DE102012219838A1

DE102012219838A1 - Planarisierte Elektrode für verbesserte Performanz in Bulk-akustischen Resonatoren

Info

Publication number: DE102012219838A1
Application number: DE102012219838A
Authority: DE
Inventors: Dariusz Burak; Phil Nikkel; John Choy; Alexandre Shirakawa; Stefan Bader
Original assignee: Avago Technologies Wireless IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: US20130106534A1; US9525399B2; DE102012219838B4

Abstract

In einem repräsentativen Ausführungsbeispiel weist ein Bulk-akustische Welle(BAW)-Resonator auf: Eine Kavität, welche in einem Substrat angeordnet ist, eine erste Elektrode, welche über der Kavität angeordnet ist, eine Planarisierungsschicht, welche angrenzend zu der ersten Elektrode angeordnet ist, eine piezoelektrische Schicht, welche über der ersten Elektrode angeordnet ist, und eine zweite Elektrode, welche über der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist.

Description

Hintergrund
Transducer konvertieren im Allgemeinen elektrische Signale in mechanische Signale oder Vibrationen und/oder mechanische Signale oder Vibrationen in elektrische Signale. Akustische Transducer konvertieren insbesondere elektrische Signale in akustische Wellen und akustische Wellen in elektrische Signale mittels inverser und direkter piezoelektrischer Effekte. Akustischen Transducer beinhalten im Allgemeinen akustische Resonatoren, wie zum Beispiel Bulk-akustische Welle(bulk accoustic wave)(BAW)-Resonatoren und Oberflächen-akustische Welle (surface accoustic wave) (SAW), und können in einer breiten Vielzahl von elektronischen Anwendungen, wie zum Beispiel Mobiltelefone, persönliche digitale Assistenten (personal digital assistants) (PDAs), elektronische Spielevorrichtungen, Laptop-Computer und anderen tragbaren Kommunikationsvorrichtungen, verwendet werden. Zum Beispiel können FBARs für elektrische Filter und Spannungstransformatoren verwendet werden. Im Allgemeinen hat ein akustischer Resonator eine Schicht eines piezoelektrischen Materials zwischen zwei leitenden Platten (Elektroden), was auf einer dünnen Membran gebildet sein kann. FBAR Vorrichtungen generieren insbesondere sowohl akustische Wellen, die in lateralen Richtungen propagieren können, als auch Mischungsprodukte Harmonischer höherer Ordnung, wenn sie mittels eines angelegten zeitlich veränderlichen elektrischen Feldes stimuliert werden. Die lateral propagierenden Moden und die Mischungsprodukte Harmonischer höherer Ordnung können einen schädlichen Einfluss auf eine Funktionalität haben.
1 stellt einen bekannten FBAR 100 dar. Eine erste Elektrode 102 ist über einem Substrat 101 bereitgestellt. Eine piezoelektrische Schicht 103 ist über der ersten Elektrode 102 bereitgestellt und eine zweite Elektrode 104 ist über der piezoelektrischen Schicht 103 bereitgestellt. Eine Kavität 105 ist in dem Substrat 101 bereitgestellt, was einen Einschluss oder eine Beschränkung (confinement), in der vertikalen Richtung (y-Richtung in dem Koordinatensystem von 1), der Dicken-Extension(thickness extensional)(TE)-Moden auf die Membranstruktur erlaubt. Eine Verbindungsseite 106 des FBAR 100 erlaubt es elektrischen Signalen, an die/aus der zweiten Elektrode 104 bereitgestellt zu werden.
Wie bekannt ist, weist die aktive Region des FBAR das Gebiet der Überdeckung oder Überlappung (area of overlapp) von der ersten Elektrode 102, der piezoelektrischen Schicht 103 und der zweiten Elektrode 104 über der Kavität 105 auf. Um eine Performanz (performance) des FBAR 100 (wie mittels gewisser Größen gemessen, wie zum Beispiel dem Qualitätsfaktor (Q) des FBAR 100) zu verbessern, ist es wünschenswert, Verlust von akustischer Energie aus der aktiven Region zu reduzieren. Besonders ist es nützlich, die Überdeckung oder Überlappung (overlapp) der ersten Elektrode 102, der piezoelektrischen Schicht 103 und der zweiten Elektrode 104 zu minimieren, welche sich jenseits der Kavität 105 (das heißt über dem Substrat 101) erstreckt, welche als „tote” oder „inaktive” FBAR Regionen bezeichnet werden, weil diese in einem Verlust von akustischer Energie in das Substrat 101 resultieren können. Darüber hinaus ist es nützlich, Streuungspunkte (scattering points) zu reduzieren, welche durch akustische Impedanzdiskontinuitäten (acoustic impedance discontinuities) verursacht werden.
Die vertikalen Linien 107, 108, 109 und 110 stellen Lokalisierungen von Ebenen dar, wo akustische Impedanzdiskontinuitäten zwischen verschiedenen Schichten des FBAR 100 existieren. An jeder der akustischen Impedanzdiskontinuitäten sind elektrisch angeregte propagierende und evaneszente TE Moden einer Reflektion der propagierenden TE Mode zurück zu der aktiven Region des FBAR 100 und Streuung von sowohl propagierenden als auch evaneszenten TE Moden in unerwünschte Scher- und Beugungsmoden (shear and flexural modes) ausgesetzt. Illustrativ wird, an den Impedanzdiskontinuitäten, welche mittels der vertikalen Linien 107, 108, 109 und 110 dargestellt sind, die reflektierte akustische Energie mittels des Pfeils 112 und die gestreute akustische Energie mittels der Pfeile 113 und 114 dargestellt. Speziell wird die akustische Energie an dem Abschluss (termination) der zweiten Elektrode 104 an der vertikalen Linie 107 reflektiert (Pfeil 112) und gestreut (Pfeil 113). In ähnlicher Weise resultiert eine akustische Diskontinuität (vertikale Linie 108) an der Kante der Kavität 105 in einer Reflektion (Pfeil 112) der akustischen Energie zurück in die aktive Region des FBAR 100 und in einer Streuung (Pfeil 113).
Eine Übergangsregion 111 an der Verbindungsseite 106 ist ebenfalls in 1 dargestellt. Die Übergangsregion 111 weist eine Schräge (slope) in der piezoelektrischen Schicht 103 und der zweiten Elektrode 104 auf, welche mittels einer Schräge 115 an dem Abschluss der ersten Elektrode 102 erzeugt wird. Die erste Elektrode 102 wird an der Schräge 115 abgeschlossen oder terminiert, um das Gebiet des „toten” FBAR außerhalb der Kavität 105 zu reduzieren. Während die erste Elektrode 102 endet oder abschließt, ist die piezoelektrische Schicht 103 über dem Substrat 101 gewachsen, und die zweite Elektrode 104 ist an der Verbindungsseite 106 über der piezoelektrischen Schicht 103 gebildet. Die piezoelektrische Schicht 103 ist über dem Substrat 101 gewachsen, wie es gezeigt ist, um das Auftreten von Defekten in der Schicht zu reduzieren, welche in abrupten Änderungen in der Kontur resultieren können. Zur Förderung von diesem schließt die erste Elektrode 102 nicht abrupt ab, sondern ist vielmehr mittels der Schräge 115 abgeschlossen. Auch wenn die Schräge 115 eine Reduktion von Defekten in der piezoelektrischen Schicht 103 fördert, resultiert die gesamte Schrägung (sloping) der Elektrode 102, der piezoelektrischen Schicht 103 und der zweiten Elektrode 104 in der Übergangsregion 111 in Impedanzdiskontinuitäten an jeder Änderung in der Kontur, wie mittels der vertikalen Linien 109, 110 repräsentiert wird. Diese Impedanzdiskontinuitäten resultieren in einer Streuung von akustischer Energie (Pfeil 113) aus der aktiven Region und der Streuung von akustischer Energie (Pfeil 114) in das Substrat 101. Die „geschrägten (sloped)” Kanten, welche in der ersten Elektrode 102, der piezoelektrischen Schicht 103 und der zweiten Elektrode 104 entlang der Verbindungsseite erzeugt werden, sind insbesondere aufgrund der erhöhten Streuung von akustischer Energie (Pfeil 114) in das Substrat problematisch.
Was demzufolge gebraucht wird, ist eine Struktur, welche für ein Mildern von akustischen Verlusten an den Grenzen des BAW Resonators nützlich ist, um den Modeneinschluss in die aktive Region des FBAR zu verbessern.
Zusammenfassung
In Übereinstimmung mit einem repräsentativen Ausführungsbeispiel weist ein Bulk-akustische Welle(BAW)-Resonator auf: eine Kavität, welche in einem Substrat angeordnet ist, eine erste Elektrode, welche über der Kavität angeordnet ist, eine Planarisierungsschicht, welche angrenzend zu der ersten Elektrode angeordnet ist, eine piezoelektrische Schicht, welche über der ersten Elektrode angeordnet ist und eine zweite Elektrode, welche über der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist.
In Übereinstimmung mit einem anderen repräsentativen Ausführungsbeispiel weist ein Bulk-akustische Welle(BAW)-Resonator auf: eine Kavität, welche in einem Substrat angeordnet ist, eine erste Elektrode, welche über der Kavität angeordnet ist, eine erste Planarisierungsschicht, welche angrenzend zu der ersten Elektrode angeordnet ist, eine erste piezoelektrische Schicht, welche über der ersten Elektrode angeordnet ist, eine zweite Elektrode, welche über der ersten piezoelektrischen Schicht angeordnet ist, eine zweite Planarisierungsschicht, welche angrenzend zu der zweiten Elektrode angeordnet ist, eine zweite piezoelektrische Schicht, welche über der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine dritte Elektrode, welche über der zweiten piezoelektrischen Schicht angeordnet ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die illustrativen Ausführungsbeispiele werden am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie mit den beiliegenden Zeichnungsfiguren gelesen werden. Es wird betont, dass die verschiedenen Merkmale nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind. In der Tat können die Dimensionen für die Klarheit der Diskussion willkürlich vergrößert oder verkleinert sein. Wo immer es anwendbar und praktikabel ist, beziehen sich ähnliche Bezugszeichen auf ähnliche Elemente.
1 ist eine Querschnittsansicht eines bekannten FBAR.
2A zeigt eine Draufsicht eines FBAR in Übereinstimmung mit einem repräsentativen Ausführungsbeispiel.
2B ist eine Querschnittsansicht des FBAR aus 2A, welche entlang der Linie 2B-2B genommen ist.
2C ist eine Querschnittsansicht des FBAR aus 2A, welche entlang der Linie 2C-2C genommen ist.
2D ist eine Querschnittsansicht eines FBAR in Übereinstimmung mit einem repräsentativen Ausführungsbeispiel.
2E ist eine Querschnittsansicht eines FBAR in Übereinstimmung mit einem repräsentativen Ausführungsbeispiel.
3 ist eine Querschnittsansicht eines doppelten Bulk-Akustik-Resonators (DBAR) in Übereinstimmung mit einem repräsentativen Ausführungsbeispiel.
4 ist eine Querschnittsansicht eines gekoppelten Resonatorfilters (CRF) in Übereinstimmung mit einem repräsentativen Ausführungsbeispiel.
Ausführliche Beschreibung
Es ist zu verstehen, dass die hierin verwendete Terminologie nur für die Zwecke eines Beschreibens bestimmter Ausführungsbeispiele dient und nicht beabsichtigt ist, limitierend zu sein. Die definierten Ausdrücke sind zusätzlich zu den technischen und wissenschaftlichen Bedeutungen der definierten Ausdrücke, wie sie gemeinhin in dem Feld der vorliegenden Lehre verstanden und akzeptiert werden.
Wie in der Beschreibung und den angefügten Ansprüchen verwendet wird, beinhalten die Ausdrücke „ein, eine” und „der, die, das” sowohl Singular- als auch Pluralbezüge, es sei denn der Kontext bestimmt es anders. Folglich beinhaltet zum Beispiel „eine Vorrichtung” eine Vorrichtung und mehrere Vorrichtungen.
Wie in der Beschreibung und den angefügten Ansprüchen verwendet wird und zusätzlich zu ihren gewöhnlichen Bedeutungen, bedeuten die Ausdrücke „wesentlich” oder „im Wesentlichen” innerhalb akzeptabler Grenzen oder Ausmaßen zu sein. Zum Beispiel bedeutet „im Wesentlichen gelöscht”, dass jemand mit Fachwissen die Löschung als akzeptabel betrachten würde.
Wie in der Beschreibung und den angefügten Ansprüchen verwendet wird und zusätzlich zu seiner gewöhnlichen Bedeutung, bedeutet der Ausdruck „ungefähr” für jemanden mit Fachwissen innerhalb einer akzeptablen Grenze oder Menge zu sein. Zum Beispiel bedeutet „ungefähr das Gleiche”, dass jemand mit gewöhnlichem Fachwissen die Dinge, die verglichen werden als gleich betrachten würde.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung werden, für die Zwecke einer Erklärung und nicht zur Limitierung, spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der illustrativen Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Lehre bereitzustellen. Jedoch wird es für jemanden mit gewöhnlichem Fachwissen, welcher den Vorteil der vorliegenden Offenbarung hatte, offensichtlich sein, dass andere Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Lehre, welche sich von den spezifischen Details unterscheiden, welche hierin offenbart werden, innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche verbleiben. Des Weiteren können Beschreibungen von bekannten Apparaten und Verfahren weggelassen werden, um nicht die Beschreibung der illustrativen Ausführungsbeispiele zu verschleiern. Solche Verfahren und Apparate sind klar innerhalb des Umfangs der vorliegenden Lehre.
Im Allgemeinen wird es verstanden, dass die Zeichnungen und die verschiedenen Elemente, welche darin gezeigt werden, nicht maßstäblich gezeichnet sind. Ferner werden relative Ausdrücke wie zum Beispiel „über”, „unter”, „oben”, „unten”, „oberer” und „unterer” verwendet, um die Beziehungen der verschiedenen Elemente zueinander zu beschreiben, wie in den beigefügten Zeichnungen illustriert wird. Es ist zu verstehen, dass diese relativen Ausdrücke beabsichtigt sind, unterschiedliche Orientierungen der Vorrichtung und/oder der Elemente zusätzlich zu der Orientierung zu erfassen, welche in den Zeichnungen dargestellt ist. Zum Beispiel würde, falls die Vorrichtung mit Bezug auf die Ansicht in den Zeichnungen invertiert ist, ein Element, welches als „über” einem anderen Element beschrieben wird, zum Beispiel, nun unterhalb dieses Elementes sein.
Die vorliegende Lehre bezieht sich im Allgemeinen auf Bulk-akustische Welle (BAW) Resonatorstrukturen, welche FBARs, doppelte Bulk-akustische Resonatoren (DBARs) und gekoppelte Resonatorfilter (CRFs) aufweisen. Wie unten ausführlicher beschrieben werden wird, weisen die FBARs, DBARs und CRFs der repräsentativen Ausführungsbeispiele eine Kavität auf, welche in einem Substrat angeordnet ist. Eine erste Elektrode ist in der Kavität angeordnet und eine Planarisierungsschicht ist angrenzend zu der ersten Elektrode angeordnet. Die Planarisierungsschicht reduziert Diskontinuitäten an einer Verbindungsseite des BAW Resonators. In vorteilhafter Weise wird eine Reduktion von Verlust akustischer Energie aus den Diskontinuitäten realisiert, was in einer Verbesserung in Q und paralleler Impedanz (Rp) resultiert. Zusätzliche Planarisierungsschichten können in „gestapelten (stacked)” BAW Resonatoren, wie zum Beispiel DBARs und CRFs, bereitgestellt werden. Diese Planarisierungsschichten reduzieren ferner die akustischen Impedanzdiskontinuitäten und den zugehörigen Verlust von akustischer Energie.
Akustische Resonatoren, und insbesondere FBARs, können in einer Vielzahl von Konfigurationen für RF- und Mikrowellenvorrichtungen verwendet werden, wie zum Beispiel Filter und Oszillatoren, welche in einer Vielzahl von Frequenzbändern operieren. Für eine Verwendung in mobilen Kommunikationsvorrichtungen ist das 850 MHz „Mobilband (cellular band)” ein spezielles Beispiel für ein Frequenzband von Interesse. Im Allgemeinen nimmt die Größe eines BAW Resonators mit abnehmender Frequenz zu, so dass ein FBAR für das 850 MHz Band wesentlich größer als ein ähnlicher FBAR für das persönliche Kommunikationsservices (personal communication services) (PCS) 2 GHz Band sein wird. In der Zwischenzeit kann es, in Anbetracht des anhaltenden Trends, Komponenten von mobilen Kommunikationsvorrichtungen zu miniaturisieren, konzeptionell vorstellbar sein, dass ein BAW Resonator, welcher eine relativ große Größe hat, in Hälften geschnitten wird und die zwei Hälften, wobei jede von ihnen als ein kleinerer akustischer Resonator angesehen werden kann, übereinander gestapelt werden können. Ein Beispiel für einen solchen gestapelten BAW Resonators ist ein DBAR. In bestimmten Anwendungen stellen die BAW Resonatorstrukturen DBAR basierte Filter (zum Beispiel Leiterfilter) bereit.
Ein CRF weist eine Kopplungsstruktur auf, welche zwischen zwei vertikal gestapelten FBARs angeordnet ist. Der CRF kombiniert die akustische Aktion der zwei FBARs und stellt eine Bandpassfiltertransferfunktion bereit. Für einen gegebenen akustischen Stapel hat der CRF zwei fundamentale Resonanzmoden, eine symmetrische Mode und eine antisymmetrische Mode, von unterschiedlichen Reihenresonanzfrequenzen. Das Ausmaß des Unterschieds in den Frequenzen der Moden hängt unter anderem von dem Ausmaß oder der Stärke der Kopplung zwischen den zwei FBARs des CRF ab. Falls das Ausmaß der Kopplung zwischen den zwei FBARs zu groß ist (übergekoppelt (over-coupled)), ist das Passband unakzeptabel breit und eine unakzeptable „Senke (swag)” oder ein unakzeptabler „Abfall (dip)” in der Mitte des Passbandes resultiert, genau wie eine zugehörige unakzeptabel hohe Einfügungsdämpfung (insertion loss) in der Mitte des Passbandes. Falls das Ausmaß der Kopplung zwischen den FBARs zu gering ist (untergekoppelt (under-coupled)), ist das Passband des CRF zu schmal.
Bestimmte Details von FBARs, DBARs, CRFs, Materialien davon und ihre Verfahren der Herstellung können in einem oder mehreren der folgenden gemeinsam besessenen U.S. Patente, Patentanmeldungsveröffentlichungen und Patentanmeldungen gefunden werden: U.S. Pat.-Nr. 6,107,721 von Lakin, U.S. Patente 5,587,620 , 5,873,153 , 6,060,818 (Reexaminiation Anmeldung Nr. 90/010,854) und 6,507,983 von Ruby et al., U.S. Patent Nr. 7,629,865 von Ruby et al., U.S. Patent Nr. 7,280,007 von Feng et al., U.S. Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007/0205850 von Jamneala et al., U.S. Patent Nr. 7,388,454 von Richard C. Ruby et al., U.S. Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2010/0327697 von Choy et al. und U.S. Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2010/0327994 von Choy et al. Beispiele von DBARs und CRFs sowie ihre Materialien und Verfahren der Herstellung können in U.S. Patent Nr. 7,889,024 von Paul Bradley et al.; U.S. Patentanmeldung Nr. 13/074,094 von Shirakawa et al. und am 29. März 2011 eingereicht; U.S. Patentanmeldung Nr. 13/036,489 von Burak et al. und am 28. Februar 2011 eingereicht; U.S. Patentanmeldung Nr. 13/074,262 von Burak et al. und am 29. März 2011 eingereicht; U.S. Patentanmeldung Nr. 13/101,376 von Burak et al. und am 5. Mai 2011 eingereicht und U.S. Patentanmeldung Nr. 13/161,946 von Burak et al. und am 16. Juni 2011 eingereicht, gefunden werden. Die Offenbarung dieser Patente, Patentanmeldungsveröffentlichung und Patentanmeldungen werden spezifisch mittels Bezug hierin einbezogen. Es wird betont, dass die Komponenten, Materialien und Verfahren der Herstellung, welche in diesen Patenten und Patentanmeldungen beschrieben werden, repräsentativ sind und andere Verfahren der Herstellung und Materialien innerhalb der Erfahrung eines gewöhnlichen Fachmanns werden in Erwägung gezogen.
Ausführungsbeispiele, welche einen FBAR aufweisen
2A zeigt eine Draufsicht eines FBAR 200 in Übereinstimmung mit einem repräsentativen Ausführungsbeispiel. Der FBAR 200 weist eine obere Elektrode 201 (nachfolgend als zweite Elektrode 201 bezeichnet) auf, welche illustrativ fünf (5) Seiten aufweist, mit einer oberen Verbindungsseite 202 (nachfolgend als zweite Verbindungsseite 202 bezeichnet) und einer unteren Verbindungsseite 202' (nachfolgend als erste Verbindungsseite 202' bezeichnet), welche konfiguriert sind, die elektrischen Verbindungen zu dem FBAR 200 bereitzustellen. Wie in 2A und in den 2B~2E dargestellt, ist die zweite Verbindungsseite 202 im Allgemeinen eine Fortsetzung der leitenden Schicht, welche die zweite Elektrode 201 aufweist. Die zweite Verbindungsseite 202 und die erste Verbindungsseite 202' stellen Pfade für elektrische Signale zu der zweiten Elektrode 201 und der ersten Elektrode (nicht in 2A gezeigt) bereit, um gewünschte akustische Wellen in der piezoelektrischen Schicht 207 des FBAR 200 anzuregen.
2B zeigt eine Querschnittsansicht des FBAR 200, welcher in 2A dargestellt ist und welche entlang der Linie 2B-2B genommen ist. Ein Substrat 203 weist eine Kavität 204 auf. Eine erste Elektrode 205 ist über dem Substrat 203 angeordnet und über der Kavität 204 aufgehängt (suspended). Eine Planarisierungsschicht 206 ist über dem Substrat 203 bereitgestellt und kann nicht-ätzbares Borosilikatglas (NEBSG) sein. Wie klarer werden wird, wenn sich die vorliegende Beschreibung fortsetzt, ermöglicht es die Planarisierungsschicht 206, dass das Gebiet der „toten” FBAR Region minimiert wird, während sie zu gleichen Zeit die Reduktion der akustischen Impedanzdiskontinuitäten erlaubt, welche in bekannten FBAR Strukturen (zum Beispiel FBAR 100) resultieren können, in welchen die „untere” Elektrode vor der piezoelektrischen Schicht und vor der „oberen” Elektrode abschließt (zum Beispiel, die erste Elektrode 102 des FBAR 100 schließt in FBAR 100 vor der piezoelektrischen Schicht 103 und der zweiten Elektrode 104 ab).
Eine piezoelektrische Schicht 207 ist über der ersten Elektrode 205 bereitgestellt und weist hochtexturiertes c-Achsen piezoelektrisches Material (highly-textured c-axis piezoeletcric material) auf, wie zum Beispiel Aluminiumnitrid (AlN) oder Zinkoxid (ZnO). Die zweite Elektrode 201 ist über der piezoelektrischen Schicht 207 angeordnet.
Die Überlappung der Kavität 204, der ersten Elektrode 205, der piezoelektrischen Schicht 207 und der zweiten Elektrode 201 definiert die aktive Region 208 das FBAR 200. In repräsentativen Ausführungsbeispielen, die unten beschrieben werden, werden akustische Verluste an den Grenzen des FBAR 200 gemildert, um einen Modeneinschluss in der aktiven Region 208 zu verbessern.
In dem Ausführungsbeispiel, welches in 2B dargestellt ist, erstreckt sich die erste Elektrode 205 nur partiell über die Breite (x-Richtung in dem Koordinatensystem von 2B) der Kavität 204 und stößt oder grenzt (abuts) an die Planarisierungsschicht 206 an einer Abschlusskante 210 an. Die Kavität hat eine erste Kante 211 angrenzend an die zweite Verbindung 202 der ersten Elektrode 205. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Planarisierungsschicht 206 um eine Distanz 212 über die erste Kante 211 der Kavität 204 hinaus und stößt an eine Abschlusskante 210 der ersten Elektrode 205 auf der zweiten Verbindung 202 an. Entsprechend erstreckt sich, in dem repräsentativen Ausführungsbeispiel von 2B, die erste Elektrode 205 nicht über die Kavität 204 hinaus zu der ersten Kante 211. Mittels Setzens oder Auswählens der ersten Kante 211 der Kavität 204 als x = 0, ist die Distanz 212 zu der Abschlusskante 210 negativ in dem dargestellten Ausführungsbeispiel. Alternativ würde, falls die erste Elektrode 205 sich über die Kavität 204 hinaus erstreckt, die Distanz von der ersten Kante 211 zu der Abschlusskante 210 positiv sein (siehe 2E).
Die Abschlusskante 210 der ersten Elektrode 205 ist in einem Winkel relativ zu dem Substrat (x-Richtung in dem Koordinatensystem von 2B) angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel, welches in 2B dargestellt ist, ist die Abschlusskante 210 mit 90° relativ zu dem Substrat 203 angeordnet. Die Planarisierungsschicht 206 stößt an die Abschlusskante 210 mit einem Winkel an, welcher der Ergänzungswinkel zu dem Winkel der Abschlusskante ist. Als solches ist, in dem Ausführungsbeispiel, welches in 2B dargestellt ist, die Planarisierungsschicht 206 mit einem Winkel von 90° relativ zu dem Substrat 203 angeordnet. Es wird erwähnt, dass die Abschlusskante 210 nicht mit 90° relativ zu dem Substrat 203 angeordnet sein muss, und dass es andere Winkel sein können. Jedoch schließt die Planarisierungsschicht immer mit einem Winkel ab, welcher im Wesentlichen ergänzend zu dem Winkel der Abschlusskante 210 ist, so dass die Planarisierungsschicht 206 im Wesentlichen „fluchtend (flush)” in der vertikalen Dimension (y-Dimension in dem Koordinatensystem von 2B) mit der ersten Elektrode 205 ist. In dem die erste Elektrode 205 im Wesentlichen fluchtend mit der Planarisierungsschicht 206 ist, wird ein ebener Übergang zu der zweiten Verbindung 202 realisiert und die akustische Impedanzdiskontinuitäten, die bei solchen Schrägen auftreten, werden im Wesentlichen vermieden. Des Weiteren verbessert die Planarisierungsschicht 206 auf vorteilhafte Weise die Qualität des Wachsens von nachfolgenden Schichten (zum Beispiel hochtexturierte c-Achsen piezoelektrisches Material) und vereinfacht deren Prozessieren oder Verarbeiten.
Die zweite Elektrode 210 hat eine Abschlusskante 215 auf einer Seite gegenüberliegend der zweiten Verbindungsseite 202. Wie die Abschlusskante 210 der ersten Elektrode 205 stellt die Abschlusskante 215 eine akustische Impedanzdiskontinuität bereit. An der Abschlusskante 210 der ersten Elektrode 205 und an der Abschlusskante 215 der zweiten Elektrode 201 wird akustische Energie zurück in Richtung der aktiven Region 208 des FBAR 200 reflektiert (mittels der Pfeile 216 repräsentiert). Diese reflektierte Energie ist nicht sofort in die „tote” FBAR Region außerhalb der aktiven Region 208 verloren. Jedoch wird die akustische Energie auch an der Abschlusskante 210 der ersten Elektrode 205 und an der Abschlusskante 215 der zweiten Elektrode 201 gestreut. Jedoch werden, als ein Ergebnis der im Wesentlichen ebenen Struktur auf der Seite der zweiten Verbindung 202, welche mittels der Planarisierungsschicht 206 bereitgestellt wird, akustische Verluste infolge von Streuung reduziert, weil verteilte Impedanzdiskontinuitäten, welche aus der „geschrägten” Kontur in der Verbindungsregion (zum Beispiel wie in 1 dargestellt) resultieren, im Wesentlichen eliminiert werden.
Wie in 2B dargestellt, erstreckt sich die Planarisierungsschicht 206 über die erste Kante 211 der Kavität 204 hinaus. Diese Konfiguration stellt durch die wesentliche Elimination der „toten” FBAR Region einen signifikanten Vorteil über bekannte BAW Resonatoren bereit. Die „tote” Region eines BAW Resonators ist eine Region des BAW Resonators, wo die untere Elektrode, die obere Elektrode und die piezoelektrische Schicht sich mit dem Substrat und nicht mit der Kavität eines anderen akustischen Reflektors überdecken oder überlappen. Akustische Energie, welche in der „toten” Region des BAW Resonators generiert wird, kann in das Substrat (zum Beispiel mittels Pfeil 114 in 1 gezeigt) gestreut werden. Streuung von akustischer Energie in das Substrat kann einen schädlichen Einfluss auf die elektrische Performanz des BAW Resonators haben, was sich in einem reduzierten Q und R_p des BAW Resonators manifestiert.
Wie gewürdigt werden kann, beinhaltet der FBAR 200, welcher in 2B dargestellt ist, keine „tote” FBAR Region, weil die erste Elektrode 205, die zweite Elektrode 201 und die piezoelektrische Schicht 207 sich nicht in dem Substrat 203 überlappen, außer über der Kavität 204. Wie unten ausführlicher beschrieben wird, wird eine gesamte Verbesserung in Q und R_p realisiert.
Es gibt drei ausgeprägte Abschlusskanten von Schichten des FBAR 200, welche lokalisiert sind, den Q-Faktor des FBAR 200 mittels Reduzierens von Energieverlust in Streuung und unerwünschte Moden zu optimieren. Zwei dieser Abschlusskanten sind auf den Verbindungsseiten (zum Beispiel die erste Verbindungsseite 202' und die zweite Verbindungsseite 202) der ersten und zweiten Elektrode 205, 201 des FBAR 200 lokalisiert und werden gegenwärtig in Verbindung mit 2B beschrieben. Die dritte Art von Abschlusskanten, welche nicht verbunden sind, wird in Verbindung mit 2C beschrieben.
Mit Bezug auf 2B wird die Lokalisierung der Abschlusskante 215 der zweiten Elektroden 201 mittels der Distanz 218 zwischen der Abschlusskante 215 und der zweiten Kante 213 der Kavität 204 bestimmt. Die Lokalisierung der Abschlusskante 210 der ersten Elektrode 205 wird mittels der Distanz 212 zwischen der Abschlusskante 210 der ersten Elektrode 205 und der ersten Kante 211 der Kavität 204 bestimmt.
2C zeigt eine Querschnittsansicht des FBAR 200, welcher in 2A dargestellt ist und welche entlang der Linie 2C-2C genommen ist. Abschlusskanten 219, 220 der zweiten Elektrode 201 und Abschlusskanten 221, 222 der ersten Elektrode 205 sind nicht auf Verbindungsseiten des FBAR lokalisiert. Die Lokalisierungen der Abschlusskanten 219~222 werden, bis zu der ersten Näherung (das heißt mit Vernachlässigung von Effekten, welche sich auf die Anwesenheit der ersten und zweiten Kanten 211, 213 der Kavität 204 beziehen), mittels der Distanzen 223 und 224 bestimmt, welche die Abschlusskanten 219, 221 und 220, 222 der jeweiligen ersten und zweiten Elektrode 205, 201 trennen und in 2C dargestellt sind.
Im Allgemeinen kann verbesserter Energieeinschluss erreicht werden, falls die Distanzen 212, 218, 223 und 224 ausgewählt werden, ein ungerades ganzzahliges Vielfaches einer Viertelwellenlänge (λ/4) einer komplexen Dicken-Extension-Eigenmode zu sein, welche jenseits der Abschlusskanten 210, 215, 219, 220, 221 und 222 (das heißt nicht in der aktiven Region 208 des FBAR 200) existieren. Die Auswahl der Distanzen, welche diese Bedingungen erfüllen, stellt eine vorteilhafte Unterdrückung der modalen Amplitude, welche jenseits der aktiven Region 208 der Membran des FBAR 200 erlaubt ist, bereit. Die Unterdrückung der modalen Amplitude jenseits der aktiven Region resultiert vorteilhaft in einem höheren Q und parallelem Widerstand Rp des FBAR 200.
Wie oben erwähnt, werden viele Details der Verfahren und Materialen, welche zum Herstellen des FBAR 200 des repräsentativen Ausführungsbeispiels verwendet werden, in gemeinsam besessenen Patenten und Patentanmeldungen beschrieben, die oben genannt sind. Die Planarisierungsschicht 206 (und andere Planarisierungsschichten, welche in den repräsentativen Ausführungsbeispielen nachstehend beschrieben werden) wird mittels Variation von solchen bekannten Verfahren hergestellt, welche gegenwärtig beschrieben werden.
Nach Bilden der Kavität 204 in dem Substrat 203 wird ein Opfermaterial (nicht gezeigt) in der Kavität 204 bereitgestellt. Die erste Elektrode 205 wird mittels eines bekannten Verfahrens über dem Substrat 203 gebildet. Die erste Elektrode 205 erstreckt sich nur teilweise quer über das Opfermaterial (das heißt mittels Distanz 214). Die Planarisierungsschicht 206 wird dann über dem Substrat unterhalb der zweiten Verbindungsseite 202 bereitgestellt und erstreckt sich von der ersten Kante 211 der Kavität 204 um die Distanz 212 über die Opferschicht. Das Ablagern der Planarisierungsschicht 206 resultiert auch darin, dass Planarisierungsmaterial über der ersten Elektrode 205 abgelagert wird. Ein bekanntes Planarisierungsverfahren (zum Beispiel chemisch-mechanisches Polieren (CMP)) wird verwendet, um das Planarisierungsmaterial von der oberen Oberfläche der ersten Elektrode 205 zu entfernen und die Planarisierungsschicht 206 ist deshalb im Wesentlichen „fluchtend” mit der ersten Elektrode 205. Nachdem der Planarisierungsschritt abgeschlossen ist, werden die piezoelektrische Schicht 207 und die zweite Elektrode 201 mittels bekannter Verfahren und Materialien gebildet. Nachdem die Schichtstruktur des FBAR 200 abgeschlossen ist, wird die Opferschicht entfernt und die Kavität 204 wird offengelegt.
In einem repräsentativen Ausführungsbeispiel hat, nachdem der Planarisierungsschritt erfolgt ist, die Planarisierungsschicht 206 eine Dicke, welche im Wesentlichen die Gleiche wie die Dicke der ersten Elektrode 205 ist. Als solches ist die Planarisierungsschicht 206 im Wesentlichen fluchtend mit der ersten Elektrode 205. Die Planarisierungsschicht 206 weist ein geeignetes Material auf, welches nicht in irgendeinem nachfolgenden Verarbeiten entfernt oder geändert (wie zum Beispiel Entfernen des Opfermaterials aus der Kavität) werden kann, nachdem die Planarisierung abgeschlossen ist. Illustrativ weist die Planarisierungsschicht ein Glasmaterial auf, wie zum Beispiel nicht-ätzbares Borosilikatglas (NEBSG). Jedoch werden andere Materialien mit bestimmten gewünschten elektrischen Eigenschaften, akustischen Eigenschaften und mechanischen Eigenschaften und bestimmten gewünschten Verarbeitungseigenschaften mittels der vorliegenden Lehre in Erwägung gezogen.
Um einen Einschluss von elektrischen Strömen und Feldern in die aktive Region 208 des FBAR 200 bereitzustellen, ist das Material, welches für die Planarisierungsschicht 206 ausgewählt ist, in vorteilhafter Weise ein dielektrisches Material und ist illustrativ ausgewählt, eine verhältnismäßig geringe relative dielektrische Konstante zu haben, um ein Fringing des elektrischen Feldes jenseits die Abschlusskante 210 zu minimieren.
Des Weiteren wird das Material, welches für die Planarisierungsschicht 206 verwendet wird, ausgewählt, die Existenz von gefangenen akustischen Wellen an der Grenzschicht der Planarisierungsschicht 206 und der piezoelektrischen Schicht 207 zu reduzieren oder zu eliminieren. Solche gefangenen akustischen Wellen fördern (foster) eine ungewünschte Leckage (leakage) von akustischer Energie in die Region außerhalb der Kavität 204.
Das Material, welches für die Planarisierungsschicht verwendet wird, bildet eine mechanisch schroffe (rugged) Grenzschicht der Planarisierungsschicht 206 und der ersten Elektrode 205. Erwähnenswerter Weise könnten Hohlräume (voids) an der Grenzschicht der Planarisierungsschicht 206 und der ersten Elektrode 205 eine Konversion der Dicken-Extensionsbewegung (thickness extensional motion) der aktiven Region 208 des FBAR 200 in ungewünschte Scher- und Beugungsmoden resultieren. Zusätzlich würde willkürliches Schließen von solchen Hohlräumen während des Vorrichtungsbetriebs (unter hohen elektrischen Feldoperationsbedingungen) eine ungewünschte Zunahme von Rauschen (noise) verursachen, das mittels des Filters generiert wird. Des Weiteren sollte das Material, welches für die Planarisierungsschicht 206 ausgewählt wird, auch eine verhältnismäßig feste Grenzschicht mit dem Material der piezoelektrischen Schicht 207 bilden, um eine Absplitterung der Schichten zu vermeiden, welche den FBAR 200 bilden.
Schließlich sollte das Planarisierungsmaterial ausreichend „weich” sein, um ein Entfernen und Glätten mit dem nachfolgenden Entfernungs/Planarisierungsschritt (zum Beispiel CMP) zu erlauben.
2D zeigt eine Querschnittsansicht des FBAR 225 in Übereinstimmung mit einem repräsentativen Ausführungsbeispiel. Viele Aspekte des FBAR 225 und seiner Verfahren der Herstellung sind mit solchen des FBAR 200 gemeinsam und werden nicht wiederholt, um zu vermeiden, dass die Beschreibung des vorliegend beschriebenen repräsentativen Ausführungsbeispiels verschleiert wird.
Der FBAR 225 weist eine Planarisierungsschicht 206, welche sich über die ersten Kante 211 der Kavität 204 hinweg erstreckt, und eine erste Elektrode 205 auf, welche über der Kavität 204 abschließt, wie oben beschrieben wird. Anders als FBAR 200, in welchem die Abschlusskante 210 der ersten Elektrode 205 parallel zu einer Normalen (das heißt y-Richtung des Koordinatensystems von 2B) des Substrats 203 ist, hat die erste Elektrode 205 eine Abschlusskante 226, welche in einem Nicht-Null-Winkel relativ zu der Normalen (das heißt y-Richtung des Koordinatensystems von 2B) orientiert ist. In einem repräsentativen Ausführungsbeispiel kann die Abschlusskante 226 bei einem Winkel bis zu ungefähr 75° relativ zu der Normalen des Substrats 203 orientiert sein. In einem Ausführungsbeispiel ist die Abschlusskante 226 in einem Winkel von 45° relativ zu der Normalen orientiert. Die Planarisierungsschicht 206 weist eine Abschlusskante 227 bei einem Nicht-Null-Winkel relativ zu der Normalen zu dem Substrat 203 auf. Wie in 2D dargestellt ist, ist die Abschlusskante 227 bei einem Ergänzungswinkel (welcher mit Bezug zu der x-Achse in dem Koordinatensystem von 2D gemessen ist) zu dem Winkel der Abschlusskante 226 (relativ zu der x-Achse), so dass die gegenüberliegenden Abschlusskanten 226, 227 im Wesentlichen relativ zueinander fluchtend sind. Die Abschlusskante 226 erzeugt in vorteilhafter Weise eine schroffere Verbindung zwischen der ersten Elektrode 205 und der Planarisierungsschicht 206, während das Gebiet der Überlappung zwischen diesen zwei Materialien vergrößert wird. Auf der anderen Seite ist ein Nachteil einer solchen Verbindung, dass sie eine schiefe (slanted) Grenzfläche erzeugt, welche dazu neigt, Störmoden-Anregungen (spurious mode excitation) zu verstärken und ein wenig den Q-Faktor und Rp des FBAR 225 zu reduzieren.
Wie oben beschrieben wird, stellt die Planarisierungsschicht 206 eine im Wesentlichen ebene Struktur auf der zweiten Verbindungsseite 202 bereit, wodurch im Wesentlichen die „tote” FBAR Region eliminiert wird, welche in bekannten FBAR Vorrichtungen gefunden werden kann. Als solches werden akustische Verluste aufgrund von Streuung reduziert, weil Impedanzdiskontinuitäten, welche aus der „geschrägten” Kontur in der Verbindungsregion resultieren (zum Beispiel wie in 1 dargestellt ist), im Wesentlichen eliminiert werden. Zusätzlich verbessert die Planarisierungsschicht 206 in vorteilhafter Weise die Qualität des Wachsens der nachfolgenden Schichten (zum Beispiel hochtexturierte c-Achsen piezoelektrisches Material) und vereinfacht deren Verarbeiten.
Mit Bezug auf 2B hat die zweite Elektrode 201 eine Abschlusskante 215 auf einer Seite gegenüberliegend der zweiten Verbindungsseite 202. Ähnlich der Abschlusskante 210 der ersten Elektrode 205 stellt die Abschlusskante 215 eine akustische Impedanzdiskontinuität bereit. Bei der Abschlusskante 210 der ersten Elektrode 205 und bei der Abschlusskante 215 der zweiten Elektrode 210 wird akustische Energie (wie mittels der Pfeile 216 repräsentiert wird) zurück in Richtung der aktiven Region 208 des FBAR 200 reflektiert. Diese reflektierte Energie ist nicht sofort in der „toten” FBAR Region außerhalb der aktiven Region 208 verloren. Jedoch wird die akustische Energie auch an der Abschlusskante 210 der ersten Elektrode 205 und an der Abschlusskante 215 der zweiten Elektrode 201 gestreut. Jedoch, als ein Ergebnis der im Wesentlichen ebenen Struktur auf der zweiten Verbindungsseite 202, welche mittels der Planarisierungsschicht 206 bereitgestellt wird, werden akustische Verluste aufgrund von Streuung reduziert, weil Impedanzdiskontinuitäten, welche aus der „geschrägten” Kontur in der Verbindungsregion (zum Beispiel wie in 1 dargestellt ist) resultieren, im Wesentlichen eliminiert werden.
2E zeigt eine Querschnittsansicht des FBAR 228 in Übereinstimmung mit einem repräsentativen Ausführungsbeispiel. Viele Aspekte des FBAR 228 und seiner Verfahren der Herstellung sind mit solchen von FBAR 200 gemeinsam und werden nicht wiederholt, um zu vermeiden, dass die Beschreibung des vorliegend beschriebenen repräsentativen Ausführungsbeispiels verschleiert wird.
In dem FBAR 228 überspannt die erste Elektrode 205 die Kavität 204 und ist über dem Substrat 203 unterhalb der zweiten Verbindung 202 des FBAR 228 angeordnet. Als solches erstreckt sich die erste Elektrode 205 über die zweite Kante 213 der Kavität 204 hinaus und über die gegenüberliegende erste Kante 211 der Kavität 204. Die erste Elektrode 205 erstreckt sich um eine Distanz 229 über das Substrat 203 hinaus und stößt an die Planarisierungsschicht 206 an. Wie vorher ist, in dem ausgewählt wird, dass die erste Kante 211 der Kavität 204 bei x = 0 ist, die Distanz 229 zu der Abschlusskante 210 positiv. In einem repräsentativen Ausführungsbeispiel ist die Distanz 229 gleich zu oder kleiner als eine Viertelwellenlänge der ersten propagierenden Eigenmode in der aktiven Region 208 des FBAR 200. Im Allgemeinen wird ein Abschließen der ersten Elektrode 205 über dem Substrat eine „tote” FBAR Region bei der Überlappung der ersten Elektrode 205, der piezoelektrischen Schicht 207 und der zweiten Elektrode 201 über dem Substrat 203 und nicht über der Kavität 204 erzeugen. Die „tote” FBAR Region wird in einigen Verlusten von akustischer Energie in das Substrat 203 resultieren. In vorteilhafter Weise wird jedoch die Konfiguration, die in 2E dargestellt ist, eine Robustheit des FBAR 228 vergrößern. Numerische Simulationen zeigen auch, dass falls die Distanz 229 gleich zu einer Viertelwellenlänge der propagierenden Dicken-Extensionsmode in der aktiven Region 230 ist, eine Restverbesserung des Q-Faktors und Rp realisiert werden können.
Wie oben beschrieben ist, stellt die Planarisierungsschicht 206 eine im Wesentlichen ebene Struktur auf der zweiten Verbindungsseite 202 bereit, wodurch im Wesentlichen die „tote” FBAR Region eliminiert wird, welche in bekannten FBAR Vorrichtungen gefunden wird. Als solches werden akustische Verluste aufgrund von Streuung reduziert, weil Impedanzdiskontinuitäten im Wesentlichen eliminiert werden, welche aus der „geschrägten” Kontur in der Verbindungsregion (zum Beispiel wie in 1 dargestellt ist) resultieren. Zusätzlich verbessert die Planarisierungsschicht 206 in vorteilhafter Weise die Qualität eines Wachsens von nachfolgenden Schichten (zum Beispiel hochtexturiertes c-Achsen piezoelektrisches Material) und vereinfacht deren Verarbeiten.
Ausführungsbeispiele, welche einen doppelten Bulk Akustik Resonator (DBAR) aufweisen
3 ist eine Querschnittsansicht eines doppelten Bulk Akustik Resonators (DBAR) in Übereinstimmung mit repräsentativen Ausführungsbeispielen. Viele Details des vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiels sind mit solchen gemeinsam, welche oben in Verbindung mit den repräsentativen Ausführungsbeispielen der 2A–2E beschrieben werden. Im Allgemeinen werden gemeinsame Details nicht in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele, welche einen DBAR aufweisen, wiederholt.
3 ist eine Querschnittsansicht eines DBAR 300 in Übereinstimmung mit einem repräsentativen Ausführungsbeispiel. Ein Substrat 301 weist eine Kavität 302 auf. Eine erste Elektrode 303 ist über dem Substrat 301 angeordnet und über der Kavität 302 aufgehängt. Eine erste Planarisierungsschicht 304 ist über dem Substrat 301 bereitgestellt und stößt an eine erste Abschlusskante 305 der ersten Elektrode 303 an.
Eine erste piezoelektrische Schicht 306 ist über der ersten Elektrode 303 bereitgestellt und weist ein hochtexturiertes c-Achsen piezoelektrisches Material wie zum Beispiel Aluminiumnitrid (AlN) oder Zinkoxid (ZnO) auf. Eine zweite Elektrode 307 ist über der ersten piezoelektrischen Schicht 306 angeordnet. Eine zweite Planarisierungsschicht 308 ist über der ersten piezoelektrischen Schicht 306 bereitgestellt und stößt an eine zweite Abschlusskante 310 der zweiten Elektrode 307 an.
Eine zweite piezoelektrische Schicht 309 ist über der zweiten Elektrode 307 und der zweiten Planarisierungsschicht 308 angeordnet. Eine dritte Elektrode 311 ist über der zweiten piezoelektrischen Schicht 309 angeordnet.
Der DBAR 300 weist eine aktive Region 313 zwischen den Linien 314, 315 auf und weist eine Überlappung der Kavität 302, der ersten Elektrode 303, der ersten piezoelektrischen Schicht 306, der zweiten Elektrode 307, der zweiten piezoelektrischen Schicht 309 und der dritten Elektrode 311 auf.
Wie in 3 dargestellt ist, erstreckt sich die erste Elektrode 303 über eine erste Kante 316 der Kavität 302 hinaus, aber die erste Abschlusskante 305 der ersten Elektrode 303 erreicht nicht eine zweite Kante 317 der Kavität 302. Folglich überspannt in dem repräsentativen Ausführungsbeispiel die erste Elektrode 303 nicht die Kavität 302. Ähnlich erstreckt sich die zweite Elektrode 307 über die zweite Kante 317 der Kavität 302 hinaus, aber die zweite Abschlusskante 310 der zweiten Elektrode 307 erreicht nicht die erste Kante 316 der Kavität 302. Folglich überspannt die zweite Elektrode 307 nicht die Kavität 302 in dem repräsentativen Ausführungsbeispiel. Schließlich erstreckt sich die dritte Elektrode 311 über die erste Kante 316 der Kavität 302 hinaus, aber die erste Abschlusskante 305 der ersten Elektrode 303 erreicht nicht die zweite Kante 317 der Kavität 302. Folglich überspannt die dritte Elektrode 311 nicht die Kavität 302.
Wie gewürdigt werden kann, weist eine „tote” DBAR Region keine Überlappung über der Kavität der ersten Elektrode 303, der ersten piezoelektrischen Schicht 306, der zweiten Elektrode 307, der zweiten piezoelektrischen Schicht 309 und der dritten Elektrode 311 auf. Jedoch, weil sich die erste und zweite Planarisierungsschicht 304, 308 über jeweilige erste und zweite Kanten 316, 317 der Kavität 302 hinaus erstrecken, gibt es keine Region, wo die erste Elektrode 303, die erste piezoelektrische Schicht 306, die zweite Elektrode 307, die zweite piezoelektrische Schicht 309 und die dritte Elektrode 311 einander überlappen, aber nicht die Kavität 302 überlappen. Als solches, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, gibt es keinen „toten” DBAR auf einer ersten Verbindungsseite 318 (Verbindung zu der ersten und dritten Elektrode 303, 311) und keinen „toten” DBAR auf einer zweiten Verbindungsseite 319 (Verbindung zu der zweiten Elektrode 307).
Während es für die erste Abschlusskante 305 der ersten Elektrode 303 und/oder der zweiten Abschlusskante 310 der zweiten Elektrode 307 und/oder der dritten Abschlusskante 312 der dritten Elektrode 311 nützlich ist, über der Kavität zu erscheinen, wie oben beschrieben wird, ist dies nicht erforderlich. Stattdessen können eine oder mehrere der ersten, zweiten und dritten Elektroden 303, 307 und 311 die Kavität 302 überspannen und jeweilige erste, zweite und dritte Abschlusskanten 305, 310, 312 über dem Substrat 301 in jeweiligen ersten und zweiten Verbindungsseiten 318, 319 lokalisiert sein.
Ungeachtet der Lokalisierung der ersten, zweiten und dritten Abschlusskanten 305, 310, 312 stellen die erste Planarisierungsschicht 304 und die zweite Planarisierungsschicht 308 jeweils einen im Wesentlichen ebenen Schichtstapel und die Vorteile davon bereit. Besonders ist jede Schicht im Wesentlichen entlang der ersten und zweiten Verbindungsseiten 318, 319 eben. Als solches werden akustische Verluste aufgrund von Streuung reduziert, weil Impedanzdiskontinuitäten, welche aus der „geschrägten” Kontur in den bekannten Vorrichtungen (zum Beispiel wie in 1 dargestellt) resultieren, im Wesentlichen eliminiert werden. Zusätzlich verbessern die erste und/oder zweite Planarisierungsschicht 304, 308 in vorteilhafter Weise die Qualität eines Wachsens von nachfolgenden Schichten (zum Beispiel hochtexturiertes c-Achsen piezoelektrisches Material) und vereinfachen deren Verarbeiten.
Schließlich werden die Lokalisierung der ersten, zweiten und dritten Abschlusskanten 305, 310, 312 ausgewählt, um die erste, zweite und dritte Elektrode 300, 307, 311 mit einer speziellen Länge bereitzustellen, um ferner gewünschte Reflektionen von akustischer Energie „zurück” in die aktiven Region 313 zu verbessern, und dadurch die Performanz des DBAR 300 mittels Reduzierens von akustischer Verluste in ungewünschte Moden zu verbessern. Besonders kann, in einem repräsentativen Ausführungsbeispiel, die erste und dritte Elektrode 303 und 311 jeweils über die Kavität bei einer Distanz von/vor der zweiten Kante 317 der Kavität 302 (das heißt eine Distanz zwischen Linie 314 und der zweiten Kante 317 der Kavität 302) abschließen, wobei die Distanz gleich zu einem ungeraden ganzzahligen Vielfachen einer Viertelwellenlänge einer fundamentalen (TE2) komplexen propagierenden Eigenmode in der Region zwischen der ersten und dritten Abschlusskante 305, 307 der ersten bzw. dritten Elektrode 303, 311 und der zweiten Kante 317 der Kavität 302 ist. Ähnlich kann die zweite Elektrode 307 über die Kavität 302 bei einem Abstand von der ersten Kante 316 der Kavität 302 (das heißt einer Distanz zwischen der ersten Kante der Kavität 316 und Linie 315) gleich zu einem ungeraden ganzzahligen Vielfachen einer Viertelwellenlänge einer fundamentalen (TE2) komplexen propagierenden Eigenmode in der Region zwischen der zweiten Abschlusskante 310 und der ersten Kante 316 der Kavität 302 abschließen.
In einem anderen repräsentativen Ausführungsbeispiel überspannen eine oder mehrere der ersten, zweiten und dritten Elektroden 303, 307 und 311 die Kavität 302 und jeweilige erste, zweite und dritte Abschlusskanten 305, 310, 312 sind über dem Substrat 301 in jeweiligen ersten und zweiten Verbindungsseiten 318, 319 lokalisiert. In solch einem Ausführungsbeispiel könnten sich die erste und dritte Elektrode 303 und 311 über die zweite Kante 317 der Kavität 302 hinweg erstrecken und die erste und zweite Abschlusskante 305, 312 könnten über dem Substrat 301 in der zweiten Verbindungsseite 319 lokalisiert sein. Ähnlich könnte sich die zweite Elektrode 307 über die erste Kante 316 der Kavität 302 hinweg erstrecken und die zweite Abschlusskante 310 könnte über dem Substrat 301 in der ersten Verbindungsseite 318 lokalisiert sein. Im Allgemeinen würden ähnliche Überlegungen wie für FBAR 228 gelten, wenn die erste, zweite und dritte Elektrode 303, 307, 311 über das Substrat 301 im DBAR 300 erstreckt werden.
Wie oben erwähnt, werden viele Details der Verfahren und Materialien, die verwendet werden, um den DBAR 300 des repräsentativen Ausführungsbeispiels herzustellen, voranstehend in gemeinsam besessenen Patenten und Patentanmeldungen beschrieben. Die erste Planarisierungsschicht 304 (und andere Planarisierungsschichten, welche in repräsentativen Ausführungsbeispielen unten beschrieben werden) ist mittels Variation von solchen bekannten Verfahren hergestellt, welche gegenwärtig beschrieben werden.
Nach Bilden der Kavität 302 in dem Substrat 301 wird ein Opfermaterial (nicht gezeigt) in der Kavität 302 bereitgestellt. Die erste Elektrode 303 wird über dem Substrat 301 mittels eines bekannten Verfahrens gebildet. Die erste Elektrode 303 erstreckt sich nur teilweise über das Opfermaterial. Die erste Planarisierungsschicht 304 wird dann über dem Substrat 301 bereitgestellt und erstreckt sich um eine Distanz 320 von der ersten Kante 316 der Kavität 302 über die Opferschicht hinaus. Die Ablagerung der ersten Planarisierungsschicht 304 resultiert auch darin, dass Planarisierungsmaterial über der ersten Elektrode 303 abgelagert wird. Ein bekanntes Planarisierungsverfahren (zum Beispiel (CMP)) wird verwendet, um das Planarisierungsmaterial von der oberen Oberfläche der ersten Elektrode 303 zu entfernen, und deshalb ist die erste Planarisierungsschicht 304 im Wesentlichen „fluchtend” mit der ersten Elektrode 303. Nachdem der Planarisierungsschritt abgeschlossen ist, werden die erste piezoelektrische Schicht 306 und die zweite Elektrode 307 mittels bekannter Verfahren und Materialien gebildet. Die zweite Planarisierungsschicht 308 wird dann über der ersten piezoelektrischen Schicht 306 bereitgestellt und erstreckt sich um eine Distanz 320 von der ersten Kante 316 der Kavität 302 über die Kavität 302 hinaus. Die Ablagerung der zweiten Planarisierungsschicht 308 resultiert auch darin, dass Planarisierungsmaterial über der zweiten Elektrode 307 abgelagert wird. Ein bekanntes Planarisierungsverfahren (zum Beispiel (CMP)) wird verwendet, um das Planarisierungsmaterial von der oberen Oberfläche der zweiten Elektrode 307 zu entfernen, und deshalb ist die zweite Planarisierungsschicht 308 im Wesentlichen „fluchtend” mit der zweiten Elektrode 307.
Die zweite piezoelektrische Schicht 309 und die dritte Elektrode 311 werden mittels bekannter Verfahren und Materialien über der zweiten piezoelektrischen Schicht 309 hergestellt. Nachdem die Schichtstruktur des DBAR 300 abgeschlossen ist, wird die Opferschicht entfernt und die Kavität 302 offengelegt.
In einem repräsentativen Ausführungsbeispiel hat, nachdem der Planarisierungsschritt erfolgt ist, die erste Planarisierungsschicht 304 eine Dicke (y-Richtung des Koordinatensystems von 3), welche im Wesentlichen die Gleiche wie die Dicke der ersten Elektrode 303 ist. Als solches ist die erste Planarisierungsschicht 304 im Wesentlichen fluchtend mit der ersten Elektrode 303. Ähnlich hat, nach dem zweiten Planarisierungsschritt, die zweite Planarisierungsschicht 308 eine Dicke (y-Richtung des Koordinatensystems von 3), welche im Wesentlichen die Gleiche wie die Dicke der zweiten Elektrode 307 ist. Als solches ist die zweite Planarisierungsschicht 308 im Wesentlichen fluchtend mit der zweiten Elektrode 307. Wie oben erwähnt, weisen die erste und zweite Planarisierungsschicht 304, 308 jeweils ein geeignetes Material auf, welches nicht in irgendeinem nachfolgenden Verarbeiten entfernt oder geändert werden wird (zum Beispiel Entfernen des Opfermaterials aus der Kavität), nachdem die Planarisierung abgeschlossen ist. Illustrativ weist die Planarisierungsschicht ein Glasmaterial wie zum Beispiel nicht-ätzbares Borosilikatglas (NEBSG) auf.
Ausführungsbeispiele, welche einen gekoppelten Resonatorfilter (CRF) aufweisen
4 ist eine Querschnittsansicht eines gekoppelten Resonatorfilters (CRF) 400 in Übereinstimmung mit einem repräsentativen Ausführungsbeispiel. Viele Details der vorliegenden Ausführungsbeispiele sind gemeinsam zu solchen, welche oben in Verbindung mit den repräsentativen Ausführungsbeispielen von 2A–3 beschrieben werden. Im Allgemeinen werden gemeinsame Details nicht in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele wiederholt, welche ein CRF 400 aufweisen.
Ein Substrat 401 weist eine Kavität 402 auf. Eine erste Elektrode 403 ist über dem Substrat 401 angeordnet und überspannt die Kavität 402. Eine erste Planarisierungsschicht 404 ist über dem Substrat bereitgestellt und stößt an eine Abschlusskante 405 der ersten Elektrode 403 an.
Eine erste piezoelektrische Schicht 406 wird über der ersten Elektrode 403 bereitgestellt und weist ein hochtexturiertes c-Achsen piezoelektrisches Material auf, wie zum Beispiel Aluminiumnitrid (AlN) oder Zinkoxid (ZnO). Eine zweite Elektrode 407 ist über der ersten piezoelektrischen Schicht 406 angeordnet.
Eine zweite Planarisierungsschicht 480 wird über der ersten piezoelektrischen Schicht 406 bereitgestellt und stößt an die zweite Elektrode 407 an. Die akustische Kopplungsschicht 411 wird über der zweiten Elektrode 407 bereitgestellt. Die akustische Kopplungsschicht 411 weist illustrativ Karbon-dotiertes Oxid (CDO) oder NEBSG oder Karbon-dotiertes Siliziumoxid (SiOCH) auf, wie in der gemeinsam besessenen U.S. Patentanmeldung Nr. 12/710,640 mit dem Titel „Bulk Acoustic Resonator Structures Comprising a Single Material Acoustic Coupling Layer Comprising Inhomogenous Acoustic Property” von Elbrecht et al. und am 23. Februar 2010 eingereicht, auf. Die Offenbarung dieser Patentanmeldung wird ausdrücklich mittels Bezug einbezogen. Besonders gehören SiOCH-Filme des repräsentativen Ausführungsbeispiels zu einer allgemeinen Klasse von dielektrischen Materialien mit einer verhältnismäßig geringen dielektrischen Konstante (low-k), welche oft als Karbon-dotiertes Oxid (CDO) bezeichnet werden. Alternativ kann die akustische Kopplungsschicht 411 andere dielektrische Materialien mit geeigneter akustischer Impedanz und akustischer Abschwächung aufweisen, einschließlich aber nicht limitiert auf poröses Siliziumoxinitrid (SiON), poröses Bor-dotiertes Silikatglas (BSG) oder poröses Phosphorsilikatglas (PSG). Im Allgemeinen wird das Material, welches für die Kopplungsschicht 112 verwendet wird, ausgewählt, um verhältnismäßig geringe akustische Impedanz und Verlust bereitzustellen, um gewünschte Bandpasscharakteristiken bereitzustellen.
Wie in 4 dargestellt, ist die akustische Kopplungsschicht 411 über der zweiten Elektrode 407 angeordnet. Eine dritte Planarisierungsschicht 409 ist über der zweiten Elektrode 407 und der zweite Planarisierungsschicht 408 bereitgestellt und stößt an die akustische Kopplungsschicht 411 an. Eine dritte Elektrode 412 ist über der akustischen Kopplungsschicht 411 und der dritten Planarisierungsschicht 409 bereitgestellt. Eine vierte Planarisierungsschicht 410 ist über der dritten Planarisierungsschicht 409 bereitgestellt und stößt an die dritte Elektrode 412 an.
Eine zweite piezoelektrische Schicht 416 ist über der dritten Elektrode 412 und der vierten Planarisierungsschicht 410 bereitgestellt. Eine vierte Elektrode 417 ist über der zweiten piezoelektrischen Schicht 416 bereitgestellt.
Der CRF 400 weist eine aktive Region 418 zwischen den Linien 419, 420 auf und weist eine Überlappung der Kavität 402, der ersten Elektrode 403, der ersten piezoelektrischen Schicht 406, der zweiten Elektrode 407, der akustischen Kopplungsschicht 411, der dritten Elektrode 412, der zweiten piezoelektrischen Schicht 416 und der vierten Elektrode 417 auf.
Wie in 4 dargestellt, erstreckt sich die erste Elektrode 403 über eine erste Kante 421 der Kavität 402 hinaus, aber die Abschlusskante 405 der ersten Elektrode 403 erreicht eine zweite Kante 422 der Kavität 402 nicht. Folglich überspannt die erste Elektrode 403 nicht die Kavität 402 in dem repräsentativen Ausführungsbeispiel. Ähnlich erstreckt sich die zweite Elektrode 407 und die dritte Elektrode 412 jeweils über die zweite Kante 422 der Kavität 402 hinaus, aber die Abschlusskante 413 der zweiten Elektrode 407, die Abschlusskante 414 der akustischen Kopplungsschicht 411 und die Abschlusskante 415 der dritten Elektrode 412 erreichen die erste Kante 421 der Kavität 402 nicht. Folglich überspannen die zweite und dritte Elektrode 407, 412 und die akustische Kopplungsschicht 411 die Kavität 402 in dem repräsentativen Ausführungsbeispiel nicht. Die vierte Elektrode 417, ähnlich wie die erste Elektrode 403, erstreckt sich über eine erste Kante 421 der Kavität 402 hinaus, aber eine Abschlusskante 423 der vierten Elektrode 417 erreicht eine zweite Kante 422 der Kavität 402 nicht. Folglich überspannt die vierte Elektrode 417 nicht die Kavität 402 in dem repräsentativen Ausführungsbeispiel.
Wie gewürdigt werden kann, weist eine „tote” CRF Region eine Überlappung, nicht über die Kavität 402, der ersten Elektrode 403, der piezoelektrischen Schicht 406, der zweiten Elektrode 407, der akustischen Kopplungsschicht 411, der dritten Elektrode 412, der zweiten piezoelektrischen Schicht 416 und der vierten Elektrode 417 auf. Jedoch, weil die erste, zweite, dritte und vierte Planarisierungsschicht 404, 408, 409 und 410 sich über jeweilige erste und zweite Kanten 421, 422 der Kavität 402 erstrecken, gibt es keine Region, wo die erste Elektrode 403, die erste piezoelektrische Schicht 406, die zweite Elektrode 407, die akustische Kopplungsschicht 411, die dritte Elektrode 412, die zweite piezoelektrische Schicht 416 und die vierte Elektrode 417 einander überlappen, aber nicht die Kavität 402 überlappen. Als solches, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, gibt es keine „tote” CRF Region auf einer ersten Verbindungsseite 424 (Verbindungen zur ersten und vierten Elektrode 403, 417) und keine „tote” CRF Region auf einer zweiten Verbindungsseite 425 (Verbindungen zu der dritten und zweiten Elektrode 407, 412). Es sollte von einem Fachmann gewürdigt werden, dass die Verbindungskanten für die erste, zweite, dritte und vierte Elektrode 403, 407, 412 und 417 des CRF 400 jeweils mit einer unterschiedlichen Kante eines Fünfecks (pentagon), das in 2A gezeigt ist, verbunden werden können, abhängig von einem Biasingschema (biasing scheme) für eine spezifische Implementierung eines CRF 400. Alternativ können manche Verbindungskanten mit der gleichen Kante des Fünfecks verbunden werden, während die verbleibenden Elektroden zu unterschiedlichen anderen Kanten der Fünfeckform, die in 2A gezeigt ist, verbunden werden können. Nichtsdestoweniger ist das Prinzip eines Vermeidens das „tote CRF” Regionen mittels Verwendens der ersten, zweiten, dritten und vierten Planarisierungsschicht 404, 408, 409 und 410 und Platzierens der Abschlusskanten 405, 413, 414, 415 und 423 innerhalb der Kavität 402 das gleiche, wie in Verbindung mit CRF 400 beschrieben und in 4 gezeigt ist, und wird wegen einer Kürze der Präsentation nicht wiederholt werden.
Während es für die Abschlusskante 405 der ersten Elektrode 403 und/oder der Abschlusskante 413 der zweite Elektrode 407 und/oder der Abschlusskante 415 der dritten Elektrode 412 oder der Abschlusskante 423 der vierten Elektrode 417 nützlich ist, über der Kavität 402 zu erscheinen, wie oben beschrieben, ist dies nicht essentiell. Vielmehr können eine oder mehrere der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode 403, 407, 412 und 417 die Kavität 402 überspannen und jeweilige Abschlusskanten 405, 413, 414, 415 und 423 über dem Substrat 401 in jeweiligen ersten und zweiten Verbindungsseiten 424, 425 lokalisiert werden.
Ohne Rücksicht auf die Lokalisierung der jeweiligen Abschlusskanten 405, 413, 414, 415 und 423 stellen die erste, zweite, dritte und vierte Planarisierungsschicht 404, 408, 409 und 410 jeweils einen im Wesentlichen ebenen Schichtstapel und dessen Vorteile bereit. Besonders ist, entlang der ersten und zweiten Verbindungsseite 424, 425 jede Schicht im Wesentlichen eben. Als solches werden akustische Verluste aufgrund von Streuung reduziert, weil Impedanzdiskontinuitäten, welche aus der „geschrägten” Kontur in den bekannten Vorrichtungen (zum Beispiel wie in 1 dargestellt) resultieren, im Wesentlichen eliminiert sind. Zusätzlich verbessern die erste, zweite, dritte und vierte Planarisierungsschicht 404, 408, 409 und 410 in vorteilhafter Weise die Qualität eines Wachsens von nachfolgenden Schichten (zum Beispiel hochtexturiertes c-Achsen piezoelektrisches Material) und vereinfachen deren Verarbeiten.
Schließlich werden die Lokalisierungen der jeweiligen Abschlusskanten 405, 413, 414, 415 und 423 ausgewählt, die erste, zweite, dritte und vierte Elektrode 403, 407, 412 und 417 und die akustische Kopplungsschicht 411 mit einer besonderen Länge bereitzustellen, um ferner erwünschte Reflektionen von akustischer Energie „zurück” in die aktive Region 418 zu verbessern, und dadurch die Performanz des DBAR 400 mittels Reduzierens akustischer Verluste in ungewünschte Moden zu verbessern, welche mittels CRF 400 unterstützt werden.
In einem anderen repräsentativen Ausführungsbeispiel überspannen eine oder mehrere der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektroden 403, 407, 412 die Kavität 402 und jeweilige Abschlusskanten 405, 413, 415 und 423 sind über dem Substrat 401 in jeweiligen ersten und zweiten Verbindungsseiten 424, 425 lokalisiert. In solch einem Ausführungsbeispiel könnte sich die erste und vierte Elektrode 403, 417 über die zweite Kante 422 der Kavität 402 hinweg erstrecken und die jeweiligen Abschlusskanten 413, 415 könnten über dem Substrat 401 in der zweiten Verbindungsseite 425 lokalisiert sein. Ähnlich könnte sich die zweite und dritte Elektrode 407, 412 über die erste Kante 421 der Kavität 402 hinweg erstrecken und die jeweiligen Abschlusskanten 413, 415 könnten über dem Substrat 401 in der ersten Verbindungsseite 424 lokalisiert sein.
Nach Bilden der Kavität 402 in dem Substrat 401 wird ein Opfermaterial (nicht gezeigt) in der Kavität 402 bereitgestellt. Die erste Elektrode 403 ist über dem Substrat 401 mittels eines bekannten Verfahrens gebildet. Die erste Elektrode 403 erstreckt sich nur teilweise über das Opfermaterial hinweg. Die erste Planarisierungsschicht 404 wird dann über dem Substrat 401 bereitgestellt. Die Ablagerung der ersten Planarisierungsschicht 404 resultiert auch darin, dass Planarisierungsmaterial über der ersten Elektrode 403 abgelagert wird. Ein bekanntes Planarisierungsverfahren (zum Beispiel (CMP)) wird verwendet, um das Planarisierungsmaterial von der oberen Oberfläche der ersten Elektrode 403 zu entfernen, und deshalb ist die erste Planarisierungsschicht 404 im Wesentlichen „fluchtend” mit der ersten Elektrode 403. Nachdem der Planarisierungsschritt abgeschlossen ist, werden die erste piezoelektrische Schicht 406 und die zweite Elektrode 407 mittels bekannter Verfahren und Materialien gebildet. Die zweite Planarisierungsschicht wird dann über der ersten piezoelektrischen Schicht 406 bereitgestellt. Die Ablagerung der zweiten Planarisierungsschicht resultiert auch darin, dass Planarisierungsmaterial über der zweiten Elektrode 407 abgelagert wird. Ein bekanntes Planarisierungsverfahren (zum Beispiel (CMP)) wird verwendet, um das Planarisierungsmaterial von der oberen Oberfläche der zweiten Elektrode 407 zu entfernen, und deshalb ist die zweite Planarisierungsschicht 408 im Wesentlichen „fluchtend” mit der zweiten Elektrode 407. Die akustische Kopplungsschicht 411 wird mittels bekannter Verfahren und Materialien gebildet. Die dritte Planarisierungsschicht 409 wird dann über der zweiten Elektrode 407 bereitgestellt. Die Ablagerung der dritten Planarisierungsschicht 409 resultiert auch darin, dass Planarisierungsmaterial über der akustischen Kopplungsschicht 411 abgelagert wird. Ein bekanntes Planarisierungsverfahren (zum Beispiel (CMP)) wird verwendet, um das Planarisierungsmaterial von der oberen Oberfläche der akustischen Kopplungsschicht 411 zu entfernen, und deshalb ist die dritte Planarisierungsschicht 409 im Wesentlichen „fluchtend” mit der akustischen Kopplungsschicht 411. Nachdem der Planarisierungsschritt abgeschlossen ist, wird die dritte Elektrode 412 mittels bekannter Verfahren und Materialien gebildet. Die vierte Planarisierungsschritt 410 wird dann über der akustischen Kopplungsschicht 411 bereitgestellt. Die Ablagerung der vierten Planarisierungsschritt 410 resultiert auch darin, dass Planarisierungsmaterial über der dritten Elektrode 412 abgelagert wird. Ein bekanntes Planarisierungsverfahren (zum Beispiel CMP)) wird verwendet, um das Planarisierungsmaterial von der oberen Oberfläche der dritten Elektrode 412 zu entfernen, und deshalb ist die vierte Planarisierungsschicht 410 im Wesentlichen „fluchtend” mit der dritten Elektrode 412.
Die zweite piezoelektrische Schicht 416 und die vierte Elektrode 417 werden über der zweiten piezoelektrischen Schicht 416 mittels bekannter Verfahren und Materialien hergestellt. Nachdem die Schichtstruktur des CRF 400 abgeschlossen ist, wird die Opferschicht entfernt und die Kavität 402 wird offengelegt.
In einem repräsentativen Ausführungsbeispiel hat, nachdem der Planarisierungsschritt erfolgt ist, die erste Planarisierungsschicht 404 eine Dicke (y-Richtung des Koordinatensystems von 4), die im Wesentlichen die Gleiche wie die Dicke der ersten Elektrode 403 ist. Als solches ist die erste Planarisierungsschicht 404 im Wesentlichen fluchtend mit der ersten Elektrode 403. Ähnlich hat, nach dem zweiten Planarisierungsschritt, die zweite Planarisierungsschicht 408 eine Dicke (y-Richtung des Koordinatensystems von 4), die im Wesentlichen die Gleiche wie die Dicke der zweiten Elektrode 407 ist. Als solches ist die zweite Planarisierungsschicht 408 im Wesentlichen fluchtend mit der zweiten Elektrode 407. Nach dem dritten Planarisierungsschritt hat die dritte Planarisierungsschicht 409 eine Dicke (y-Richtung des Koordinatensystems von 4), die im Wesentlichen die Gleiche wie die Dicke der akustischen Kopplungsschicht 411 ist. Als solches ist die dritte Planarisierungsschicht 409 im Wesentlichen fluchtend mit der akustischen Kopplungsschicht 411. Schließlich hat, nach dem vierten Planarisierungsschritt, die vierte Planarisierungsschicht 410 eine Dicke (y-Richtung des Koordinatensystems von 4), die im Wesentlichen die Gleiche wie die Dicke der dritten Elektrode 412 ist. Als solches ist die vierte Planarisierungsschicht 410 im Wesentlichen fluchtend mit der dritten Elektrode 412. Wie oben erwähnt wird, weisen die erste, zweite, dritte und vierte Planarisierungsschicht 404, 408, 409 und 410 jeweils ein geeignetes Material auf, das nicht in irgendeinem nachfolgenden Verarbeiten entfernt oder geändert wird (zum Beispiel Entfernen des Opfermaterials aus der Kavität), nachdem die Planarisierung abgeschlossen ist. Illustrativ weist die Planarisierungsschicht ein Glasmaterial, wie zum Beispiel nicht-ätzbares Borosilikatglas (NEBSG), auf.
In Übereinstimmung mit illustrativen Ausführungsbeispielen werden BAW Resonatoren, welche eine nicht-piezoelektrische Schicht aufweisen, und deren Verfahren zur Herstellung beschrieben. Ein Fachmann mit gewöhnlichen Fähigkeiten erkennt an, dass viele Variationen möglich sind, welche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Lehre sind und innerhalb des Bereichs der angefügten Ansprüche verbleiben. Diese und andere Variationen würden für jemanden mit Fachwissen nach Inspektion der Spezifikation, der Zeichnungen und der Ansprüche hierin klar werden. Die Erfindung ist daher nicht limitiert außer innerhalb des Geistes und Bereichs der angefügten Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6107721 [0027]
US 5587620 [0027]
US 5873153 [0027]
US 6060818 [0027]
US 6507983 [0027]
US 7629865 [0027]
US 7280007 [0027]
US 7889024 [0027]

Claims

Ein Bulk-akustische Welle (BAW) Resonator, welcher aufweist: eine Kavität, die in einem Substrat angeordnet ist, eine erste Elektrode, die über der Kavität angeordnet ist, eine Planarisierungsschicht, die angrenzend an die erste Elektrode angeordnet ist, eine piezoelektrische Schicht, die über der ersten Elektrode angeordnet ist, und eine zweite Elektrode, die über der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist.
Ein BAW Resonator wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Kavität eine Kante hat und die Planarisierungsschicht sich über die Kante der Kavität erstreckt und an eine Abschlusskante der ersten Elektrode anstößt.
Ein BAW Resonator wie in Anspruch 2 beansprucht, wobei die Abschlusskante in einem Winkel relativ zu einer Oberfläche des Substrats angeordnet ist und die Planarisierungsschicht eine Abschlusskante hat, die in einem Ergänzungswinkel zu dem Winkel angeordnet ist.
Ein BAW Resonator wie in Anspruch 3 beansprucht, wobei die erste Planarisierungsschicht eine Abschlusskante hat, die in einem Ergänzungswinkel zu dem Winkel angeordnet ist.
Ein BAW Resonator wie in irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4 beansprucht, wobei die erste Elektrode bei einer Distanz vor der Kante der Kavität abschließt.
Ein BAW Resonator wie in Anspruch 5 beansprucht, wobei die Distanz gleich zu einem ungeraden ganzzahligen Vielfachen einer Viertelwellenlänge (λ/4) einer komplexen Dicken-Extension-Eigenmode ist, die außerhalb einer aktiven Region des BAW Resonators existiert.
Ein BAW Resonator wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 beansprucht, wobei die Planarisierungsschicht ein nicht-ätzbares Borosilikatglas (NEBSG) aufweist.
Ein BAW Resonator wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 beansprucht, wobei die Kavität eine Kavitätskante hat und die erste Elektrode sich über die Kante der Kavität und auf eine Oberfläche des Substrats erstreckt.
Ein BAW Resonator wie in Anspruch 8 beansprucht, wobei die erste Elektrode sich eine Distanz über dem Substrat erstreckt.
Ein BAW Resonator wie in Anspruch 9 beansprucht, wobei die Distanz gleich zu oder kleiner als eine Viertelwellenlänge der ersten propagierenden Eigenmode in einer aktiven Region des BAW Resonators ist.
Ein BAW Resonator wie in irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10 beansprucht, wobei die erste Elektrode eine Abschlusskante hat, die in einem Winkel relativ zu der Oberfläche des Substrats angeordnet ist, und die Planarisierungsschicht eine Abschlusskante hat, die in einem Ergänzungswinkel zu dem Winkel angeordnet ist.
Ein Bulk-akustische Welle (BAW) Resonator, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11 beansprucht, welcher zusätzlich aufweist: eine zweite Planarisierungsschicht, welche angrenzend zu der zweiten Elektrode angeordnet ist, eine zweite piezoelektrische Schicht, welche über der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine dritte Elektrode, welche über der zweiten piezoelektrischen Schicht angeordnet ist.
Ein BAW Resonator wie in Anspruch 12 beansprucht, wobei die zweite Planarisierungsschicht zwischen der ersten piezoelektrischen Schicht und der zweiten piezoelektrischen Schicht angeordnet ist und an eine Abschlusskante der zweiten Elektrode anstößt.
Ein BAW Resonator wie in Anspruch 13 beansprucht, welcher ferner aufweist: eine akustische Kopplungsschicht, welche zwischen der zweiten Elektrode und der zweiten piezoelektrischen Schicht angeordnet ist, eine dritte Planarisierungsschicht angrenzend an die Kopplungsschicht, eine vierte Elektrode, welche über der akustischen Kopplungsschicht und unterhalb der zweiten piezoelektrischen Schicht angeordnet ist, und eine vierte Planarisierungsschicht angrenzend zu der vierten Elektrode.