.The BAW resonator of any of claims 1-12, wherein the at least one dielectric sub-layer of the acoustic mirror comprises silicon oxide.
14. BAW Resonator nach einem der Ansprüche 1-13, bei dem sich die Teilschichten des akustischen Spiegels zumindest über den gesamten aktiven Bereich (AB) erstrecken, bei dem eine oder mehrere der dielektrischen Teilschichten, die zwischen der elektrisch leitfähigen Teilschicht und der Bodenelektrode (BE) angeordnet sind, im Verbindungsbereich (VB) entfernt sind.14. BAW resonator according to one of claims 1-13, wherein the sub-layers of the acoustic mirror extend at least over the entire active region (AB), in which one or more of the dielectric sub-layers, which are arranged between the electrically conductive sub-layer and the bottom electrode (BE), in the connection region (VB) are removed.
15. BAW Resonator nach einem der Ansprüche 1-14, bei dem die piezoelektrische Schicht (PS) AlN und die Topelektrode (TE) Al, Cu oder Au umfasst.15. BAW resonator according to one of claims 1-14, wherein the piezoelectric layer (PS) AlN and the top electrode (TE) comprises Al, Cu or Au.
16. Verwendung eines BAW Resonators nach einem der Ansprüche 1-15 zum Aufbau eines HF Bandpassfilters. 16. Use of a BAW resonator according to one of claims 1-15 for constructing an HF bandpass filter.
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