Title:
BAW-Resonator- und Resonator-Anordnung
Kind Code:
B4


Abstract:

Ein BAW-Resonator (1) umfasst eine piezoelektrische Schicht (2), die zwischen einer oberen Elektrode (4) und einer unteren Elektrode (3) angeordnet ist und eine zwischen der unteren Elektrode (3) und einer zusätzlichen Elektrode (11) angeordnete dielektrische Schicht (9), wobei die dielektrische Schicht (9), die untere Elektrode (3) und die zusätzliche Elektrode (11) so konfiguriert sind, dass sie eine zusätzliche Kapazität im Resonator (1) bereitstellen. Der BAW-Resonator (1) kann Teil einer leiterartigen Resonator-Anordnung (100) sein. embedded image




Inventors:
Schiek, Maximilian (81249, München, DE)
Moulard, Gilles, Dr. (81829, München, DE)
Schmiedgen, Monika (82140, Olching, DE)
Schwoebel, Andre (81825, München, DE)
Application Number:
DE102016125877A
Publication Date:
07/05/2018
Filing Date:
12/29/2016
Assignee:
SnapTrack, Inc. (Calif., San Diego, US)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102009011639A1N/A2010-09-16



Attorney, Agent or Firm:
BARDEHLE PAGENBERG Partnerschaft mbB Patentanwälte, Rechtsanwälte, 81675, München, DE
Claims:
Ein BAW-Resonator, umfassend eine piezoelektrische Schicht (2), die zwischen einer oberen Elektrode (4) und einer unteren Elektrode (3) angeordnet ist und aufweisend eine dielektrischen Schicht (9), die zwischen der unteren Elektrode (3) und einer zusätzlichen Elektrode (11) angeordnet ist, wobei die dielektrische Schicht (9), die untere Elektrode (3) und die zusätzliche Elektrode (11) konfiguriert sind, um eine zusätzliche Kapazität im Resonator (1) bereitzustellen, wobei die dielektrische Schicht (9) eine Keimschicht zur Verbesserung der Wachstumsbedingungen der piezoelektrischen Schicht (2) ist und wobei die Dicke der dielektrischen Schicht (9) mindestens eine Größenordnung kleiner ist als die Dicke der piezoelektrischen Schicht (2).

BAW-Resonator gemäß Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht (9) ein nicht-piezoelektrisches Material umfasst.

BAW-Resonator gemäß Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht (9) ein piezoelektrisches Material umfasst.

BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zusätzliche Elektrode (11) eine kleinere Querschnittsfläche des Resonators (1) bedeckt als die untere Elektrode (3).

BAW-Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zusätzliche Elektrode (11) die gleiche Querschnittsfläche des Resonators (1) wie die untere Elektrode (3) bedeckt.

BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die obere Elektrode (2) die zusätzliche Elektrode (11) nicht oder nicht vollständig bedeckt.

BAW-Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Durchkontaktierung (14), wobei die zusätzliche Elektrode (11) unterhalb der Durchkontaktierung (14) angeordnet ist.

Resonator-Anordnung aufweisend den BAW-Resonator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen weiteren BAW-Resonator (101).

Resonator-Anordnung nach Anspruch 8, wobei die dielektrische Schicht (9) ein piezoelektrisches Material aufweist und wobei der weitere BAW-Resonator (101) eine erste piezoelektrische Schicht (102) und eine zweite piezoelektrische Schicht (109) umfasst, wobei die zweite piezoelektrische Schicht (109) die gleiche Dicke und das gleiche Material aufweist wie die dielektrische Schicht (9) und wobei die erste und die zweite piezoelektrische Schicht (102, 109) direkt benachbart zueinander sind.

Resonator-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der BAW-Resonator (1) und der weitere BAW-Resonator (101) abgesehen von der zusätzlichen Elektrode (11) den gleichen Aufbau aufweisen.

Resonator-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der BAW-Resonator (1) und der weitere BAW-Resonator (101) auf einem einzigen Substrat angeordnet sind und wobei die Schichten des weiteren BAW-Resonators (101) in den gleichen Verarbeitungsschritten wie die entsprechenden Schichten des BAW-Resonators (1) gebildet werden.

Verfahren zum Herstellen der Resonator-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellens eines oder mehrerer Substrate (5, 105) für den BAW-Resonator (1) und den weiteren BAW-Resonator (101) Ausbilden einer dielektrische Schicht (9, 109) in einem Bereich für den BAW-Resonator (1) und für den weiteren BAW-Resonator (101), und Ausbilden einer unteren Elektrode (3) auf der dielektrischen Schicht (9) nur im Bereich des BAW-Resonators (1).

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft einen BAW (Bulk Acoustic Wave) -Resonator, insbesondere einen SMR (Solidly Mounted Resonator) -BAW-Resonator. Ein solcher Resonator kann beispielsweise in einem RF-Filter für ein Mobiltelefon verwendet werden.

Das Dokument US 2015/333248 A1 offenbart einen BAW-SMR-Resonator. Das Dokument EP 1221 770 A1 offenbart ein leiterartiges Filter aufweisend einen Shunt-Resonator und einem Serienresonator.

Um elektromagnetische und / oder akustische Pole in mikroakustischen Komponenten wie Resonatoren, Bandpassfiltern und Notchfiltern zu erzeugen oder zu verschieben, sind Kapazitäten und Induktivitäten vorgesehen. Aus Platz-, Kosten- und Qualitätsgründen ist es bevorzugt, diese Funktionalitäten direkt in den Komponenten zu realisieren, anstatt separate Komponenten bereitzustellen. „On-Chip“ -Kapazitäten erfordern jedoch oft zusätzlichen Platz, was zu einer Vergrößerung der Gesamtgröße der Komponenten führt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten BAW-Resonator bereitzustellen.

In einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen BAW-Resonator, der eine piezoelektrische Schicht umfasst, die zwischen einer oberen Elektrode und einer unteren Elektrode angeordnet ist. Zusätzlich umfasst der BAW-Resonator eine dielektrische Schicht, die zwischen der unteren Elektrode und einer zusätzlichen Elektrode angeordnet ist. Die dielektrische Schicht, die untere Elektrode und die zusätzliche Elektrode sind konfiguriert, um eine zusätzliche Kapazität in dem Resonator bereitzustellen.

Insbesondere befindet sich die dielektrische Schicht unterhalb der piezoelektrischen Schicht und unterhalb der unteren Elektrode. Die dielektrische Schicht kann die Funktion einer Keimschicht bereitstellen, um die Wachstumsbedingungen der piezoelektrischen Schicht, die von der unteren Elektrode weitergegeben wird zu verbessern. Insbesondere kann die untere Elektrode direkt auf der Keimschicht angeordnet sein. Die piezoelektrische Schicht kann direkt auf der unteren Elektrode angeordnet sein.

Die dielektrische Schicht umfasst ein dielektrisches Material. Das dielektrische Material kann ein nicht-piezoelektrisches Material sein. Im Falle eines nichtpiezoelektrischen Materials wird die Resonator-Funktionalität nicht durch das dielektrische Material beeinflusst.

In einer alternativen Ausführungsform umfasst die dielektrische Schicht ein piezoelektrisches Material. Beispielsweise kann ein geeignetes dielektrisches piezoelektrisches Material AlN sein. Das Material, das für die dielektrische Schicht verwendet wird, kann das gleiche Material sein, das für das piezoelektrische Material verwendet wird. Alternativ können unterschiedliche Materialien für die dielektrischen und piezoelektrischen Schichten verwendet werden.

Das dielektrische Material kann eine hohe relative dielektrische Permittivität aufweisen. Als ein Beispiel kann die Permittivität in dem Bereich von 10 liegen. Dadurch können erforderliche Kapazitätswerte, z. B. im Bereich von mehreren pF, mit geringem zusätzlichen Platzbedarf erreicht werden.

Die dielektrische Schicht kann eine signifikant geringere Dicke als die piezoelektrische Schicht aufweisen. Als ein Beispiel kann die Dicke der dielektrischen Schicht mindestens eine Größenordnung kleiner als die Dicke der piezoelektrischen Schicht sein. Die dielektrische Schicht kann eine Dicke von weniger als 100 nm aufweisen. Aufgrund der geringen Dicke ist der Platzbedarf für die zusätzlicher Elektrode gering. Die dielektrische Schicht kann durch Sputtern aufgebracht werden. Bei einem für die dielektrische Schicht verwendeten piezoelektrischen Material führt die geringe Dicke der dielektrischen Schicht zu einer hohen Resonanzfrequenz der dielektrischen Schicht, die die Betriebsresonanz des Resonators nicht stört.

In einer Ausführungsform bedeckt die zusätzliche Elektrode eine kleinere Querschnittsfläche des Resonators als die untere Elektrode. In diesem Fall kann der Resonator einen ersten Bereich aufweisen, in dem die untere Elektrode mit der zusätzlichen Elektrode überlappt, und einen zweiten Bereich, in dem die untere Elektrode nicht mit der zusätzlichen Elektrode überlappt. In diesem Fall kann eine Entkopplung der Kapazität von der Resonator-Funktionalität erreicht werden. Die erste Region kann jedoch auch zur Resonator-Funktionalität beitragen.

In einer alternativen Ausführungsform bedeckt die zusätzliche Elektrode die gleiche Querschnittsfläche des Resonators wie die untere Elektrode. In diesem Fall kann die zusätzliche Elektrode vollständig mit der unteren Elektrode überlappen. Die zusätzliche Kapazität kann in demselben vertikalen Bereich wie die Resonator-Funktionalität bereitgestellt werden.

In einer Ausführungsform bedeckt die obere Elektrode die zusätzliche Elektrode nicht oder nicht vollständig. In diesem Fall trägt der Bereich über der zusätzlichen Elektrode nicht oder nur zu einem geringeren Anteil zur Resonator-Funktionalität bei. Dadurch kann eine Entkopplung zwischen der Kapazität und der Resonator-Funktionalität erreicht werden.

In einer Ausführungsform kann die zusätzliche Kapazität lokalisiert sein in oder unter einem unbenutzten Bereich des Chips, insbesondere in einem Bereich, der nicht zur Resonator-Funktionalität beiträgt. Solch ein unbenutzter Bereich kann ein Bereich unterhalb einer Durchkontaktierung, einer Erhebung oder anderer Elektrodenanschlüsse sein.

Der BAW-Resonator kann ferner eine Sequenz von Schichten zum Bereitstellen eines Bragg-Reflektors umfassen. Die zusätzliche Elektrode kann direkt auf der obersten Schicht des Bragg-Reflektors angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann eine weitere Keimschicht zwischen der obersten Schicht und der zusätzlichen Elektrode angeordnet sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Resonator-Anordnung offenbart, die den zuvor beschriebenen BAW-Resonator und einen weiteren BAW-Resonator umfasst. Die Resonatoren können elektrisch leitend verbunden sein. Der BAW-Resonator kann ein Serienresonator sein. Der weitere Resonator kann ein Shunt-Resonator sein.

Der BAW-Resonator und der weitere BAW-Resonator können auf einem einzelnen Substrat angeordnet sein. Die Schichten des weiteren BAW-Resonators können in den gleichen Verarbeitungsschritten wie die entsprechenden Schichten des BAW-Resonators ausgebildet werden.

Die dielektrische Schicht des BAW-Resonators kann ein piezoelektrisches Material umfassen. Der weitere BAW-Resonator kann eine erste piezoelektrische Schicht und eine zweite piezoelektrische Schicht umfassen. Die erste piezoelektrische Schicht kann das gleiche Material und die gleiche Dicke wie die piezoelektrische Schicht des BAW-Resonators aufweisen. Die zweite piezoelektrische Schicht kann das gleiche Material und die gleiche Dicke wie die dielektrische Schicht des BAW-Resonators aufweisen. Die ersten und die zweiten piezoelektrischen Schichten des weiteren BAW-Resonators können direkt benachbart zueinander sein. Dementsprechend kann der BAW-Resonator eine piezoelektrische Schicht umfassen, die aus den ersten und den zweiten piezoelektrischen Schichten besteht, wobei die piezoelektrische Schicht der Summe der piezoelektrischen Schicht und der dielektrischen Schicht in dem BAW-Resonator entspricht.

Die zweite piezoelektrische Schicht kann eine Verschiebung von Resonanzfrequenzen zwischen dem BAW-Resonator und dem weiteren BAW-Resonator bereitstellen. Die Dicke der zweiten piezoelektrischen Schicht kann die Verschiebung der Resonanzfrequenzen definieren.

In einer Ausführungsform können der BAW-Resonator und der weitere BAW-Resonator abgesehen von der zusätzlichen Elektrode den gleichen Aufbau aufweisen. Insbesondere kann die Reihenfolge der Schichten, das Material der Schichten und die Dicke der Schichten in den beiden BAW-Resonatoren die gleiche sein, mit Ausnahme der zusätzlichen Elektrode, die nur in dem BAW-Resonator und nicht in dem weiteren BAW-Resonator vorhanden ist.

Die Resonator- und / oder die Resonator-Anordnung kann in einem BAW-Filter, wie einem RF-Filter, verwendet werden. Der Resonator und / oder die Resonator-Anordnung können mehrere der oben beschriebenen Kapazitäten umfassen, z.B. kaskadierende Kapazitäten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen der oben beschriebenen Filteranordnung offenbart. Das Verfahren umfasst den Schritt des Bereitstellens von einem oder mehreren Substraten für den BAW-Resonator und für den weiteren BAW-Resonator. Insbesondere kann ein einzelnes Substrat bereitgestellt werden. Ein Bragg-Reflektor kann auf dem Substrat ausgebildet werden. Das Verfahren kann ferner den Schritt des Ausbildens einer Elektrodenschicht zum Bereitstellen einer unteren Elektrode für den weiteren BAW-Resonator und einer zusätzlichen Elektrode für den BAW-Resonator über dem Substrat umfassen.

Ferner ist eine dielektrische Schicht in einem Bereich für den BAW-Resonator und in einem Bereich für den weiteren BAW-Resonator ausgebildet. Dann wird eine untere Elektrode auf der dielektrischen Schicht nur in einem Bereich für den BAW-Resonator gebildet. Durch die dielektrische Schicht wird eine zusätzliche Kapazität in dem BAW-Resonator gebildet. Ferner kann eine Frequenzverschiebung in dem weiteren BAW-Resonator erreicht werden. Ferner sind eine piezoelektrische Schicht und eine obere Elektrode für den BAW-Resonator und den weiteren BAW-Resonator ausgebildet.

Die vorliegende Offenbarung umfasst mehrere Aspekte einer Erfindung. Jedes hinsichtlich des BAW-Resonators, der Resonator-Anordnung und / oder des Verfahrens beschriebene Merkmal wird hierin auch in Bezug auf den anderen Aspekt offenbart, selbst wenn das jeweilige Merkmal im Kontext des spezifischen Aspekts nicht explizit erwähnt wird.

Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckdienlichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung den Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den schematischen Figuren.

  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines BAW-Resonators in einer schematischen Schnittansicht,
  • 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines BAW-Resonators in einer schematischen Schnittansicht,
  • 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines BAW-Resonators in einer schematischen Schnittansicht,
  • 4 zeigt eine Ausführungsform einer Resonator-Anordnung in einer schematischen Schnittansicht.

Ähnliche Elemente, Elemente gleicher Art und gleichwirkende Elemente können in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.

1 zeigt einen Resonator 1 in einer schematischen Schnittansicht. Der Resonator 1 ist ein BAW-SMR-Resonator.

Der Resonator 1 umfasst eine piezoelektrische Schicht 2, die zwischen einer unteren Elektrode 3 und einer oberen Elektrode 4 angeordnet ist. Durch ein elektrisches Signal wird eine stehende akustische Welle in der piezoelektrischen Schicht erzeugt.

Die piezoelektrische Schicht 2 und die Elektroden 3, 4 sind über einem Substrat 5 angeordnet. Eine Folge von Schichten 6 mit geringer akustischer Impedanz und Schichten 7 mit hoher akustischer Impedanz sind in abwechselnder Reihenfolge vorgesehen. Die Abfolge der Schichten 6, 7 stellt einen Bragg-Reflektor 8 bereit. Jede der Schichten 6, 7 weist eine Dicke von etwa λ/4 auf, um ein Optimum an Reflektivität für eine akustische Welle der Wellenlänge λ bei Resonanz des gesamten Resonators 1 zu erreichen. Als ein Beispiel können die Schichten 6 mit geringer akustischer Impedanz ein dielektrisches Material wie etwa SiO2 umfassen. Die Schichten mit hoher akustischer Impedanz können ein Metall wie etwa Wolfram (W) umfassen.

Der Resonator 1 umfasst ferner eine dielektrische Schicht 9. Die dielektrische Schicht 9 ist zwischen der unteren Elektrode 3 und der obersten Schicht 10 des Bragg-Reflektors 8 angeordnet. Die untere Elektrode 3 kann direkt auf der dielektrischen Schicht 9 aufgebracht sein. Die dielektrische Schicht 9 ist eine Keimschicht und ermöglicht somit die Herstellung der piezoelektrischen Schicht 2 mit verbesserter Qualität. Insbesondere verbessert die dielektrische Schicht 9 die Gleichmäßigkeit der unteren Elektrode 3 und verbessert dadurch die Wachstumsbedingungen der piezoelektrischen Schicht 2.

Die dielektrische Schicht 9 kann eine Dünnschicht sein, insbesondere eine Schicht mit einer Dicke unter 100 nm. Die dielektrische Schicht 9 kann beispielsweise durch Sputtern aufgebracht werden. Die dielektrische Schicht 9 kann ein dielektrisches und / oder piezoelektrisches Material umfassen. Als ein Beispiel kann die dielektrische Schicht 8 Aluminiumnitrid (AlN) umfassen.

Zusätzlich zur Verbesserung der Wachstumsbedingungen liefert die dielektrische Schicht 9 eine zusätzliche Kapazität. Zu diesem Zweck weist der Resonator 1 eine zusätzliche Elektrode 11 auf, die sich zwischen der obersten Schicht 10 der Schichtenfolge 6, 7 und der dielektrischen Schicht 9 befindet. Die zusätzliche Kapazität wird dabei durch die zusätzliche Elektrode 11 gebildet, sowie die dielektrische Schicht 9 und die untere Elektrode 3. Die zusätzliche Kapazität ist in der Abbildung durch ein Kapazitätssymbol angezeigt.

Die zusätzliche Elektrode 11 bedeckt eine kleinere Querschnittsfläche des Resonators 1 als die untere Elektrode 3. Die zusätzliche Elektrode bedeckt nur einen Teilbereich der obersten Schicht 10 des Bragg-Reflektors 8. Die dielektrische Schicht 9 kann direkt auf die oberste Schicht 10 des Bragg-Reflektors 8 aufgebracht sein, in einem Bereich, der nicht von der zusätzlichen Elektrode 11 bedeckt ist.

Aufgrund der teilweisen Überdeckung der zusätzlichen Elektrode 11 umfasst der Resonator 1 einen ersten Bereich 12, in dem die zusätzliche Elektrode 11 mit der unteren Elektrode 3 überlappt, und einen zweiten Bereich 13, in dem die zusätzliche Elektrode 11 nicht vorhanden ist und daher nicht mit der unteren Elektrode 3 überlappt.

Die Größe des Überlappungsbereichs der zusätzlichen Elektrode 11 und der unteren Elektrode 3 bestimmt zusammen mit der Dicke und dem Material der dielektrischen Schicht 9 den Kapazitätswert der zusätzlichen Kapazität. Wenn die Dicke und das Material der dielektrischen Schicht 9 spezifiziert sind, wird die Größe der zusätzlichen Elektrode 11 und dadurch der Überlappungsbereich so gewählt, dass ein gewünschter Kapazitätswert erreicht wird.

Die obere Elektrode 4 bedeckt die gesamte Querschnittsfläche des Resonators 1 und überdeckt die untere Elektrode 3 vollständig. Mit anderen Worten bedeckt die obere Elektrode 4 die gleiche Querschnittsfläche wie die untere Elektrode 3. In diesem Fall stellt der erste Bereich auch eine Resonator-Funktionalität bereit.

Aufgrund der Zunahme der Last der Masse durch die zusätzliche Elektrode 11 kann die Resonanzfrequenz in dem ersten Bereich 12 niedriger sein als in dem zweiten Bereich 13. Die Dicke der piezoelektrischen Schicht 2 in dem ersten Bereich 12 ist ungefähr die gleiche wie in dem zweiten Bereich 13. Die in der Figur in der piezoelektrischen Schicht 2 dargestellte Stufe zeigt keinen Unterschied in der Dicke der piezoelektrischen Schicht 2 in verschiedenen Bereichen an, sondern veranschaulicht lediglich, dass die piezoelektrische Schicht 2 über der zusätzlichen Elektrode 11 angeordnet ist.

In einer weiteren Ausführungsform bedeckt die obere Elektrode 4 eine kleinere Querschnittsfläche als die untere Elektrode 3. Insbesondere kann sich die obere Elektrode 4 nicht in den ersten Bereich 12 erstrecken oder die zusätzliche Elektrode 11 nicht vollständig bedecken. In diesem Fall wird der erste Bereich 12 nicht durch ein elektrisches Feld angeregt oder nur Teile des ersten Bereichs 12 werden durch ein elektrisches Feld angeregt. Dementsprechend trägt der erste Bereich 12 nicht zu der Resonator-Funktionalität bei oder trägt zu nur einem geringen Betrag zu der Resonator-Funktionalität bei.

In diesem Fall können die Resonanzfrequenz und die Betriebsweise des Resonators von der Realisierung und Dimensionierung der zusätzlichen Kapazität entkoppelt sein.

Die elektrische Verbindung der Elektroden 3, 4, 11 hängt von dem spezifischen Filterdesign ab. Als ein Beispiel kann die zusätzliche Kapazität, die durch die zusätzliche Elektrode 11, die dielektrische Schicht 9 und die untere Elektrode 3 bereitgestellt wird, elektrisch parallel zu dem Resonator geschaltet sein, der durch die obere Elektrode 14, die piezoelektrische Schicht 2 und die untere Elektrode 3 bereitgestellt wird.

Die zusätzliche Kapazität kann so ausgelegt werden, dass die Oberfläche des Resonators 1 nicht vergrößert wird. Als Beispiel kann die zusätzliche Kapazität in einem unbenutzten Bereich des Chips angeordnet sein. Solch ein unbenutzter Bereich kann ein Bereich unterhalb einer Durchkontaktierung, einer Erhebung oder anderer Elektrodenanschlüsse sein.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Resonators 1, bei der sich unterhalb einer Durchkontaktierung 14 eine zusätzliche Kapazität befindet.

Die Durchkontaktierung 14 führt durch die piezoelektrische Schicht 2 derart, dass dieser Bereich nicht zu der Resonator-Funktionalität beiträgt. Die zusätzliche Elektrode 11 befindet sich unterhalb der Durchkontaktierung 14. Die zusätzliche Elektrode 11 kann etwa die gleiche Fläche wie die Durchkontaktierung 14 abdecken. In diesem Fall wird der für die Durchkontaktierung 14 genutzte Raum optimal zur Bereitstellung der zusätzlichen Elektrode 11 genutzt, ohne dass die zusätzliche Elektrode 11 mit der normalen Resonator-Funktionalität interferiert.

Die Durchkontaktierung 14 kann die untere Elektrode 3 elektrisch kontaktieren und kann elektrisch von der oberen Elektrode 4 getrennt sein. Die Trennung kann beispielsweise durch Photolithographie erreicht werden (in der Figur nicht gezeigt).

3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Resonators 1. Die zusätzliche Elektrode 11 deckt die gleiche Querschnittsfläche wie die untere Elektrode 3 ab und überlappt somit vollständig mit der unteren Elektrode 3.

Die dielektrische Schicht 9 kann ein piezoelektrisches Material umfassen. Die dielektrische Schicht 9 kann das gleiche piezoelektrische Material wie die piezoelektrische Schicht 2 umfassen, die die Resonator-Funktionalität bereitstellt. Alternativ kann die dielektrische Schicht 9 ein anderes piezoelektrisches Material umfassen als die piezoelektrische Schicht 2, die die Resonator-Funktionalität bereitstellt. Dementsprechend ist in dieser Ausführungsform eine zusätzliche Kapazität unterhalb der Resonator-Funktionalität vorgesehen und ist von der Resonator-Funktionalität entkoppelt.

Die dielektrische Schicht 9 kann eine signifikant geringere Dicke als die piezoelektrische Schicht 2 aufweisen. Insbesondere kann die Dicke mindestens eine Größenordnung kleiner als die Dicke der piezoelektrischen Schicht 2 sein. In diesem Fall sind Resonanzfrequenzen, die durch die zusätzliche Schicht bereitgestellt werden weit oberhalb der Resonanzen des Betriebsbereichs des Resonators 1. Dementsprechend stört die Resonanz der Zusatzkapazität die Betriebsresonanz des Resonators 1 nicht. Die Verteilung der mechanischen Spannung („stress“) im Resonator 1 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet.

Zusätzlich dazu kann der Resonator 1 eine weitere Keimschicht 15 auf der Oberseite des Bragg-Reflektors 8 umfassen. Die weitere Keimschicht 15 verbessert die Wachstumsbedingungen der piezoelektrischen Schicht 2 und der dielektrischen Schicht 9.

4 zeigt eine Ausführungsform einer Resonator-Anordnung 100 aufweisend einen Resonator 1 mit einer zusätzlichen Kapazität. Der Resonator 1 kann die Struktur des in 3 gezeigten Resonators 1 aufweisen.

Die Resonator-Anordnung 100 umfasst einen weiteren Resonator 101. Der Resonator 1 und der weitere Resonator 101 können leiterartig verbunden sein. Der Resonator 1 kann ein Serienresonator sein. Der weitere Resonator 101 kann ein Shunt-Resonator sein. Die Resonator-Anordnung 100 kann in einem leiterartigen Bandpassfilter verwendet werden.

Der weitere Resonator 101 hat eine ähnliche Struktur wie der Resonator 1 mit Ausnahme der zusätzlichen Kapazität, die im weiteren Resonator 101 nicht vorhanden ist. Der weitere Resonator 101 umfasst ein Substrat 105, auf dem Schichten 106 mit geringer akustischer Impedanz und Schichten 107 mit hoher akustischer Impedanz abwechselnd angeordnet sind, um einen Bragg-Reflektor 108 bereitzustellen.

Der weitere Resonator 101 umfasst eine untere Elektrode 103 und eine obere Elektrode 104 zum Erzeugen eines elektrischen Feldes und zum Erregen einer stehenden akustischen Welle. Zwei piezoelektrische Schichten 102, 109 sind zwischen den Elektroden 103, 104 angeordnet. Die piezoelektrischen Schichten 102, 109 können das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien umfassen. Die piezoelektrischen Schichten 102, 109 grenzen direkt aneinander an. Die erste piezoelektrische Schicht 102 des Resonators 101 weist die gleiche Dicke und das gleiche Material wie die piezoelektrische Schicht 2 des Resonators 1 auf. Ferner weist die zweite piezoelektrische Schicht 109 des weiteren Resonators die gleiche Dicke und das gleiche Material wie die dielektrische Schicht 9 des Resonators 1 auf.

Aufgrund der erhöhten Dicke des von den Schichten 102, 109 zwischen den Elektroden 103, 104 bereitgestellten piezoelektrischen Materials ist die Resonanzfrequenz des weiteren Resonators 101 tiefer als die Resonanzfrequenz des Resonators 1, der nur die einzige piezoelektrische Schicht 2 aufweist. Dementsprechend sorgt die zweite piezoelektrische Schicht 109 für eine Verschiebung der Resonanzfrequenzen zwischen den zwei Arten von Resonatoren 1 und 101 in einer Filteranordnung. Die Dicke der zweiten piezoelektrischen Schicht 109 definiert die Verschiebung der Resonanzfrequenzen. Dementsprechend wirkt die piezoelektrische Schicht 109 als Abstimmschicht zum Senken der Frequenz des weiteren Resonators 101 gegenüber dem Resonator 1.

Darüber hinaus stellt die dielektrische Schicht 9 des Resonators 1, entsprechend der zweiten piezoelektrischen Schicht 109 des weiteren Resonators 101, eine zusätzliche Kapazität her, die unterhalb der Resonator-Funktionalität des Resonators 1 liegt. Weiterhin dienen die zweite piezoelektrische Schicht 109 und die dielektrischen Schicht 9 als Keimschichten für ein orientiertes Wachstum der piezoelektrischen Hauptschichten 2, 102. Im Resonator 1 wird das orientierte Wachstum von der unteren Elektrode 3 weitergegeben.

Der weitere Resonator 101 und der Resonator 1 können in demselben Prozess hergestellt werden. Ein oder mehrere Substrate können zur Bildung der Substrate 5, 105 des Resonators 1 und des weiteren Resonators 101 vorgesehen sein. Der weitere Resonator 101 und der Resonator 1 können sich auf demselben Substrat befinden. Mit anderen Worten, die Substrate 5, 105 können das gleiche Substrat sein oder unterschiedliche Bereiche eines einzelnen Substrats sein.

Dann werden die Bragg-Reflektor-Schichten 6, 106 mit niedriger akustischer Impedanz und die Bragg-Reflektor-Schichten 7, 107 mit hoher akustischer Impedanz in alternierender Reihenfolge abgeschieden. Die Schichten 6, 7 des Resonators 1 und die Schichten 106, 107 des weiteren Resonators 101 können in einem einzigen Prozess aufgebracht werden. Eine Lücke zum Entkoppeln des Resonators 1 von dem weiteren Resonator 101 kann durch Anwenden einer Maske bereitgestellt werden. Auf den obersten Schichten 10, 110 können Keimschichten abgeschieden werden, insbesondere in einem einzigen Prozess.

Auf den Keimschichten oder direkt auf den obersten Schichten 10, 110 ist eine Elektrodenschicht zum Bereitstellen der zusätzlichen Elektrode 11 und der unteren Elektrode 103 ausgebildet. Auf den Elektroden 11, 103 ist eine piezoelektrische Schicht zur Bereitstellung der zweiten piezoelektrischen Schicht 109 des weiteren Resonators 101 und der dielektrischen Schicht 9 der zusätzlichen Kapazität des Resonators 1 aufgebracht. Eine Elektrodenschicht zum Bereitstellen der unteren Elektrode 3 des Resonators 1 ist nur im Bereich des Resonators 1 und nicht im Bereich des weiteren Resonators 101 vorgesehen. Beispielsweise kann die Elektrodenschicht in einem ersten Schritt in dem Bereich des Resonator 1 abgeschieden werden und im Bereich des weiteren Resonators 101. In einem nachfolgenden Schritt wird die Elektrodenschicht im Bereich des weiteren Resonators 101 durch Photolithographie selektiv entfernt, beispielsweise derart, dass nur die untere Elektrode 3 des Resonators 1 übrig bleibt.

Danach wird eine piezoelektrische Schicht zum Bereitstellen der ersten piezoelektrischen Schicht 102 des weiteren Resonators 101 und zum Bereitstellen der piezoelektrischen Schicht 2 des Resonators 1 gewachsen. Auf diesen piezoelektrischen Schichten 2, 102 ist eine Elektrodenschicht zum Bereitstellen der oberen Elektroden 4, 104 ausgebildet.

Bezugszeichenliste

1
Resonator
2
piezoelektrische Schicht
3
untere Elektrode
4
obere Elektrode
5
Substrat
6
Schicht mit niedriger akustischer Impedanz
7
Schicht mit hoher akustischer Impedanz
8
Bragg-Reflektor
9
dielektrische Schicht
10
oberste Schicht
11
zusätzliche Elektrode
12
erster Bereich
13
zweite Bereich
14
Durchkontaktierung
15
weitere Keimschicht
100
Resonator-Anordnung
101
weiterer Resonator
102
erste piezoelektrische Schicht
103
untere Elektrode
104
obere Elektrode
105
Substrat
106
Schicht mit geringer akustischer Impedanz
107
Schicht mit hoher akustischer Impedanz
108
Bragg-Reflektor
109
zweite piezoelektrische Schicht
110
oberste Schicht