DE10160617A1

DE10160617A1 - Akustischer Spiegel mit verbesserter Reflexion

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Publication number: DE10160617A1
Application number: DE10160617A
Authority: DE
Inventors: Ralph Stoemmer
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2003-06-12
Also published as: CN100517965C; US7230509B2; US20050068124A1; JP2005512442A; CN1602586A; WO2003050950A1

Abstract

Für einen BAW-Resonator oder einen Stacked Crystal Filter wird ein akustischer Spiegel vorgeschlagen, der zumindest ein Schichtenpaar aus lambda/4- oder 3lambda/4-Schichten aufweist, wobei jedes Schichtenpaar eine erste Schicht mit niedriger akustischer Impedanz und eine zweite Schicht mit relativ dazu hoher akustischer Impedanz umfaßt und wobei als Material mit niedriger akustischer Impedanz ein Low-k-Dielektrikum ausgewählt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen akustischen Spiegel für einen Bulk Acoustic Wave Resonator (BAW-Resonator) und einen Stakked Crystal Filter (SCF-Filter), mit zumindest einem Schichtenpaar aus Lambda-Viertel-Schichten oder 3λ/4 Schichten, wobei jedes Schichtenpaar eine erste Schicht mit einem ersten Material niedriger akustischer Impedanz und eine zweite Schicht mit einem zweiten Material relativ dazu hoher akustischer Impedanz umfaßt.

Mit akustischen Wellen arbeitende Volumenschwinger, sogenannte FBAR (Thin-Film-Bulk-Acoustic-Resonator) oder auch BAW- Resonatoren genannt, basieren auf einem piezoelektrischen Grundkörper, der an zwei Hauptoberflächen mit je einer Elektrode versehen ist. Ein solcher Resonator weist eine Resonanzfrequenz fr auf, die näherungsweise nach der Formel
fr = v/2L₀
von der Gesamtdicke L0 des schwingenden Grundkörpers abhängig ist. Mit v ist dabei die Geschwindigkeit der Longitudinalwelle im piezoelektrischen Grundkörper bezeichnet. Solche Resonatoren können beispielsweise zum Aufbau von HF-Filtern verwendet werden. Dazu werden mehrere solcher Resonatoren in Abzweigschaltungen zu einem Filternetzwerk, einem sogenannten Reaktanzfilter, verschaltet.

Die für einen im HF-Bereich resonierenden BAW-Resonator erforderliche Schichtdicke L0 des Grundkörpers liegt im µm- und im sub-µm-Bereich. Zur Herstellung der Schichten des Grundkörpers sind daher Dünnschichtverfahren erforderlich.

Um die Energie der akustischen Welle innerhalb des Resonatorgrundkörpers zu halten und eine scharfe Resonanzfrequenz des Resonators zu gewährleisten, sind zwei prinzipielle Konstruktionsprinzipien bekannt, die eine genügend hohe Reflexion der akustischen Welle an Grenzflächen ermöglichen, um dabei eine ausreichende Filterwirkung mit niedrigen akustischen bzw. elektrischen Verlusten gewährleisten.

Eine Möglichkeit, die Energie der akustischen Welle innerhalb des Resonatorgrundkörpers zu erhalten, besteht darin, den Grundkörper über einem Hohlraum anzuordnen, wobei zwischen der unteren Elektrode und dem Substrat noch eine Membran als dünne Trägerschicht angeordnet sein kann. Diese Anordnung wird auch Bridge-Type Resonator genannt.

Weitere BAW-Resonatoren vom Mirror-Type verwenden einen sogenannten akustischen Spiegel. Dieser besteht aus einer Vielzahl von Schichtenpaaren mit alternierenden Schichten aus Materialien mit hoher und niedriger akustischer Impedanz. Jede der Schichten hat eine Schichtdicke von Lambda-Viertel, so daß sich die an jeder Grenzfläche reflektierten Wellenanteile konstruktiv überlagern. Grundsätzlich sind bei der Wahl der Schichtdicken Werte möglich, die ungeradzahligen Vielfachen von Lambda-Viertel entsprechen, also λ/4, 3λ/4, . . ., (2n- 1)λ/4 mit natürlichen Zahlen n. Aus Gründen der Optimierung der Resonatoreigenschaften kann bei den Spiegelschichtdicken geringfügig von der λ/4, 3λ/4, . . ., (2n-1)λ/4-Regel abgewichen werden. Als Material mit niedriger akustischer Impedanz wird insbesondere SiO₂ verwendet, als Material hoher akustischer Impedanz dagegen ein Schwermetall wie Wolfram oder Molybdän, oder auch Aluminiumnitrid. Je höher der Impedanzunterschied zwischen den beiden Materialien, desto weniger Paare werden für einen akustischen Spiegel gebraucht. Konventionelle akustische Spiegel benötigen für gute Reflexion wenigstens zwei λ/4-Schichtenpaare zwischen der unteren Elektrode und dem Substrat. Mit jeder zusätzlichen Schicht reduziert sich jedoch die effektive Kopplung des Resonators und damit die Bandbreite. Gegenüber einem Resonator vom Bridge-Typ kann sich dabei die Bandbreite des Resonators um bis zu 30% reduzieren. Mit solchen Resonatoren ist es darum erheblich aufwendiger, ein Bandpaßfilter mit einer ausreichenden Bandbreite zu realisieren.

Ein weiterer Nachteil eines BAW-Resonators vom Mirror-Type besteht in der Komplexität der Verfahren zur Abscheidung und Strukturierung des dafür erforderlichen Mehrschichtaufbaus. Jede λ/4-Schicht erhöht die Komplexität und damit die Kosten des Herstellungsprozesses. Mit der Zahl der nötigen Schichten häufen sich auch die Fehler, so daß über einen gesamten Wafer gesehen eine erhebliche Streuung der Resonanzfrequenzen der Resonatoren und damit der Mittenfrequenz von Filtern in Kauf zu nehmen ist.

Da sich mit der Zahl der Schichtpaare für den akustischen Spiegel die Bandbreite des akustischen Spiegels reduziert, wäre beispielsweise in einem Duplexer, welcher zwei Filter mit unterschiedlichen Durchlaßbereichen (Paß-Bändern) besitzt, jeweils ein separater akustischer Spiegel für jeden der beiden Filter erforderlich. Die Komplexität der Herstellung wird somit erhöht.

Schichten mit hoher dielektrischer Konstante, wie insbesondere die Metalle Wolfram und Molybdän, können zu einer Kopplung elektrischer Signale zum Substrat führen, was beispielsweise zu dem unerwünschten Übersprechen und zu einer Erhöhung der Einfügedämpfung führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen akustischen Spiegel für einen solchen BAW-Resonator anzugeben, welcher einfacher als bekannte akustische Spiegel herzustellen ist und welcher die oben genannten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen akustischen Spiegeln mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein den akustischen Spiegel umfassender BAW-Resonator, ein aus BAW-Resonatoren aufgebautes Filter sowie ein solche Filter umfassender Duplexer sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung schlägt vor, einen akustischen Spiegel aus zumindest einem Schichtenpaar von Materialien mit unterschiedlicher akustischer Impedanz anzufertigen, wobei in erfindungsgemäßer Weise als Material mit niedriger akustischer Impedanz ein Low-k-Dielektrikum ausgewählt wird. Wird ein solches Dielektrikum mit einer weiteren Schicht eines Materials mit hoher akustischer Impedanz kombiniert, so wird ein hochreflektierender akustischer Spiegel erhalten. Erfindungsgemäß werden Materialkombinationen für die Spiegelschichtenpaare aufgefunden, die einen hochreflektierenden Spiegel bereits mit nur einem Schichtenpaar ermöglichen.

Die erfindungsgemäß verwendeten Low-k-Dielektrika sind für mikroelektronische Anwendungen als Isolations-, Abdeck- und Zwischenschichten bekannt. In diese Materialklasse der Low-k- Dielektrika fallen gehärtete Schäume, poröse Oxide und Aerogele sowie vernetzte gehärtete Polymere und andere organische Materialien, welche mit CVD-Technik (Chemical Vapour Deposition) oder SOD-Technik (Spin-On Deposition) als dünne Schichten abgeschieden werden können. Diese Stoffe weisen eine wesentlich niedrige Dielektrizitätskonstante als SiO₂ auf und besitzen ein ε von weniger als 3. Zusätzlich besitzen sie noch niedrige Dichten ρ und kleine elastische Konstanten c. Da sich die akustische Impedanz Z nach der Formel
Z = √ρ.c
berechnet, ergeben sich mit diesen beiden niedrigen Werten c und ρ extrem niedrige akustische Impedanzen, die in Kombination mit Materialien hoher Impedanz Z den erfindungsgemäßen hochreflektiven akustischen Spiegel ergeben. In Verbindung mit Wolfram als Hochimpedanzmaterial ist die Reflektivität eines einzigen λ/4-Schichtenpaares ausreichend, um einen guten akustischen Spiegel für einen BAW-Resonator herzustellen. Unter λ/4-Schichtenpaar sollen im Sinne der Erfindung auch Schichtenpaare mit Schichtdicken von ungeradzahligen Vielfachen von λ/4 verstanden werden, sowie Schichten, die geringfügig von diesem Wert abweichen. Allein die akustische Reflektivität an der Grenzfläche zwischen unterer Elektrode und low-k Dielektrikum beträgt über 90%, wenn als Material für die untere Elektrode Au gewählt wird. Bei Verwendung des konventionellen Materials SiO₂ beträgt die akustische Reflektivität an der Au/low-k-Grenzfläche nur 40%. Dabei berechnet sich die akustische Refektivität R an der Grenzfläche zwischen zwei Schichten 1 und 2 nach der Formel

Z₁ entspricht der akustischen Impedanz von Au (Z_Au = 63.10^6 kg/s/m^2) und Z₂ entspricht der akustischen Impedanz des verwendeten low-k-Dielektrikums (exemplarisch für die low-k- Dielektrika SiLK® und BCB: Z_low-k < 2.10^6 kg/s/m^2) oder der akustischen Impedanz von SiO₂ (Z_SiO2 = 14.10^6 kg/s/m^2).

Da die akustische Impedanz eines Materials mit seiner Dichte steigt oder fällt, können erfindungsgemäß Maßnahmen vorgesehen werden, die die Dichte in den Schichten niedriger akustischer Impedanz weiter reduzieren. Vorteilhaft ist es beispielsweise, in der Spiegelschicht mit niedriger akustischer Impedanz Nanoporen vorzusehen. Solche Nanoporen können strukturbedingt in einem entsprechenden Polymeren oder einem Material mit 3D-Struktur vorhanden sein. Nanoporen können aber auch nachträglich erzeugt werden, beispielsweise durch Aufschäumen des Materials mit einem ein Gas freisetzenden Mittel, insbesondere mit einem Treibmittel. Auch Siloxane, die von Silsesquioxanen abgeleitet sind, weisen strukturbedingt Hohlräume auf, die die Dichte und damit die akustische Impedanz reduzieren. Materialien wie Aerogele oder poröse Silikate besitzen ebenfalls Poren und damit eine niedrige Dichte.

Für die Erfindung bevorzugte Low-k-Dielektrika sind polyaromatische Polymere, die beispielsweise durch Polymerisation von mit Cyclopentadienon und Acetylen substituierten Monomeren der Polyphenylene oder Bisbenzocyclobuten-Monomeren abgeleitet sind. Durch die Polymerisation werden beispielsweise vernetzte Polyphenylene (Handelsname SiLK®) oder vernetzte Bisbenzocyclobutene (Handelsname BCB) erhalten, die für das Beispiel BCB eine Glasübergangstemperatur (maximaleTemperaturstabilität) von mehr als 350°C, eine elastische Konstante von etwa 2 GPa, eine mittlere Dichte von 1,0 g/cm^3 und damit eine akustische Impedanz von nur 1,4 × 10^6 kg/s/m^2 besitzt. Das low-k Dielektrikum SiLK besitzt eine Glasübergangstemperatur (maximale Temperaturstabilität) von mehr als 490°C, eine elastische Konstante von etwa 2,45 GPa, eine mittlere Dichte von 1,2 g/cm^3 und damit eine akustische Impedanz von nur 1,7 × 10^6 kg/s/m^2.

Kommerzielle Polymere auf dieser Basis sind beispielsweise aus einem Artikel von S. J. Martin et al.: "Development of a low-dielectric-constant polymer for the fabrication of integrated circuit interconnect" in Adv. Mater 2000, 12, No. 23, December 1, Seite 1769-1778 bekannt und außerdem im Handel erhältlich. Die elastische Konstante dieses Materials liegt im GPa-Bereich und damit über eine Größenordnung unter der elastischen Konstanten des bisher als Niederimpedanzschicht verwendeten SiO₂. Da auch die Dichte dieses Materials geringer ist als die von SiO₂ ergibt sich die genannte extrem niedrige akustische Impedanz.

Die hohe thermische Stabilität dieses Materials ist bestens geeignet, um nachfolgende Schichtabscheidungen weiterer Funktionsschichten, wie beispielsweise einer weiteren Hochimpedanzschicht, piezoelektrischen Schichten, Elektroden, Diffusionsbarrieren oder Passivierungen auch bei den dazu erforderlichen hohen Temperaturen zu ermöglichen. Es läßt sich in sehr homogener Schichtstruktur in Spin-On-Technik aufbringen, wobei eine gewünschte Schichtdicke mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann. Mit einem Spiegelschichtenpaar, welches eine solche polyaromatische Schicht umfaßt, wird die Kopplung im BAW-Resonator vergrößert. Damit wird auch die Bandbreite im BAW-Filter um durchschnittlich 14% gegenüber konventionellen akustischen Spiegeln erhöht. Auf diese Weise wird ein BAW-Resonator mit akustischem Spiegel zur vollwertigen Alternative zu einem BAW-Resonator mit Bridge-Struktur.

Die Prozeßkosten bei der Herstellung eines BAW-Resonators bzw. bereits bei der Herstellung eines akustischen Spiegels für einen BAW-Resonator werden durch die Verringerung der Anzahl notwendiger Spiegelschichten deutlich verringert. Für ein Schichtenpaar Wolfram/polyaromatisches Low-k-Dielektrikum ist nur ein einziges Schichtenpaar erforderlich.

Durch die Verringerung der Zahl notwendiger Spiegelschichten wird auch die Streuung der Mittenfrequenz über alle auf einem einzigen Wafer hergestellten Resonatoren reduziert. Auch die störende elektrische Kopplung zum Substrat, verursacht insbesondere bei Verwendung von metallischen Hochimpedanzschichten im akustischen Spiegel, wird durch Reduktion der Schichtenzahl im Spiegel und durch Reduktion der relativen dielektrischen Konstanten des Low-k-Dielektrikums vermindert.

Ein neben SiLK® weiteres Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante, niedriger Dichte und eine geringe elastische Konstante c ist Benzocyclobuten. Dieses Material ist unter dem Kürzen BCB aus der Mikroelektronik als Dielektrikum, Isolations- und Abdeckschicht bekannt. Auch für erfindungsgemäße akustische Spiegelschichten mit niedriger akustischer Impedanz ist es hervorragend geeignet, da es außerdem eine hohe Schichtdickenhomogenität bei der Aufbringung gewährleistet und gezielt und reproduzierbar in einer gewünschten Dicke auf einem Substrat aufzubringen ist, beispielsweise mittels Spin- On-Technik.

Eine vorteilhafte Anwendung findet ein erfindungsgemäßer akustischer Spiegel in einem BAW-Resonator, bei dem direkt über einem als Träger fungierenden Material zunächst die Schicht hoher akustischer Impedanz, beispielsweise Wolfram, darüber die Schicht niedriger akustischer Impedanz, beispielsweise die genannten polyaromatischen Verbindungen wie SiLK® und BCB oder ein anderes Low-k-Dielektrikum und darüber ein Resonator, bestehend aus einer ersten Elektrode, einer piezoelektrischen Schicht und einer oberen zweiten Elektrode. Als Substratmaterial sind z. B. Glas, Keramik oder Halbleiter geeignet. Auch ist es möglich, ein mehrschichtiges Substrat zu verwenden, wobei einzelne Schichten oder das gesamte Substrat auch aus organischem Material bestehen kann.

Die Schichtdicken für die Schichtenpaare des akustischen Spiegels sind der gewünschten Resonanzfrequenz der Resonatoren und damit der Mittenfrequenz der daraus resultierenden Filter angepaßt. Aufgrund der hohen Bandbreite kann ein gegebenes Schichtenpaar aus λ/4- oder 3λ/4-Schichten nicht nur für eine gegebene Resonanzfrequenz, sondern auch bei anderen innerhalb der Bandbreite des Spiegels liegenden Resonanzfrequenzen bzw. bei Resonatoren mit solchen Resonanzfrequenzen eingesetzt werden.

Für das Material der unteren Elektrode sind die Metalle Aluminium, Wolfram, Molybdän oder Gold geeignet. Vorteilhaft wird für die untere Elektrodenschicht ein Material mit hoher akustischer Impedanz eingesetzt, wodurch bereits an der Grenzfläche zwischen unterer Elektrode und low-k-Dielektrikum möglichst hohe Reflexion erreicht wird.

Für die piezoelektrische Schicht wird vorzugsweise ein Material mit hoher Kopplungskonstante gewählt, welches sich homogen in der gewünschten und von der Mittenfrequenz abhängigen Schichtdicke abscheiden läßt. Für BAW-Resonatoren besonders geeignet sind beispielsweise Zinkoxid oder Aluminiumnitrid. Doch sind prinzipiell auch andere piezoelektrische Materialien geeignet, sofern diese die genannten Randbedingungen erfüllen.

Für die obere Elektrodenschicht gilt prinzipiell die gleiche Auswahl wie für die untere Elektrodenschicht. Jede der "unteren" Schichten eines BAW-Resonator-Schichtaufbaus dient als "Substrat" für die darüber aufgebrachte Schicht und muß dementsprechend zumindest den Abscheidebedingungen der darüberliegenden Schicht unbeschädigt standhalten, sowie geringe Oberflächenrauhigkeiten aufweisen, damit an den Grenzflächen keine akustischen Streuungen, Verluste und Wachstumsstörungen auftreten, die die Dynamik der Resonatoren verringern und damit die Einfügedämpfung der resultierenden Filter erhöhen.

Bei konventionellen akustischen Spiegeln mit SiO₂ als Spiegelschicht mit niedriger akustischer Impedanz macht die Oberflächenrauhigkeit von SiO₂ einen Polierprozess (Chemomechanical Polishing CMP als Naßätzprozess, Ionenstrahlätzen als Trockenätzprozess) vor Abscheidung der unteren Elektrode notwendig. Einer der Hauptgründe für die erhöhte Rauhigkeit der obersten SiO₂-Schicht des konventionellen akustischen Spiegels liegt darin, daß die SiO₂-Schichten als Niederimpedanzschichten die großen Oberflächenrauhigkeiten der Hochimpedanzschichten (W, Mo, AlN) bei der sukzessiven Schichtabscheidung nach oben hin abbilden. Ohne diesen Polierschritt würde die an der Grenzfläche zwischen unterer Elektrode und Niederimpedanzschicht auftretende Rauhigkeit die akustischen Verluste in den Resonatoren erhöhen und damit die Einfügedämpfung der Filter vergrößern. Low-k-Dielektrika wie SiLK® oder BCB, die z. B. in Spin-On-Technik auf eine Hochimpedanzschicht wie z. B. W aufgebracht werden, glätten durch ihre Fließeigenschaften die Rauhigkeiten der darunterliegenden Schicht. Die Oberflächenrauhigkeit der low-k-Dielektrika wie SiLK oder BCB ist, nach Aushärteprozessen der Schichten, selbst äußerst gering. Typische RMS-Rauhigkeiten sind kleiner lnm. Weitere Maßnahmen wie aufwändige und teure Polierprozesse, die eine homogene Grenzfläche gewährleisten sollen, sind damit überflüssig.

Ein BAW-Resonator, oder in etwas veränderter Ausführungsform ein Stacked Crystal Filter, kann als Impedanzelement zum Aufbau eines Reaktanzfilters eingesetzt werden, wie es beispielsweise aus der US 5 910 756 bekannt ist. Ein solcher umfaßt in einer Abzweigeschaltung parallel und seriell verschaltete Resonatoren, wobei die Verschaltung beispielsweise vom Ladder-Type oder vom Lattice-Type sein kann. Unter Beachtung weiterer für die Reaktanzfilter bekannter Designregeln kann auf diese Weise ein Bandpaßfilter geschaffen werden, welches eine für HF-Anwendungen und insbesondere in den gängigen Kommunikationssystemen geforderte Bandbreite aufweist.

Bei erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren mit erfindungsgemäßem akustischem Spiegel wird bereits für den einzelnen Resonator eine gegenüber bekannten Resonatoren mit konventionellem akustischen Spiegel erhöhte Bandbreite erhalten. Dies läßt sich direkt aus dem Admittanzverlauf des Resonators ablesen, wobei der Abstand zwischen Resonanz- und Antiresonanzfrequenz des Resonators ein Maß für die Bandbreite darstellt.

Eine vorteilhafte Anwendung findet ein erfindungsgemäßer BAW- Resonatorfilter mit erfindungsgemäßem akustischen Spiegel in einem Duplexer. Ein solcher Duplexer umfaßt zwei Bandpaßfilter, deren Mittenfrequenzen eng benachbart sind und beispielsweise das Sende- und das Empfangsband eines Kommunikationssystems abdecken. Die beiden Bandpaßfilter eines Duplexers müssen so aufeinander abgestimmt sein, daß jeder Filter bei der Mittenfrequenz des jeweils anderen Filters eine möglichst hohe Dämpfung aufweist. Je nach gefordertem Abstand zwischen den beiden Mittenfrequenzen kann es dazu auch erforderlich sein, daß die beiden zueinanderweisenden Flanken der Durchlaßbereiche der beiden Filter besonders steil eingestellt sind. Für solche Anforderungen sind hochwertige Filter erforderlich, die im Falle von Reaktanzfiltern hochwertige Resonatoren erfordern. Aus BAW-Resonatoren bestehende Reaktanzfilter benötigten dazu bisher Resonatoren, die für jede Resonanzfrequenz einen eigenen auf die Resonanzfrequenz angepaßten akustischen Spiegel erforderten. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen akustischen Spiegel gelingt es nun, einen einzigen, aus nur einem Schichtenpaar bestehenden akustischen Spiegel für die beiden Filter eines Duplexers zu verwenden und dabei dennoch die hohen Anforderungen an die Flankensteilheit, Bandbreite und Nahselekion zu erfüllen. Mit Hilfe der Erfindung gelingt es also, auf nur einem Substrat mit nur einem ganzflächig aufgebrachten erfindungsgemäßen akustischen Spiegel die Resonatoren für zwei in nahe benachbarten Frequenzbereichen arbeitende Filter zu realisieren. Dies vereinfacht die Herstellung und senkt dabei die Kosten. Aufgrund der reduzierten Kopplung über die akustischen Spiegelschichten ist es mit dem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel auch möglich, das oder die Schichtenpaare für den akustischen Spiegel ganzflächig aufzubringen und ohne weitere Strukturierung zwischen einzelnen Resonatoren oder einzelnen Filtern den Resonator weiter aufzubauen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert.

Fig. 1a zeigt im schematischen Querschnitt einen BAW- Resonator mit einem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel.

Fig. 1b zeigt im schematischen Querschnitt einen Stacked Crystal Filter (SCF) mit einem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel.

Fig. 2 zeigt exemplarisch eine Oberflächentopographie des low-k-Dielektrikums BCB, die mittels Rasterkraftmikroskopie erstellt wurde.

Fig. 3 zeigt die Admittanzkurven eines erfindungsgemäßen BAW-Resonator verglichen mit der Admittanzkurve eines herkömmlichen Resonators.

Fig. 4a zeigt exemplarisch einen möglichen Aufbau eines Reaktanzfilters in Ladder-Type-Struktur.

Fig. 4b zeigt exemplarisch einen weiteren möglichen Aufbau eines Reaktanzfilters in Ladder-Type-Struktur.

Fig. 4c zeigt exemplarisch einen möglichen Aufbau eines Reaktanzfilters in Lattice-Struktur.

Fig. 4 zeigt die Durchlaßkurve eines aus erfindungsgemäßen aus BAW-Resonatoren aufgebauten Reaktanzfilters.

Fig. 5 zeigt exemplarisch die Durchlaßkurve eines aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren aufgebauten Reaktanzfilters, verglichen mit der Durchlaßkurve eines aus herkömmlichen BAW-Resonatoren aufgebauten Reaktanzfilters.

Fig. 6 zeigt die Durchlaßkurven eines aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren aufgebauten Duplexers (Kurven 2), verglichen mit den Durchlaßkurven eines aus herkömmlichen BAW-Resonatoren aufgebauten Duplexers (Kurven 1).

Fig. 7 zeigt die Durchlaßkurven eines aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren aufgebauten Duplexers als Funktion von Schichtdickenabweichungen des Low-k- Dielektrikums.

Fig. 8 zeigt die Durchlaßkurven eines aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren aufgebauten Duplexers als Funktion von Schichtdickenabweichungen der Hochimpedanzschicht des erfindungsgemäßen akustischen Spiegels.

Fig. 1a zeigt im schematischen Querschnitt einen BAW- Resonator mit einem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel, dessen Spiegelschichten unabhängig voneinander als λ/4- Schichten oder 3λ/4-Schichten ausgeführt sein können. Geringe Abweichungen von diesen Bedingungen dienen der Optimierung der Resonatoreigenschaften. Unter dem schematischen Querschnitt ist ein elektronisches Ersatzschaltbild des BAW- Resonators angegeben. Dieser ist auf einem Substrat S aufgebaut, welches lediglich als mechanisch fester Träger dient. Dementsprechend breit ist die Auswahl der dafür geeigneten Materialien. Direkt auf dem Substrat ist eine erste Schicht HZ mit hoher akustischer Impedanz aufgebracht, beispielsweise eine Wolfram-Schicht. Diese weist eine Impedanz von ungefähr 105 × 10⁶ kg/sm² auf. Die Dicke der Schicht HZ ist so gewählt, daß sie bei der gewünschten Resonanzfrequenz des BAW- Resonators und der im Material (Wolfram) gegebenen Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Welle eine Dicke von λ/4 aufweist. Dies sind beispielsweise bei einer Resonanzfrequenz von 2,1 GHz eine Dicke von 611 nm. Über der Schicht HZ ist als weitere Schicht mit einer Dicke von λ/4 oder einer Dicke von 3λ/4 ein Low-k-Dielektrikum angeordnet, beispielsweise eines Materials, welches unter dem Namen SiLK® von der Dow Chemical Corporation als Dielektrikum vertrieben wird. Das Materialsystem SiLK® besteht aus vernetzten Polyphenylenen, die durch Polymerisation von mit Cyclopentadienon und Acetylen substituierten Monomeren erhalten werden können. Das akustisch sehr ähnliche Material, BCB, besteht aus vernetzten Bisbenzocyclobutenen. Bei Verwendung von SiLK® oder BCB ergeben sich für die Spiegelschichtdicken exemplarisch folgende Werte: bei einer Resonanzfrequenz von 2,1 GHz wird die Spiegelschichtdicke einer λ/4-Schicht zu etwa 165 nm, und die Spiegelschichtdicke einer 3λ/4-Schicht zu etwa 500 nm gewählt.

Mit der gegebenen Materialkombination W/SiLK® kann ein breitbandiger akustischer Spiegel A realisiert werden, der mehr als 95% Reflektivität für die akustische Energie einer Welle der genannten Mittenfrequenz besitzt. Der akustische Spiegel A kann aber noch weitere Schichtenpaare umfassen, also weitere Schichten mit hoher akustischer Impedanz HZ und weitere Schichten mit niedriger Impedanz LK. Diese Schichten werden alternierend in der gewünschten Anzahl übereinander angeordnet. Über der Schicht aus dem Low-k-Material LK wird die untere Elektrode des BAW-Resonators, oder ein Haftvermittler, Diffusionsbarrieren, oder Wachstumsschichten gebildet, beispielsweise durch CVD-Abscheidung oder Sputtern von einer Molybdänschicht mit einer Schichtdicke von ca. 195 nm.

Über der unteren Elektrode E1 wird nun eine piezoelektrische Schicht P aufgebracht, beispielsweise eine Zinkoxidschicht. Als Aufbringverfahren sind beispielsweise Sputter-Verfahren geeignet. Die piezoelektrische Schicht P kann jedoch auch aus anderen Materialien bestehen, beispielsweise aus Aluminiumnitrid oder einem anderen geeigneten, piezoelektrischen Material.

Als obere Elektrode des BAW-Resonators wird über der piezoelektrischen Schicht P eine zweite Elektrodenschicht E2 angeordnet, nicht notwendigerweise aus dem gleichen Material wie die erste Elektrodenschicht E1. In vielen Fällen wird die obere Elektrode E1 zusätzlich mit Tuning-, Trimming-, oder Passivierungsschichten versehen.

Die Resonanzfrequenz des BAW-Resonators bestimmt sich näherungsweise nach der Formel f = v/2L₀, wobei L₀ die Schichtdicke des BAW-Resonators ist und sich aus den Schichtdicken der piezoelektrischen Schicht P und der beiden Elektrodenschichten E1 und E2 zusammensetzt. Für die Hauptschwingungsmode des BAW-Resonators wird die Dicke auf λ/2 eingestellt. Möglich ist es jedoch auch, die Dicke d auf ein Vielfaches von λ/2 einzustellen und dementsprechend höhere Schwingungsmoden anzuregen. Neben dem schematischen Querschnitt zeigt Fig. 1a noch das elektronische Ersatzschaltbild eines BAW- Resonators.

Fig. 1b zeigt im schematischen Querschnitt einen Stacked Crystal Filter (SCF) mit einem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel, dessen Spiegelschichten unabhängig voneinander als λ/4-Schichten oder 3λ/4-Schichten ausgeführt sein können. Geringe Abweichungen von diesen Bedingungen dienen der Optimierung der SCF-Eigenschaften. Der SCF entspricht im prinzipiellen Aufbau einem BAW-Resonator, der mit einem zweiten Resonator elektrisch und akustisch gekoppelt ist. Unter dem schematischen Querschnitt ist ein elektronisches Ersatzschaltbild des SCF angegeben. Verschiedene Ausführungsbeispiele und Abwandlungen von SCFs finden sich in einem Artikel von K. M. Lakin et al.: "High Performance Stacked Crystal Filters for GPS and Wide Bandwidth Applications" in IEEE 2001 Ultrasonics Symposium Paper 3E-6, October 9, 2001.

Ein SCF wird, wie in den vorangegangenen Absätzen zu Fig. 1a beschrieben, zunächst wie ein BAW-Resonator aufgebaut. Dabei sind verwendete Materialien, Herstellungstechniken und Prozessabläufe ähnlich. Über der Elektrodenschicht E2, welche auf einer piezoelektrischen Schicht P1 abgeschieden ist, wird beispielsweise mittels Sputter-Technik eine zweite piezoelektrische Schicht P2 aufgebracht. Diese wiederum wird von einer obersten Elektrode E3 bedeckt.

In einer möglichen Abwandlung des SCFs werden zwischen Elektrode E2a und einer weiteren darauf abgeschiedenen Elektrode E2b ein- oder mehrere akustische Spiegelschichten eingefügt, welche die elektrische und die akustische Kopplung zwischen dem Resonator E1-P1-E2a und dem Resonator E2b-P2-E3 verändern. In diesen Spiegelschichten, die als λ/4- oder auch 3λ/4-Schichten ausgeführt sein können, können Low-k- Dielektrika wie beispielsweise SiLK oder BCB als Niederimpedanzschichten verwendet werden. Unter dem schematischen Querschnitt ist ein elektronisches Ersatzschaltbild der einfachen Ausführungsform des SCF angegeben.

Fig. 2 zeigt exemplarisch eine Oberflächentopographie des low-k-Dielektrikums BCB, die mittels Rasterkraftmikroskopie auf einem Gebiet von 2 µm × 2 µm erstellt wurde. Die Aufnahme zeigt, daß das Low-k-Dielektrikum nach Aushärtung mit RMS = 0,28 nm eine sehr niedrige Oberflächenrauhigkeit aufweist. Dieser geringe Wert stellt sicher, daß folgende Schichten wie z. B. Elektroden ungestört aufgewachsen werden können, und daß an der Grenzfläche zwischen Low-k-Dielektrikum und Elektrode keine akustischen Verluste und Streuungen auftreten, welche die Dynamik der Resonatoren verringern und damit die Einfügedämpfung der Filter erhöhen. Low-k-Dielektrika wie BCB oder SiLK®, die in Spin-On-Technik auf Oberflächen aufgebracht werden, glätten zusätzlich durch ihre Fließeigenschaften die Rauhigkeiten der darunterliegenden Schichten. Die Grenzflächenrauhigkeiten, die sich in konventionellen Spiegeln nach oben hin kumulativ fortsetzen können, werden bei diesen low- k-Dielektrika nicht weiter nach oben abgebildet. Maßnahmen wie das Polieren von Oberflächen, die bei konventionellen Spiegeln mit SiO₂ als oberster Niederimpedanzschicht notwendig werden können, sind hiermit bei den erfindungsgemäßen akustischen Spiegeln überflüssig.

Fig. 3 zeigt den Admittanzverlauf eines mit einem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel A versehenen BAW-Resonators. Dessen Kurve 2 wird mit einer Kurve 1 verglichen, die anhand eines herkömmlichen BAW-Resonators mit einem herkömmlichen akustischen Spiegel ermittelt wird. Dieser bekannte akustische Spiegel ist aus zwei λ/4 Schichtenpaaren SiO₂/W aufgebaut. Aus der Figur zeigt sich, daß mit dem erfindungsgemäßen Resonator eine höhere Bandbreite erhalten wird als mit dem Resonator mit herkömmlichem Spiegel. Die Bandbreite ergibt sich aus dem Abstand zwischen der Resonanzfrequenz f_r und der Antiresonanzfrequenz f_a. Die Breitbandigkeit ist die beste Voraussetzung, auch ein Bandpaßfilter mit erhöhter Bandbreite herzustellen. Aus der Fig. 3 ergibt sich eine Zunahme der Bandbreite von 9,4 MHz. Gegenüber der Bandbreite eines BAW- Resonators mit konventionellem Spiegel von 57,5 MHz bedeutet dies eine Bandbreitenzunahme von 16%. Die dargestellten Admittanzverläufe entsprechen BAW-Resonatoren mit Gold und Aluminium als Elektrodenmaterial. Als Substrat dient Silizium.

Die verbesserten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Resonators werden insbesondere auf die günstigen Eigenschaften der Low-k-Dielektrikumsschicht LK zurückgeführt, die gegenüber dem bisher dafür verwendeten Siliziumdioxid in wesentlichen Parametern verbessert ist. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick der wichtigsten Eigenschaften des bekannten Materials (SiO₂) und des erfindungsgemäß verwendeten polyaromatischen SiLK®:

Fig. 4 zeigt drei beispielhafte Möglichkeiten, wie ein Reaktanzfilter aus mehreren BAW-Resonatoren aufgebaut werden kann. In den Ladder-Type-Strukturen von Fig. 4a und Fig. 4b wird zumindest ein Resonator R_s zwischen dem Filtereingang und dem Filterausgang in Serie geschaltet. Parallel dazu wird mindestens ein weiterer Resonator R_p auf Masse geschaltet. Die Resonanzfrequenz des im Serienarm angeordneten Resonators R_s wird dabei so gewählt, daß sie ungefähr bei der Antiresonanzfrequenz des Resonators Rp im parallelen Zweig des Filters liegt: f_ap = f_rs.

Vorzugsweise besteht ein Reaktanzfilter aus einer Ladder- Type-Struktur, bei der mehrere in Serie geschaltete BAW- Resonatoren R_s1, R_s2 und R_s3 und mehrere parallel dazu geschaltete Resonatoren R_p1, R_p2 wie dargestellt miteinander verschaltet sind. Beginnend an einem Ein- oder Ausgang kann die Struktur abgekürzt mit den Buchstaben p für paralleler Resonator mit R_p bzw. s für serieller Resonator R_s angegeben werden. Dargestellt ist in Fig. 4a z. B. eine Struktur s-p-s-p-s mit fünf Resonatoren, während in Fig. 4b eine Struktur p-s-p-s-p-s mit sechs Resonatoren gezeigt ist. Die Ladder-Type-Struktur kann um beliebige weitere serielle und parallele Resonatoren erweitert werden, wobei jeder parallele Resonator R_p aus zwei parallel geschalteten Parallelresonatoren und jeder serielle Resonator R_s aus zwei in Serie geschalteten Resonatoren zusammengesetzt sein kann. Die bekannten Designregel für Ladder-Type-Filter können angewendet werden.

Fig. 4c zeigt die Lattice-Type-Struktur eines Reaktanzfilters, der aus BAW-Resonatoren aufgebaut ist. Diese Struktur wird vorzugsweise für den sog. Balanced-Balanced-Modus von Filtern eingesetzt.

Fig. 5 zeigt das Durchlaßverhalten eines aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren aufgebauten Bandpaßfilters mit Ladder- Type-Struktur. Die Durchlaßkurve 2 des erfindungsgemäßen BAW- Resonators ist dabei einer Durchlaßkurve 1 gegenübergestellt, die mit einem Filter mit herkömmlichen BAW-Resonatoren bestimmt wird. Als Vergleich werden dazu wieder BAW-Resonatoren mit einem akustischen Spiegel aus zwei λ/4-Schichtenpaaren SiO₂/W herangezogen. Es zeigt sich, daß das neuartige Filter gegenüber einem herkömmlichen Filter eine erhöhte Bandbreite bei mindestens gleich guter Einfügedämpfung und gleich guter Sperrbereichsunterdrückung aufweist. Die Bandbreite nimmt beispielsweise um 14% zu. Die Einfügedämpfung ändert sich praktisch nicht. Auf diese Weise ist es möglich, anstelle von Zinkoxid Aluminiumnitrid zu verwenden, welches wegen seiner niedrigeren Kopplung ansonsten eine niedrigere Bandbreite aufweist. Durch die relative Bandbreitenvergrößerung bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Spiegels kann der Effekt bei ansonsten gleichen Spezifikationen kompensiert werden. Ebenso ist es mit dem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel möglich, eine durch eine mindere Qualität der Piezo-Schicht P bewirkte Reduktion der Bandbreite zu kompensieren.

Durch die Erhöhung der Grenzflächenreflexion und der Breitbandigkeit des erfindungsgemäßen akustischen Spiegels ergibt sich auch eine gewisse Dickentoleranz für die Dicke der λ/4- und 3λ/4-Schichten. So ist es möglich, ein und dieselbe Schichtdicke für die akustischen Spiegelschichten zweier unterschiedlicher Filter zu verwenden, deren Resonanzfrequenzen nahe beieinander liegen, beispielsweise wie ein Duplexer mit einem RX-Filter und einem TX-Filter für den 3G-Standard UMTS.

Fig. 6 zeigt die Durchlaßkurven für RX- und TX-Filter eines UMTS-Duplexers, wobei in der Figur die Kurven für einen Duplexer mit erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren den Filterkurven von herkömmlichen BAW-Resonatoren mit dem genannten konventionellen akustischen Spiegel gegenübergestellt sind. Während für die Kurve 1 mit dem konventionellen akustischen Spiegel die λ/4-Schichten separat für RX- und TX-Filter optimiert und auf unterschiedliche Schichthöhen eingestellt sind, wird für den aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren bestehenden Duplexer gemäß der Durchlaßkurve 2 ein einheitlicher akustischer Spiegel mit mittleren Schichtdicken für die λ/4-Schichten eingesetzt, beispielsweise in einer auf die Mittenfrequenz des RX-Filters optimierten Schichtdicke. Man erkennt, daß trotz dieser Vereinfachung sowohl TX- als auch RX-Filter den vorgegebenen Spezifikationen genügen. In der Figur sind die einzuhaltenden Grenzwerte, die im Durchlaßbereich unterhalb der Kurve, im Sperrbereich über der Kurve liegen müssen, in Form von waagerechten Balken eingezeichnet. Die vereinfachte Herstellung eines erfindungsgemäßen UMTS-Duplexers mit einheitlichem akustischem Spiegel ist möglich, da der erfindungsgemäße Spiegel mit nur einem λ/4-Schichtenpaar über einen größeren Frequenzbereich als konventionelle Spiegel konstante Reflexionseigenschaften besitzt. Dies trägt letztlich zur Breitbandigkeit des erfindungsgemäßen Spiegels bei, welche die Herstellung von RX-Filtern und TX-Filtern von Duplexern auf einem einzigen Substrat mit identischen Spiegeln bzw. mit einheitlichem Spiegel ermöglicht. Damit reduzieren sich die Prozeßkomplexität und die Herstellungskosten erheblich. Trotz einheitlicher bzw. identischer Spiegelschichtdicken für RX- und TX-Filter nimmt die Bandbreite auch hier für TX-Filter um 13% und für den RX-Filter um 14% zu. Während der TX-Filter eine wie in Fig. 4a dargestellte Ladder-Type- Struktur aufweist, weist der RX-Filter am Eingang einen weiteren parallelen Resonator Rp auf.

In einem weiteren Versuch wird die Abhängigkeit der Filtereigenschaften von Schichtdickenschwankungen innerhalb des akustischen Spiegels ermittelt. Dazu wird anhand des bereits beschriebenen RX/TX-Filterpaares für einen UMTS-Duplexer mit erfindungsgemäßem akustischen Spiegel die Schichtdicke des Low-k-Dielektrikums (hier: SiLK®) abweichend vom optimalen Wert (hier: 165 nm) um +/- 13 nm variiert. Fig. 7 zeigt die beiden Kurven mit jeweils nicht optimalen Schichtdicken, wobei die Abweichung immerhin +/- 7, 8% vom Zielwert 165 nm beträgt. Es zeigt sich, daß die beiden nicht optimalen Schichtdicken der genannten Spiegelschicht dennoch zu Bandpaßfiltern führen, die die vorgegebenen Spezifikationen gerade noch erfüllen. Dies zeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel relative Schichtdickenschwankungen der einzelnen Spiegelschichten von ca. +/- 7% erlaubt sind. Damit ist die erlaubte Schichtdickenschwankung wesentlich höher als die maximale mit dem SiLK-Material in Kauf zu nehmende (laut Herstellerspezifikationen ist eine Schichtdickengenauigkeit von kleiner +/- 0,5% bei Abscheidung in SOD-Technik möglich).

In Fig. 8 wird die Schichtdicke der ersten Hochimpedanz- Spiegelschicht (hier: Wolfram) abweichend vom optimalen Wert (hier: 611 nm) um +/- 300 nm variiert. Die beiden Durchlaßkurven mit jeweils nicht optimalen Schichtdicken sind, wie in Fig. 8 ersichtlich, nahezu nicht unterscheidbar, obwohl die Schichtdickenabweichung für die Wolfram λ/4-Schicht nahezu +/- 50% beträgt. Trotz der hohen Schichtdickenabweichung in der genannten Spiegelschicht führen die Durchlaßkurven zu Bandpaßfiltern, die die vorgegebenen Spezifikationen erfüllen. Diese hohe Toleranz der Durchlaßkurven gegen Spiegel- Sohichtdickenschwankungen der Hochimpedanzschicht bei Verwendung von Low-k-Dielektrika wie beispielsweise SiLK oder BCB als Niederimpedanzschicht ist darauf zurückzuführen, daß der überwiegende Teil der akustischen Welle bereits an der Grenzfläche zwischen unterer Elektrode und Low-k-Dielektrikum reflektiert wird (Exemplarisch: Reflexion über 90%). Damit ist der Einfluß von Material- und Geometrieschwankungen darunterliegender Schichten auf die Lage und die Gestalt von Admittanzkurven der Resonatoren und von Durchlaßkurven der Filter stark reduziert. Durch die höhere Toleranz gegenüber Schichtdickenschwankungen sind auch einfachere Aufbringverfahren möglich, was die Kosten für den akustischen Spiegel weiter senkt.

Obwohl die Erfindung nur anhand weniger optimaler Materialkombinationen beschrieben wurde, liegen im Rahmen der Erfindung noch weitere Variationen bezüglich der verwendeten Materialien. Wenn von den genannten organischen Low-k-Dielektrika abgewichen wird, die die optimalen Voraussetzungen für den akustischen Spiegel mitbringen, so kann mehr als ein Schichtenpaar von λ/4- und 3λ/4- Schichten für einen erfindungsgemäßen akustischen Spiegel erforderlich sein. Dies gilt auch, wenn von Wolfram als Material für die Schicht mit hoher akustischer Impedanz abgewichen wird und beispielsweise auf Molybdän oder Aluminiumnitrid übergegangen wird. In allen Fällen wird mit erfindungsgemäßen akustischen Spiegeln jedoch die Anzahl der notwendigen Spiegelschichten verringert. Dies verringert ebenfalls in allen Fällen die störende elektrische Kopplung zum Substrat und vereinfacht die Spiegelherstellung, die nun keine Strukturierung mehr erfordert. In allen Fällen erhält man mit erfindungsgemäßen akustischen Spiegeln einen höheren Freiheitsgrad bei der Auswahl der gewünschten Materialien, die eine weitere Optimierung von BAW-Resonatoren und daraus hergestellter Filter ermöglichen. Dabei werden die Eigenschaften konventioneller BAW-Resonatoren zumindest erreicht, für optimale Schichtkombinationen wie dargestellt jedoch erheblich übertroffen.

Claims

1. Akustischer Spiegel für einen BAW Resonator oder einen Stacked Crystal Filter,
mit zumindest einem Schichtenpaar (LK,HZ) aus λ/4-Schichten oder 3λ/4-Schichten, wobei jedes Schichtenpaar eine erste Schicht (LK) mit einem ersten Material niedriger akustischer Impedanz und eine zweite Schicht (HZ) mit einem zweiten Material relativ dazu hoher akustischer Impedanz umfaßt, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Material niedriger akustischer Impedanz ein low-k Dielektrikum ist.

2. Akustischer Spiegel nach Anspruch 1, welcher auf der obersten Schicht eines BAW Resonators oder eines Stacked Crystal Filters angeordnet ist und mit einer Schicht des ersten Material niedriger akustischer Impedanz beginnt, auf dem die zweite Schicht (HZ) mit dem zweiten Material relativ dazu hoher akustischer Impedanz abgeschieden ist.

3. Akustischer Spiegel nach Anspruch 1, bei dem das zweite Material (HZ) relativ hoher akustischer Impedanz ausgewählt ist aus Wolfram W, Molybdän Mo oder Aluminiumnitrid.

4. Akustischer Spiegel nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem das low-k Dielektrikum (LK) eine Dichte von weniger als 2,4 g/cm³, elastische Konstanten mit Werten von weniger als 10 Gpa und eine relative Dielektrizitätskonstante von weniger als 3 aufweist.

5. Akustischer Spiegel nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem als low-k Dielektrikum (LK) ein Aerogel, ein poröses Silkat, ein Organosilikat, ein von kondensierten Silsesquioxanen abgeleitetes Siloxan, eine polyaromatische Verbindung, ein vernetztes Polyphenylen oder ein polymerisiertes Benzocyclobuten ausgewählt ist.

6. Akustischer Spiegel nach Anspruch 5, bei dem als low-k Dielektrikum (LK) eine polyaromatische Verbindung ausgewählt ist, die von aromatisierten Polyarylenen abgeleitet ist, die unsubstituiert sind oder unpolare Gruppen tragen.

7. Akustischer Spiegel nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem als low-k Dielektrikum (LK) ein von Benzocyclobuten abgeleitetes Dielektrikum niedriger akustischer Impedanz eingesetzt ist.

8. Akustischer Spiegel nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem als low-k Dielektrikum (LK) ein von substituierten Polyphenylenen abgeleitetes Dielektrikum niedriger akustischer Impedanz eingesetzt ist.

9. Akustischer Spiegel nach einem der Ansprüche 1-8, bei dem low-k Dielektrikum (LK) mit Nanoporen versehen ist.

10. Akustischer Spiegel nach einem der Ansprüche 1-9, mit einem einzigen Schichtenpaar (LK, HZ) von Lambda- Viertel-Schichten, bei dem das low-k Dielektrikum eine polyaromatische Verbindung ist, die von aromatisierten Polyphenylenen abgeleitet ist oder ein polymerisiertes Benzocyclobuten ist und bei dem das zweite Material hoher akustischer Impedanz Wolfram, Molybdän, Aluminiumnitrid, Galliumnitrid oder Zinkoxid ist.

11. BAW Resonator mit einem akustischen Spiegel nach Anspruch 10,
bei dem über einem als Träger fungierenden Substrat (S) die Schicht (HZ) mit dem Material relativ hoher akustischer Impedanz und darüber die Schicht (LK) mit dem Material niedriger akustischer Impedanz angeordnet sind, die den akustischen Spiegel (A) bilden,
bei dem über dem akustischen Spiegel eine erste Elektrode (E1), eine piezoelektrische Schicht (P) und eine zweite Elektrode (E2) angeordnet sind, wobei das Elektrodenmaterial ausgewählt ist aus Al, W, Mo, Cu oder Au und wobei das Material der piezoelektrischen Schicht (P) ausgewählt ist aus Zinkoxid Aluminiumnitrid, Galliumnitrid oder anderen piezoelektrischen Materialien geeigneter Kopplung.

12. Stacked Crystal Filter mit einem akustischen Spiegel nach Anspruch 10,
bei dem über einem als Träger fungierenden Substrat (S) die Schicht (HZ) mit dem Material relativ hoher akustischer Impedanz und darüber die Schicht (LK) mit dem Material niedriger akustischer Impedanz angeordnet sind, die beide zusammen den akustischen Spiegel (A) bilden,
bei dem über dem akustischen Spiegel eine erste Elektrode (E1), eine erste piezoelektrische Schicht (P1), eine zweite Elektrode (E2), eine zweite piezoelektrische Schicht (P2), und eine dritte Elektrode (E3) angeordnet sind, wobei das Material für erste und zweite Elektrode ausgewählt ist aus Al, W, Cu oder Au und wobei das Material der piezoelektrischen Schichten (P1) und (P2) ausgewählt ist aus Zinkoxid, Aluminiumnitrid, Galliumnitrid, oder anderen piezoelektrischen Materialien geeigneter Kopplung.

13. Stacked Crystal Filter nach Anspruch 12, bei dem zweite Elektrode (E2) in zwei Teilelektroden gesplittet ist, zwischen denen eine akustische Spiegelschicht angeordnet ist, die zumindest eine λ/4-Schicht aus einem low-k-Dielektrikum umfaßt.

14. BAW Resonatorfilter oder Stacked Crystal Filter, bei dem mehrere BAW Resonatoren oder Stacked Crystal Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 13 in einer Abzweigschaltung in einem seriellen Arm und dazu parallelen Armen angeordnet und zu einem Reaktanzfilter verschaltet sind.

15. BAW Resonatorfilter oder Stacked Crystal Filter nach Anspruch 14, bei dem die BAW Resonatoren oder Stacked Crystal Filter in Lattice-Struktur zu einem Reaktanzfilter verschaltet sind.

16. Duplexer mit einem ersten und einem zweiten Reaktanzfilter, welches jeweils als BAW Resonatorfilter nach Anspruch 11 ausgebildet ist.

17. Duplexer nach Anspruch 16, bei dem alle BAW Resonatoren der beiden BAW Resonatorfilter über einem gemeinsamen akustischen Spiegel (A) angeordnet sind.

18. Duplexer nach Anspruch 17, bei dem der gemeinsame akustische Spiegel (A) ganzflächig und unstrukturiert auf dem Substrat (S) unter den BAW Resonatoren ausgebildet ist.