DE102012111121A1 - Elektroakustisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung - Google Patents
Elektroakustisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012111121A1 DE102012111121A1 DE102012111121.9A DE102012111121A DE102012111121A1 DE 102012111121 A1 DE102012111121 A1 DE 102012111121A1 DE 102012111121 A DE102012111121 A DE 102012111121A DE 102012111121 A1 DE102012111121 A1 DE 102012111121A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- mode
- eac
- frequency
- tcf
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 155
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 20
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 13
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000007480 spreading Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 102000006463 Talin Human genes 0.000 description 2
- 108010083809 Talin Proteins 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000599985 Beijerinckia mobilis Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
- H03H9/02905—Measures for separating propagation paths on substrate
-
- 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
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
-
- 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
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02559—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of lithium niobate or lithium-tantalate substrates
-
- 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
- H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
- H03H9/14538—Formation
- H03H9/14541—Multilayer finger or busbar electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/70—Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
- H03H9/72—Networks using surface acoustic waves
- H03H9/725—Duplexers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/42—Piezoelectric device making
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
Es wird ein elektroakustisches Bauelement (EAC) angegeben, bei dem die störenden Beiträge unerwünschter Wellenmoden verringert sind. Dazu umfasst ein Bauelement (EAC) eine Piezolage (PL), eine Elektrodenlage (EL) und eine Trennlage (SL). Im Bauelement (EAC) sind eine Hauptmode und eine Nebenmode ausbreitungsfähig. Die Trennlage (SL) weist eine gegenläufige Dickenabhängigkeit der Frequenzen der Hauptmode und der Nebenmode auf.
Description
- Die Erfindung betrifft elektroakustische Bauelemente mit verringerten Störungen durch unerwünschte Wellenmoden sowie Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente.
- Elektroakustische Bauelemente können in HF-Filterschaltungen, z. B. mobilen Kommunikationsgeräten, Verwendung finden. In solchen Bauelementen wandeln Elektrodenstrukturen zwischen elektromagnetischen HF-Signalen und akustischen Wellen. Die akustischen Wellen breiten sich i. A. in einer akustischen Spur an der Grenzfläche eines piezoelektrischen Materials, z. B. als akustische Oberflächenwelle (SAW = Surface Acoustic Wave) oder als geführte Volumenwelle (GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave) aus. Solche elektroakustischen Bauelemente sind z. B. aus der
DE 102010034121 oder derUS 2012/0038435 - Problematisch an bekannten elektroakustischen Bauelementen ist, dass unerwünschte Wellenmoden, z. B. Nebenmoden, die Filtercharakteristik speziell in kritischen Frequenzbereichen verschlechtern. In den Filtern der
US 2012/0038435 - Zusätzliche Schichten verteuern die Herstellung und zusätzliche Resonatoren verteuern die Herstellung und erhöhen den Platzbedarf entsprechender Bauelemente.
- Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Bauelement anzugeben, das verringerte Beiträge durch störende Moden aufweist und bei dem die Notwendigkeit zu aufwändigen Maßnahmen zur Verringerung der Beiträge entfällt. Es ist ferner eine Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines solches Bauelements anzugeben.
- Diese Aufgaben werden durch das Bauelement bzw. durch das Herstellungsverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Abhängige Ansprüche geben dabei vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an. Nachfolgend werden technische Merkmale genannt, die in beliebiger Kombination zusammenwirken können, um ein spezifischen Anforderungen genügendes Bauelement zu erhalten.
- Das elektroakustische Bauelement umfasst eine Piezolage, eine Elektrodenlage oberhalb der Piezolage und eine Trennlage. In dem elektroakustischen Bauelement ist eine Hauptmode mit einer Frequenz fm und eine Nebenmode mit einer Frequenz fadd ausbreitungsfähig. Die Trennlage weist eine gegenläufige Dickenabhängigkeit der Frequenzen fm und fadd auf.
- Es ist möglich, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Hauptmode mit zunehmender Schichtdicke zunimmt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Nebenmode nimmt hingegen ab. Dadurch weisen die Resonanzfrequenz der Hauptmode fm und die Resonanzfrequenz der Nebenmode fadd eine gegenläufige Dickenabhängigkeit auf.
- Dabei ist die Piezolage eine Lage, die ein piezoelektrisches Material, z. B. ein einkristallines piezoelektrisches Substrat oder eine piezoelektrische Schicht umfasst. Die Elektrodenlage ist oberhalb der Piezolage angeordnet und kann Elektrodenstrukturen, z. B. Interdigitalwandler und Reflektoren, zur Wandlung zwischen elektromagnetischen RF-Signalen und akustischen Wellen, umfassen. Die Trennlage ist eine Materiallage des elektroakustischen Bauelements und dient dazu, die Frequenz fadd der Nebenmode relativ zur Frequenz fm der Hauptmode zu verschieben. Dazu weist die Trennlage die gegenläufige Dickenabhängigkeit der Frequenzen auf. Eine gegenläufige Dickenabhängigkeit der Frequenzen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzdifferenz fm – fadd mit zunehmender Dicke der Trennlage sinkt. Mit anderen Worten: Durch Erhöhen der Dicke der Trennlage wandern die Frequenzen fm und fadd aufeinander zu.
- Die Hauptmode der Frequenz fm ist dabei eine Wellenmode, die z. B. zur Ausbildung eines Passbandes benutzt werden kann. Die Nebenmode der Frequenz fadd ist eine i. A. unerwünschte Wellenmode, die zusätzlich zur Hauptmode angeregt wird.
- Es ist möglich, dass die Nebenmode eine höhere Frequenz als die Hauptmode hat. Umfasst ein konventionelles elektroakustisches Bauelement einen Resonator mit einer Resonanz bei etwa 1810 MHz und einer Antiresonanz bei etwa 1840 MHz, so kann der Resonator in einem Passbandfilter zur Ausbildung eines Passbandes bei eben diesen Frequenzen genutzt werden. Dieser Resonator kann jedoch eine Nebenmode bei einer Frequenz von etwa 2415 MHz aufweisen, welche z. B. in den Bluetooth-Frequenzbereich fällt und somit ein Senden oder Empfangen von Bluetooth-Signalen durch ein entsprechendes mobiles Kommunikationsgerät stört.
- Zwar ist es prinzipiell möglich, dass die Trennlage die Bandbreite eines entsprechenden Bandpassfilters bzw. den PZD (PZD = Pole Zero Distance = Resonanz-Antiresonanz-Abstand) oder die elektroakustische Kopplung verringert. Das vorliegende Bauelement ermöglicht es jedoch bei einer guten Abstimmung, die Frequenzlage der Nebenmode durch eine Anpassung der Dicke der Trennlage aus einem solchen kritischen Frequenzbereich herauszuschieben, ohne das Frequenzverhalten der Hauptmode zu verschlechtern.
- In einer Ausführungsform ist die Hauptmode eine Rayleigh-Mode und die Nebenmode eine Love-Mode. Die Trennlage ist dabei oberhalb der Elektrodenlage angeordnet.
- In einer Ausführungsform umfasst das elektroakustische Bauelement ferner eine temperaturkompensierende TCF-Lage (TCF = Temperature Coefficients of Frequency = Temperatur-Frequenz-Koeffizient) zwischen der Elektrodenlage und der Trennlage. Durch die TCF Lage ist die Temperaturabhängigkeit der charakteristischen Frequenzen eines Bauelements vermindert oder eliminiert.
- In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement eine untere Haftlage zwischen der Piezolage und der Elektrodenlage und/oder eine obere Haftlage zwischen der Elektrodenlage und der TCF-Lage. Es ist also möglich, dass eine untere Haftlage die Haftung der Elektrodenlage verbessert. Unabhängig von der Existenz der unteren Haftlage ist es möglich, dass die obere Haftlage die Haftung der TCF-Lage verbessert.
- In einer Ausführungsform umfasst die Piezolage LiNbO3 (Lithiumniobat), z. B. ein LiNbO3-Einkristall, oder LiTaO3 (Lithiumtantalat), z. B. ein LiTaO3-Einkristall. Ferner umfassen die untere Haftlage und/oder die obere Haftlage, wenn jeweils vorhanden, Ti (Titan). Die Elektrodenlage umfasst Cu (Kupfer) oder Ag (Silber). Die Trennlage umfasst Si3N4 (Siliziumnitrid).
- In einer Ausführungsform umfasst die Piezolage ein 128° Y-X cut LiNbO3-Substrat. Die untere Haftlage umfasst eine 5.5 nm dicke Ti-Schicht. Die Elektrodenlage umfasst eine 2.5 nm dicke AG-Schicht und darauf angeordnet eine 160 nm dicke Cu-Schicht. Die obere Haftlage umfasst eine 5.5 nm dicke Ti-Schicht. Die TCF-Lage umfasst eine 700 nm bis 730 nm dicke SiO2-Schicht (SiO2=Siliziumdioxid). Die Trennlage umfasst eine 20 nm bis 80 nm dicke Si3N4-Schicht.
- Ein solches Bauelement kann insbesondere einen Lagenstapel für WCDMA-Band 2-Anwendungen zur Verfügung stellen.
- In einer Ausführungsform des Bauelements umfasst die Piezolage ein 128° Y-X cut LiNbO3-Substrat. Die untere Haftlage umfasst eine 5.5 nm dicke Ti-Schicht. Die Elektrodenlage umfasst eine 2.5 nm dicke AG-Schicht und darauf angeordnet eine 160 nm dicke Cu-Schicht. Die obere Haftlage umfasst eine 5.5 nm dicke Ti-Schicht. Die TCF-Lage umfasst eine 700 nm bis 730 nm dicke SiO2-Schicht und die Trennlage umfasst eine 80 nm bis 140 nm dicke Si3N4-Schicht.
- Ein solcher Lagenstapel ist für WCDMS-Band2-Anwendungen vorteilhaft, da eine unerwünschte Nebenmode in einen nicht kritischen Frequenzbereich unterhalb des ISM-Bandes (ISM = (Industrial, Scientific and Medical) verschoben ist.
- In einer Ausführungsform weist die Trennlage eine Dicke von 110 nm auf.
- In einer Ausführungsform ist das Bauelement Teil eines mit akustischen Oberflächenwellen (SAW = Surface Acoustic Wave = akustische Oberflächenwelle) arbeitenden Duplexers mit einem Sendefilter und einem Empfangsfilter. Das Sendefilter weist dabei ein Metallisierungsverhältnis von η = 0.44 und das Empfangsfilter ein Metallisierungsverhältnis von η = 0.55 auf.
- Ein Verfahren zur Herstellung eines elektroakustischen Bauelements, in dem eine Hauptmode einer Frequenz fm und eine Nebenmode einer Frequenz fadd ausbreitungsfähig ist, umfasst die Schritte:
- – Bereitstellen einer Piezolage,
- – Anordnen einer Elektrodenlage oberhalb der Piezolage,
- – Anordnen einer Trennlage oberhalb der Elektrodenlage,
- – Trennen der Frequenzen fm und fadd durch Erhöhen der Dicke der Trennlage.
- In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden Fertigungsstreuungen dadurch vermindert, dass das Verringern der Dicke der Trennlage ortsaufgelöst durchgeführt wird. Dabei werden die Lagenstapel einer Vielzahl elektroakustischer Bauelemente gleichzeitig auf einem Wafer abgeschieden. Einige ausgewählte Bauelemente werden anschließend durch Kontaktierung mit einem Probenmesskopf charakterisiert. Dabei werden im Wesentlichen die Frequenzen der Hauptmode und der Nebenmode dieser ausgewählten Bauelemente bestimmt. Anhand dieser Daten kann dann bestimmt werden, wie viel Material der Trennlage an welcher Stelle des Wafers abgetragen werden muss, damit eine möglichst große Anzahl an richtig abgestimmten Bauelementen erhalten wird.
- Im Folgenden wird das elektroakustische Bauelement anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein elektroakustisches Bauelement EAC mit einer Piezolage PL, einer Elektrodenlage EL und einer Trennlage SL, -
2 ein elektroakustisches Bauelement EAC mit einer unteren Haftlage BAL, einer oberen Haftlage TAL und einer TCF-Lage TCF, -
3 einer Rayleigh-Mode, -
4 eine Love-Mode, -
5 den Betrag der Admittanz eines elektroakustischen Wandlers (z. B. eines Interdigitalwandlers) mit ausgeprägten Resonanzen der Hauptmode und der Nebenmode, -
6 den Betrag der Admittanz eines elektroakustischen Wandlers (z. B. eines Interdigitalwandlers) mit ausgeprägten Resonanzen der Hauptmode und der Nebenmode, -
7 die dickenabhängige Geschwindigkeit einer Love-Mode, -
8 die dickenabhängige Geschwindigkeit einer Rayleigh-Mode, -
9 den Betrag der Admittanz eines elektroakustischen Wandlers (z. B. eines Interdigitalwandlers) mit ausgeprägten Resonanzen der Hauptmode und der Nebenmode, -
10 den Realteil der Admittanz zweier Interdigitalwandler bei unterschiedlichen Metallisierungsverhältnissen und unterschiedlichen Dicken der Trennschicht. Dabei ist die Frequenzlage der Hauptresonanz des Wandlers mit der dickeren Trennschicht und dem kleineren Metallisierungsverhältnis durch Vergrößerung des Fingerabstands auf die Frequenzlage des Wandlers mit der dünneren Trennschicht und dem größeren Metallisierungsverhältnis justiert, -
11 den Betrag der Admittanz eines elektroakustischen Wandlers (z. B. eines Interdigitalwandlers) mit ausgeprägten Resonanzen der Hauptmode und der Nebenmode, -
12 die Transferfunktion zweier Band-2-Duplexerbauteile, einmal für ein konventionelles Bauteil und einmal für ein optimiertes Bauteil, -
13 einen Duplexer. -
1 zeigt eine Ausführung eines elektroakustischen Bauelements EAC mit einer Piezolage PL. Die Piezolage PL umfasst piezoelektrisches Material, z. B. LiTaO3, LiNbO3 oder Quarz. Oberhalb der Piezolage PL ist eine Elektrodenlage EL angeordnet. In der Elektrodenlage EL sind insbesondere Elektrodenstrukturen, z. B. von Interdigitalwandlern (engl.: inter-digital transducer, IDT) angeordnet. Die Elektrodenlage EL kann dabei direkt auf der Piezolage PL aufsitzen. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Haftvermittlungsschicht, die z. B. Ti umfassen kann, zwischen der Elektrodenlage EL und der Piezolage PL angeordnet ist. Oberhalb der Elektrodenlage EL ist die Trennlage SL angeordnet, die die Charakteristik des Bauelements dadurch verbessert, dass sie es durch ihre gegenläufige Dickenabhängigkeit ermöglicht, die Frequenz der unerwünschten Nebenmode relativ zur Frequenz der Hauptmode zu verschieben. Zwischen der Trennlage SL und der Elektrodenlage EL können weitere Schichten angeordnet sein. So ist es z. B. möglich, dass zwischen der Elektrodenlage EL und der Trennlage SL eine TCF-Lage (= Temperaturkompensationslage) TCF angeordnet ist, die z. B. SiO2 umfassen kann. Zwischen der Elektrodenlage EL und einer TCF-Lage kann ferner eine obere Haftvermittlungslage TAL, die ebenfalls Ti umfassen kann, angeordnet sein. Das Material einer TCF-Lage kann das Volumen zwischen den Elektrodenstrukturen ebenfalls auffüllen. -
2 zeigt eine Ausgestaltung des elektroakustischen Bauelements EAC, bei dem eine untere Haftlage BAL zwischen der Elektrodenlage EL und der Piezolage PL angeordnet ist. Zwischen der Elektrodenlage EL und der Trennlage SL ist eine TCF-Lage TCF angeordnet. Zwischen der TCF-Lage und der Elektrodenlage ist eine obere Haftvermittlungslage TAL angeordnet. -
3 symbolisiert schematisch die Auslenkung der unterschiedlichen Lagen während der Ausbreitung einer Rayleigh-Mode. -
4 zeigt dagegen schematisch die Auslenkung der Lagen bei der Ausbreitung einer Love-Mode. Die unterschiedlichen Moden weisen unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten auf. Deshalb entstehen sie bei der gleichen durch die Elektrodenstrukturen vorgegebene Wellenlänge bei unterschiedlichen Frequenzen. So breitet sich die Rayleigh-Mode z. B. bei einer Frequenz von 1800 MHz aus, während sich die Love-Mode bei einer Frequenz von 2400 MHz ausbreitet. -
5 zeigt die Abhängigkeit der Frequenzlage der Hauptmode von der Dicke der Elektrodenlage EL. Im Vergleich zu einer Elektrodenlage EL mit der Dicke 160 nm sind die Resonanz- und Antiresonanzfrequenzen bei einer 140 nm dicken Elektrodenlage zu höheren Frequenzen verschoben, während die Resonanz- bzw. Antiresonanzfrequenz bei einer dickeren, 180 nm dicken, Elektrodenlage EL zu kleineren Werten hin verschoben ist. Die Resonanz- und Antiresonanzfrequenzen der Nebenmode zeigen sich im Wesentlichen unabhängig von der Dicke der Elektrodenlage EL. -
6 zeigt die Abhängigkeit der Lage der Resonanz- bzw. Antiresonanzfrequenzen der Hauptmode vom Metallisierungsverhältnis η. Während eine Vergrößerung des Metallisierungsverhältnisses von 0.51 zu 0.58 eine Verringerung der Frequenzen der Hauptmode nach sich zieht, bewirkt eine Verkleinerung des Metallisierungsverhältnisses zu 0.44 eine Erhöhung der Frequenzen. Die Resonanz- bzw. Antiresonanzfrequenzen zeigen wiederum eine deutlich geringere Abhängigkeit der Nebenmode vom Metallisierungsverhältnis. -
7 zeigt die berechnete Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Love-Mode, z. B. einer Nebenmode, in Abhängigkeit von der Schichtdicke. Die Geschwindigkeit sinkt mit zunehmender Dicke. -
8 zeigt die berechnete Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Rayleigh-Mode, z. B. einer Hauptmode, in Abhängigkeit von der Schichtdicke im Wellenleitersystem der7 . Die Geschwindigkeit steigt mit zunehmender Dicke. Die Love-Mode und die Rayleigh-Mode weisen eine gegenläufige Dickenabhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeiten und damit – bei etwa gleicher Wellenlänge – der Frequenzen auf. -
9 zeigt die Wirkung der gegenläufigen Dickenabhängigkeit der Trennlage SL. Die Präsenz einer Trennlage SL der Dicke 50 nm verringert die Frequenzen (Resonanzfrequenz, Antiresonanzfrequenz) fadd der Nebenmode und erhöht die Frequenzen fm der Hauptmode. Eine weitere Erhöhung der Dicke auf 100 nm verringert weiterhin die Frequenzen fadd der Nebenmode, während die Frequenzen der Hauptmode fm erhöht wird. -
10 zeigt den Realteil der Admittanz, einmal für ein elektroakustisches Bauelement mit einer 50 nm dicken Trennlage SL und einem Metallisierungsverhältnis η von 0.51 im Vergleich zu einem Bauelement mit einer 100 nm dicken Trennlage bei einem Metallisierungsverhältnis η von 0.44. Das – Erhöhen der Dicke der Trennlage sowie das Reduzieren des Metallisierungsverhältnisses verringert den Frequenzabstand zwischen der Hauptmode und der Nebenmode; die Frequenz der Hauptmode wird prinzipiell erhöht. Durch eine Vergrößerung des Fingerabstands wird die Frequenzverschiebung kompensiert, so dass die Frequenz der Hauptmode wieder an ihrer ursprünglichen Position zu liegen kommt. Dabei bleibt der verringerte Frequenzabstand zwischen der Hauptmode und der Nebenmode bestehen, so dass die Position der Nebenmode absolut gesehen nach unten verschoben wird und unterhalb eines kritischen Bereichs zu liegen kommt. - So wird also ein elektroakustisches Bauelement erhalten, bei dem die störenden Beiträge unerwünschter Wellenmoden verringert sind, ohne dass zusätzliche Resonatoren oder Schichtsysteme aufgebracht werden müssen.
-
11 zeigt den Betrag der Admittanz für die Lagensysteme, die in10 gezeigt sind. -
12 zeigt die Transferfunktion zweier WCDMA-Band2-Duplexer, die mit einem konventionellen bzw. einem optimierten Lagensystem aufgebaut sind. Es sind die Funktionen S12 der TX-Sendefilter zwischen Verstärker und Antenne sowie die Transferfunktion S23 der RX-Empfangsfilter zwischen Antenne und Empfänger dargestellt. Durch den verringerten Frequenzabstand zwischen Hauptmode und Nebenmode ist die störende Resonanz, die insbesondere im TX-Sendepfad deutlich über das –20 dBm Niveau hinausragt, aus dem ISM-Band nach unten hinausverschoben. Gleichzeitig sind die Resonatoren der Filter durch Skalierung der Fingerabstände auf die Band-2-Frequenzlagegn optimiert, so dass sie in den Nutzbändern die entsprechenden Spezifikationen erfüllen. -
13 zeigt einen Duplexer DU mit einem Sendefilter TXF und einem Empfangsfilter RXF. Das Bauelement EAC kann in jedem der beiden Filter Verwendung finden. Das Bauelelemt selbst kann die Filterfunktionalität und gegf. auch weitere elektrische Funktionen umfassen. - Ein elektroakustisches Bauelement ist nicht auf eines der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Ausführungsbeispiele, bei denen oben genannte Merkmale kombiniert sind oder Ausführungsbeispiele, welche z. B. noch weitere Metallisierungsstrukturen oder Materiallagen aufweisen, stellen ebenso erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dar.
- Bezugszeichenliste:
-
- BAL:
- untere Haftlage
- d:
- Lagendicke
- DU:
- Duplexer
- EAC:
- elektroakustisches Bauelement
- EL:
- Elektrodenlage
- ELS:
- strukturierte Elektrode
- f:
- Frequenz
- fadd:
- (Resonanz-)Frequenz der Nebenmode
- fm:
- (Resonanz-)Frequenz der Hauptmode
- M:
- Schwingungsamplitude/Wellenamplitude
- PL:
- Piezolage
- RXF:
- Empfangsfilter
- |S12|:
- Matrixelement
- SL:
- Trennlage
- TAL:
- obere Haftlage
- TCF:
- Temperaturkompensationsschicht/TCF-Lage
- TXF:
- Sendefilter
- η:
- Metallisierungsverhältnis
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010034121 [0002]
- US 2012/0038435 [0002, 0003]
Claims (10)
- Elektroakustisches Bauelement (EAC), – in dem eine Hauptmode mit einer Frequenz fm und – eine Nebenmode mit einer Frequenz fadd ausbreitungsfähig ist, umfassend – eine Piezolage (PL), eine Elektrodenlage (EL) oberhalb der Piezolage (PL) und eine Trennlage (SL), wobei die Trennlage (SL) eine gegenläufige Dickenabhängigkeit der Frequenzen fm, fadd aufweist.
- Elektroakustisches Bauelement (EAC) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei – die Hauptmode eine Rayleigh-Mode und die Nebenmode eine Love-Mode ist und – die Trennlage (SL) oberhalb der Elektrodenlage (EL) angeordnet ist.
- Elektroakustisches Bauelement (EAC) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine TCF-Lage (TCF) zwischen der Elektrodenlage (EL) und der Trennlage (SL).
- Elektroakustisches Bauelement (EAC) nach dem vorherigen Anspruch, ferner umfassend – eine unteren Haftlage (BAL) zwischen der Piezolage (PL) und der Elektrodenlage (EL) und/oder eine obere Haftlage (TAL) zwischen der Elektrodenlage (EL) und der TCF-Lage (TCF).
- Elektroakustisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei – die Piezolage (PL) LiNbO3, – die untere Haftlage (BAL) und/oder die obere Haftlage (TAL) Ti, – die Elektrodenlage (EL) Cu und/oder Ag und – die Trennlage Si3N4 umfasst.
- Elektroakustisches Bauelement (EAC) nach dem vorherigen Anspruch, umfassend eine untere (BAL) und eine obere (TAL) Haftlage, wobei – die Piezolage (PL) 128° Y-X cut LiNbO3, – die untere Haftlage (BAL) eine 5.5 nm Ti-Schicht, – die Elektrodenlage (EL) eine 2.5 nm dicke Ag-Schicht und darauf eine 160 nm dicke Cu-Schicht, – die obere Haftlage (TAL) eine 5.5 nm dicke Ti-Schicht, – die TCF-Lage (TCF) eine 700 nm bis 730 nm dicke SiO2-Schicht und – die Trennlage (SL) eine 80 nm bis 140 nm dicke Si3N4-Schicht umfasst.
- Elektroakustisches Bauelement (EAC) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Trennlage (SL) eine Dicke von 110 nm aufweist.
- Elektroakustisches Bauelement (EAC) nach Anspruch 5, wobei – das Bauelement (EAC) Teil eines mit SAW arbeitenden Duplexers (DU) mit einem Sendefilter (TXF) und einem Empfangsfilter (RXF) ist und – das Sendefilter (TXF) ein Metallisierungsverhältnis von η = 0.44 und das Empfangsfilter (RXF) ein Metallisierungsverhältnis von η = 0.55 aufweist.
- Verfahren zur Herstellung eines elektroakustischen Bauelements (EAC) mit einer Hauptmode einer Frequenz fm und einer Nebenmode einer Frequenz fadd, umfassend die Schritte: – Bereitstellen einer Piezolage (PL), – Anordnen einer Elektrodenlage (EL) oberhalb der Piezolage (PL), – Anordnen einer Trennlage (SL) oberhalb der Elektrodenlage (EL), – Trennen der Frequenzen fm und fadd durch Erhöhen der Dicke der Trennlage (SL).
- Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei Fertigungsstreuungen durch ortsaufgelöstes Verringern der Dicke der Trennlage (SL) minimiert werden.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012111121.9A DE102012111121A1 (de) | 2012-11-19 | 2012-11-19 | Elektroakustisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung |
JP2015542220A JP6224722B2 (ja) | 2012-11-19 | 2013-11-06 | 電子音響デバイスおよびその製造方法 |
PCT/EP2013/073181 WO2014075974A1 (de) | 2012-11-19 | 2013-11-06 | Elektroakustisches bauelement und verfahren zur herstellung |
US14/434,370 US9998090B2 (en) | 2012-11-19 | 2013-11-06 | Electroacoustic component and method for the production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012111121.9A DE102012111121A1 (de) | 2012-11-19 | 2012-11-19 | Elektroakustisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012111121A1 true DE102012111121A1 (de) | 2014-05-22 |
Family
ID=49553691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012111121.9A Withdrawn DE102012111121A1 (de) | 2012-11-19 | 2012-11-19 | Elektroakustisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9998090B2 (de) |
JP (1) | JP6224722B2 (de) |
DE (1) | DE102012111121A1 (de) |
WO (1) | WO2014075974A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017108105B4 (de) | 2016-04-21 | 2023-02-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Filtervorrichtung für elastische Wellen |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016111262A1 (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-14 | 株式会社村田製作所 | 複合フィルタ装置 |
JP6750528B2 (ja) * | 2016-04-21 | 2020-09-02 | 株式会社村田製作所 | 弾性波フィルタ装置 |
US10187039B2 (en) | 2016-06-07 | 2019-01-22 | Skyworks Filter Solutions Japan Co., Ltd. | Filter devices having reduced spurious emissions from lamb waves |
US11664780B2 (en) * | 2019-05-14 | 2023-05-30 | Skyworks Solutions, Inc. | Rayleigh mode surface acoustic wave resonator |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100060102A1 (en) * | 2008-09-05 | 2010-03-11 | Goto Rei | Acoustic wave device and electronic equipment using the same |
DE102010034121A1 (de) | 2010-08-12 | 2012-02-16 | Epcos Ag | Mit akustischen Wellen arbeitendes Bauelement mit reduziertem Temperaturgang der Frequenzlage und Verfahren zur Herstellung |
US20120038435A1 (en) | 2009-04-30 | 2012-02-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Elastic wave apparatus |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02301210A (ja) | 1989-05-15 | 1990-12-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 表面波デバイスの周波数調整法 |
JP2005117641A (ja) | 2003-09-17 | 2005-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電体共振器、それを用いたフィルタ及び共用器 |
JP2008131128A (ja) | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 弾性表面波フィルタ、アンテナ共用器、およびそれらの製造方法 |
JP2009022410A (ja) | 2007-07-18 | 2009-02-05 | Ushio Inc | エキシマランプ点灯装置および光線治療装置 |
JP4920750B2 (ja) | 2007-08-14 | 2012-04-18 | 太陽誘電株式会社 | 弾性境界波装置 |
JP4841640B2 (ja) | 2009-03-25 | 2011-12-21 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイスおよびその製造方法 |
JP2011244065A (ja) | 2010-05-14 | 2011-12-01 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性表面波装置の製造方法 |
DE112011104653B4 (de) * | 2010-12-29 | 2016-07-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Oberflächenschallwellen-Bauelement |
JP2012169760A (ja) | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性表面波装置 |
JP5690711B2 (ja) | 2011-12-28 | 2015-03-25 | スカイワークス・パナソニック フィルターソリューションズ ジャパン株式会社 | 弾性波素子 |
-
2012
- 2012-11-19 DE DE102012111121.9A patent/DE102012111121A1/de not_active Withdrawn
-
2013
- 2013-11-06 US US14/434,370 patent/US9998090B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-11-06 JP JP2015542220A patent/JP6224722B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2013-11-06 WO PCT/EP2013/073181 patent/WO2014075974A1/de active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100060102A1 (en) * | 2008-09-05 | 2010-03-11 | Goto Rei | Acoustic wave device and electronic equipment using the same |
US20120038435A1 (en) | 2009-04-30 | 2012-02-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Elastic wave apparatus |
DE102010034121A1 (de) | 2010-08-12 | 2012-02-16 | Epcos Ag | Mit akustischen Wellen arbeitendes Bauelement mit reduziertem Temperaturgang der Frequenzlage und Verfahren zur Herstellung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017108105B4 (de) | 2016-04-21 | 2023-02-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Filtervorrichtung für elastische Wellen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6224722B2 (ja) | 2017-11-01 |
US20150270824A1 (en) | 2015-09-24 |
JP2016501471A (ja) | 2016-01-18 |
WO2014075974A1 (de) | 2014-05-22 |
US9998090B2 (en) | 2018-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112016002335B4 (de) | Multiplexer, Sendevorrichtung, Empfangsvorrichtung, Hochfrequenz-Frontend-Schaltkreis, Kommunikationsvorrichtung und Impedanzanpassungsverfahren für einen Multiplexer | |
DE102018104118A1 (de) | Multiplexierer, Sendevorrichtung und Empfangsvorrichtung | |
DE112011104736B4 (de) | Oberflächenschallwellenfilterbauelement | |
DE102012108030B4 (de) | Multiplexer mit verringerten Intermodulationsprodukten | |
DE112016002879T5 (de) | Filter für elastische Wellen, Multiplexer, Duplexer, Hochfrequenz-Frontend-Schaltkreis, und Kommunikationsvorrichtung | |
US8384495B2 (en) | Acoustic wave duplexer | |
CN108023568A (zh) | 滤波器装置、多路复用器、高频前置电路以及通信装置 | |
DE102018102891A1 (de) | Multiplexierer, Übertragungsvorrichtung und Empfangsvorrichtung | |
DE112016004042T5 (de) | Schallwellenvorrichtung, Hochfrequenz-Frontend-Schaltung und Kommunikationsvorrichtung | |
DE102017103331A1 (de) | Multiplexer, Sendevorrichtung und Empfangsvorrichtung | |
DE102017115931A1 (de) | Multiplexierer, Hochfrequenz-Frontend-Schaltung und Kommunikationsvorrichtung | |
US10608612B2 (en) | Saw filter comprising an additional pole | |
DE112016005218T5 (de) | Akustischer Wellenfilter mit verstärkter Unterdrückung | |
DE112011103586B4 (de) | Demultiplexer für elastische Wellen | |
DE102006041027A1 (de) | SAW-Bauteil und Kommunikationsterminal unter Verwendung desselben | |
WO2012019904A1 (de) | Mit akustischen wellen arbeitendes bauelement mit reduziertem temperaturgang der frequenzlage und verfahren zur herstellung | |
CN1825759B (zh) | 声表面波元件、分波器和通信设备 | |
DE102005045372B4 (de) | Bauelement mit mindestens einem mit akustischen Wellen arbeitenden Filter | |
DE69934765T2 (de) | Akustisches Oberflächenwellenfilter | |
DE102012111121A1 (de) | Elektroakustisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung | |
DE102018109833A1 (de) | SAW-Resonator, HF-Filter, Multiplexer und Verfahren zur Herstellung eines SAW-Resonators | |
DE102015116223A1 (de) | SAW-Filter mit unterdrückter Scher-Mode | |
DE102006027060A1 (de) | Oszillatorkreis mit akustischen Eintor-Oberflächenwellenresonatoren | |
DE102016112993A1 (de) | Notchfilter sowie dieses umfassende Extraktoranordnung | |
CN108449068A (zh) | 双工器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SNAPTRACK, INC., SAN DIEGO, US Free format text: FORMER OWNER: EPCOS AG, 81669 MUENCHEN, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: BARDEHLE PAGENBERG PARTNERSCHAFT MBB PATENTANW, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |