WO2017071902A1 - Schichtanordnung für ein volumenwellenbauelement - Google Patents

Schichtanordnung für ein volumenwellenbauelement Download PDF

Info

Publication number
WO2017071902A1
WO2017071902A1 PCT/EP2016/073137 EP2016073137W WO2017071902A1 WO 2017071902 A1 WO2017071902 A1 WO 2017071902A1 EP 2016073137 W EP2016073137 W EP 2016073137W WO 2017071902 A1 WO2017071902 A1 WO 2017071902A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
transition region
zone
arrangement
additional
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/073137
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Maximilian SCHIEK
Bernhard Bader
Original Assignee
Snaptrack, Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Snaptrack, Inc. filed Critical Snaptrack, Inc.
Publication of WO2017071902A1 publication Critical patent/WO2017071902A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/175—Acoustic mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/13—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
    • H03H9/132—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials characterized by a particular shape

Definitions

  • the invention relates to a layer arrangement for a bulk wave component with suppression of interfering resonances.
  • a bulk-wave component for example a BAW resonator component
  • the active resonator is chen Scheme the inner area-at which the piezoelectric layer Zvi ⁇ rule of the lower and upper electrode layer.
  • the edges of the electrode layers close off the interior area and define the edge area or transition area. This is followed by the non-active outdoor area.
  • a BAW resonator device exhibits a single resonance defined by the particular layer sequence of the BAW layers, so that only a single mechanical mode oscillates.
  • This so-called Piston mode is characterized in that the entire inner region of the Resonatorbau ⁇ elements oscillates with constant amplitude and the same strong verti ⁇ ler direction, the outdoor area, however, is free of vibration.
  • this condition can not be fully achieved in real components.
  • conductor tracks lead to the electrical connection of the lower and upper electrode layers from the outer to the inner region.
  • it is very complicated with known manufacturing processes, to separate the interior sharp-edged from the outside area.
  • an additional layer wherein ⁇ play, a passivation layer, may be applied to material as an additional layer.
  • the additional layer consists ty ⁇ pisch legally from a uniformly wide strip which surrounds the entire interior of the resonator.
  • ⁇ play a passivation layer
  • the layer arrangement comprises a first electrode layer and a second electrode layer and a piezoelectric one
  • the layer assembly further includes a first voltage supply line connected to supply a voltage to the first electrode layer and a second voltage supply line connected to supply a voltage to the second electrode layer.
  • the layer arrangement has an active inner region, which has the first and second electrode layer and the piezoelectric layer and in which a bulk wave is excitable, a transition region completely around the inner region, in which the excitation of the bulk wave is weakened compared to the active inner region, and a arranged around the transition region passive outmost area having the piezoelectric layer and one of the first and second electrode layer and in which there is no bulk wave at ⁇ regbar.
  • the transition region has a first zone facing the first and second voltage supply lines and a second zone adjacent to the first zone and thus facing away from the first and second voltage supply lines.
  • the first and second zone of transition ⁇ area in each case has at least a first portion and at least a second portion, wherein the structural ⁇ structure of layers of the transition region differs in at least the egg ⁇ NEN first portion and the at least one second from ⁇ section of the first and / or second zone of the transition region.
  • the Mo ⁇ decoupling usually takes place in particular at the gleich ⁇ moderately shaped structural edges of the transition region to the inner region of the Resonatorbauelements.
  • this uniform shape will be achieved to some extent by changing the structure of the layers of the transition region in the first and second sections of the first zone and / or the second zone of the transition region.
  • the width of the transition region ⁇ or the layer thickness of the layers of the transition region in the ⁇ can distinguish at least one first portion and at least one second portion of the first and / or second zone of the transition region.
  • the layer arrangement may comprise an additional layer.
  • the transition region may comprise the first and second electrode layers, the piezoelectric layer and the additional layer.
  • the additional layer may comprise a first sub-layer and / or a second partial layer, wherein the first partial layer in the transition region over the piezoelectric layer and the first electrode is arranged in layers and the second sub-layer over ⁇ transition region is disposed under the piezoelectric layer.
  • the additional layer may comprise a first partial layer and / or a second partial layer, wherein the first partial layer Layer in the transition region above the piezoelectric
  • the arrangement of the first and / or second partial layer of the additional layer differs in the at least one first section from the arrangement of the first and / or second partial layer of the additional layer in the at least one second section.
  • the ⁇ set to layer may be formed for example as a passivation layer.
  • the layer arrangement a uniform shape or width of the Kochgangsbe ⁇ kingdom will now be changed to some extent by a modulation of the structuring of the additional layer in the transition region of the layer arrangement of the resonator.
  • the modulation of the structure of the additional layer may for example be formed such that at the edge of the transition region offset positio ⁇ ned edges of the inner region, where a coupling of the secondary modes takes place, arise. Thus, a superposition of the shifted excited secondary modes (interference) takes place.
  • an excitation pattern can be formed, which leads to a partial to complete extinction of the unwanted secondary modes.
  • transition region within the first zone and / or within the second zone has a uniform width or has the additional layer within the ers ⁇ th and / or second zone of the transition region is disposed with the same width and thickness respectively of the same width and thickness within the first
  • the strength of this so-called overlap mode depends strongly on the area of the additional layer in the transition region.
  • a wide strip of the additional layer forms, for example egg ⁇ NEN stronger overlap mode as a narrow strip.
  • the modulated structure within the first and / or second zone of the transition region 20 can be used for the suppression of interfering modes at a volume ⁇ acoustic wave device, which is configured as a BAW resonator.
  • a modulated structuring of the additional layer can take place not only in the so-called solidly-mounted resonators (SMR, with Bragg reflector layers), but also in membrane-type resonators with free-running inner region.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view and a plan view of an embodiment of a layer arrangement of a bulk-wave component
  • Volume wave device as a function of a width of the transition region of the Volumenwellenbau ⁇ elements
  • Figure 4A is a cross sectional view and a plan view of an embodiment of a layer arrangement for a volume wave device for suppressing troublefree ⁇ leaders modes
  • FIG. 4B shows a cross-sectional view of a further embodiment of a layer arrangement for a volume wave component with suppression of interfering modes
  • FIG. 4C shows a further embodiment of a layer arrangement for a volume wave component with modulation of the width of the transition region in a zone of the transition region
  • FIG. 4D shows a further embodiment of a layer arrangement for a bulk wave component with modulation of the width of the transition region in another zone of the transition region
  • Figure 5 different forms of the structuring of the transition region at the edge to the inner region of a Volu ⁇ menwellenbauelements
  • FIG. 6 is a plan view of another embodiment of a layer arrangement for a Volumenwellenbauele element with suppression of interfering modes
  • FIG. 7 is a plan view of another embodiment of a layer arrangement for a Volumenwellenbauele element with suppression of interfering modes
  • Figure 8A is a cross-sectional view of a further exporting ⁇ approximate shape of a layer arrangement for a volume wave device with suppression of spurious modes
  • Figure 8B is a cross-sectional view of a further exporting ⁇ approximate shape of a layer arrangement for a volume wave device with suppression of spurious modes
  • Figure 9A is a cross-sectional view of a further exporting ⁇ approximate shape of a layer arrangement for a volume wave device with suppression of interfering
  • FIG. 9B shows a cross-sectional view of a further embodiment of a layer arrangement for a volume wave component with suppression of interfering modes
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view of a further embodiment of a layer arrangement for a volume wave component with suppression of interfering modes
  • FIG. 11 shows a cross-sectional view of a further embodiment of a layer arrangement for a volume wave component with suppression of interfering modes
  • FIG. 12A is a plan view of another embodiment of a layer arrangement for a Volumenwellenbauele element with suppression of interfering modes by a material application in the transition region,
  • FIG. 12B shows a cross-sectional view of a further embodiment of a layer arrangement for a volume wave component with suppression of interfering modes
  • Figure 13 is a plan view of another embodiment of a layer arrangement for a Volumenwellenbauele element with suppression of interfering modes by a material removal in the transition region
  • FIG. 14 shows a cross-sectional view of a further embodiment of a layer arrangement for a volume shaft component with suppression of interfering modes.
  • the layer arrangement includes a first electric ⁇ den slaughter 100 and a second electrode layer 200.
  • the first electrode layer 100 is on a top loading O300 relationship by way of a piezoelectric layer 300 of the
  • the second electrode layer 200 is arranged on a lower side U300 or below the pie ⁇ zoelektrischen layer 300.
  • a layer sequence by means of which a Bragg mirror 600 is formed, is arranged below the second electrode layer 200.
  • the Bragg mirror 600 may include layers 610, 620, for example, quarter-wave layers of different acoustic impedance.
  • the active Be ⁇ rich 40 is that area of the bulk acoustic wave device, in which on the top and bottom of the piezoelectric
  • Layer 300 the first and second electrode layers 100, 200 are arranged overlapping. In the active region 40 of the Volu ⁇ menwellenbauelements 300 modes are excited in the piezoelectric layer when coating on the first and second electrode a voltage is applied.
  • the layer arrangement 1000 comprises an additional layer 400.
  • Layer may, as shown in Figure 1, for example, partially on the top O300 of the piezoelectric
  • Layer 300 may be arranged. It can also be an ex ⁇ cut the piezoelectric layer, for example be- view of the piezoelectric layer 300 and the second
  • Electrode layer 200 or may be contained in the arranged under the second electro ⁇ dentik layer stack 600.
  • the layer arrangement 1000 shown in FIG. 1 comprises an interior region 10 which comprises the first and second electrode layers
  • the first and second electrode layers 100, 200 is for indoor ⁇ rich immediately on top O300 or un ⁇ indirectly on the underside of the piezoelectric U300
  • the additional layer 400 is thus not present in the interior region 10.
  • the inner region 10 is adjoined by an edge or transition region 20, which is arranged completely around the inner region 10.
  • the transition region 20 includes in addition to the first and second electrode layers 100, 200 and the piezoelectric layer 300 and the auxiliary layer 400.
  • the additional layer 400 may be in the transition region 20, for example between the first electrode layer 100 and the piezoelectric layer 300 may be attached ⁇ arranged. It may additionally or alternatively also be arranged between the piezoelectric layer 300 and the second electrode layer or be contained in the layer stack 600 below the second electrode layer 200.
  • the transition region 20 is adjoined by an outer region 30, which in the left region of the layer arrangement 1000 only includes the second electrode layer 200, the piezoelectric layer
  • Layer 300 and the additional layer 400 includes.
  • the first electrode Layer 100 does not exist.
  • the outer region 30 comprises the first electrode layer 100, the pie ⁇ zoelektharide layer 300 and the additional layer 400.
  • the second electrode layer 200 is not provided on the right side of the outer region 30.
  • ⁇ rich 30 excited no vibrations in the piezoelectric material 300 when a voltage between the first and second electrode layers 100 and 200 in foundedbe.
  • the layer arrangement 1000 of the volume of the acoustic wave device is formed over ⁇ transition area 20 around the inner region 10 around as a uniformly wide strip which surrounds the entire interior portion 10 of the resonator.
  • the existing in the transition area 20 additional layer 400 has a uniform layer ⁇ thickness and width, with which they extends from the outer region 30 to the edge of the transition region 20 to which the via ⁇ transition region adjacent to the réellebreich 10th
  • ⁇ unwanted vertical modes over- lap-modes.
  • FIG. 2 shows the coupling factor k 2 , the quality Q and a deviation R which indicates how the impedance / admittance of the resonator in the Smith diagram deviates from a circular shape, in each case plotted over the width w of the transitional region 20. With a narrow width w the transition area is the
  • FIG. 3 shows in the left diagram an admittance curve of a single resonator with a disturbing overlap mode below the fundamental resonant frequency.
  • the right-hand diagram of FIG. 3 shows the filter transmission range (transmission) of a ladder-type filter.
  • the passband in no slump, as can be seen from the dotted line.
  • In tationdimension Ofm transition area due to the initially higher resonator the flanks are steeper and trod ⁇ gedämpfung may be fewer.
  • burglaries occur in the pass band, as can be seen by the solid and dotted line in the right diagram.
  • FIGS. 4A to 14 are various forms of embodiment of the transition region 20 of a layer assembly 1000 of a bulk wave device 1, in particular of a BAW resonator shown, with which it is made ⁇ light, interfering secondary modes respectively overlap modes at an embodiment of the transition region with equal width ⁇ width around the inner region of the resonator would occur around to suppress as much as possible.
  • the layer arrangements shown in FIGS. 4A to 14 comprise a first electrode layer 100 and a second one
  • Electrode layer 200 and a first voltage supply line 110 which is connected to supply a voltage to the first electrode layer 100, and a second voltage supply line 210, which is connected to supply a voltage to the second electrode layer 200.
  • the illustrated layer arrangements comprise a piezoelectric layer 300.
  • the layer arrangements of the bulk acoustic wave device of Figu ⁇ ren 4A to 14 comprising an active interior region 10 having the first and second electrode layers 100, 200 and the piezoe ⁇ lectric layer 300 and in which a bulk wave can be excited.
  • the layer arrangements further comprise a transition area 20 arranged completely around the inner area 10, in which the excitation of the bulk wave is weakened compared to the active inner area.
  • a passive outer region 30 is arranged, in which no bulk wave can be excited and which has the piezoelectric layer 300 and one of the first and second electrode layers 100, 200.
  • the transition region 20 has a first zone 20a, which faces the first and second voltage supply line 110, 210, and a second zone 20b, which is adjacent to the first Zo ⁇ ne 20a and thus away from the first and second voltage supply line 110, 210 is on.
  • the first and / or the second zone of the transition region has at least one first section 21 and at least one second section 22.
  • the structure of the layers of the transitional region 20 differs in the at least one first section 21 and the at least one second section 22 of FIG first and / or second zone 20a, 20b of the transition region.
  • the width of the transition region or the layer thickness of the layers of the Transition region in the at least one first portion 21 and the at least one second portion 22 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20 differ from ⁇ each other.
  • the uniform geometry of the transition region is modified by a weighting within the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region. Due to the modulation of geometry, for example the width or the layer thicknesses of layers of the transition region within the first zone 21 and / or the second zone 22 of the transition region, the resonator and the Störmodenunterd Wegung can so ⁇ probably be optimized without compromise. Vibrations in the Randbe ⁇ rich (overlap modes) are also largely suppressed.
  • embodiments of a layer assembly 1000 of a bulk acoustic wave device in particular a resonator device 1000 includes the layer ⁇ arrangement, an additional layer 400.
  • the additional layer serves the mode suppression and thus provides a sense a mode suppression layer.
  • the additional layer may for example, as a passivation layer be educated.
  • the transition region 20 has the first and second electrode layers 100, 200, the piezoelectric layer 300 and the additional layer 400.
  • the additional layer 400 has a first sub-layer 410 and / or a second sub-layer 420, wherein the first sub-layer 410 in the transition region 20 is above the piezoelectric layer. see layer 300 is disposed and the second sub-layer 420 is disposed in the transition region under the piezoelectric layer 300.
  • the arrangement of the first and / or second partial layer 410, 420 of the additional layer differs in the at least one first section 21 from the arrangement of the first and / or second partial layer 410, 420 of the additional layer in the at least one second section 22.
  • the weighting relates in particular to the additional layer arranged in the transition region.
  • both the resonator quality and the spurious mode suppression can be optimized. Vibrations in the edge area (overlap modes) are largely suppressed.
  • the first sub-layer 410 may be disposed in the transition area 20 in particular ⁇ sondere between the top O300 of the piezoelectric layer 300 and the first electrode layer 100th
  • the second sub-layer 420 of the additional layer 400 may be arranged in the transition region, in particular between the piezoelectric layer 300 and the second electrode layer 200, on ⁇ .
  • the structuring of the additional layer 400 in the transition region 20 takes place in the embodiments of the layer arrangement 1000 shown in FIGS. 4A to 14 such that the additional layer 400 is not formed uniformly in the zone 20a and / or the zone 20b of the transition region 20.
  • the arrangement of the first partial layer 410 and / or the second sub-layer 420 of the additional layer is therefore different in the at least one first portion 21 of the first and / or second region 20a, 20b of the transition area 20 from the Anord ⁇ voltage of the first and / or second partial layer 410, 420 of the record layer in the at least one second portion 22 of the first and / or second region 20a, 20b of the transition area 20.
  • the transition region 20 may be, for example, such as availablebil ⁇ det that the size of the area or the width of the additional layer 400 between the sections 21, 22 in the zone 20a and / or the zone 20b of the transition region 20 is different. Due to the modulated structure of the supplementary layer 400, the width of the transition region 20 within the zone 20a of the transition region and / or in ⁇ nerraum the zone changes 20b of the transition area between the Ab ⁇ cut 21 and 22. In particular, the depth / width, with which the additional ⁇ layer from the edge area 30 extends into the transition area 20 400 in the section 21 and section 22 of the first and / or second region 20a, 20b of the Mattergangsbe ⁇ Reich be different.
  • Figure 4A shows a layer of an assembly 1000 Volumenwel ⁇ lenbauelements 1, such as a resonator, in a cross-sectional view and a plan view.
  • the cross ⁇ sectional view showing a section through the transition region 20 along the dashed lines in the plan view is recorded ⁇ line.
  • the layer arrangement 1000 includes the additional layer 400 single ⁇ Lich the sub-layer 410, the layer 100 and the piezoelectric layer between the first electrode 300 is disposed on.
  • the transition region 20 includes a plurality of first and second Ab ⁇ sections 21, 22.
  • One of the second portions 22 is arranged in each case between two of the first portions 21st
  • the portions 21 and 22 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20 are arranged alternately side by side.
  • the first partial layer 410 is structured in such a way that the arrangement of the first partial layer 410 in the first sections 21 of the first and / or second zones 20a, 20b of the transitional region 20 differs from the arrangement of the first partial layer 410 of the additional layer in the second sections 22 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20.
  • the additional layer 400 has a greater ⁇ width in the sections 21 than in the sections 22 and thus extends in the sections 21, starting from the edge region 30 further in the transition region 20 in the direction of the inner region 10 than in the sections 22 of the transition region.
  • the sub-layer 410 overlaps in the sections 21 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20 wei ⁇ ter than in the sections 22 of the first and / or second zones 20a, 20b of the transition region 20 with the piezoelectric ⁇ rule layer 300.
  • the first electrode layer 100 is covered by the first sub-layer 410 of the transition zone 20. set layer separated from the piezoelectric layer 300.
  • the first and / or second zones 20a, 20b of the transition region 20 have a greater width in the sections 21 than in the sections 22.
  • Figure 4B shows a further embodiment of the Schichtanord ⁇ strength 1,000 20 in the transition region
  • the additional layer 400 here instead of the first sub-layer 410, a second sublayer 420.
  • the second sub-layer 420 of the additional layer is arranged in the transition region under the piezoelectric layer 300.
  • the part ⁇ layer 420 of the additional layer between the piezoelectric layer 300 and the second electrode layer 200 is arranged.
  • the arrangement of the second partial layer 420 of the additional layer 400 in the first sections 21 of the first and / or second zones 20a, 20b of the transitional region 20 differs from the arrangement of the second partial layer 420 of the additional layer 400 into the second Sections 22 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region.
  • the partial layer extends 420 having a size ⁇ ren width / depth from the edge portion 30 in the transition portion than in the portions 22.
  • the surface of the additional layer 400 is in sections 21 of the first and / or second region 20a, 20b of the transition area 20 RESIZE ⁇ SSER than the first and / or in sections 22 second zone 20a, 20b of the transition area 20.
  • the second electrode layer 200 in the first sections 21 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region is separated from the piezoelectric layer 300 by the second partial layer 420 of the additional layer, while FIG the second electrode layer 200 at least partially contacts the piezoe ⁇ lectric layer 300 in the second portions 22 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20.
  • the sub-layer 420 thus has only a narrow strip in the sections 22 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region.
  • both the first structured part ⁇ layer 410 includes the auxiliary layer 400 and the second constructive ⁇ tured sublayer 420 of the additional layer 400th
  • the sub-layer 420 of the additional layer can be introduced between lower or higher layers of the layer arrangement of the bulk-wave component. It must be noted that The higher the mechanical fields (stress, deflection) in the transition region 20, the higher their effect.
  • Each zone 20a and 20b has at least a first portion 21 and min ⁇ least a second portion 22, in which the arrival order of the first part of layer 410 is different from each other.
  • FIG. 4C shows a plan view of an embodiment of a layer arrangement 1000 of a bulk-wave component in which a modulation of the structuring of the additional layer 400 takes place only in the second zone 20b of the transition region 20.
  • the second zone 20b includes a plurality of first and second sections 21, 22, in which the structure of the sub-layer 410 is different Bezie ⁇ hung example 420 from each other.
  • FIG. 4D shows a plan view of an embodiment of a layer arrangement 1000 of a bulk wave component, in which a modulation of the structuring of the additional layer 400 takes place only in the first zone 20a of the transition region 20.
  • the first zone 20a has a plurality of first and second sections 21, 22, in which the structure of the sub-layer 410 is different Bezie ⁇ hung example 420 from each other.
  • 4A and 4B changes the width of the transition region 20 along the inner region 10 of the resonator component with a regularly repeating pattern.
  • regularly repeating pattern of structuring different shapes can be used. Possible embodiments of structuring patterns at the boundary between the inner region 10 and the transition region 20 are shown in FIG.
  • the additional layer 400 In addition to the rectangular edges of the additional layer shown in FIGS. 4A and 4B, the additional layer 400 is shown.
  • the effective width of the transition region 20 and the width scaling factor are further design parameters that are to be adapted to the lateral wavelengths of the interfering secondary modes.
  • the modulation of the patterning of the additional layer 400 in the first and / or second region 20a, 20b of the Kochgangsbe ⁇ realm 20 may periodically, as shown in Figures 4A, 4B and 5, or else be aperiodic.
  • Gangs Schemes 20 to the inner region 10 of the Volumenwellenbauele ⁇ management is possible.
  • the additional layer 400 represents an additional mass layer, which, as shown in the plan view in FIG. 4A, can be led into the transition region 20 from the outer region 30 or is present as a dedicated layer exclusively in the transitional region 20.
  • the additional layer 400 is arranged annularly between the inner region 10 and the outer region 30 of the layer arrangement of the bulk-wave component. A modulation of this position can also lead to a complete transection of the annular structure.
  • a further design parameter is the length of the regular repeating pattern patterning ⁇ (period length of the modulation). This measure must be suitably selected in order to obtain an optimum effect of the modulation in the transition region 20 for the suppression of interfering modes.
  • the period length of the structural can turleitersmusters the auxiliary layer 400 is smaller than a DRIT ⁇ tel to the edge length of the inner region 10 may be.
  • the periods ⁇ length is typically between one third of the edge length of the inner portion 10 of the resonator and one tenth of the width of a conventional transition area 20, that is, a transition region 20 with a constant width.
  • ⁇ preferably is the period length of the structuring pattern the edge of the additional layer 400 at half the horizontal wavelength of the strongest disturbing secondary mode. If there are several strong secondary modes, it may be useful to combine different ver ⁇ structuring or modulations of the edge structure of the additional layer 400 in the transition zone 20 or to choose a mean period length.
  • the edge structuring can of the transition region 20 with a modulation period length in the range of 0.3 ym to 20 ym. If further studies show side modes with lateral wavelengths of 4 ym, 6 ym, and 8 ym, the period length of the patterning pattern of the edge of the additional layer is in the range of about 2 ym to 4 ym.
  • the thickness of the additional layer can 400 in the ers ⁇ th and / or second region 20a, 20b of the transition area 20 and the density of the material of the additional layer 400 and the dispersion characteristics of the acoustic waves in the BAW Layer stack or the relevant frequency range of the
  • FIG. 6 shows an embodiment of a layer arrangement 1000 of a bulk-wave component 1, for example of a resonator component, which in a plan view of FIG
  • Layer arrangement has a rectangular shaped inner region 10.
  • the transition region 20 of the Schichtanord ⁇ voltage is disposed circumferentially around the rectangular inner portion 10 of the layer arrangement.
  • the edge of the first and / or second sub-layers 410, 420 of the additional layer 400 above / below the piezoelectric layer 300 is different in the transition region 20 around the corners of the rectangular inner region 10 of the layer arrangement than along the sides of FIG rectangular inner area 10 structured.
  • Period length of the structuring pattern of the edge of the additional layer ⁇ be made. If necessary, that must
  • Patterning pattern as shown in Figure 6, be changed at the joints of the resonator edges in order to achieve an optimum suppression of interfering modes.
  • Figure 7 shows a further possible embodiment of an assembly 1000 of a layer volume wave device 1, in ⁇ game as a resonator, with a modulation of the width of the transition region 20 within the first and / or second zone of the transition region.
  • the additional layer 400 is structured in the transition region 20 in such a way that the width of the additional layer 400 and thus the width of the transition region 20 changes both in the horizontal X direction and in the vertical Y direction.
  • the additional layer 400 overlaps About ⁇ transition area 20 depending on the X and Y directions to different extents with the piezoelectric layer 300, wherein the overlap in the X and Y direction can continuously increase or decrease. As a result, the edges of the inner region 10 of the layer arrangement are rounded.
  • Figures 8A and 8B show an embodiment of a
  • the structuring of the first sub-layer 410 of the additional layer 400 in the first and / or second region 20a, 20b of the Kochgangsbe ⁇ Reich 20 in the portions 21, 22 offset from the struc ⁇ turing the second sub-layer 420 of the Additional layer in the sections 21, 22 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20 is arranged.
  • the structuring of the first and second sub-layer 410, 420 of the additional layer 400 in the first and / or second region 20a, 20b of the Kochgangsbe ⁇ Reich 20 in the sections 21, 22 are formed congruently.
  • a modulation of the structure of the additional layer 400 in the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20 can also be achieved by means of a different structuring in the vertical direction.
  • the first and / or second sub-layer of the additional layer 400 can thus be modulated along the vertical and / or along the horizontal direction of the cross section or un ⁇ differently structured in a cross-section through the layer arrangement in the first and / or second region 20a, 20b of the transition area 20 be.
  • FIGS. 9A and 9B show specific embodiments of a combination of different structuring of the additional layer 400 in the horizontal and vertical direction in the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20 of the layer arrangement 1000 of the bulk-wave component.
  • FIG. 9B shows a cross section through the transition region 20 of the layer arrangement 1000 of the bulk wave component, in which the sub-layer 420 between the second electrode layer 200 and the piezoelectric layer 300 is in the vertical and horizontal directions in the first sections 21 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region other than in the sections 22 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20th is structured.
  • the horizontal and vertical directions are indicated by the arrows.
  • the sub-layer 410 or 420 may have two superimposed material layers 401, 402 for this purpose.
  • the two material layers 401 and 402 of a sub-layer 410, 420 of the additional layer 400 are structured so that they in combination ei ⁇ ne vertical modulation of the patterning of the additional layer in the first and / or second zone 20a, produce 20b of Studentsgangsbe ⁇ Reich 20th
  • the first sub-layer 410 of the additional layer 400 may comprise, for example, a first layer 401 and a second layer 402 of the additional layer.
  • the second layer 402 of the first sub-layer 410 of the additional layer can be the to set ⁇ arranged in layers on the first layer 401 of the first partial layer 410th
  • the first layer 401 of the first sub-layer 410 of the additional layer has a uniform layer thickness in the first and second sections 21, 22 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20 of the layer arrangement.
  • the second layer 402 of the first sub-layer 410 of the additional layer on the other hand has in the ers ⁇ th portions 21 of the first and / or second region 20a, 20b a different layer thickness than the first and / or second in the second sections 22 Zone 20a, 20b of the Mattergangsbe ⁇ Empire 20.
  • layer assembly 1000 instead of the first sub-layer 410, the second sub-layer 420 of the additional layer due to the Materi- Allagen 401 and 402 accordingly as described with reference to FIG 9A ⁇ be written structured differently formed.
  • a sub-layer 410, 420 instead of the additional layer 402 have only a single layer, which, however, in the sections 21, 22 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20 lent borrowed different deep. This can be done, for example, by partial or complete etching through a mask layer which corresponds to the additional material layer.
  • Interior 10 of a bulk acoustic wave device can be carried out in accordance with 400 in the first and / or second region 20a, 20b of the transition area 20 ei ⁇ ner further embodiment, by a layer thickness variation of the additional layer.
  • the layer thickness of the first and / or second sub-layer 410, 420 of the additional layer may for example be stepped or continu ⁇ ously starting taper or thicken in the transition region 20 of the layer arrangement of the interior region 10 of the layer arrangement to the outer region 30 of the layer arrangement.
  • Layer arrangement 1000 includes the additional layer 400 in the ers ⁇ th and / or second region 20a, 20b of the transition area 20, both the first sub-layer 410 and the second part ⁇ layer 420.
  • the first and the second sublayer earning ⁇ CKEN starting from the inner region 10 of the layer arrangement toward the outer region 30 of the layer arrangement.
  • An additional layer 400 which tapers or thickens in the edge region 20 in the direction of the outer region 30 can bring about a suppression of the secondary mode excitation. Combinations of this technique with multiple layers are possible.
  • the additional layer 400 may be positive, that is, by adding material of the additional layer, structured ⁇ the when the desired BAW main mode has normal dispersion.
  • a negative structuring by etching away material for introducing a trench into the additional layer 400 with a uniform layer thickness can preferably be used in the case of anomalous dispersion.
  • the dispersion properties of the BAW main mode depend on the con ⁇ stre layer structure (electrode layers, piezoelectric layer, Bragg reflector).
  • FIG. 11 shows a cross section through a layer arrangement 1000 of a resonator component 1 with a transition region 20 and an outer region 30.
  • the first and / or second partial layer 410, 420 of the passivation layer may be in the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20 of the layer arrangement by negative structuring a trench 403 be introduced.
  • the trench can be introduced into the sub-layer 410, 420 of the additional layer 400 by structuring away a part of the additional layer 400, which was first applied in the transition region 20 with uniform width and layer thickness, by suitable manufacturing processes and thus removed.
  • the course of the trench 403 may be between a first section 21 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transitional region 20 and an adjoining second section 22 of the first and / or second Zone 20a, 20b of the transition area differ.
  • a ⁇ bring a trench 403 in the additional layer 400 in positive ⁇ transition area 20 may be a suppression of side modes and overlap modes are achieved.
  • the lower Weg Designieren by mass in the first and / or second region 20a, 20b of the transition region 20 results in a higher Grenzfre acid sequence as shown in Figure 11 in the lower diagram.
  • FIGS. 12A and 12B show a further embodiment of a different structuring of the additional layer 400 in the sections 21 and 22 of the first and second zones 20a and 20b of the transition region 20 of the layer arrangement 1000 of the bulk acoustic wave device 1.
  • the additional layer may be provided with an additional mass layer 500 in the first sections 21 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20 of the layer arrangement.
  • the surface of the mass layer 500 may, in a plan view of the layer arrangement 1000, be smaller than the area of the underlying first and / or second partial layer 410, 420 of the additional layer.
  • the additional layer 400 has the sub-layer 420, which is arranged between the second electrode layer 200 and the piezoelectric layer 300.
  • the sub-layer 420 of the additional layer 400 is initially structured similarly as shown in FIG. 4A.
  • the sub-layer 420 overlaps in the sections 21 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region 20. ter than in the portions 22 of the first and / or second region 20a, 20b of the transition area 20 to the piezoelectric ⁇ rule layer 300.
  • the mass layer 500 applied selectively.
  • Layer arrangement 1000 for a bulk wave device is shown in FIG.
  • holes 600 are provided around the inner region 10 distributed at intervals in the additional layer 400 such that the transition region in the first sections 21 and the second sections 22 of the first and / or second zone 20a , 20b of the transition region has a different structure.
  • the thickening or material removal may have a different form from the circular shape shown in FIGS. 12A and 12B.
  • the mass layer 500 can also be applied at fixed constant or non-constant intervals to an additional layer 400 having a constant width or the removal of material into the additional layer 400 constant width are introduced.
  • Figure 14 shows a further embodiment of the transition region 20 of the layer ⁇ assembly 1000, in which the additional layer 400, the part ⁇ layer having both the sub-layer 410 and the 420th Unlike a transitional reaching 20 with only one of the sub-layers 410 or 420 may be in the embodiment shown in Figure 14. From ⁇ guide die adapted only half as wide, the first and / or second region 20a, 20b of the transition region 20 than if only only one of the sublayers 410 or 420 would be present in the transition region 20.
  • the additional layer 400 may comprise a sub-layer 410 between the ers ⁇ th electrode layer 100 and the piezoelectric layer 300, which has a uniform width or layer thickness, while the sub-layer 420 of the auxiliary ⁇ layer between the second electrode layer 200 and the piezoelectric layer 300 by varying its Width or layer thickness in the sections 21 and 22 of the first and / or second zone 20a, 20b of the transition region is modulated or differently structured.
  • the acoustic properties of the transition area 20 can be changed not only by Modulati ⁇ on coating thickness and lateral or vertical structure, but also by influencing the crystal structure in the transition area, in particular, for example by influencing the crystal structure of the piezoelectric layer 300.
  • a special Ma ⁇ terial Anlagen in the transition region 20 of the Volumenwellenbauele ⁇ ments applied below the piezoelectric layer 300 which influences the crystal growth in the deposition of the piezoelectric layer 300.
  • the pie ⁇ zoelectric coupling of the material of the piezoelectric layer 300 in the transition region 20 can be changed and thus the excitation of the secondary modes can be reduced.

Abstract

Eine Schichtanordnung (1000) für ein Volumenwellenbauelement umfasst einenaktiven Innenbereich (10), der eine erste und zweite Elektrodenschicht (100, 200) und eine piezoelektrische Schicht (300) aufweist, sowie einen vollständig um den Innenbereich (10) angeordneten Übergangsbereich (20). Der Übergangsbereich (20) weist eine erste Zone (20a), die einer ersten und zweiten Spannungszuführungsleitung (110, 210) zu der ersten und zweiten Elektrodenschicht (100, 200) zugewandt ist, und eine zweite Zone (20b), die neben der ersten Zone (20a) liegt, auf. Die erste und/oder die zweite Zone (20a, 20b) des Übergangsbereichs (20) weisen jeweils mindestens einen ersten Abschnitt (21) und mindestens einen zweiten Abschnitt (22) auf, wobei sich die Breite des Übergangsbereichs (20) in dem mindestens einen ersten Abschnitt (21) und dem mindestens einen zweiten Abschnitt (22) der ersten und/oder zweiten Zone (20a, 20b) des Übergangsbereichs unterscheidet. Dadurch können unerwünschte störende Moden weitgehend unterdrückt werden.

Description

Beschreibung
Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement Die Erfindung betrifft eine Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement mit Unterdrückung von störenden Resonanzen.
Ein Volumenwellenbauelement, beispielsweise ein BAW- Resonatorbauelement , weist eine piezoelektrische Schicht auf, auf deren Ober- und Unterseite zur Anregung von mechanischen Schwingungen Elektrodenschichten zumindest teilweise überlappend angeordnet sind. Betrachtet man den BAW-Resonator in ei¬ ner Draufsicht, so können drei unterschiedliche Gebiete defi¬ niert werden. Die aktive Resonatorfläche ist der innere Flä- chenbereich, bei dem sich die piezoelektrische Schicht zwi¬ schen der unteren und oberen Elektrodenschicht befindet. Die Kanten der Elektrodenschichten schließen den Innenbereich ab und definieren den Randbereich oder Übergangsbereich. Daran schließt sich der nichtaktive Außenbereich an.
Im Idealfall zeigt ein BAW-Resonatorbauelement eine einzige Resonanz, die durch die konkrete Schichtabfolge der BAW-Lagen definiert ist, sodass lediglich ein einziger mechanischer Modus schwingt. Dieser sogenannte Piston-Mode zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Innenbereich des Resonatorbau¬ elements mit konstanter Amplitude und gleich starker vertika¬ ler Richtung schwingt, der Außenbereich jedoch schwingungsfrei ist. In realen Bauteilen kann dieser Zustand jedoch nicht vollständig erreicht werden. So führen beispielsweise Leiterbahnen zum elektrischen Anschluss der unteren und oberen Elektrodenschichten von dem Außen- in den Innenbereich. Auch ist es mit bekannten Fertigungsprozessen sehr aufwändig, den Innenbereich scharfkantig von dem Außenbereich zu trennen .
Wenn man die Schwingungsmoden (Resonanzen) eines realen BAW- Resonators, bei dem der Innenbereich durch den Übergangsbe¬ reich mit dem Außenbereich verbunden ist, untersucht, so findet man neben der gewünschten Hauptresonanz diverse unerwünschte Nebenresonanzen. Diese Nebenresonanzen (Spurious Mo- des) entsprechen horizontal laufenden Moden, die im Randbe- reich mit dem Hauptmodus koppeln.
Zur Reduzierung der Anregung dieser Nebenresonanzen kann im Übergangsbereich des BAW-Resonators eine Zusatzschicht, bei¬ spielsweise eine Passivierungsschicht , als zusätzliche Lage an Material aufgebracht werden. Die Zusatzschicht besteht ty¬ pischerweise aus einem gleichmäßig breiten Streifen, der den gesamten Innenbereich des Resonators umgibt. Für die vertikal laufende akustische Welle ( Piston-Modus ) der gewünschten Re¬ sonanz entsteht durch diesen zusätzlichen Materialstreifen (Overlap) eine modifizierte Randbedingung, die zu einer deut¬ lichen Reduzierung der Anregung von unerwünschten horizontal laufenden Wellenkomponenten führt.
Die Dimensionierung des Übergangsbereichs mit der Zusatz- schicht erfordert einen Kompromiss aus Resonatorgüte und
Wirksamkeit der Störmodenunterdrückung. Die Erfahrung zeigt, dass eine Dimensionierung der Zusatzschicht im Übergangsbe¬ reich mit optimal niedrigem Anteil von störenden Nebenmoden nicht einer Dimensionierung mit optimal hoher Resonatorgüte entspricht. Überdies entstehen im Übergangsbereich selbst wiederum unerwünschte vertikale Moden (Overlap-Moden) . Besonders bei erhöhter Breite der Zusatzschicht im Übergangsbe¬ reich treten diese Overlap-Moden störend in Erscheinung. Ein Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement anzugeben, bei der der Übergangsbereich der Schichtanordnung derart ausgebildet ist, dass störende Moden, die zusätzlich zu einem erwünschten Hauptmodus auftreten können, weitgehend reduziert sind.
Eine Ausführungsform einer Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement mit Unterdrückung von störenden Moden ist im Patentanspruch 1 angegeben.
Die Schichtanordnung umfasst eine erste Elektrodenschicht und eine zweite Elektrodenschicht und eine piezoelektrische
Schicht. Die Schichtanordnung umfasst des Weiteren eine erste Spannungszuführungsleitung, die zur Zuführung einer Spannung an die erste Elektrodenschicht angeschlossen ist, und eine zweite Spannungszuführungsleitung, die zur Zuführung einer Spannung an die zweite Elektrodenschicht angeschlossen ist. Die Schichtanordnung hat einen aktiven Innenbereich, der die erste und zweite Elektrodenschicht und die piezoelektrische Schicht aufweist und in dem eine Volumenwelle anregbar ist, einen vollständig um den Innenbereich angeordneten Übergangsbereich, in dem die Anregung der Volumenwelle im Vergleich zu dem aktiven Innenbereich abgeschwächt ist, und einen um den Übergangsbereich angeordneten passiven Außenbereich, der die piezoelektrische Schicht und eine der ersten und zweiten Elektrodenschicht aufweist und in dem keine Volumenwelle an¬ regbar ist. Der Übergangsbereich weist eine erste Zone, die der ersten und zweiten Spannungszuführungsleitung zugewandt ist, und eine zweite Zone, die neben der ersten Zone liegt und somit der ersten und zweiten Spannungszuführungsleitung abgewandt ist, auf. Die erste und zweite Zone des Übergangs¬ bereichs weist jeweils mindestens einen ersten Abschnitt und mindestens einen zweiten Abschnitt auf, wobei sich die Struk¬ tur von Schichten des Übergangsbereichs in dem mindestens ei¬ nen ersten Abschnitt und dem mindestens einen zweiten Ab¬ schnitt der ersten und/oder zweiten Zone des Übergangsbe- reichs unterscheidet.
Mit der angegebenen Schichtanordnung gelingt eine reduzierte oder sogar vollständig unterdrückte Kopplung vom erwünschten Hauptmodus ( Piston-Modus ) in unerwünschte Nebenmoden. Die Mo¬ denkopplung findet üblicherweise insbesondere an den gleich¬ mäßig geformten Strukturkanten des Übergangsbereichs zum Innenbereich des Resonatorbauelements statt. Gemäß der angege¬ benen Schichtanordnung wird diese gleichmäßige Form nun gewissermaßen durch eine Änderung der Struktur der Schichten des Übergangsbereichs in den ersten und zweiten Abschnitten der ersten Zone und/oder der zweiten Zone des Übergangsbereichs erzielt. Beispielsweise kann sich die Breite des Über¬ gangsbereichs oder die Schichtdicke der Schichten des Über¬ gangsbereichs in dem mindestens einen ersten Abschnitt und dem mindestens einen zweiten Abschnitt der ersten und/oder zweiten Zone des Übergangsbereichs unterscheiden.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann die Schichtanordnung eine Zusatzschicht aufweisen. Der Übergangsbereich kann die erste und zweite Elektrodenschicht, die piezoelektrische Schicht und die Zusatzschicht aufweisen. Die Zusatzschicht kann eine erste Teilschicht und/oder eine zweite Teilschicht aufweisen, wobei die erste Teilschicht im Übergangsbereich über der piezoelektrischen Schicht und der ersten Elektroden- schicht angeordnet ist und die zweite Teilschicht im Über¬ gangsbereich unter der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist. Die Zusatzschicht kann eine erste Teilschicht und/oder eine zweite Teilschicht aufweisen, wobei die erste Teil- Schicht im Übergangsbereich über der piezoelektrischen
Schicht und der ersten Elektrodenschicht angeordnet ist und die zweite Teilschicht im Übergangsbereich unter der piezoe¬ lektrischen Schicht angeordnet ist. Die Anordnung der ersten und/oder zweiten Teilschicht der Zusatzschicht unterscheidet sich in dem mindestens einen ersten Abschnitt von der Anordnung der ersten und/oder zweiten Teilschicht der Zusatzschicht in dem mindestens einen zweiten Abschnitt. Die Zu¬ satzschicht kann beispielsweise als eine Passivierungsschicht ausgebildet sein.
Gemäß dieser Ausführungsform der Schichtanordnung wird eine gleichmäßige Form beziehungsweise Breite des Übergangsbe¬ reichs nun gewissermaßen durch eine Modulation der Struktu- rierung der Zusatzschicht im Übergangsbereich der Schichtanordnung des Resonators verändert. Die Modulation der Struktur der Zusatzschicht kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass am Rand des Übergangsbereichs versetzt positio¬ nierte Kanten des Innenbereichs, an denen eine Ankopplung der Nebenmoden erfolgt, entstehen. Somit findet eine Überlagerung der versetzt angeregten Nebenmoden (Interferenz) statt. Durch geeignete Dimensionierung der Modulation der Struktur der Zusatzschicht im Übergangsbereich, zum Beispiel durch entspre¬ chende Anpassung der Stufengröße und der Form der Zusatz- schicht im Übergangsbereich, insbesondere am Rand zwischen dem Übergangs- und dem Innenbereich der Zusatzschicht, kann ein Anregungsmuster geformt werden, das zu einer teilweisen bis vollständigen Auslöschung der unerwünschten Nebenmoden führt .
Bei einer herkömmlichen Ausgestaltung des Übergangsbereichs, bei dem der Übergangsbereich innerhalb der ersten Zone und/oder innerhalb der zweiten Zone eine gleichmäßige Breite aufweist beziehungsweise die Zusatzschicht innerhalb der ers¬ ten und/oder zweiten Zone des Übergangsbereichs mit gleicher Breite und Schichtdicke angeordnet ist beziehungsweise mit gleicher Breite und Schichtdicke innerhalb der ersten
und/oder zweiten Zone des Übergangsbereichs zwischen der ers¬ ten Elektrodenschicht und der piezoelektrischen Schicht und/oder zwischen der zweiten Elektrodenschicht und der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist, entsteht im Übergangs¬ bereich ein vertikal schwingender Modus.
Die Stärke dieses sogenannten Overlap-Modus hängt stark von der Fläche der Zusatzschicht im Übergangsbereich ab. Ein breiter Streifen der Zusatzschicht bildet beispielsweise ei¬ nen stärkeren Overlap-Modus aus als ein schmaler Streifen. Mittels der Modulation der Strukturierung der Zusatzschicht in der ersten und/oder zweiten Zone des Übergangsbereichs der Schichtanordnung des Resonatorbauelements wird die Gesamtflä¬ che der Zusatzschicht innerhalb der ersten und/oder zweiten Zone des Übergangsbereichs nun verkleinert. Entsprechend re- duziert sich die Stärke des unerwünschten Overlap-Modus.
Die modulierte Strukturierung innerhalb der ersten und/oder zweiten Zone des Übergangsbereichs 20 kann bei einem Volumen¬ wellenbauelement, das als ein BAW-Resonator ausgebildet ist, zur Unterdrückung von störenden Moden eingesetzt werden. Eine modulierte Strukturierung der Zusatzschicht kann nicht nur bei den sogenannten Solidly-Mounted-Resonatoren (SMR, mit Bragg-Reflektor-Schichten) , sondern genauso auch bei Membrane-Type-Resonatoren mit freischwingendem Innenbereich erfol- gen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Schichtanordnung eines Volumenwellenbauelements ,
Figur 2 der Verlauf von charakteristischen Parametern eines
Volumenwellenbauelements in Abhängigkeit von einer Breite des Übergangsbereichs des Volumenwellenbau¬ elements,
Figur 3 eine Admittanzkurve eines Einzelresonators und eine
Transmissionskurve eines Filterbauelements mit ide¬ alem und fehldimensioniertem Übergangsbereich,
Figur 4A eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement zur Unterdrückung von stö¬ renden Moden,
Figur 4B eine Querschnittsansicht auf eine weitere Ausfüh- rungsform einer Schichtanordnung für ein Volumen- wellenbauelement mit Unterdrückung von störenden Moden,
Figur 4C eine weitere Ausführungsform einer Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement mit Modulation der Breite des Übergangsbereichs in einer Zone des Übergangsbereichs , Figur 4D eine weitere Ausführungsform einer Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement mit Modulation der Breite des Übergangsbereichs in einer andern Zone des Übergangsbereichs,
Figur 5 verschiedene Formen der Strukturierung des Übergangsbereichs am Rand zum Innenbereich eines Volu¬ menwellenbauelements,
Figur 6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauele ment mit Unterdrückung von störenden Moden,
Figur 7 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauele ment mit Unterdrückung von störenden Moden,
Figur 8A eine Querschnittsansicht auf eine weitere Ausfüh¬ rungsform einer Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement mit Unterdrückung von störenden Moden,
Figur 8B eine Querschnittsansicht auf eine weitere Ausfüh¬ rungsform einer Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement mit Unterdrückung von störenden Moden,
Figur 9A eine Querschnittsansicht auf eine weitere Ausfüh¬ rungsform einer Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement mit Unterdrückung von störenden
Moden, Figur 9B eine Querschnittsansicht auf eine weitere Ausfüh- rungsform einer Schichtanordnung für ein Volumen- wellenbauelement mit Unterdrückung von störenden Moden,
Figur 10 eine Querschnittsansicht auf eine weitere Ausfüh- rungsform einer Schichtanordnung für ein Volumen- wellenbauelement mit Unterdrückung von störenden Moden,
Figur 11 eine Querschnittsansicht auf eine weitere Ausfüh- rungsform einer Schichtanordnung für ein Volumen- wellenbauelement mit Unterdrückung von störenden Moden,
Figur 12A eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauele ment mit Unterdrückung von störenden Moden durch einen Materialauftrag im Übergangsbereich,
Figur 12B eine Querschnittsansicht auf eine weitere Ausfüh- rungsform einer Schichtanordnung für ein Volumen- wellenbauelement mit Unterdrückung von störenden Moden,
Figur 13 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauele ment mit Unterdrückung von störenden Moden durch einen Materialabtrag im Übergangsbereich
Figur 14 eine Querschnittsansicht auf eine weitere Ausfüh- rungsform einer Schichtanordnung für ein Volumen- wellenbauelement mit Unterdrückung von störenden Moden .
Figur 1 zeigt einen Querschnitt und eine Draufsicht auf eine Schichtanordnung 1000 für ein Volumenwellenbauelement 1, bei¬ spielweise ein Resonatorbauelement, insbesondere einen BAW- Resonator. Die Schichtanordnung umfasst eine erste Elektro¬ denschicht 100 und eine zweite Elektrodenschicht 200. Die erste Elektrodenschicht 100 ist auf einer Oberseite O300 be- ziehungsweise über einer piezoelektrischen Schicht 300 der
Schichtanordnung angeordnet. Die zweite Elektrodenschicht 200 ist auf einer Unterseite U300 beziehungsweise unter der pie¬ zoelektrischen Schicht 300 angeordnet. Unterhalb der zweiten Elektrodenschicht 200 ist eine Schichtenfolge, durch den ein Bragg-Spiegel 600 ausgebildet wird, angeordnet. Der Bragg- Spiegel 600 kann Schichten 610, 620, beispielweise Lambda- Viertel-Schichten unterschiedlicher akustischer Impedanz umfassen . Wird eine Spannung zwischen die erste und zweite Elektroden¬ schicht angelegt, so treten in einem aktiven Bereich 40 des Volumenwellenbauelements neben einer gewünschten Hauptreso¬ nanz diverse unerwünschte Nebenresonanzen auf. Der aktive Be¬ reich 40 ist derjenige Bereich des Volumenwellenbauelements, in dem auf der Ober- und Unterseite der piezoelektrischen
Schicht 300 die erste und zweite Elektrodenschichten 100, 200 überlappend angeordnet sind. Im aktiven Bereich 40 des Volu¬ menwellenbauelements werden in der piezoelektrischen Schicht 300 Moden angeregt, wenn an die erste und zweite Elektroden- schicht eine Spannung angelegt wird.
Zur Reduzierung der Anregung von Nebenresonanzen umfasst die Schichtanordnung 1000 eine Zusatzschicht 400. Die Zusatz- Schicht kann, wie in Figur 1 gezeigt ist, beispielsweise teilweise auf der Oberseite O300 der piezoelektrischen
Schicht 300 angeordnet sein. Sie kann auch unter einem Ab¬ schnitt der piezoelektrischen Schicht, beispielsweise zwi- sehen der piezoelektrischen Schicht 300 und der zweiten
Elektrodenschicht 200 oder in dem unter der zweiten Elektro¬ denschicht angeordneten Schichtstapel 600 enthalten sein.
Die in Figur 1 gezeigte Schichtanordnung 1000 umfasst einen Innenbereich 10, der die erste und zweite Elektrodenschicht
100, 200 sowie die piezoelektrische Schicht 300 aufweist. Die erste und zweite Elektrodenschicht 100, 200 ist im Innenbe¬ reich unmittelbar auf der Oberseite O300 beziehungsweise un¬ mittelbar auf der Unterseite U300 der piezoelektrischen
Schicht 300 angeordnet. Die Zusatzschicht 400 ist somit im Innenbereich 10 nicht vorhanden. An den Innenbereich 10 schließt sich ein Rand- oder Übergangsbereich 20 an, der vollständig um den Innenbereich 10 herum angeordnet ist. Der Übergangsbereich 20 umfasst neben der ersten und zweiten Elektrodenschicht 100, 200 und der piezoelektrischen Schicht 300 auch die Zusatzschicht 400. Die Zusatzschicht 400 kann im Übergangsbereich 20 beispielsweise zwischen der ersten Elektrodenschicht 100 und der piezoelektrischen Schicht 300 ange¬ ordnet sein. Sie kann zusätzlich oder alternativ dazu auch zwischen der piezoelektrischen Schicht 300 und der zweiten Elektrodenschicht angeordnet sein oder im Schichtstapel 600 unter der zweiten Elektrodenschicht 200 enthalten sein.
An den Übergangsbereich 20 schließt sich ein Außenbereich 30 an, der im linken Bereich der Schichtanordnung 1000 lediglich die zweite Elektrodenschicht 200, die piezoelektrische
Schicht 300 sowie die Zusatzschicht 400 umfasst. Auf der lin¬ ken Seite des Außenbereichs 30 ist die erste Elektroden- Schicht 100 nicht vorhanden. Auf der rechten Seite umfasst der Außenbereich 30 die erste Elektrodenschicht 100, die pie¬ zoelektrische Schicht 300 sowie die Zusatzschicht 400. Die zweite Elektrodenschicht 200 ist auf der rechten Seite des Außenbereichs 30 nicht vorgesehen. Somit werden im Außenbe¬ reich 30 beim Anlegen einer Spannung zwischen die erste und zweite Elektrodenschichten 100 und 200 keine Schwingungen im piezoelektrischen Material 300 angeregt. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Schichtanordnung 1000 des Volumenwellenbauelements ist der Über¬ gangsbereich 20 um den Innenbereich 10 herum als ein gleichmäßig breiter Streifen ausgebildet, der den gesamten Innenbereich 10 des Resonators umgibt. Die im Übergangsbereich 20 vorhandene Zusatzschicht 400 weist eine einheitliche Schicht¬ dicke und Breite auf, mit der sie sich von dem Außenbereich 30 bis zum Rand des Übergangsbereichs 20, an dem der Über¬ gangsbereich an den Innenbreich 10 angrenzt, erstreckt. Durch die im Übergangsbereich zusätzlich angeordnete Zusatzschicht entsteht eine modifizierte Randbedingung, die zu einer Redu¬ zierung der Anregung von unerwünschten horizontal laufenden Wellenkomponenten führt. Andererseits entstehen im Übergangs¬ bereich selbst wiederum unerwünschte vertikale Moden (Over- lap-Moden) .
Figur 2 zeigt den Kopplungsfaktor k2, die Güte Q sowie eine Abweichung R, die angibt, wie die Impedanz/Admittanz des Resonators im Smith-Diagramm von einer Kreisform abweicht, jeweils aufgetragen über der Breite w des Übergangsbereich 20. Bei einer geringen Breite w des Übergangsbereichs ist die
Kopplung am größten (Stelle a im linken Diagramm), jedoch die Güte des Resonators sehr gering. Mit zunehmender Breite des Übergangsbereichs nimmt die Güte zwar zu (maximale Güte an Stelle c im rechten Diagramm), wobei jedoch die Kopplung wiederum abnimmt. Die ideale Kreisform der Impedanz/Admittanz eines Resonators wird bei einer mittleren Breite des Über¬ gangsbereichs erzielt (Stelle b im mittleren Diagramm) . Eine geeignete Dimensionierung des Übergangsbereichs erfordert da¬ her einen Kompromiss der verschiedenen in Figur 2 gezeigten charakteristischen Parameter eines Resonators.
Figur 3 zeigt im linken Diagramm eine Admittanzkurve eines Einzelresonators mit einem störenden Overlap-Mode unterhalb der fundamentalen Resonanzfrequenz. Im rechten Diagramm der Figur 3 ist der Filterdurchlassbereich (Transmission) eines Ladder-Type-Filters gezeigt. Im Falle eines ideal ausgebilde¬ ten Übergangsbereichs weist das Passband keinen Einbruch auf, wie anhand der gestrichelten Linie zu erkennen ist. Bei fehldimensioniertem Übergangsbereich sind aufgrund der zunächst höheren Resonatorgüte die Flanken zwar steiler und die Einfü¬ gedämpfung unter Umständen geringer. Es treten jedoch Einbrüche im Passband auf, wie dies an der durchgezogenen und ge- punkteten Linie im rechten Diagramm zu erkennen ist.
Mittels der nun folgenden Figuren 4A bis 14 werden verschiedene Formen der Ausgestaltung des Übergangsbereichs 20 einer Schichtanordnung 1000 eines Volumenwellenbauelements 1, ins- besondere eines BAW-Resonators , gezeigt, mit denen es ermög¬ licht ist, störende Nebenmoden beziehungsweise Overlap-Moden, die bei einer Ausgestaltung des Übergangsbereichs mit gleich¬ mäßiger Breite um den Innenbereich des Resonators herum auftreten würden, weitestgehend zu unterdrücken.
Die in den Figuren 4A bis 14 gezeigten Schichtanordnungen umfassen eine erste Elektrodenschicht 100 und eine zweite
Elektrodenschicht 200 sowie eine erste Spannungszuführungs- leitung 110, die zur Zuführung einer Spannung an die erste Elektrodenschicht 100 angeschlossen ist, und eine zweite Spannungszuführungsleitung 210, die zur Zuführung einer Spannung an die zweite Elektrodenschicht 200 angeschlossen ist. Des Weiteren umfassen die dargestellten Schichtanordnungen eine piezoelektrische Schicht 300.
Die Schichtanordnungen des Volumenwellenbauelements der Figu¬ ren 4A bis 14 umfassen einen aktiven Innenbereich 10, der die erste und zweite Elektrodenschicht 100, 200 und die piezoe¬ lektrische Schicht 300 aufweist und in dem eine Volumenwelle anregbar ist. Die Schichtanordnungen umfassen weiterhin einen vollständig um den Innenbereich 10 angeordneten Übergangsbereich 20, in dem die Anregung der Volumenwelle im Vergleich zu dem aktiven Innenbereich abgeschwächt ist. Um den Übergangsbereich 20 herum ist ein passiver Außenbereich 30 angeordnet, in dem keine Volumenwelle anregbar ist und der die piezoelektrische Schicht 300 und eine der ersten und zweiten Elektrodenschicht 100, 200 aufweist.
Der Übergangsbereich 20 weist eine erste Zone 20a, die der ersten und zweiten Spannungszuführungsleitung 110, 210 zugewandt ist, und eine zweite Zone 20b, die neben der ersten Zo¬ ne 20a liegt und somit von der ersten und zweiten Spannungs- Zuführungsleitung 110, 210 abgewandt ist, auf. Die erste und/oder die zweite Zone des Übergangsbereichs weist jeweils mindestens einen ersten Abschnitt 21 und mindestens einen zweiten Abschnitt 22. Die Struktur der Schichten des Übergangsbereichs 20 unterscheidet sich in dem mindestens einen ersten Abschnitt 21 und dem mindestens einen zweiten Ab¬ schnitt 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs. Beispielsweise kann sich die Breite des Übergangsbereichs oder die Schichtdicke der Schichten des Übergangsbereichs in dem mindestens einen ersten Abschnitt 21 und dem mindestens einen zweiten Abschnitt 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 von¬ einander unterscheiden.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen von Schichtanordnungen für ein Volumenwellenbauelement wird die gleichförmige Geometrie des Übergangsbereichs durch eine Gewichtung inner¬ halb der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangs- bereichs modifiziert. Aufgrund der Modulation der Geometrie, beispielsweise der Breite oder der Schichtdicken von Schichten, des Übergangsbereichs innerhalb der ersten Zone 21 und/oder der zweiten Zone 22 des Übergangsbereichs können so¬ wohl die Resonatorgüte als auch die Störmodenunterdrückung ohne Kompromisse optimiert werden. Schwingungen im Randbe¬ reich (Overlap-Moden) werden ebenfalls weitgehend unterdrückt .
Bei den in den Figuren 4A bis 14 gezeigten Ausführungsformen einer Schichtanordnung 1000 eines Volumenwellenbauelements, insbesondere eines Resonatorbauelements, umfasst die Schicht¬ anordnung 1000 eine Zusatzschicht 400. Die Zusatzschicht dient der Modenunterdrückung und stellt somit gewissermaßen eine Modenunterdrückungsschicht dar. Die Zusatzschicht kann beispielsweise als eine Passivierungsschicht ausgebildet sein .
In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Übergangsbereich 20 die erste und zweite Elektrodenschicht 100, 200, die piezoelektrische Schicht 300 und die Zusatzschicht 400 auf. Die Zusatzschicht 400 weist eine erste Teilschicht 410 und/oder eine zweite Teilschicht 420 auf, wobei die erste Teilschicht 410 im Übergangsbereich 20 über der piezoelektri- sehen Schicht 300 angeordnet ist und die zweite Teilschicht 420 im Übergangsbereich unter der piezoelektrischen Schicht 300 angeordnet ist. Die Anordnung der ersten und/oder zweiten Teilschicht 410, 420 der Zusatzschicht unterscheidet sich in dem mindestens einen ersten Abschnitt 21 von der Anordnung der ersten und/oder zweiten Teilschicht 410, 420 der Zusatzschicht in dem mindestens einen zweiten Abschnitt 22.
Die Gewichtung betrifft insbesondere die im Übergangsbereich angeordnete Zusatzschicht. Mit Hilfe einer Modulation der
Strukturierung der Zusatzschicht im Übergangsbereich können sowohl die Resonatorgüte als auch die Störmodenunterdrückung optimiert werden. Schwingungen im Randbereich (Overlap-Moden) werden weitestgehend unterdrückt.
Die erste Teilschicht 410 kann im Übergangsbereich 20 insbe¬ sondere zwischen der Oberseite O300 der piezoelektrischen Schicht 300 und der ersten Elektrodenschicht 100 angeordnet sein. Die zweite Teilschicht 420 der Zusatzschicht 400 kann im Übergangsbereich insbesondere zwischen der piezoelektrischen Schicht 300 und der zweiten Elektrodenschicht 200, an¬ geordnet sein.
Die Strukturierung der Zusatzschicht 400 im Übergangsbereich 20 erfolgt bei den in den Figuren 4A bis 14 gezeigten Ausführungsformen der Schichtanordnung 1000 derart, dass die Zusatzschicht 400 in der Zone 20a und/oder der Zone 20b des Übergangsbereich 20 nicht gleichmäßig ausgebildet wird. Die Anordnung der ersten Teilschicht 410 und/oder der zweiten Teilschicht 420 der Zusatzschicht unterscheidet sich somit in dem mindestens einen ersten Abschnitt 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 von der Anord¬ nung der ersten und/oder zweiten Teilschicht 410, 420 der Zu- satzschicht in dem mindestens einem zweiten Abschnitt 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20. Der Übergangsbereich 20 kann beispielsweise derart ausgebil¬ det sein, dass sich die Größe der Fläche beziehungsweise die Breite der Zusatzschicht 400 zwischen den Abschnitten 21, 22 in der Zone 20a und/oder der Zone 20b des Übergangsbereichs 20 unterscheidet. Aufgrund der modulierten Struktur der Zu- satzschicht 400 ändert sich die Breite des Übergangsbereichs 20 innerhalb der Zone 20a des Übergangsbereichs und/oder in¬ nerhalb der Zone 20b des Übergangsbereichs zwischen den Ab¬ schnitten 21 und 22. Insbesondere kann die Tiefe/Breite, mit der sich die Zusatz¬ schicht 400 ausgehend von dem Randbereich 30 in den Übergangsbereich 20 erstreckt, im Abschnitt 21 und im Abschnitt 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbe¬ reichs unterschiedlich sein. Des Weiteren kann die Schichtdi- cke der ersten und/oder zweiten Teilschicht 410, 420 der Zusatzschicht 400 in dem mindestens einen ersten Abschnitt 21 und dem mindestens einen zweiten Abschnitt 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 un¬ terschiedlich sein.
Figur 4A zeigt eine Schichtanordnung 1000 eines Volumenwel¬ lenbauelements 1, beispielsweise eines Resonatorbauelements, in einer Querschnittsansicht und einer Draufsicht. Die Quer¬ schnittsdarstellung zeigt einen Schnitt durch den Übergangs- bereich 20 entlang der in der Draufsicht strichliert einge¬ zeichneten Linie. Im Übergangsbereich 20 ist auf einer Oberseite O300 der piezoelektrischen Schicht 300 die erste Elekt¬ rodenschicht 100 und unter einer Unterseite U300 der piezoe- lektrischen Schicht 300 die zweite Elektrodenschicht 200 an¬ geordnet. In der in Figur 4a dargestellten Ausführungsform der Schichtanordnung 1000 weist die Zusatzschicht 400 ledig¬ lich die Teilschicht 410, die zwischen der ersten Elektroden- schicht 100 und der piezoelektrischen Schicht 300 angeordnet ist, auf.
Der Übergangsbereich 20 umfasst mehrere erste und zweite Ab¬ schnitte 21, 22. Einer der zweiten Abschnitte 22 ist jeweils zwischen zwei der ersten Abschnitte 21 angeordnet. Somit sind die Abschnitte 21 und 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 abwechselnd nebeneinander angeordnet. Die erste Teilschicht 410 ist gemäß der in Figur 4A gezeigten Ausführungsform derart strukturiert, dass sich die Anordnung der ersten Teilschicht 410 in den ersten Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 von der Anordnung der ersten Teilschicht 410 der Zusatzschicht in den zweiten Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 unterscheidet.
Die Zusatzschicht 400 weist in den Abschnitten 21 eine größe¬ re Breite als in den Abschnitten 22 auf und erstreckt sich somit in den Abschnitten 21 ausgehend von dem Randbereich 30 weiter im Übergangsbereich 20 in Richtung auf den Innenbereich 10 als in den Abschnitten 22 des Übergangsbereichs. Die Teilschicht 410 überlappt in den Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 wei¬ ter als in den Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zo- ne 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 mit der piezoelektri¬ schen Schicht 300. In den Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 ist die erste Elektrodenschicht 100 durch die erste Teilschicht 410 der Zu- satzschicht von der piezoelektrischen Schicht 300 getrennt. In den zweiten Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs berührt die erste Elektro¬ denschicht 100 die piezoelektrische Schicht 300 zumindest noch teilweise. In den Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 ist lediglich ein schmaler Streifen der Teilschicht 410 der Zusatzschicht vorhanden. Dadurch weisen die erste und/oder zweite Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 in den Abschnitten 21 eine grö- ßere Breite als in den Abschnitten 22 auf.
Figur 4B zeigt eine weitere Ausführungsform der Schichtanord¬ nung 1000 im Übergangsbereich 20. Im Unterschied zu der in Figur 4A dargestellten Ausführungsform weist die Zusatz- schicht 400 hier anstelle der ersten Teilschicht 410 eine zweite Teilschicht 420 auf. Die zweite Teilschicht 420 der Zusatzschicht ist im Übergangsbereich unter der piezoelektrischen Schicht 300 angeordnet. Insbesondere ist die Teil¬ schicht 420 der Zusatzschicht zwischen der piezoelektrischen Schicht 300 und der zweiten Elektrodenschicht 200 angeordnet.
Auch bei der in Figur 4B gezeigten Ausführungsform unterscheidet sich die Anordnung der zweiten Teilschicht 420 der Zusatzschicht 400 in den ersten Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 von der Anordnung der zweiten Teilschicht 420 der Zusatzschicht 400 in den zweiten Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs. In den Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbe- reichs 20 erstreckt sich die Teilschicht 420 mit einer größe¬ ren Breite/Tiefe ausgehend von dem Randbereich 30 in den Übergangsbereich als in den Abschnitten 22. Die Fläche der Zusatzschicht 400 ist in den Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 grö¬ ßer als in den Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20. Dadurch weist die erste und/oder zweite Zone 20a, 20b des
Übergangsbereichs 20 in den Abschnitten 21 eine größere Brei¬ te als in den Abschnitten 22 auf. Die Teilschicht 420 über¬ lappt in den Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 weiter als in den Abschnit- ten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 mit der piezoelektrischen Schicht 300. Bei der in Figur 4B gezeigten Ausführungsform der Strukturierung der Zusatzschicht ist die zweite Elektrodenschicht 200 in den ersten Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs durch die zweite Teilschicht 420 der Zusatzschicht von der piezoelektrischen Schicht 300 ge¬ trennt, während die zweite Elektrodenschicht 200 die piezoe¬ lektrische Schicht 300 in den zweiten Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 zumindest noch teilweise berührt. Die Teilschicht 420 weist somit in den Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs nur einen schmalen Streifen auf . Die in Figur 4A und 4B gezeigten Strukturierungen der Zusatzschicht 400 können auch miteinander kombiniert werden, indem die Schichtanordnung sowohl die erste strukturierte Teil¬ schicht 410 der Zusatzschicht 400 als auch die zweite struk¬ turierte Teilschicht 420 der Zusatzschicht 400 enthält. Die Teilschicht 420 der Zusatzschicht kann zwischen tieferen oder höheren Lagen der Schichtanordnung des Volumenwellenbauelements eingebracht werden. Dabei muss beachtet werden, dass ihre Wirkung umso höher ist, je stärker die mechanischen Felder (Stress, Auslenkung) im Übergangsbereich 20 sind.
Bei der in Figur 4A in der Draufsicht gezeigten Ausführungs- form der Schichtanordnung 1000 erfolgt eine Modulation der
Strukturierung der Zusatzschicht 400 sowohl in den ersten Zonen 20a als auch in den zweiten Zonen 20b. Jede Zone 20a als auch 20b weist mindestens einen ersten Abschnitt 21 und min¬ destens einen zweiten Abschnitt 22 auf, in denen sich die An- Ordnung der ersten Teilschicht 410 voneinander unterscheidet.
Figur 4C zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Schichtanordnung 1000 eines Volumenwellenbauelements, bei der eine Modulation der Strukturierung der Zusatzschicht 400 nur in der zweiten Zone 20b des Übergangsbereichs 20 erfolgt. Die zweite Zone 20b weist mehrere erste und zweite Abschnitte 21, 22 auf, in denen sich die Struktur der Teilschicht 410 bezie¬ hungsweise 420 voneinander unterscheidet. Die erste Zone 20a, die der ersten und zweiten Spannungszuführung 110 beziehungs- weise 210 zugewandt ist, weist keine Strukturierung der Zu¬ satzschicht 400 im Übergangsbereich 20 auf.
Figur 4D zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Schichtanordnung 1000 eines Volumenwellenbauelements, bei der eine Modulation der Strukturierung der Zusatzschicht 400 nur in der ersten Zone 20a des Übergangsbereichs 20 erfolgt. Die erste Zone 20a weist mehrere erste und zweite Abschnitte 21, 22 auf, in denen sich die Struktur der Teilschicht 410 bezie¬ hungsweise 420 voneinander unterscheidet. Die zweite Zone 20b des Übergangsbereichs 20, die neben der ersten Zone 20a liegt beziehungsweise der ersten und zweiten Spannungszuführung 110 abgewandt ist, weist keine Strukturierung der Zusatzschicht 400 im Übergangsbereich 20 auf. Durch die in den Figuren 4A und 4B gezeigten Strukturierungen der Zusatzschicht 400 im Übergangsbereich 20 wird die Breite des Übergangsbereichs 20 längs des Innenbereichs 10 des Re- sonatorbauelements mit einem sich regelmäßig wiederholenden Muster geändert. Als sich regelmäßig wiederholendes Struktu- rierungsmuster können unterschiedliche Formen verwendet werden. Mögliche Ausführungsbeispiele von Strukturierungsmustern an der Grenze zwischen dem Innenbereich 10 und dem Übergangs- bereich 20 sind in Figur 5 dargestellt.
Neben den in Figuren 4A und 4B gezeigten rechteckförmigen Kanten der Zusatzschicht kann die Zusatzschicht 400
über/unter der piezoelektrischen Schicht 300 an ihrem Rand beispielsweise sinusförmige Rundungen, dreieckförmige Kanten beziehungsweise Dreiecksfunktionen oder auch andere Muster aufweisen. Die effektive Breite des Übergangsbereichs 20 und der Breitenskalierfaktor sind weitere Designparameter, die an die lateralen Wellenlängen der störenden Nebenmoden anzupas- sen sind.
Die Modulation der Strukturierung der Zusatzschicht 400 in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbe¬ reichs 20 kann periodisch, wie in den Figuren 4A, 4B und 5 gezeigt ist, sein oder aber aperiodisch erfolgen. Ebenso ist es möglich, den Rand der ersten Teilschicht 410 und/oder der zweiten Teilschicht 420 der Zusatzschicht 400 kontinuierlich oder nicht-kontinuierlich beziehungsweise regelmäßig oder unregelmäßig zu strukturieren. Auch eine Kombination aus konti- nuierlicher/nicht-kontinuierlicher, periodischer/aperiodischer beziehungsweise regelmäßiger/unregelmäßiger Strukturierung des Randes der Zusatzschicht 400 beziehungsweise des Randes der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Über- gangsbereichs 20 zum Innenbereich 10 des Volumenwellenbauele¬ ments ist möglich.
Die Zusatzschicht 400 stellt eine zusätzliche Massenlage dar, die, wie in der Draufsicht in Figur 4A gezeigt ist, von dem Außenbereich 30 in den Übergangsbereich 20 hineingeführt werden kann oder als dedizierte Lage ausschließlich im Übergangsbereich 20 vorhanden ist. In diesem Fall ist die Zusatzschicht 400 ringförmig zwischen dem Innenbereich 10 und dem Außenbereich 30 der Schichtanordnung des Volumenwellenbauelements angeordnet. Eine Modulation dieser Lage kann auch zu einer vollständigen Durchtrennung der ringförmigen Struktur führen . Bei Verwendung eines periodischen Strukturierungsmuster für den Rand der Zusatzschicht 400 zwischen dem Übergangsbereich 20 und dem Innenbereich 10 ist ein weiterer Designparameter die Länge der sich regelmäßig wiederholenden Strukturierungs¬ muster (Periodenlänge der Modulation) . Dieses Maß muss geeig- net gewählt werden, um eine optimale Wirkung der Modulation im Übergangsbereich 20 zur Unterdrückung von störenden Moden zu erhalten.
Bei rechteckförmiger Kantenführung der Zusatzschicht 400 über/unter der piezoelektrischen Schicht 300 und damit recht- eckförmigem Innenbereich 10 kann die Periodenlänge des Struk- turierungsmusters der Zusatzschicht 400 kleiner als ein Drit¬ tel der Kantenlänge des Innenbereichs 10 sein. Die Perioden¬ länge liegt typischerweise zwischen einem Drittel der Kanten- länge des Innenbereichs 10 des Resonators und einem Zehntel der Breite eines herkömmlichen Übergangsbereichs 20, das heißt eines Übergangsbereichs 20 mit konstanter Breite. Vor¬ zugsweise liegt die Periodenlänge des Strukturierungsmusters des Randes der Zusatzschicht 400 bei der halben horizontalen Wellenlänge der stärksten störenden Nebenmode. Existieren mehrere starke Nebenmoden, so kann es sinnvoll sein, ver¬ schiedene Strukturierungen beziehungsweise Modulationen der Randstrukturierung der Zusatzschicht 400 im Übergangsbereich 20 zu kombinieren oder eine mittlere Periodenlänge zu wählen.
Bei einem quadratischen Volumenwellenbauelement, das heißt einem Volumenwellenbauelement mit quadratischem Innenbereich 10, wie er in Figur 4A gezeigt ist, mit beispielsweise einer Seitenlänge von 120 ym, und einem um den Innenbereich 10 herum gleichmäßig geformten Übergangsbereich 20 mit konstanter Breite von 3 ym kann die Randstrukturierung des Übergangsbereichs 20 mit einer Modulations-Periodenlänge im Bereich von 0,3 ym bis 20 ym erfolgen. Wenn weitere Untersuchungen Nebenmoden mit lateralen Wellenlängen von 4 ym, 6 ym und 8 ym zeigen, liegt die Periodenlänge des Strukturierungsmusters des Randes der Zusatzschicht im Bereich von zirka 2 ym bis 4 ym. Zum Ermitteln des optimalen Wertes können weitere Parameter, wie zum Beispiel die Dicke der Zusatzschicht 400 in der ers¬ ten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 und die Dichte des Materials der Zusatzschicht 400 sowie die Dispersionseigenschaften der akustischen Wellen im BAW- Schichtstapel oder auch der relevante Frequenzbereich des
Bauteils berücksichtigt werden. Wird die Strukturierung be¬ ziehungsweise Modulation der Zusatzschicht 400 in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 durch eine Schichtdicken-Variation erzielt, sind die Gesamthöhe der Schichtanordnung und die Stufenhöhe der Zusatzschicht inner¬ halb der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangs¬ bereichs ebenfalls Designparameter. Figur 6 zeigt eine Ausführungsform einer Schichtanordnung 1000 eines Volumenwellenbauelements 1, beispielsweise eines Resonatorbauelements, das in einer Draufsicht auf die
Schichtanordnung einen rechteckförmig ausgebildeten Innenbe- reich 10 aufweist. Der Übergangsbereich 20 der Schichtanord¬ nung ist umfänglich um den rechteckförmigen Innenbereich 10 der Schichtanordnung angeordnet. Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform ist der Rand der ersten und/oder zweiten Teilschicht 410, 420 der Zusatzschicht 400 über/unter der piezoelektrischen Schicht 300 im Übergangsbereich 20 im Bereich um die Ecken des rechteckförmigen Innenbereichs 10 der Schichtanordnung anders als entlang der Seiten des rechteck- förmigen Innenbereichs 10 strukturiert. In den Ecken der Re¬ sonatorfläche, das heißt an den Stoßstellen der Resonatorkan- ten, kann vorzugsweise eine Variation der Modulations-
Periodenlänge des Strukturierungsmusters des Randes der Zu¬ satzschicht vorgenommen werden. Gegebenenfalls muss das
Strukturierungsmuster, wie in Figur 6 gezeigt ist, an den Stoßstellen der Resonatorkanten geändert werden, um eine op- timale Unterdrückung von störenden Moden zu erzielen.
Figur 7 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Schichtanordnung 1000 eines Volumenwellenbauelements 1, bei¬ spielsweise eines Resonatorbauelements, mit einer Modulation der Breite des Übergangsbereichs 20 innerhalb der ersten und/oder zweiten Zone des Übergangsbereichs. Bei der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform ist die Zusatzschicht 400 im Übergangsbereich 20 derart strukturiert, dass sich die Breite der Zusatzschicht 400 und somit die Breite des Übergangsbe- reichs 20 sowohl in horizontaler X- als auch in vertikaler Y- Richtung ändert. Die Zusatzschicht 400 überlappt im Über¬ gangsbereich 20 abhängig von der X- und Y- Richtung unterschiedlich weit mit der piezoelektrischen Schicht 300, wobei die Überlappung in X- und Y- Richtung kontinuierlich zu oder abnehmen kann. Als Folge werden die Kanten des Innenbereichs 10 der Schichtanordnung verrundet. Die Figuren 8A und 8B zeigen eine Ausführungsform einer
Schichtanordnung 1000 des Volumenwellenbauelements 1, bei¬ spielsweise eines Resonatorbauelements, bei der die Zusatz¬ schicht 400 in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereich 20 die erste Teilschicht 410 zwischen der oberen ersten Elektrodenschicht 100 und der piezoelektrischen Schicht 300 sowie die zweite Teilschicht 420 zwischen der un¬ teren zweiten Elektrodenschicht 200 und der piezoelektrischen Schicht 300 aufweist.
Bei der in Figur 8A gezeigten Ausführungsform ist die Strukturierung der ersten Teilschicht 410 der Zusatzschicht 400 in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbe¬ reichs 20 in den Abschnitten 21, 22 versetzt zu der Struktu¬ rierung der zweiten Teilschicht 420 der Zusatzschicht in den Abschnitten 21, 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 angeordnet. Umgekehrt ist bei der in Figur 8B gezeigten Ausführungsform die Strukturierung der ersten und zweiten Teilschicht 410, 420 der Zusatzschicht 400 in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbe¬ reichs 20 in den Abschnitten 21, 22 deckungsgleich ausgebildet .
Anstelle oder zusätzlich zu einer in lateraler/horizontaler Richtung unterschiedlichen Strukturierung der Zusatzschicht 400 in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20, wie sie beispielsweise in den Figuren 4A und 4B gezeigt ist, kann eine Modulation der Struktur der Zusatzschicht 400 in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 auch mittels einer in vertikaler Richtung unterschiedlichen Strukturierung erreicht werden. Die erste und/oder zweite Teilschicht der Zusatzschicht 400 kann bei einem Querschnitt durch die Schichtanordnung in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 somit entlang der vertikalen und/oder entlang der horizontalen Richtung des Querschnitts moduliert beziehungsweise un¬ terschiedlich strukturiert sein. Die Figuren 9A und 9B zeigen konkrete Ausgestaltungen einer Kombination von in horizontaler und vertikaler Richtung unterschiedlichen Strukturierungen der Zusatzschicht 400 in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 der Schichtanordnung 1000 des Volumenwellenbauelements.
Bei der in Figur 9A gezeigten Ausführungsform ist die Teilschicht 410 der Zusatzschicht 400 zwischen der ersten Elekt¬ rodenschicht 100 und der piezoelektrischen Schicht 300 bei einem Querschnitt durch die Schichtanordnung sowohl in verti- kaier als auch in horizontaler Richtung des Querschnitts in den ersten Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 anders als in den zweiten Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 der Schichtanordnung strukturiert.
Figur 9B zeigt einen Querschnitt durch den Übergangsbereich 20 der Schichtanordnung 1000 des Volumenwellenbauelements, bei der die Teilschicht 420 zwischen der zweiten Elektrodenschicht 200 und der piezoelektrischen Schicht 300 in vertika- 1er und zugleich horizontaler Richtung in den ersten Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs anders als in den Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 strukturiert ist. Die horizontale und vertikale Richtung sind durch die Pfeile angedeutet.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann die Teilschicht 410 beziehungsweise 420 dazu zwei übereinander angeordnete Materiallagen 401, 402 aufweisen. Die beiden Materiallagen 401 und 402 einer Teilschicht 410, 420 der Zusatzschicht 400 sind so strukturiert, dass sie in Kombination miteinander ei¬ ne vertikale Modulation der Strukturierung der Zusatzschicht in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbe¬ reichs 20 erzeugen.
Wie in Figur 9A gezeigt ist, kann die erste Teilschicht 410 der Zusatzschicht 400 beispielsweise eine erste Lage 401 und eine zweite Lage 402 der Zusatzschicht umfassen. Die zweite Lage 402 der ersten Teilschicht 410 der Zusatzschicht kann auf der ersten Lage 401 der ersten Teilschicht 410 der Zu¬ satzschicht angeordnet sein. Die erste Lage 401 der ersten Teilschicht 410 der Zusatzschicht weist in den ersten und zweiten Abschnitten 21, 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 der Schichtanordnung eine einheitliche Schichtdicke auf. Die zweite Lage 402 der ersten Teilschicht 410 der Zusatzschicht weist hingegen in den ers¬ ten Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b eine andere Schichtdicke als in den zweiten Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbe¬ reichs 20 auf. Bei der in Figur 9B dargestellten Schichtanordnung 1000 ist anstelle der ersten Teilschicht 410 die zweite Teilschicht 420 der Zusatzschicht aufgrund der Materi- allagen 401 und 402 entsprechend wie anhand von Figur 9A be¬ schrieben unterschiedlich strukturiert ausgebildet. Als weitere Variante kann eine Teilschicht 410, 420 anstelle der zusätzlichen Lage 402 nur eine einzige Lage aufweisen, die jedoch in den Abschnitten 21, 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 unterschied- lieh tief ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch teilweises oder vollständiges Abätzen durch eine Maskenlage, die der zusätzlichen Materiallage entspricht, erfolgen.
Die unterschiedliche Strukturierung des Randes der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 zum
Innenbereich 10 eines Volumenwellenbauelements kann gemäß ei¬ ner weiteren Ausführungsform durch eine Schichtdickenvariation der Zusatzschicht 400 in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 erfolgen. Die Schichtdicke der ersten und/oder zweiten Teilschicht 410, 420 der Zusatzschicht kann sich beispielsweise stufenförmig oder kontinu¬ ierlich in dem Übergangsbereich 20 der Schichtanordnung ausgehend von dem Innenbereich 10 der Schichtanordnung bis hin zu dem Außenbereich 30 der Schichtanordnung verjüngen oder verdicken.
Bei der in Figur 10 dargestellten Ausführungsform der
Schichtanordnung 1000 weist die Zusatzschicht 400 in der ers¬ ten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 sowohl die erste Teilschicht 410 als auch die zweite Teil¬ schicht 420 auf. Die erste und die zweite Teilschicht verdi¬ cken sich ausgehend von dem Innenbereich 10 der Schichtanordnung hin zu dem Außenbereich 30 der Schichtanordnung. Eine im Randbereich 20 in Richtung zum Außenbereich 30 sich verjüng- ende beziehungsweise verdickende Zusatzschicht 400 kann eine Unterdrückung der Nebenmodenanregung bewirken. Kombinationen dieser Technik mit mehreren Lagen sind möglich. In der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbe¬ reichs 20 kann die Zusatzschicht 400 positiv, das heißt durch Hinzufügen von Material der Zusatzschicht, strukturiert wer¬ den, wenn der gewünschte BAW-Hauptmodus normale Dispersion aufweist. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, eine Unterdrückung von unerwünschten Resonanzen durch eine negative Strukturierung, das heißt durch Entfernen von Material aus der Zusatzschicht, zu erreichen. Eine negative Strukturierung durch Wegätzen von Material zum Einbringen eines Grabens in die Zusatzschicht 400 mit einheitlicher Schichtdicke kann vorzugsweise bei anormaler Dispersion eingesetzt werden. Die Dispersionseigenschaften des BAW-Hauptmodus sind vom konkre¬ ten Schichtaufbau (Elektrodenschichten, piezoelektrische Schicht, Bragg-Reflektor) abhängig.
Figur 11 zeigt einen Querschnitt durch eine Schichtanordnung 1000 eines Resonatorbauelements 1 mit einem Übergangsbereich 20 und einem Außenbereich 30. In die erste und/oder zweite Teilschicht 410, 420 der Passvierungsschicht kann in der ers- ten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 der Schichtanordnung durch negative Strukturierung ein Graben 403 eingebracht sein. Der Graben kann in die Teilschicht 410, 420 der Zusatzschicht 400 eingebracht werden, indem ein Teil der Zusatzschicht 400, die zunächst im Übergangsbereich 20 mit einheitlicher Breite und Schichtdicke aufgetragen worden ist, durch geeignete Fertigungsprozesse wegstrukturiert und somit entfernt wird.
Dabei entsteht ein in der Breite oder gegebenenfalls auch Tiefe modulierter Graben. Der Verlauf des Grabens 403 kann sich zwischen einem ersten Abschnitt 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 und einem an¬ grenzenden zweiten Abschnitt 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs unterscheiden. Durch Ein¬ bringen eines Grabens 403 in die Zusatzschicht 400 im Über¬ gangsbereich 20 kann eine Unterdrückung von Nebenmoden und Overlap-Moden erreicht werden. Die durch das Wegstrukturieren geringere Masse in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 führt zu einer höheren Grenzfre¬ quenz, wie in Figur 11 im unteren Diagramm dargestellt ist.
Die Figuren 12A und 12B zeigen eine weitere Ausführungsform einer unterschiedlichen Strukturierung der Zusatzschicht 400 in den Abschnitten 21 und 22 der ersten und zweiten Zonen 20a und 20b des Übergangsbereich 20 der Schichtanordnung 1000 des Volumenwellenbauelements 1. Auf die erste und/oder zweite Teilschicht 410, 420 der Zusatzschicht kann in den ersten Ab- schnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 der Schichtanordnung eine zusätzliche Massenlage 500 aufgebracht sein. In den zweiten Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbe¬ reichs 20 der Schichtanordnung ist auf die erste und/oder zweite Teilschicht 410, 420 keine zusätzliche Massenlage auf¬ gebracht. Die Fläche der Massenlage 500 kann in einer Drauf¬ sicht auf die Schichtanordnung 1000 kleiner als die Fläche der darunterliegenden ersten und/oder zweiten Teilschicht 410, 420 der Zusatzschicht sein.
Bei der konkreten in Figur 12B im Querschnitt gezeigten Ausführungsform der Schichtanordnung 1000 weist die Zusatzschicht 400 die Teilschicht 420 auf, die zwischen der zweiten Elektrodenschicht 200 und der piezoelektrischen Schicht 300 angeordnet ist. Die Teilschicht 420 der Zusatzschicht 400 ist zunächst ähnlich wie in Figur 4A gezeigt strukturiert. Die Teilschicht 420 überlappt in den Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 wei- ter als in den Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 mit der piezoelektri¬ schen Schicht 300. In den Abschnitten 21 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs ist zusätzlich auf die Teilschicht 420 der Zusatzschicht die Massenlage 500 punktuell aufgebracht.
Anstelle eines Aufbringens von Material kann auch Material abgetragen werden, sodass Löcher in die Zusatzschicht 400 eingebracht werden. Eine derartige Ausführungsform der
Schichtanordnung 1000 für ein Volumenwellenbauelement ist in Figur 13 gezeigt. Gemäß der in Figur 13 gezeigten Ausführungsform sind in dem Übergangsbereich umfänglich um den Innenbereich 10 herum Löcher 600 in Abständen verteilt in der Zusatzschicht 400 vorgesehen, so dass der Übergangsbereich in den ersten Abschnitten 21 und den zweiten Abschnitten 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs eine andere Struktur aufweist. Die Aufdickung beziehungsweise der Materialabtrag kann eine von der in den Figuren 12A und 12B gezeigten Kreisform abweichende Form haben. Neben der in Figur 12A gezeigten Ausführungsform der Zusatzschicht 400 mit abwechselnd breiteren und schmäleren Abschnitten im Übergangsbereich kann die Massenla- ge 500 auch in festgelegten konstanten oder nicht konstanten Abständen auf eine Zusatzschicht 400 mit konstanter Breite aufgebracht beziehungsweise der Materialabtrag in die Zusatz¬ schicht 400 mit konstanter Breite eingebracht werden. Figur 14 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform des Übergangs¬ bereichs 20 der Schichtanordnung 1000, in dem die Zusatzschicht 400 sowohl die Teilschicht 410 als auch die Teil¬ schicht 420 aufweist. Im Unterschied zu einem Übergangsbe- reich 20 mit lediglich einer der Teilschichten 410 beziehungsweise 420 kann die erste und/oder zweite Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 bei der in Figur 14 gezeigten Aus¬ führungsform nur halb so breit ausgelegt werden, als wenn le- diglich nur eine der Teilschichten 410 beziehungsweise 420 in dem Übergangsbereich 20 vorhanden wäre.
Die in den Figuren 4A bis 14 gezeigten Ausführungsformen der Strukturierung der Zusatzschicht 400 innerhalb der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs 20 kön¬ nen beliebig miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann die Zusatzschicht eine Teilschicht 410 zwischen der ers¬ ten Elektrodenschicht 100 und der piezoelektrischen Schicht 300 aufweisen, die eine einheitliche Breite beziehungsweise Schichtdicke hat, während die Teilschicht 420 der Zusatz¬ schicht zwischen der zweiten Elektrodenschicht 200 und der piezoelektrischen Schicht 300 durch Variation ihrer Breite beziehungsweise Schichtdicke in den Abschnitten 21 und 22 der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs moduliert beziehungsweise unterschiedlich strukturiert ist.
Weitere Maßnahmen zur Vermeidung von Störmoden sind anschließend an die piezoelektrische Schicht 300 und/oder in anderen Lagen des Stapels, gegebenenfalls im Bragg-Spiegel oder in den Elektrodenschichten, möglich. Die akustischen Eigenschaften des Übergangsbereichs 20 können nicht nur durch Modulati¬ on von Schichtdicken und lateraler beziehungsweise vertikaler Strukturierung verändert werden, sondern auch durch Beeinflussung der Kristallstruktur im Übergangsbereich, insbeson- dere zum Beispiel durch Beeinflussung der Kristallstruktur der Piezolage 300. Dazu kann zum Beispiel eine besondere Ma¬ terialschicht im Übergangsbereich 20 des Volumenwellenbauele¬ ments unterhalb der piezoelektrischen Schicht 300 aufgebracht werden, die das Kristallwachstum bei der Abscheidung der piezoelektrischen Schicht 300 beeinflusst. Dadurch kann die pie¬ zoelektrische Kopplung des Materials der piezoelektrischen Schicht 300 im Übergangsbereich 20 verändert werden und so die Anregung der Nebenmoden reduziert werden.
Bezugs zeichenliste
1 Resonatorbauelement
10 Innenbereich
20 Übergangsbereich/Randbereich
30 Außenbereich
100 erste Elektrodenschicht
200 zweite Elektrodenschicht
300 piezoelektrische Schicht
400 Zusatzschicht
410, 420 Teilschichten der Zusatzschicht
500 Massenlage
600 Schichten des Bragg-Spiegels
1000 Schichtanordnung

Claims

Patentansprüche
1. Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement, umfas¬ send :
- eine erste Elektrodenschicht (100) und eine zweite Elektro¬ denschicht (200),
- eine erste Spannungszuführungsleitung (110), die zur Zuführung einer Spannung an die erste Elektrodenschicht (100) an¬ geschlossen ist,
- eine zweite Spannungszuführungsleitung (210), die zur Zuführung einer Spannung an die zweite Elektrodenschicht (200) angeschlossen ist,
- eine piezoelektrische Schicht (300),
- einen aktiven Innenbereich (10), der die erste und zweite Elektrodenschicht (100, 200) und die piezoelektrische Schicht
(300) aufweist und in dem eine Volumenwelle anregbar ist,
- einen vollständig um den Innenbereich (10) angeordneten Übergangsbereich (20), in dem die Anregung der Volumenwelle im Vergleich zu dem aktiven Innenbereich abgeschwächt ist, - einen um den Übergangsbereich (20) angeordneten passiven
Außenbereich (30), in dem keine Volumenwelle anregbar ist und der die piezoelektrische Schicht (300) und eine der ersten und zweiten Elektrodenschicht (100, 200) aufweist,
- wobei der Übergangsbereich (20) eine erste Zone (20a), die der ersten und zweiten Spannungszuführungsleitung (110, 210) zugewandt ist, und eine zweite Zone (20b) , die neben der ers¬ ten Zone (20a) liegt, aufweist,
- wobei die erste und/oder die zweite Zone (20a, 20b) des Übergangsbereichs (20) jeweils mindestens einen ersten Ab- schnitt (21) und mindestens einen zweiten Abschnitt (22) auf¬ weist, wobei sich die Breite des Übergangsbereichs (20) in dem mindestens einen ersten Abschnitt (21) und dem mindestens einen zweiten Abschnitt (22) der ersten und/oder zweiten Zone (20a, 20b) des Übergangsbereichs unterscheidet.
2. Schichtanordnung nach Anspruch 1, umfassend:
- eine Zusatzschicht (400),
- wobei der Übergangsbereich (20) die erste und zweite Elekt¬ rodenschicht (100, 200), die piezoelektrische Schicht (300) und die Zusatzschicht (400) aufweist,
- wobei die Zusatzschicht (400) eine erste Teilschicht (410) und/oder eine zweite Teilschicht (420) aufweist, wobei die erste Teilschicht (410) im Übergangsbereich (20) über der piezoelektrischen Schicht (300) angeordnet ist und die zweite Teilschicht (420) im Übergangsbereich unter der piezoelektrischen Schicht (300) angeordnet ist,
- wobei sich die Anordnung der ersten und/oder zweiten Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht in dem mindestens einen ersten Abschnitt (21) von der Anordnung der ersten und/oder zweiten Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht in dem min¬ destens einen zweiten Abschnitt (22) unterscheidet.
3. Schichtanordnung nach Anspruch 2,
- wobei die erste Teilschicht (410) der Zusatzschicht zwi¬ schen der piezoelektrischen Schicht (300) und der ersten Elektrodenschicht (100) angeordnet ist,
- wobei die zweite Teilschicht (420) der Zusatzschicht zwi¬ schen der piezoelektrischen Schicht (300) und der zweiten Elektrodenschicht (200) angeordnet ist.
4. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei sich die Breite und/oder die Schichtdicke der ersten und/oder zweiten Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht (400) in dem mindestens einen ersten und zweiten Abschnitt (21, 22) der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs (20) der Schichtanordnung unterscheidet.
5. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
- wobei die erste und/oder zweite Zone 20a, 20b des Über¬ gangsbereichs (20) mehrere erste und zweite Abschnitte (21, 22) aufweist, wobei jeweils einer der zweiten Abschnitte (22) zwischen zwei der ersten Abschnitte (21) angeordnet ist,
- wobei sich die Anordnung der ersten und/oder zweiten Teil- schicht (410, 420) der Zusatzschicht in den ersten Abschnit¬ ten (21) der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs von der Anordnung der ersten und zweiten Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht in den zweiten Abschnit¬ ten (22) der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Über- gangsbereichs unterscheidet.
6. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
- wobei in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs (20) der Schichtanordnung die erste und die zweite Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht angeordnet sind,
- wobei die Strukturierung der ersten Teilschicht (410) der Zusatzschicht in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs (20) versetzt oder deckungsgleich zu der Strukturierung der zweiten Teilschicht (420) der Zusatzschicht in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs (20) ausgebildet ist.
7. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
- wobei die erste und/oder zweite Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs (20) der Schichtanordnung ein periodi¬ sches Strukturierungsmuster aufweist, - wobei die Periodenlänge des Strukturierungsmusters kleiner als ein Drittel einer Kantenlänge des Innenbereichs (10) der Schichtanordnung ist.
8. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei bei einem Querschnitt durch die Schichtanordnung die erste und/oder zweite Teilschicht (410, 420) der Zusatz¬ schicht in der ersten und/oder zweiten Zone (20a, 20b) des Übergangsbereichs (20) entlang der vertikalen und/oder ent- lang der horizontalen Richtung des Querschnitts in dem mindestens einen ersten Abschnitt (21) der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs (20) der Schichtan¬ ordnung anders als in dem mindestens einen zweiten Abschnitt (22) der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangs- bereichs (20) der Schichtanordnung strukturiert ist.
9. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
- wobei die erste und/oder zweite Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht (400) eine erste Lage (401) der Zusatzschicht und eine zweite Lage (402) der Zusatzschicht umfasst,
- wobei die zweite Lage (402) der ersten und/oder zweiten Teilschicht der Zusatzschicht (400) auf der ersten Lage (401) der ersten und/oder zweiten Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht angeordnet ist,
- wobei die erste Lage (401) der ersten und/oder zweiten
Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht in dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Abschnitten (21, 22) der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs (20) der Schichtanordnung eine einheitliche Schichtdicke aufweist,
- wobei die zweite Lage (402) der ersten und/oder zweiten Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht in dem mindestens einen ersten Abschnitt (21) der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs (20) der Schichtanordnung eine andere Schichtdicke als in dem mindestens einen zweiten Ab¬ schnitt (22) der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs (20) der Schichtanordnung aufweist.
10. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich die Schichtdicke der ersten und/oder zweiten Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht in der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs (20) der Schicht- anordnung ausgehend von dem Innenbereich (10) der Schichtanordnung hin zu dem Außenbereich (30) der Schichtanordnung verjüngt oder verdickt.
11. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, - wobei der Übergangsbereich (20) der Schichtanordnung umfänglich um den Innenbereich (10) der Schichtanordnung angeordnet ist,
- wobei die erste und/oder zweite Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht im Bereich um Ecken des Innenbereichs (10) der Schichtanordnung anders als entlang von Seiten des Innenbereichs (10) der Schichtanordnung strukturiert ist.
12. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
- wobei in die erste und/oder zweite Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht in der ersten und/oder zweiten Zone 20a,
20b des Übergangsbereichs (20) der Schichtanordnung ein Gra¬ ben (403) eingebracht ist,
- wobei sich der Verlauf des Grabens (403) zwischen dem min¬ destens einen ersten Abschnitt (21) und einem angrenzenden des mindestens einen zweiten Abschnitts (22) der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangsbereichs unter¬ scheidet .
13. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei auf die erste und/oder zweite Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht in dem mindestens einen ersten Abschnitt
(21) der ersten und/oder zweiten Zone 20a, 20b des Übergangs- bereichs (20) der Schichtanordnung eine Massenlage (500) auf¬ gebracht ist und in dem mindestens einen zweiten Abschnitt
(22) der ersten und/oder zweiten Zone (20a, 20b) des Übergangsbereichs (20) der Schichtanordnung auf die erste
und/oder zweite Teilschicht (410, 420) keine Massenlage auf- gebracht ist,
- wobei die Fläche der Massenlage (500) in einer Draufsicht auf die Schichtanordnung kleiner als die Fläche der ersten und/oder zweiten Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht in dem mindestens einen ersten Abschnitt (21) der ersten
und/oder zweiten Zone (20a, 20b) des Übergangsbereichs (20) ist .
14. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
- wobei die Strukturierung einer der ersten und zweiten Teil- schicht (410, 420) der Zusatzschicht in dem mindestens einen ersten Abschnitt (21) und dem mindestens einen zweiten Ab¬ schnitt (22) der ersten und/oder zweiten Zone (20a, 20b) des Übergangsbereichs der Schichtanordnung verschieden ist,
- wobei die Strukturierung einer anderen der ersten und zwei- ten Teilschicht (410, 420) der Zusatzschicht in den mindes¬ tens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Abschnitt (21, 22) der ersten und/oder zweiten Zone (20a, 20b) des Übergangsbereichs der Schichtanordnung gleich ist.
15. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
- wobei die Schichtanordnung als ein BAW-Resonator ausgebildet ist, - wobei die Zusatzschicht (400) als eine Passivierungsschicht ausgebildet ist.
PCT/EP2016/073137 2015-10-28 2016-09-28 Schichtanordnung für ein volumenwellenbauelement WO2017071902A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015118437.0 2015-10-28
DE102015118437.0A DE102015118437B4 (de) 2015-10-28 2015-10-28 Schichtanordnung für ein Volumenwellenbauelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017071902A1 true WO2017071902A1 (de) 2017-05-04

Family

ID=57123973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/073137 WO2017071902A1 (de) 2015-10-28 2016-09-28 Schichtanordnung für ein volumenwellenbauelement

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015118437B4 (de)
WO (1) WO2017071902A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111010119A (zh) * 2019-08-15 2020-04-14 天津大学 带复合环形结构的谐振器、滤波器及电子设备

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017117869A1 (de) 2017-08-07 2019-02-07 RF360 Europe GmbH BAW-Resonator mit reduzierten Verlusten, HF-Filter mit einem BAW-Resonator und Verfahren zum Herstellen eines BAW-Resonators
CN111786645B (zh) * 2020-05-07 2021-04-16 诺思(天津)微系统有限责任公司 体声波谐振器、滤波器、电子设备和调整机电耦合系数的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6215375B1 (en) * 1999-03-30 2001-04-10 Agilent Technologies, Inc. Bulk acoustic wave resonator with improved lateral mode suppression
US20060255883A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Film bulk acoustic resonator and filter circuit
US20080174389A1 (en) * 2005-06-02 2008-07-24 Yuka Mori Piezoelectric Resonator and Piezoelectric Thin-Film Filter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6215375B1 (en) * 1999-03-30 2001-04-10 Agilent Technologies, Inc. Bulk acoustic wave resonator with improved lateral mode suppression
US20060255883A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Film bulk acoustic resonator and filter circuit
US20080174389A1 (en) * 2005-06-02 2008-07-24 Yuka Mori Piezoelectric Resonator and Piezoelectric Thin-Film Filter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111010119A (zh) * 2019-08-15 2020-04-14 天津大学 带复合环形结构的谐振器、滤波器及电子设备
EP4016841A4 (de) * 2019-08-15 2022-10-19 Tianjin University Resonator mit einer ringförmigen verbundstruktur, einem filter und einer elektronischen vorrichtung
CN111010119B (zh) * 2019-08-15 2024-01-26 天津大学 带复合环形结构的谐振器、滤波器及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015118437B4 (de) 2017-11-16
DE102015118437A1 (de) 2017-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69937222T2 (de) Piezoelektrisches Mehrschichtelement
DE102006023165B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines akustischen Spiegels aus alternierend angeordneten Schichten hoher und niedriger akustischer Impedanz
DE19714085C2 (de) Akustisches Multimode-Oberflächenwellenfilter
DE19951523B4 (de) Energiesperrender piezoelektrischer Resonator und energiesperrendes piezoelektrisches Resonanzbauteil
EP3186887B1 (de) Filterchip und verfahren zur herstellung eines filterchips
DE3432133A1 (de) Keramisches filter
DE112008001500B4 (de) Oberflächenschallwellenvorrichtung
DE1566035C3 (de) Kristallfilter
DE1791285B2 (de) Verfahren zum Nachstimmen piezoelektrischer Resonatoren und nach dem Verfahren nachgestimmte piezoelektrische Resonatoren
DE102014118897B4 (de) Wandler für SAW mit unterdrückter Modenkonversion
WO2017071902A1 (de) Schichtanordnung für ein volumenwellenbauelement
DE4005184C2 (de)
DE10241425B4 (de) Mit akustischen Wellen arbeitender Resonator mit Unterdrückung störender Nebenmoden
DE2823540C2 (de) Piezoelektrischer Mehrfachresonator
DE69832571T2 (de) Piezoelektrischer Resonator und elektronisches Bauelement damit
DE10158109A1 (de) Piezoelektrischer Filter mit mehreren gekoppelten longitudinalen Moden
DE112006000272B4 (de) Piezoelektrischer Resonator und Verfahren zur Herstellung desselben
WO2012076517A1 (de) Elektroakustischer wandler mit verringerten verlusten durch transversale emission und verbesserter performance durch unterdrückung transversaler moden
DE102005009359B4 (de) Bandpassfilter
DE102004022335B4 (de) Energieeinfangendes piezoelektrisches Resonatorbauteil
WO2004079903A1 (de) Elektroakustischer wandler für mit oberflächenwellen arbeitendes bauelement
DE102016100925B4 (de) Filterschaltung
DE2814592A1 (de) Quarzresonator
DE3014865A1 (de) Piezoelektrischer schwinger
DE10055635B4 (de) Piezoelektrischer Resonator

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16779027

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16779027

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1