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Dokumentenidentifikation DE69736250T2 05.07.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001012889
Titel RESONATOR MIT AKUSTISCHE SPIEGEL
Anmelder Nokia Corp., Espoo, FI
Erfinder YLILAMMI, Markku, FIN-02320 Espoo, FI;
PARTANEN, Meeri, FIN-02760 Espoo, FI
Vertreter Becker, Kurig, Straus, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69736250
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.09.1997
EP-Aktenzeichen 979410677
WO-Anmeldetag 12.09.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/US97/16233
WO-Veröffentlichungsnummer 1998016957
WO-Veröffentlichungsdatum 23.04.1998
EP-Offenlegungsdatum 28.06.2000
EP date of grant 28.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.07.2007
IPC-Hauptklasse H01L 41/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen akustischen Dünnschicht-Resonator.

Es ist in der Technik bekannt Resonatoren bereitzustellen, die Membrane oder Filmschichten umfassen. Zum Beispiel, in einem Artikel mit dem Titel „Acoustic Bulk Wave Composite Resonators", Applied Physics. Lett., Vol. 38, No. 3, auf den Seiten 125-127, 1. Februar 1981, durch K.M. Lakin und J.S. Wang ist ein akustischer Volumenwellenresonator umfasst von einer dünnfilm-piezoelektrischen Schicht aus Zinkoxid (ZnO), die über eine dünne Membran aus Silikon gesputtert ist. Der Resonator zeigt hohe akustische Reflexionseigenschaften an Schnittstellen zwischen der Luft und der Vorrichtung, wobei es der Vorrichtung deshalb ermöglicht wird, einen geeigneten Gütefaktor (Q) aufzuweisen. Ungeachtet der vorteilhaften Eigenschaften der Vorrichtung ist die Herstellung der Resonatorfilter, die dünne Membrane umfassen, ein mühsamer Prozess, der zum Beispiel die Abscheidung der Membranschicht und dann die Durchführung fotolithografischer Schritte erfordert.

Aus Sicht dieser Probleme wurden Resonatoren hergestellt, die einen sogenannten „akustischen Spiegel" anstelle einer Membran einbeziehen. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist in dem Artikel mit dem Titel „Ultrasonics in Ingrated Electronics", Proc. IEEE, Vol.53, Oktober 1965, auf den Seiten 1305-1309, durch W.E. Newell offenbart. Für diese Resonatortypen kann der akustische Spiegel eine untere Schicht mit einer niedrigen akustischen Impedanz und einer Dicke von beispielweise einer viertel Wellenlänge und eine obere Schicht mit einer hohen akustischen Impedanz und hohen Reflexionseigenschaften umfassen. Die untere Schicht wirkt als „Impedanzkonverter", da sie die akustische Impedanz eines Trägermaterials zu einem sehr niedrigen Wert umwandeln kann. Für einen Fall, in dem jede der Schichten eine Dicke einer viertel Wellenlänge aufweist, ist der Konversionsfaktor des Schichtpaares gleich dem Quadrat eines Verhältnisses ihrer jeweiligen Impedanzen.

Ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung, die in einer akustischen Spiegelstruktur anstelle einer Membran eingeschlossen ist, kann in einem Artikel mit dem Titel „ Development of Miniature Filters for Wireless Applications", IEEE MTT-S Digest, 1995, auf den Seiten 883-886 durch K.M. Lakin, G.R. Kline und K.T. McCarron gefunden werden.

Unglücklicherweise kann es schwierig sein, die Schichten mit einer präzisen „Design"-Dicke zu bilden, da viele Schichten gebildet werden müssen, um diese Art von Vorrichtung zu schaffen. Auch kann während der Herstellung dieser Resonatoren der Prozess des Sputterns der Schichten durchwegs Schichten mit nicht korrekter Dicke ergeben. Ein weiteres Problem mit dieser Art von Resonatoren ist, dass die intrinsische Spannung bzw. Belastung des Schichtmaterials, das die Resonatoren bildet, die unteren Stapelschichten unweigerlich beansprucht, was eventuell dazu führt, dass eine dieser Schichten von dem Trägermaterial abgeschält wird. Dieses Problem wird ernster bei Resonatoren, die dickere Schichtstapel aufweisen.

Ein weiterer Artikel ist „Temperatur Compensated High Coupling and High Quality Factor ZnO/SiO2 Bulk Wave Resonators on High Resistance Substrates", IEEE 1984, Ultrasonics Symp., auf den Seiten 405-410, durch T. Shiosaki, T. Fukuichi, M. Tokuda und A. Kawabata betitelt. Dieser Artikel offenbart einen Volumenwellen-Resonator, der einen Siliziumdioxid-(SiO2)-Film einschließt. Die Vorrichtung verhindert einen Einfluss eines parasitären parallelen Zweiges, der zwischen einer oberen Elektrode und einer unteren Elektrode des Resonators gebildet wird.

Die vorliegende Erfindung strebt danach, einen verbesserten akustischen Dünnschichtresonator bereitzustellen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein akustischer Dünnschicht-Resonator (FBAR) bereitgestellt, der ein Trägermaterial, einen akustischen Spiegel, der auf dem Trägermaterial gebildet ist, wobei der akustische Spiegel eine Vielzahl von Schichten umfasst, wobei die Vielzahl von Schichten mindestens eine erste Schicht und eine zweite Schicht einschließen, wobei die erste Schicht ein Polymer umfasst, die eine erste akustische Impedanz aufweist, wobei die zweite Schicht eine zweite akustische Impedanz aufweist, wobei die zweite Schicht auf der ersten Schicht angeordnet ist und eine untere Elektrodenschicht bildet, eine piezoelektrische Schicht, die zwischen einer oberen Elektrodenschicht und dem akustischen Spiegel gebildet ist und die obere Elektrodenschicht auf der piezoelektrischen Schicht gebildet ist, umfasst.

Die erste Schicht kann aufgeschleudert bzw. verspinnt sein. Das Polymer kann eine Fähigkeit haben, einer Abscheidung der piezoelektrischen Schicht über dem akustischen Spiegel bei einer erhöhten Temperatur zu widerstehen. Das Polymer kann ein elektronikgeeignetes Polymer sein. Die erste akustische Impedanz kann geringer als die zweite elektronische Impedanz sein. Das Polymer kann Polyimide, Cyclotene, ein auf Silizium basierendes Polymermaterial oder ein auf Kohlenstoff basierendes Material sein.

Die piezoelektrische Schicht kann Vibrationen als Antwort auf eine Spannung, die zwischen der oberen Elektrodenschicht und der unteren Elektrodenschicht angelegt wird, erzeugen und der akustische Spiegel kann im Wesentlichen verhindern, dass diese Vibrationen das Trägermaterial erreichen. Der akustische Spiegel kann einen Impedanzwert des Trägermaterials zu einem niedrigeren Impedanzwert umwandeln.

Die obere Elektrodenschicht und die zweite Schicht können jeweils ein Metall umfassen, dass eine hohe charakteristische akustische Impedanz aufweist. Die piezoelektrische Schicht kann Zinkoxid (ZnO) und Aluminiumnitrit (AlN) umfassen. Die zweite Schicht kann eine höchste Schicht des akustischen Spiegels sein.

Die erste Schicht kann auf der oberen Oberfläche des Trägermaterials angeordnet sein. Das Trägermaterial kann Glas, Galliumarsenid und Silizium umfassen. Der akustische Spiegel kann ferner eine dritte Schicht und eine vierte Schicht umfassen, wobei die dritte Schicht ein Polymer umfasst, dass die erste akustische Impedanz hat, wobei die vierte Schicht eine zweite akustische Impedanz hat, wobei die dritte Schicht auf einer oberen Oberfläche des Trägermaterials angeordnet ist, wobei die vierte Schicht zwischen der dritten Schicht und der ersten Schicht angeordnet ist.

Das Polymer kann einer Temperatur zwischen mindestens 350°C widerstehen kann, ohne schädlich beeinträchtigt zu werden. Die zweite Schicht kann Wolfram (W) umfassen. Die zweite Schicht und die obere Elektrode können jeweils von Tungsten (W) umfassen.

Die Vielzahl der Schichten des akustischen Spiegels können mindestens eine erste Schicht, eine zweite Schicht und eine dritte Schicht einschließen, wobei die erste Schicht eine erste akustische Impedanz hat, die zweite Schicht ein Polymer umfasst und eine zweite akustische Impedanz hat und die dritte Schicht eine dritte akustische Impedanz hat, wobei die dritte Schicht auf der zweiten Schicht angeordnet sein kann und eine untere Elektrodenschicht bilden kann, wobei die zweite Schicht auf der ersten Schicht angeordnet sein kann und wobei die zweite akustische Impedanz niedriger sein kann, als die erste und dritte Impedanz.

Die Vielzahl der Schichten können mindestens eine erste Schicht, eine zweite Schicht, eine dritte Schicht und eine vierte Schicht einschließen, wobei die erste Schicht ein Polymer umfassen kann, das eine erste akustische Impedanz hat, die zweite Schicht eine zweite akustische Impedanz haben kann, die dritte Schicht ein Polymer umfassen kann, das eine dritte akustische Impedanz hat und die vierte Schicht eine vierte akustische Impedanz haben kann, wobei die vierte Schicht auf der dritten Schicht angeordnet sein kann und eine untere Elektrodenschicht bilden kann, wobei die dritte Schicht auf der zweiten Schicht angeordnet sein kann, wobei die zweite Schicht auf der ersten Schicht angeordnet sein kann und die erste Schicht auf dem Trägermaterial angeordnet sein kann und die erste akustische Impedanz niedriger sein kann, als die zweite akustische Impedanz und die dritte Impedanz niedriger sein kann, als die vierte akustische Impedanz.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines akustischen Dünnschicht-Resonators (FBAR) bereitgestellt, das Bilden einer ersten Schicht auf einem Trägermaterial, wobei die erste Schicht von einem Polymer umfasst wird, Bilden einer zweiten Schicht auf der oberen Oberfläche der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht eine untere Elektrode bildet, wobei die erste und zweite Schicht einen akustischen Spiegel bilden, Bilden einer piezoelektrischen Schicht auf einem akustischen Spiegel und Bilden einer oberen Elektrodenschicht auf der piezoelektrischen Schicht umfasst Das Bilden der piezoelektrischen Schicht kann Abscheiden eines piezoelektrischen Materials bei einer erhöhten Temperatur auf mindestens einem Teil des akustischen Spiegels einschließen, um die piezoelektrische Schicht zu bilden. Ein Bilden der ersten Schicht kann Aufschleudern bzw. Verspinnen des Polymers auf dem Trägermaterial einschließen, um die erste Schicht zu bilden. Das Polymer kann einer Temperatur widerstehen, die während des Bildens der piezoelektrischen Schicht erreicht wird, ohne schädlich beeinträchtigt zu werden.

Die piezoelektrische Schicht kann Zinkoxid (ZnO) und Aluminiumnitrid (AlN) umfassen. Die zweite Schicht kann ein Material umfassen, das eine hohe charakteristische akustische Impedanz hat. Das Material, das eine hohe charakteristische akustische Impedanz hat, kann von Wolfram umfasst sein. Das Polymer kann ein elektronisch eingestuftes Polymer sein. Das Polymermaterial kann ein Polyimid, Cyclotene, einem siliziumbasierten Polymermaterial und einem kohlenstoffbasierten Material umfassen.

Das Bilden eines akustischen Spiegels kann ferner Bilden einer ersten Schicht auf dem Trägermaterial, wobei die erste Schicht eine erste akustische Impedanz hat, Bilden einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht von einem Polymer umfasst sein kann und eine zweite akustische Impedanz haben kann und Bilden einer dritten Schicht auf der zweiten Schicht, wobei die dritte Schicht eine untere Elektrode bilden kann und eine dritte akustische Impedanz haben kann und die zweite akustische Impedanz niedriger sein kann, als die erste und die dritte akustische Impedanz, umfassen.

Das Bilden eines akustischen Spiegels kann ferner Bilden einer ersten Schicht auf dem Trägermaterial, wobei die erste Schicht ein Polymer umfassen kann und eine erste akustische Impedanz haben kann, Bilden einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht eine zweite akustische Impedanz haben kann, Bilden einer dritten Schicht auf der zweiten Schicht, wobei die dritte Schicht ein Polymer umfassen kann und eine dritte akustische Impedanz haben kann, Bilden einer vierten Schicht auf der dritten Schicht, wobei die vierte Schicht eine untere Elektrode bilden kann und eine vierte akustische Impedanz haben kann und die erste akustische Impedanz niedriger sein kann, als die zweite akustische Impedanz und die dritte akustische Impedanz niedriger sein kann, als die zweite und vierte Impedanz, umfassen.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun durch ein Beispiel in Bezug auf die folgenden Zeichnungen erklärt, in denen:

1 einen Querschnitt eines akustischen Dünnschicht-Resonators (FBAR) dargestellt, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist.

2 einen Querschnitt eines beispielhaften FBARs darstellt, der gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist, wobei der FBAR einen akustischen Spiegel einschließt, der eine Polymerschicht umfasst.

3 einen Querschnitt eines beispielhaften FBARs darstellt, der gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist.

4 eine Tabelle darstellt, die verschiedene berechnete Parameter und Durchführungseigenschaften eines beispielhaften FBARS darstellt.

5 eine Graphen darstellt, der eine berechnete Impedanzkurve gegen die Frequenz des FBARs von 4 darstellt.

6 eine exemplarische Darstellung eines Trägermaterials, einer akustischen Spiegelschicht, einer einfallenden Welle und einer reflektierten Welle darstellt.

7 eine exemplarische Darstellung eines Trägermaterials, einer akustischen Spiegelschichtpaar, einer einfallenden Welle und einer reflektierten Welle darstellt.

8 einen Querschnitt eines beispielhaften FBARs darstellt, der gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist, wobei der FBAR einen akustischen Spiegel einschließt, der eine Vielzahl von Polymerschichten umfasst.

1 stellt einen Querschnitt eines akustischen Dünnschicht-Resonators (FBAR) 1 dar, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Der FBAR 1, der zum Beispiel als Teil eines Filters arbeiten kann, ist durch eine obere Elektrodenschicht 10, eine piezoelektrische Schicht 12, einen akustischen Spiegel 18 und einem Trägermaterial 20 umfasst. Der akustischen Spiegel 18 ist durch eine untere Elektrodenschicht (auch als „erste akustische Spiegelschicht" bezeichnet) 14, einen zweite akustische Spiegelschicht 16 und einer Dritten akustische Spiegelschicht 17 umfasst. Die piezoelektrische Schicht 12 ist zwischen der oberen und unteren Elektrodenschicht 10 und 14 gebildet und die zweite akustische Spiegelschicht 16 ist zwischen der unteren Elektrodenschicht 14 und der Dritten akustische Spiegelschicht 17 gebildet. Eine untere Oberfläche der dritten akustischen Spiegelschicht 17 ist in Kontakt mit einer oberen Oberfläche des Trägermaterials 20.

Die obere Elektrodenschicht 10 ist vorzugsweise von Wolfram (W) umfasst und hat zum Beispiel eine Dicke von 200 nm. Die Geschwindigkeit, mit der longitudinale, elastische Wellen durch die Schicht 10 wandert, ist 5231 m/s. Die akustische Impedanz der Schicht 10 ist 101 Gg/m2s. Die untere Elektrodenschicht 14 und die dritte akustische Spiegelschicht 17 umfassen vorzugsweise auch Wolfram (W), das eine hohe charakteristische akustische Impedanz aufweist. Diese Schichten 14 und 17 weisen jeweils eine Dicke von zum Beispiel 1300 nm auf. Die Geschwindigkeit mit der longitudinale, elastische Wellen durch die Schichten 14 und 17 wandern ist 5231 m/s und jede der Schichten 14 und 17 weist eine akustische Impedanz von 101 Gg/m2s auf. Die piezoelektrische Schicht 12 umfasst vorzugsweise Zinkoxid (ZNO) und weist zum Beispiel eine Dicke von 950 nm auf. Longitudinale, elastische Wellen wandern durch die ZnO Schicht 12 mit einer Geschwindigkeit von 6330 m/s und die Schicht 12 weist eine akustische Impedanz von 36 Gg/m2s auf. Weitere geeignete piezoelektrische Filmmaterialien können anstelle von Zinkoxid (ZnO) verwendet werden, um die piezoelektrische Schicht 12 zu bilden, einschließlich zum Beispiel Aluminiumnitrit (AlN).

Es sollte bemerkt werden, dass obwohl die obere Elektrodenschicht 10 und die untere Elektrodenschicht 14 vorzugsweise von Wolfram (W) umfasst sind, diese Schichten auch von jedem anderen geeigneten Metal umfasst sein können, einschließlich zum Beispiel Aluminium (AL), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Nickel (Ni), Titanium (Ti), Niobium (Nb), Silber (Ag), Gold (Au) und Tantal (Ta). Vorzugsweise ist das Material, das verwendet wird, um die obere und untere Elektrodenschichten 10 und 14 zu bilden, ein elektrisch leitendes Metal, das eine hohe akustische Impedanz aufweist. Die dritte akustische Spiegelschicht 17kann ähnliche Materialien oder jedes weiter geeignete Material umfassen, dass eine hohe akustische Impedanz aufweist, einschließlich zum Beispiel Al2O3 oder LiNbO3. Es sollte bemerkt werden, dass die oben in Bezug auf die Schichten 10 und 14 beschriebenen Metalle auch verwendet werden können, um die Elektroden der Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, was unten beschrieben werden soll.

Die zweite akustische Spiegelschicht 16 ist von einem Material umfasst, das eine niedrige akustische Impedanz aufweist. Die zweite akustische Spiegelschicht 16 kann von Siliziumdioxid (SiO2) umfasst sein, was nicht an sich in den Gegenstand der beanspruchten Erfindung fällt und eine Dicke von zum Beispiel 1490 nm aufweist. Die Geschwindigkeit, mit der longitudinale, elastische Wellen durch diese Schicht 16 wandert, ist 5970 m/s und die akustische Impedanz der Schicht 16 ist 13,1 Gg/m2s. Das Trägermaterial 20 umfasst vorzugsweise Glas und hat auch eine akustische Impedanz von 13,1 Gg/m2s. Das Trägermaterial 20 kann auch andere geeignete Materialien anstelle von Glas aufweist, wie zum Beispiel Silizium oder Galliumarsenid.

In dem er Schichten mit den oben beschriebenen Eigenschaften aufweist, zeigt der FBAR 1 eine Resonanz bei einer grundsätzlichen Frequenz von ungefähr 1000 MHz. Unter der Voraussetzung, dass der akustische Spiegel 18 die einzige verlustreiche Teil des FBARs 1 ist, zeigt der FBAR 1 einen Gütefaktor (Q) (auch als „Q-Faktor" bezeichnet) der ungefähr gleich 1270 ist. Zusätzlich ist eine Impedanzkonversionsfaktor des FBARs 1 als gleich 3533 berechnet worden, wie unten beschrieben werden wird.

Der akustische Spiegel 18 isoliert Vibrationen, die durch eine piezoelektrische Schicht 12 des Trägermaterials 20 erzeugt wurden. Zum Beispiel als Reaktion auf eine Spannung, die über der oberen und unteren Elektrodenschicht 10 und 14 angelegt wird, die piezoelektrische Schicht 12 schwingt mit, bewirkt Vibrationen, die von der Schicht 12 auf andere Bereiche des FBAR 1 ausstrahlt, einschließlich zum Beispiel den akustischen Spiegel 18. Wenn sich die Vibration von der Schicht 12 durch den akustischen Spiegel 18 ausbreitet, erfahren sie verschiedene akustische Impedanzen, einschließlich zum Beispiel eine akustische Impedanz an einer Schnittstelle zwischen den Schichten 12 und 14, einer akustischen Impedanz an einer Schnittstelle zwischen den Schichten 14 und 16, einer akustischen Impedanz an einer Schnittstelle zwischen den Schichten 16 und 17 und einer akustischen Impedanz an einer Schnittstelle zwischen Schicht 17 und dem Trägermaterial 20. Zumindest teilweise wegen dieser Impedanzen, werden die Vibrationen teilweise an jeder Schnittstelle in eine Richtung, die nicht zum Trägermaterial 20 hin ist, reflektiert. Als ein Ergebnis erreichen die reflektierten Teile letztendlich nicht das Trägermaterial 20. Auf diese Weise isoliert der akustische Spiegel 18 die vibrierende piezoelektrische Schicht 12 von dem Trägermaterial 20. Daher wandelt der akustische Spiegel 18 die Impedanz des Trägermaterials 20 zu einem niedrigeren Wert um. Dies kann weiter aus Sicht der Berechnungen verstanden werden, die unten beschrieben werden.

Resonatoren, die akustische Spiegel aufweisen, die ein einziges Schichtpaar umfassen, das aus konventionellem Material gebildet wird, können keinen geeignet hohen Konversionsfaktor zeigen. Zum Beispiel eine Struktur, die von einer Silikondioxidschicht (SiO2) und einer Wolframschicht (W) umfasst ist, bewirkt eine akustische Impedanz des Trägermaterials, die entweder multipliziert oder dividiert durch eine Faktor 60 wird, was für einige Anwendungen nicht geeignet sein kann.

Daher wird ein FBAR 3 gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, die in 3 dargestellt ist, bereitgestellt, der einen akustischen Spiegel 19 umfasst, der mehr als zwei Schichten aufweist. Der FBAR 3 ist aus ähnlichen Elementen wie der FBAR 1 aus 1 konstruiert. Jedoch zusätzlich zu den ersten, zweiten und dritten akustischen Spiegelschichten 14, 16 bzw. 17, umfasst der akustische Spiegel 19 eine vierte akustische Spiegelschicht 20 und eine fünfte akustische Spiegelschicht 22. Wie die zweite akustische Spiegelschicht 16 wird die vierte akustische Spiegelschicht 20 vorzugsweise aus Siliziumdioxid (SiO2) umfasst und weist eine Dicke von zum Beispiel 1490 nm auf. Die Geschwindigkeit, mit der longitudinale, elastische Wellen durch diese Schicht 20 wandern, ist 5970 m/s und die charakteristische akustische Impedanz der Schicht 20 ist 13,1 Gg/m2s. Wie die erste und dritte akustische Spiegelschicht 14 und 17 umfasst die fünfte akustische Spiegelschicht 22 vorzugsweise ein Material, das eine hohe akustische Impedanz aufweist, wie zum Beispiel Wolfram (W) und eine Dicke von zum Beispiel 1300 nm aufweist. Die fünfte akustische Spiegelschicht 22 hat auch eine charakteristische akustische Impedanz von 101 Gg/m2s. Des Weiteren ist die Geschwindigkeit, mit der longitudinale, elastische Wellen durch diese Schicht 22 wandern, 5231 m/s.

Der akustische Spiegel 19 der FBAR 3 isoliert akustisch Vibrationen, die durch die piezoelektrische Schicht 12 von dem Trägermaterial 20 auf eine ähnlich Weise wie die oben Beschriebene erzeugt werden. Da jedoch der akustische Spiegel 19 des FBAR 3 mehrere Schichten als der des FBARs 1 von 1 aufweist, stellt der akustische Spiegel 19 größere Reflexion von akustischen Vibrationen bereit, als der akustische Spiegel 18 von FBAR 1. Dies kommt daher, weil der akustische Spiegel 19 ein größeres Impedanzverhältnis bereitstellt und deshalb einen größeren Impedanzkonversionsfaktor als dieser, der durch den akustischen Spiegel 18 von FBAR 1 bereitgestellt wird.

Die Erfinder haben festgestellt, dass die Polymermaterialien mit niedriger akustischer Impedanz viele vorteilhafte Eigenschaften haben, die diese Materialien, zur Verwendung in akustischen Spiegeln besser geeignet zu machen als andere Arten von Materialen mit niedrigen Impedanzen. Eines der vorteilhaften Attribute von Polymeren ist, das sie typischerweise akustische Impedanzen aufweisen, die um einen Faktor von ungefähr 10 niedriger sind, als die der konventionellsten Feststoffe. Da Polymere solche niedrigen Impedanzen aufweisen, haben die Erfinder festgestellt, dass sie gut als ein Impedanzkonverter in einem akustischen Spiegel arbeiten würden. Diese Fähigkeit erlaubt auch einen akustischen Spiegel, der ein Polymer einschließt, nur aus einem einzelnen Paar von Dünnfilmschichten gebildet zu sein, einschließlich zum Beispiel eine Polymerschicht mit niedriger akustischer Impedanz und einer Polymerschicht mit einer hohen akustischen Impedanz. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Polymeren ist, dass sie während der Herstellung der FBAR-Strukturen aufgeschleudert werden können. Zum Beispiel kann ein Polymer auf ein Trägermaterial oder einer hohen akustische Impedanzschicht aufgeschleudert werden, die einen Teil eines akustischen Spiegel bildet. Ein geringer Anteil des Polymers in flüssiger Form wird auf das Trägermaterial oder die hohen akustische Impedanzschicht geträufelt, die dann rotiert wird, um die Polymerschicht zu bilden. Da Polymere auf diese Weise aufgeschleudert werden können, haben Polymerschichten in FBARs eine glatte Oberfläche. Erwärmen schmilzt auch Polymeroberflächen und erzeugt glatte Oberflächen zwischen dem Polymer und der Schicht, die über den Polymeren gebildet werden. Daher erfährt eine Schicht, die über einer Polymerschicht angeordnet ist, keine Oberflächendeformationen, die so ernst sind, wie die, die an Schichten auftreten können, die über Nicht-Polymer-Schichten angeordnet sind.

Es ist bekannt, wie Polymere in anderen Arten von Vorrichtungen außer Resonatoren verwendet werden, was durch eine Artikel mit dem Titel „Multi-layered Ultrasonic Transducers Employing Air-Gap Structure", IEEE Trans. Ultras. Ferro. Freq. Cont., Vol. 42, No. 3, May 1995, auf den Seiten 339-344, durch Susumu Yoshimoto, Masamichi Sakamoto, Ken-ya Hashimoto und Masatsune Yamaguchi bewiesen wird. Dieser Artikel offenbart einen mehrschichtigen Ultraschallumwandler, der eine Polymerschicht einbezieht, die als eine „Anpassungs"-Schicht arbeitet, durch die elastische Wellen zu einem Wasserverbraucher übertragen werden. In der integrierten Schaltungsherstellungstechnologie können Polymere auch als dielektrische Filme zwischen metallischen Schichten benutzt werden und werden auch verwendet, um Scheibenoberflächen planar zu machen, um submikronische fotolithografische Prozesse zu verbessern.

Deshalb wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein FBAR 2bereitgestellt, der einen akustischen Spiegel 42 mit einer Polymerschicht 36 einschließt. Der FBAR 2 ist in 2 dargestellt. Der FBAR 2 umfasst eine obere Elektrodenschicht 30, eine piezoelektrische Schicht 32, einen akustischen Spiegel 42 und ein Trägermaterial 40. Der akustische Spiegel 42 umfasst eine untere Elektrodenschicht 34 und die Polymerschicht 36. Die obere Elektrodenschicht 30 kann jedes geeignete Metal (z.B. ein dichtes Metal, das ein hohes atomares Gewicht haben kann) umfassen, das eine hohe akustische Impedanz aufweist. Vorzugsweise umfasst die obere Elektrodenschicht 30 Wolfram (W), was die höchst bekannte akustische Impedanz von allen Materialien aufweist. Die obere Elektrodenschicht 30 weist vorzugsweise eine Dicke von zum Beispiel 200 nm auf. Die Geschwindigkeit, mit der longitudinale, elastische Wellen durch die obere Elektrodenschicht 30 wandern, ist 5231 m/s und die charakteristische akustischen Impedanz der Schicht 30 ist 101 Gg/m2s. Die untere Elektrodenschicht 34 kann auch ein geeignetes Metal (z.B. ein dichtes Metal, das ein hohes atomares Gewicht haben kann) umfassen, das eine hohe akustische Impedanz aufweist. Vorzugsweise umfasst die untere Elektrodenschicht 34 Wolfram (W), dass eine Dicke von zum Beispiel 1300 nm aufweist. Die Geschwindigkeit, mit der longitudinale, elastische Wellen durch diese Schicht 34 wandern, ist 5231 m/s und die charakteristische akustische Impedanz von Schicht 34 ist 101 Gg/m2s.

Die piezoelektrische Schicht 32 umfasst vorzugsweise Zinkoxid (ZNO), Aluminiumnitrit (AlN) oder ein weiteres geeignetes piezoelektrisches Filmmaterial auf. Wenn Zinkoxid (ZnO) verwendet wird, hat die piezoelektrische Schicht zum Beispiel eine Dicke von 950 nm. Longitudinale, elastische Wellen wandern durch die ZnO Schicht 32 mit einer Geschwindigkeit von 6330 m/s und die Schicht 32 weist eine charakteristische akustische Impedanz von 36 Gg/m2s auf. Das Trägermaterial 40 umfasst vorzugsweise Glas, obwohl weitere geeignete Materialien anstelle von Glas eingesetzt werden können, wie zum Beispiel Silizium oder Galliumarsenid.

Die Polymerschicht 36 kann von jedem Polymermaterial umfasst sein, das eine niedrige Verlusteigenschaft und eine niedrige akustische Impedanz aufweist. Da jedoch viele Polymere hohen Temperaturen, die erreicht werden können, nicht widerstehen können, wenn die piezoelektrische Schicht aufgeschleudert oder anderweitig auf den akustischen Spiegel während der Herstellung aufgebracht werden, wird ein hochleistungs-elektronikgeeignetes Polymer bevorzugt. Dieses Polymer kann Temperaturen von mindestens 350°C widerstehen. Als solches kann es Temperaturen (z.B. 300°C) widerstehen, die normalerweise während des Aufschleuderns von piezoelektrischer Schichten, die zum Beispiel aus Zinkoxid (ZnO) oder Aluminiumnitrit (AlN) gebildet werden, erreicht werden. Die Polymerschicht 36 kann durch zum Beispiel Polyimid, Cycloten, einem auf Kohlenstoff basierendem Material, einem auf Silizium basierendem Material oder jedem anderen geeigneten Material umfasst sein. Die Polymerschicht weist eine Dicke von zum Beispiel 500 nm und eine akustische Impedanz auf, die so niedrig wie 101 Gg/m2s ist. Gemäß dieser Eigenschaften können longitudinale, elastische Wellen durch die Polymerschicht mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 2000 m/s wandern.

Es sollte festgehalten werden, dass diese Eigenschaften und Parameter nicht dazu gedacht sind, auf den Gegenstand der Erfindung begrenzt zu sein. Zum Beispiel können weitere geeignete Schichtdicken und Querschnittsgebiete gewählt werden gemäß anwendbarer elektrischer Durchführungskriterien, um die Frequenzantwort des FBARs zu optimieren. Faktoren, die bei der Ermittlung von zweckmäßigen Schichtdicken in Betracht gezogen werden, schließen zum Beispiel den Verlust und die akustische Impedanz der FBAR-Schichten, effektive piezoelektrische Kopplung (d.h. die die Filterbandbreite bestimmt), den Temperaturkoeffizient der FBAR sowie das Verhalten des FBARs 2 in geraden oder ungeraden harmonischen Intervallen ein. In Anwendungen, in denen der FBAR 2 einen hohen (Q) Wert haben muss, muss die Dicke der akustischen Spiegelschicht 34 und 36 ein ungerades Vielfaches einer viertel Wellenlänge sein. Weiter Faktoren, die als eingeschlossen erachtet werden können, zum Beispiel, ob einen orthogonale Wellenform (d.h. eine Transversalwelle einen longitudinalen Vorrichtung) existiert.

Der FBAR 2, der die speziellen Eigenschaften und Parameter aufweist, die oben beschrieben wurden, weist eine grundsätzliche Resonanz bei ungefähr 1000 MHz auf und hat einen Impedanzkonversionsfaktor (CF), der ungefähr 2550 ist. Unter der Annahme, dass auch nur der Anteil des akustischen Spiegels 42 des FBARs akustisch verloren geht, hat der FBAR 2 einen (Q) Wert von ungefähr 880. Diese Parameter können besser in Bezug auf die folgenden beispielhaften Berechnungen zur Ermittlung eines Konversionsfaktors (CF) und eines (Q) Wertes und unter Betrachtung der Zeichnungen verstanden werden, die in den 6 und 7 dargestellt sind.

6 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer akustischen Spiegelstruktur und eine Trägermaterialschicht 60. Die akustische Spiegelstruktur ist aus einer einzigen Schicht 50 (z.B. einer Polymerschicht) gebildet und ist angrenzend an die Trägermaterialschicht angeordnet. Die Schicht 50 ist aus einem Material gebildet, das als „Material c" gekennzeichnet ist und eine akustische Impedanz von Zc und eine akustische Geschwindigkeit von vc aufweist. Die Schicht 50 hat auch eine Dicke, die mit „s" gekennzeichnet ist. Schicht 60 umfasst ein Material, das mit „Material b" gekennzeichnet ist und eine akustische Impedanz von Zb aufweist. Unter der Annahme, das jede der Schichten 50 und 60 eine verlustfreie Schicht ist, erfährt eine eingehende akustische Welle (gekennzeichnet mit dem Pfeil, der mit „52" beschriftet ist), die an die Schicht 50 angelegt wird und die sich danach durch die Schicht 50 zu der Schnittstelle 55 ausbreitet, eine Impedanz Z1 an der Schnittstelle 55. Die Impedanz Z1 kann durch folgende Gleichung (1) dargestellt werden:

wobei j eine imaginäre Zahl ist und &bgr; = 2n/&lgr;.

Angenommen zum Beispiel, dass die Dicke „s" gleich einer viertel Wellenlänge (z.B. s = &lgr;/4) ist, dann ist &bgr; = &pgr;/2 und die Gleichung (1) reduziert sich auf folgende Form (Gleichung (2)):

Gleichung (2) kann weiter zu einer Form reduziert werden, die als Gleichung (3) gezeigt ist, die einen Impedanzkonversionsfaktor (CF) der Struktur von 6 darstellt:

7 stellt eine Struktur dar, die ähnlich zu der in 6 mit einer zusätzlichen Schicht (z.B. einer unteren Elektrodenschicht) 70 ist, die angrenzend zu einer Seite der Schicht 50 angeordnet ist. Die Schichten 50 und 70 bilden einen akustischen Spiegel. Die Schicht 70 ist von einem Material umfasst, das mit „Material a" bezeichnet wird und die gleiche Dicke „s" wie Schicht 50 aufweist. Die Schicht 70 weist eine akustische Impedanz von Za und eine akustische Geschwindigkeit von va auf. Für einen Fall, in dem jede der Schichten 50 und 70 Dicken aufweisen, die gleich einer viertel Wellenlänge (d.h. s = &lgr;/4) sind, erfährt die einlaufende Welle 52 eine Impedanz Z2, wenn sie die Schnittstelle 55 erreicht. Die Impedanz Z2 kann durch folgende Gleichung (4) dargestellt werden:

Als solches kann gesehen werden, dass die Impedanz Zb der Trägermaterialschicht 60 mit dem Quadrat eines Verhältnisses der Impedanzen der Schichten 50 und 70 multipliziert wird. Die Gleichung (4) kann zu der Form reduziert werden, die mit Gleichung (5) gekennzeichnet ist, die einen Impedanzkonversionsfaktor (CF) der Struktur von 7 darstellt.

wobei: (a) die Variable, die mit „Z (Boden der piezoelektrischen Schicht)" beschriftet ist ein Impedanz dar stellt, die von einer einlaufenden Welle 52 erfahren wird, wenn sie sich durch eine Schnittstelle 72 zwischen einer piezoelektrischen Schicht (nicht dargestellt) und der Schicht 70 ausbreitet, und (b) die Variable „Z (Trägermaterial)" die Impedanz (z.B. Impedanz Zb) von Schicht 60 darstellt.

In Bezug auf 2 kann auch der Gütefaktor (Q) der FBARs 2 berechnet werden. Für diese Berechnung wird angenommen, dass es eine akustische Impedanz von 33408 Gg/m2s an der Schnittstelle 33 der piezoelektrischen Schicht 32 und der unteren Elektrodenschicht 36 gibt, wie aus den Parametern und Dimensionen der Materialien, die diese Schichten bilden berechnet werden kann. Es wird auch angenommen, dass die piezoelektrischen Schicht 32 eine akustische Impedanz von 36 Gg/m2s aufweist. Erstens wird unter Verwendung folgender Gleichung (6) eine Reflexionskoeffizient (Runter) der Schnittstelle 33 bestimmt:

wobei für diesen Fall: ZA die akustische Impedanz der piezoelektrischen Schicht 32 darstellt und ZB die akustische Impedanz der piezoelektrischen Schicht 33. Die Berechnung ergeben einen eine Reflexionskoeffizient (Runter) von ungefähr 0,995699.

Zweitens wird ein eine Reflexionskoeffizient (Rob en) der Schnittstelle 31 zwischen der oberen Elektrodenschicht 30 und der piezoelektrischen Schicht 32 unter Verwendung von Gleichung (6) berechnet. Für diese Berechnung wird eine Impedanz der Schnittstelle 31 an die Stelle der Variablen ZB in Gleichung (6) gesetzt. Das Ergebnis dieser Berechnung (die einen Reflexionskoeffizient (Roben) ergeben) und den berechneten Wert von Runter kann dann in die folgende Gleichung (7) eingesetzt werden, um den Gütefaktor (Q) des FBARs 2 zu berechnen:

Eine Lösung unter Verwendung dieser Gleichung ergibt einen Gütefaktor (Q) der gleich ungefähr 730 ist. Diese Ergebnis nimmt an, dass die FBAR-Schichten und die FBAR-Schichten-Schnittstellen verlustfreie Schnittstellen sind, anders als die Schnittstellen 31 und 33. In Wirklichkeit jedoch reflektieren alle Schnittstellen des FBARs akustische Wellen und Schichten, wie die obere Elektrodenschicht zum Beispiel auch das Ergebnis der Berechnung beeinflussen. Daher ist ein aktueller Gütefaktor (Q) des FBARs 2 als ungefähr gleich 880 berechnet worden.

4 stellt eine Tabelle dar, die verschiedene Parameter und Durchführungseigenschaften eines beispielhaften FBARs zeigt, der umfasst: (1) eine obere Elektrode (als „Obere W" gekennzeichnet), die von Wolfram (W) umfasst ist und eine Dicke von 200 nm aufweist; (2) eine piezoelektrischen Schicht (mit „ZnO" gekennzeichnet), die von Zinkoxid (ZNO) umfasst ist und eine Dicke von 940 nm aufweist; (3) eine untere Elektrode (als „Untere W" gekennzeichnet), die von Wolfram (W) umfasst ist und eine Dicke von 1377 nm aufweist; (4) eine Polymerschicht (als „Polymer" gekennzeichnet), die eine Dicke von 526 nm aufweist; und (5) ein Trägermaterial (als „Glas" gekennzeichnet), das Glas umfasst. Die Parameter, die unter den Spalten, die mit „longitudinale Welle" und „transversale Welle" bezeichnet sind, wurden auf Grundlage einer Annahme berechnet, dass die Materialien, die den FBAR bilden verlustfrei sind. Diese Parameter wurden auch unter der Annahme berechnet, dass der FBAR gestaltet wurde, um im Longitudinal-Wellen-Modus betrieben zu werden. 5 stellt eine errechnete Impedanzkurve gegen eine Frequenz eines FBARs dar, der Eigenschaften aufweist, die in der Tabelle von 4 gezeigt werden. Es sollte bemerkt werden, dass jede der Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung jeder geeigneter Technik geformt werden kann, einschließlich der, die in einem Artikel mit dem Titel „Systematic Design of Stacked-Crystal Filters by Microwave Network Methods", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. MTT-22, auf den Seiten 14-25, Jan 1974, durch A. Ballato, H. L. Bertoni und T. Tamir offenbart sind.

8 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar. In 8 ist ein FBAR 8 dargestellt, der von Schichten umfasst ist, die ähnlich denen von FBAR 2 sind, außer dass der akustische Spiegel 37 des FBARs 8 zwei Polymerschichten 36a und 36b umfasst, die an gegenüberliegenden Seiten einer hoch akustischen Impedanzschicht 34b gebildet sind und eine untere Elektrodenschicht 34a, die auch der Schicht 36a gebildet ist. Diese hoch akustischen Impedanzschicht 34b kann zum Beispiel Wolfram (W) oder ein anderes geeignetes Material (z.B. ein dichtes Material, das ein hohes atomares Gewicht hat) umfassen, das eine hohe akustische Impedanz aufweist. Ebenso kann die untere Elektrodenschicht 34a zum Beispiel Wolfram (W) oder ein anderes geeignetes Material (z.B. ein dichtes Material, das ein hohes atomares Gewicht hat), das eine hohe akustisch Impedanz aufweist, umfassen.

Jede Schnittstelle zwischen der Schicht des FBARs 8 reflektiert zumindest einen Teil der Vibrationen, die von der piezoelektrischen Schicht 32 auf ähnliche Weise wie oben beschrieben, erzeugt werden. Als solcher isoliert der akustische Spiegel 37 das Trägermaterial 40 akustisch von diesen Vibrationen und wandelt die Impedanz des Trägermaterials zu einem niedrigeren Pegel um. Es sollte festgestellt werden, dass andere FBARs hergestellt werden können, die ähnlich zu FBAR 8 sind, aber die akustische Spiegel aufweisen, die mehr als zwei Polymerschichten umfassen und mehr als eine hoch akustischen Impedanzschicht 34b, wie für die spezielle Anwendung angemessen sein kann.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines FBARs bereitgestellt. Das Verfahren schließt die Schritte ein: (A) Bilden eines akustische Spiegels auf einem Trägermaterial, wobei ein Teil des akustische Spiegels ein Polymermaterial und eine unter Elektrode einschließt; (B) Bilden einer piezoelektrischen Schicht auf dem akustischen Spiegel; und (C) Bilden einer oberen Elektrode auf der piezoelektrischen Schicht.

Schritt (A) kann durch Aufschleudern des Polymermaterials auf das Trägermaterial durchgeführt werden. Schritt (B) kann auch durch zum Beispiel Sputtern oder anderweitige Abscheidung (unter Verwendung von Dünnschichttechnologie) eines piezoelektrischen Materials bei einer hohen Temperatur auf zumindest einem Teil des akustischen Spiegels durchgeführt werden. Vorzugsweise ist die Polymerschicht von einem Polymermaterial Material umfasst, das der Temperatur ohne schädlich Einfluss widerstehen kann, die während der Durchführung von Schritt (B) erreicht wird.

Gemäß der Erfindung kann Schritt (A) durch Bilden von mehreren gestapelten Schichten durchgeführt werden, um den akustische Spiegel zu bilden. Vorzugsweise bildet mindestens eine der gestapelten Schichten eine untere Elektrodenschicht und zumindest eine weitere der gestapelten Schichten umfasst das Polymermaterial. Auch umfasst vorzugsweise mindestens eine weiterer der Schichten ein Material, das eine hohe charakteristische akustische Impedanz wie zum Beispiel Wolfram (W) oder jedes andere geeignete Material, das eine hohe akustische Impedanz aufweist.

Das Polymermaterial umfasst vorzugsweise ein elektronikgeeignetes Polymer. Das Polymermaterial kann jede geeignete Art von Polymermaterial einschließlich der oben beschriebenen sein.

Während die Erfindung speziell in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, wird es von Fachleuten verstanden werden, dass Änderungen in Gestalt und Details gemacht werden können, ohne von dem Gegenstand der Erfindung abzuweichen.


Anspruch[de]
Akustischer Dünnschicht-Resonator (FBAR), umfassend:

ein Trägermaterial (20;40)

einen akustischen Spiegel (18; 37; 42), der auf dem Trägermaterial gebildet ist, wobei der akustische Spiegel eine Vielzahl von Schichten umfasst, wobei die Vielzahl von Schichten mindestens eine erste Schicht (16;36;36b) und eine zweite Schicht (14;34;34a) einschließen, wobei die erste Schicht eine erste akustische Impedanz aufweist, wobei die zweite Schicht eine zweite akustische Impedanz aufweist, wobei die zweite Schicht auf der ersten Schicht angeordnet ist und eine untere Elektrodenschicht bildet,

eine piezoelektrische Schicht, die zwischen einer oberen Elektrodenschicht und dem akustischen Spiegel gebildet ist; und

die obere Elektrodenschicht, die auf der piezoelektrischen Schicht gebildet ist, gekennzeichnet dadurch, dass die erste Schicht ein Polymer (36;36b) umfasst.
FBAR gemäß Anspruch 1, wobei die erste Schicht aufgeschleudert ist. FBAR gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Polymer eine Fähigkeit besitzt, einer Abscheidung der piezoelektrischen Schicht (12;32) über dem akustischen Spiegel (18;37;42) bei einer erhöhten Temperatur zu widerstehen. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei das Polymer ein elektronikgeeignetes Polymer ist. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei die erste akustische Impedanz geringer ist, als die zweite akustische Impedanz. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei das Polymer eines von einem Polyimid, Cycloten, einem auf Silizium basierenden Polymermaterial und einem auf Kohlenstoff basierenden Material umfasst. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei die piezoelektrische Schicht (12;32) Vibrationen als Antwort auf eine Spannung, die zwischen der oberen Elektrodenschicht (10;30) und der unteren Elektrodenschicht (14;34;34a) angelegt wird, erzeugt und wobei der akustische Spiegel (18;37;42) im Wesentlichen verhindert, dass die Vibrationen das Trägermaterial erreichen. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei der akustische Spiegel (18;37;42) einen Impedanzwert eines Trägermaterials (29;40) zu einem geringeren Impedanzwert umwandelt. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei die obere Elektrodenschicht (10;30) und die zweite Schicht (14;34;34a) jeweils von einem Metall, dass eine hohe charakteristische akustische Impedanz hat, umfasst sind. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei die piezoelektrische Schicht (12;32) eine aus Zinkoxid (ZnO) und Aluminiumnitrit (AlN) umfasst. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei die zweite Schicht (14;34;34a) eine höchste Schicht des akustischen Spiegels (18;37;42) ist. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei die erste Schicht (16;36;36a) auf der oberen Oberfläche des Trägermaterials (20;40) angeordnet ist. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei das Trägermaterial (20;40) eines von Glas, Galliumarsenid und Silizium umfasst. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei der akustische Spiegel (18;37;42) ferner eine dritte Schicht (36b) und eine vierte Schicht (34b) umfasst, wobei die dritte Schicht ein Polymer umfasst, dass die erste akustische Impedanz hat, die vierte Schicht eine zweite akustische Impedanz hat, die dritte Schicht auf einer oberen Oberfläche des Trägermaterials angeordnet ist, die vierte Schicht zwischen der dritten Schicht und der ersten Schicht (36a) angeordnet ist. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei das Polymer eine Temperatur von mindestens 350°C widerstehen kann, ohne schädlich beeinträchtigt zu werden. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei die zweite Schicht (14;34;34a) von Tungsten (W) umfasst ist. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei die zweite Schicht (14;34;34a) und die obere Elektrode (10;30) jeweils von Tungsten (W) umfasst sind. FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei die Vielzahl der Schichten des akustische Spiegels (18) mindestens eine erste Schicht (17), eine zweite Schicht (16) und eine dritte Schicht (14) einschließt;

wobei die erste Schicht (17) eine erste akustische Impedanz hat, die zweite Schicht (16) ein Polymer umfasst und eine zweite akustische Impedanz hat und die dritte Schicht (14) eine dritte akustische Impedanz hat;

wobei die dritte Schicht (14) auf der zweiten Schicht (16) angeordnet ist und eine untere Elektrodenschicht bildet, wobei die zweite Schicht (16) auf der ersten Schicht (17) angeordnet ist und wobei die zweite akustische Impedanz niedriger ist, als die erste und dritte Impedanz.
FBAR gemäß jedem vorangegangenem Anspruch, wobei die Vielzahl der Schichten des akustische Spiegel (42;37) mindestens eine erste Schicht (36b), eine zweite Schicht (34b), eine dritte Schicht (36b) und eine vierte Schicht (34a) einschließt,

wobei die erste Schicht (36b) ein Polymer umfasst, das eine erste akustische Impedanz hat, die zweite Schicht (34b) eine zweite akustische Impedanz hat, die dritte Schicht ein Polymer umfasst, das eine dritte akustische Impedanz hat und die weitere Schicht (34a) eine vierte akustische Impedanz hat;

wobei die vierte Schicht (34a) auf der dritten Schicht (36a) angeordnet ist und eine untere Elektrodenschicht bildet, wobei die dritte Schicht (36a) auf der zweiten Schicht (34b) angeordnet ist, wobei die zweite Schicht (34b) auf der ersten Schicht (36b) angeordnet ist und die erste Schicht auf dem Substrat (40) angeordnet ist; und

wobei die erste akustische Impedanz niedriger ist, als die zweite akustische Impedanz und die dritte Impedanz niedriger ist, als die zweite und vierte akustische Impedanz.
Verfahren zur Herstellung eines akustischen Dünnschicht-Resonators (FBAR) umfassend:

Bilden einer ersten Schicht (16;36;36b) auf einem Trägermaterial, wobei die erste Schicht von einem Polymer umfasst wird;

Bilden einer zweiten Schicht (14;34;34a) auf der oberen Oberfläche der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht eine untere Elektrode bildet, wobei die erste und zweite Schicht einen akustischen Spiegel (18;37;42) bilden;

Bilden einer piezoelektrischen Schicht (12;32) auf einem akustischen Spiegel; und

Bilden einer oberen Elektrodenschicht (10;30) auf der piezoelektrischen Schicht.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei das Bilden der piezoelektrischen Schicht (12;32) Abscheiden eines piezoelektrischen Materials bei einer erhöhten Temperatur auf mindestens einem Teil des akustischen Spiegels (18;37;42) einschließt, um die piezoelektrische Schicht zu bilden. Verfahren gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei das Bilden der ersten Schicht (16;36;36a) Aufschleudern des Polymers auf dem Trägermaterial einschließt, um die erste Schicht zu bilden. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 20 bis 22, wobei das Polymer einer Temperatur widerstehen kann, die während des Bildens der piezoelektrischen Schicht (12;32) erreicht werden kann, ohne schädlich beeinträchtigt zu werden. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die piezoelektrische Schicht Zinkoxid (ZnO) und Aluminiumnitrid (AlN) umfasst. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die zweite Schicht (14;34;34a) ein Material umfasst, das eine hohe charakteristische akustische Impedanz hat. Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei das Material, das eine hohe charakteristische akustische Impedanz hat, von Wolfram umfasst ist. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 20 bis 26, wobei das Polymer ein elektronisch eingestuftes Polymer ist. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 20 bis 27, wobei das Polymermaterial eines von Polyimid, Cycloten, einem siliziumbasierten Polymermaterial und einem kohlenstoffbasierten Material umfasst. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 20 bis 28, wobei das Bilden eines akustischen Spiegels ferner umfasst:

Bilden einer ersten Schicht (17) auf dem Trägermaterial (20;40), wobei die erste Schicht eine erste akustische Impedanz hat;

Bilden einer zweiten Schicht (16) auf der ersten Schicht (17), wobei die zweite Schicht ein Polymer umfasst und eine zweite akustische Impedanz hat; und

Bilden einer dritten Schicht (14) auf der zweiten Schicht (16), wobei die dritte Schicht eine untere Elektrode bildet und eine dritte akustische Impedanz hat; und

wobei die zweite akustische Impedanz niedriger ist, als die erste und die dritte akustische Impedanz.
Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 20 bis 29, wobei das Bilden eines akustischen Spiegels ferner umfasst:

Bilden einer ersten Schicht (36b) auf dem Trägermaterial (40), wobei die erste Schicht ein Polymer umfasst und eine erste akustische Impedanz hat;

Bilden einer zweiten Schicht (34b) auf der ersten Schicht (36b), wobei die zweite Schicht eine zweite akustische Impedanz hat;

Bilden einer dritten Schicht (36a) auf der zweiten Schicht (34b), wobei die dritte Schicht ein Polymer umfasst und eine dritte akustische Impedanz hat;

Bilden einer vierten Schicht (34a) auf der dritten Schicht (36b), wobei die vierte Schicht (34a) eine untere Elektrode bildet und eine vierte akustische Impedanz hat; und

wobei die erste akustische Impedanz niedriger ist, als die zweite akustische Impedanz und die dritte akustische Impedanz niedriger ist, als die zweite und vierte Impedanz.






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