Beschreibung

Mit geführten akustischen Wellen arbeitendes Bauelement

Mit geführten Volumenwellen arbeitende Bauelemente sind z. B. aus den Druckschriften DE 10325281 Al, US 2005/0099091 Al und US 6046656 bekannt.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein mit geführten a- kustischen Wellen arbeitendes Bauelement anzugeben, das sich durch einen niedrigen Temperaturgang auszeichnet.

Es wird ein mit geführten akustischen Wellen arbeitendes Bauelement angegeben, das ein zur Wellenleitung geeignetes Schichtsystem umfasst . Das Schichtsystem umfasst eine piezoelektrische Schicht, darauf angeordnete Elektroden und eine dielektrische Schicht, die eine relativ niedrige akustische Impedanz Z _a o aufweist. Das Schichtsystem umfasst eine Einstellschicht mit einer relativ hohen akustischen Impedanz Z _a 2. Es gilt: Z _a2 /Z _a0 > 1,5. In mindestens einem Abstandsbereich ist die Einstellschicht von der piezoelektrischen Schicht beabstandet. Als Abstandsbereich wird ein Bereich bezeichnet, in dem zwischen der Einstellschicht und der piezoelektrischen Schicht ein bestimmter Mindestabstand eingehalten ist.

Der Mindestabstand beträgt beispielsweise 50 nm. In einer vorteilhaften Variante beträgt der Mindestabstand 80 nm.

Die Einstellschicht ist von der piezoelektrischen Schicht vorzugsweise durch eine Schicht beabstandet, deren akustische Impedanz kleiner ist als l,5Z _a0 . Diese Schicht kann je nach

Ausführung durch eine Elektrodenschicht oder die dielektrische Schicht gebildet sein.

Die akustische Impedanz der Einstellschicht ist vorzugsweise größer als diejenige der piezoelektrischen Schicht. Im Schichtsystem stellt die Einstellschicht vorzugsweise eine Schicht mit der höchsten akustischen Impedanz dar.

Die Elektroden umfassen eine erste Elektrodenschicht, die zwischen der piezoelektrischen Schicht und der Einstellschicht angeordnet ist. Für die akustische Impedanz Z _al der ersten Elektrodenschicht gilt vorzugsweise: 0,5 < Z _a i/Z _a0 < 1,5.

In einer vorteilhaften Variante gilt: Z _a2 /Z _a0 > 2,5. In einer vorteilhaften Variante gilt dabei: 0,5 < Z _a i/Z _a0 < 2,5.

Die Einstellschicht beeinflusst die akustische Reflexion der Welle erheblich. Die Einstellung der Höhenlage der Einstellschicht, die für die akustische Reflexion der im Bauelement anzuregenden akustischen Welle ausschlaggebend ist, gegenüber der piezoelektrischen Schicht erlaubt die Einstellung eines vorteilhaften vertikalen Energiedichteprofils der akustischen Welle, so dass vorgegebene Eigenschaften des Bauelements bezüglich einer hohen elektromechanischen Kopplung und eines niedrigen Temperaturgangs der Mittenfrequenz erzielt werden können .

Im Folgenden werden vorteilhafte Ausgestaltungen des angegebenen Bauelements erläutert. Die piezoelektrische Schicht wird dabei vereinfachend als Piezoschicht bezeichnet.

Die leitfähigen Bauelementstrukturen umfassen Elektroden und leitend damit verbundene Kontaktflächen.

Die Elektroden sind als Streifen ausgebildet, die sich senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der im Bauelement anzuregenden akustischen Welle erstrecken. Eine Anordnung von Elektroden realisiert mindestens einen elektroakustischen Wandler. Die akustische Welle wird im Wandler zwischen zwei aufeinander folgenden Elektroden angeregt, die mit verschiedenen elektrischen Potentialen verbunden sind.

Das SchichtSystem umfasst einen Kernbereich und zwei Mantel- schichten, zwischen denen der Kernbereich angeordnet ist. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit in den Mantelschichten ist größer als diejenige im Kernbereich. Der Unterschied in Ausbreitungsgeschwindigkeiten zwischen dem Kernbereich und der jeweiligen Mantelschicht kann z. B. 20% oder mehr betragen. Eine solche Schichtenfolge des Schichtsystems ist als Wellenleiter für die geführte akustische Welle geeignet, die sich parallel zur Ausrichtung der Schichten und senkrecht zu den streifenförmigen Elektroden eines Wandlers ausbreitet, in dem sie angeregt wird.

Die piezoelektrische Schicht bildet vorzugsweise eine der Mantelschichten des Wellenleiters. Die Mantelschicht kann auch einen Schichtenverbund aufweisen, die eine vorzugsweise relativ dünn - z. B. < λ - ausgebildete piezoelektrische Schicht und eine weitere Schicht oder ein Substrat, z. B. ein Si-Substrat, umfasst.

Der Kernbereich ist in einer Variante durch eine einzige Schicht, und zwar die Einstellschicht, gebildet. Der Kernbereich umfasst in einer weiteren Variante eine Schichtenfolge,

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die die Einstellschicht und mindestens eine weitere Schicht, z. B. die dielektrische Schicht mit einer niedrigen Geschwindigkeit der Welle, umfasst .

Die kleinste Ausbreitungsgeschwindigkeit findet man im Kernbereich, in dem die akustische Welle hauptsächlich konzentriert ist. Dieser Bereich ist in einer Variante hauptsächlich durch die Einstellschicht gebildet, die in diesem Fall vorzugsweise als eine zusammenhängende bzw. durchgehende Schicht ausgebildet ist. Die Einstellschicht kann dabei auch mehrere übereinander angeordnete Teilschichten aufweisen und eine E- lektrodenschicht umfassen oder eine solche bilden. Die Einstellschicht kann aber auch in diesem Fall z. B. entsprechend der Form von Elektroden strukturiert sein.

Der Kernbereich umfasst in einer weiteren Variante die Einstellschicht und die dielektrische Schicht oder zumindest Bereiche der dielektrischen Schicht. Die Einstellschicht weist beispielsweise Strukturen auf, die beispielsweise entsprechend der Form von Elektroden strukturiert sind. Der Kernbereich umfasst beispielsweise voneinander beabstandete Strukturen der Einstellschicht und Bereiche der dielektrischen Schicht, welche die zwischen den Einstellschicht-Strukturen gebildeten Zwischenräume ausfüllen.

Die Einstellschicht ist in einer Variante im Bereich mindestens eines Wandlers und/oder Reflektors derart strukturiert, dass streifenförmige Unterbrechungen dieser Schicht eine Art akustischen Reflektor bilden, da es an jeder Unstetigkeit der Einstellschicht zu einem Impedanzsprung und folglich zur Reflexion mindestens eines Teils der Welle kommt. Diese Unterbrechungen erstrecken sich senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle und können oberhalb von Elektroden oder zwischen

den Elektroden angeordnet sein. Die Periodizität der Anordnung von Unterbrechungen ist vorzugsweise im Wesentlichen dieselbe wie bei den Elektroden des jeweiligen Wandlers oder Reflektors .

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle in der dielektrischen Schicht ist in einer Variante kleiner als in den beiden Mantelschichten. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle in der dielektrischen Schicht ist in einer weiteren Variante größer als in der Einstellschicht und zwar vorzugsweise so gewählt, dass sie eine der Mantelschichten oder zumindest eine Teilschicht dieser Mantelschicht bilden kann.

Der Wellenführungsbereich bildet den Kernbereich eines Wellenleiters und ist zwischen zwei Wellenleiter-Mantelschichten mit einer gegenüber dem Kernbereich höheren akustischen Ausbreitungsgeschwindigkeit angeordnet. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist in den Mantelschichten höher als diejenige in der Einstellschicht und ggf. höher als in der dielektrischen Schicht. Eine dieser Mantelschichten ist durch die piezoelektrische Schicht und die andere Schicht durch eine nachstehend beschriebene Deckschicht gebildet.

Die Einstellschicht umfasst in einer vorteilhaften Variante mindestens eine Metallschicht mit hoher akustischer Impedanz, die z. B. Wolfram, Molybdän, Gold u. ä. enthält. Die Einstellschicht kann durch mehrere unterschiedliche Teilschichten gebildet sein, die alle eine hohe akustische Impedanz aufweisen und einen Schichtverbünd bilden. Anstelle nur einer Einstellschicht können auch mehrere Einstellschichten vorgesehen sein, die voneinander durch eine Schicht mit einer niedrigen Impedanz Z < Z _a2 getrennt sind. Bei mehreren Einstellschichten können je nach Ausführung alle elektrisch lei-

tend oder alle elektrisch isolierend sein. Möglich ist auch, dass zumindest eine der Einstellschichten elektrisch leitend und zumindest eine weitere der Einstellschichten elektrisch isolierend ist.

Die dielektrische Schicht hat in einer Variante eine relativ hohe akustische Impedanz, die z. B. um mindestens 20% größer ist als diejenige der piezoelektrischen Schicht sein kann. In diesem Fall ist der Kernbereich des Wellenleiters durch die Einstellschicht und die dielektrische Schicht gebildet .

Die dielektrische Schicht hat in einer Variante eine relativ niedrige akustische Impedanz Z _a i, die z. B. um mindestens 20% niedriger ist als diejenige der Einstellschicht. Die Impedanz Zai ist beispielsweise im Wesentlichen gleich der Impedanz Z _a0 der piezoelektrischen Schicht oder niedriger. In diesem Fall kann die zweite MantelSchicht des Wellenleiters durch die dielektrische Schicht gebildet sein. Alternativ umfasst die zweite Mantelschicht des Wellenleiters einen Verbund der dielektrischen Schicht und einer weiteren Schicht, die eine hohe akustische Geschwindigkeit aufweist, die um mindestens 10% höher ist als die in der Einstellschicht.

Der Kernbereich weist in einer Variante eine Schichtenfolge auf, deren endständige Schichten eine niedrige Ausbreitungs- geschwindigkeit aufweisen, wobei zumindest eine zwischen den endständigen Schichten angeordnete Schicht eine höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit aufweist . Somit ist eine weitere Anpassung des Wellenprofils möglich. Dies ist beispielsweise der Fall bei einer durchgehend ausgebildeten, elektrisch isolierenden Einstellschicht.

Die akustische Energie einer GBAW in einem mit GBAW arbeitenden Bauelement ist hauptsächlich in dem Bereich konzentriert, in dem die Welle angeregt wird, d. h. an der Grenzfläche der piezoelektrischen Schicht und den Elektroden, und klingt in beiden Richtungen vertikal dazu ab. Dieses Abklingen wird durch die Wellenleiterstruktur erreicht, die ein Geschwindigkeitsprofil in vertikaler Richtung bestimmt.

Durch eine geeignete Positionierung der Einstellschicht in einem bestimmten Abstand von der piezoelektrischen Schicht gelingt es, das Maximum der Energiedichteverteilung der Welle, d. h. die maximale Auslenkung des Materials, von der Grenzfläche der dielektrischen und piezoelektrischen Schicht in das Innere der dielektrischen Schicht zu verschieben.

Die akustische Welle wird teilweise in der Piezoschicht und teilweise in der dielektrischen Schicht geführt. Das Energiedichteprofil bestimmt den Anteil der Welle, der sich in der Piezoschicht ausbreitet, sowie den Anteil der Welle, der sich in der dielektrischen Schicht ausbreitet.

Das Energiedichteprofil der akustischen Welle hängt vom Abstand zwischen der Piezoschicht und der Einstellschicht ab. Durch die Vergrößerung dieses Abstands kann der Wellenanteil in der dielektrischen Schicht erhöht werden. Dadurch kann ein Energiedichteprofil eingestellt werden, das eine relativ hohe elektromechanische Kopplung gewährleistet, wobei gleichzeitig ein relativ niedriger Temperaturgang erzielt wird.

Die Einstellschicht ist vorzugsweise elektrisch leitend. Die Einstellschicht kann alternativ elektrisch isolierend sein.

Die Elektroden sind zwischen der piezoelektrischen Schicht und der dielektrischen Schicht eingebettet. Die dielektrische Schicht überdeckt die Elektroden und schließt in einer Variante mit der piezoelektrischen Schicht ab.

In einer weiteren Variante sind die Elektroden durch die Einstellschicht mit elektrisch isolierenden Eigenschaften überdeckt . Jede Elektrode definiert in diesem Fall einen Abstandsbereich, so dass mehrere Abstandsbereiche vorhanden sind. Außerhalb der Abstandsbereiche, d. h. in zwischen den Elektroden liegenden Bereichen, liegt die Einstellschicht direkt auf der piezoelektrischen Schicht. In diesem Fall ist eine Schichtenfolge, die die Elektroden und die Einstell- Schicht umfasst, zwischen der piezoelektrischen Schicht und der dielektrischen Schicht angeordnet.

Ist die Einstellschicht leitfähig, weisen die Elektroden vorzugsweise eine zweite Elektrodenschicht auf, die von der Einstellschicht gebildet wird. Die erste Elektrodenschicht stellt dann eine Schicht mit einer relativ niedrigen akustischen Impedanz und die zweite Elektrodenschicht eine Schicht mit einer relativ hohen akustischen Impedanz dar. Die als zweite Elektrodenschicht dienende Einstellschicht ist vorzugsweise entsprechend der ersten Elektrodenschicht strukturiert .

Die erste Elektrodenschicht ist zwischen der piezoelektrischen Schicht und der zweiten Elektrodenschicht angeordnet, so dass die zweite Elektrodenschicht von der Piezoschicht beabstandet ist. Die Dicke der ersten Elektrodenschicht beträgt vorzugsweise mindestens 50 nm. In einer vorteilhaften Variante ist diese Dicke sogar höher als 100 nm.

Die zweite Elektrodenschicht ist zwischen der ersten Elektrodenschicht und der dielektrischen Schicht eingebettet .

Die erste Elektrodenschicht ist vorzugsweise direkt auf der Oberfläche der piezoelektrischen Schicht angeordnet. Sie dient vorzugsweise als leitfähiges Distanzelement zwischen der piezoelektrischen Schicht und der Einstellschicht. Diese kann wie oben beschrieben elektrisch leitend oder in einer anderen Variante elektrisch isolierend sein. Die Einstell - schicht ist dabei zwischen den Elektroden und der dielektrischen Schicht angeordnet, wobei sie dort vorzugsweise eingebettet ist.

Alternativ ist es möglich, die dielektrische Schicht zwischen der Einstellschicht und der piezoelektrischen Schicht anzuordnen. In diesem Fall ist die Einstellschicht zwischen der dielektrischen Schicht und einer nachstehend erläuterten Deckschicht angeordnet.

Die Einstellschicht weist vorzugsweise einen gegenüber der piezoelektrischen Schicht entgegen gesetzten Temperaturgang der elastischen Konstanten auf. Somit kann ein besonders niedriger Temperaturgang des Bauelements eingestellt werden.

Weiters ist der Abstand zwischen der Piezoschicht und der Einstellschicht zur Erzielung eines niedrigen Temperaturgangs von Bedeutung. Die Höhe der ersten Elektrodenschicht ist je nach Temperaturgang der Einstellschicht und der Piezoschicht vorzugsweise derart gewählt, dass sich im Bauelement insgesamt ein sehr niedriger Temperaturgang der Mittenfrequenz von beispielsweise maximal 25 ppb/K einstellt.

Die relativ leichte erste Elektrodenschicht umfasst Vorzugs-

weise eine Schicht aus Aluminium oder einer Al -Legierung wie z. B. AlCu. Alternativ kann dafür ein beliebiges Metall eingesetzt werden, dessen akustische Impedanz kleiner als Z _a2 ist. Beispielsweise beträgt die akustische Impedanz der ersten Elektrodenschicht maximal 2Z _a0 , in einer vorteilhaften Variante maximal l,5Z _a0 .

Die relativ schwere zweite Elektrodenschicht oder eine elektrisch isolierende Einstellschicht, die auf den Elektroden angeordnet ist, ermöglicht die Verwendung von beliebig leichten Elektrodenschichten z. B. als erste Elektrodenschicht, da ein für die akustische Reflexion ausreichender Impedanzsprung u. U. alleine durch die Einstellschicht gewährleistet ist.

Die relativ schwere zweite Elektrodenschicht enthält vorzugsweise metallisches Wolfram oder Molybdän. Alternativ kommen andere Metalle in Betracht, deren akustische Impedanz größer als l,5Z _a/ o ist. In diesem Zusammenhang kommt insbesondere Gold oder Goldlegierungen in Betracht.

Die Elektroden können darüber hinaus mindestens eine weitere Schicht wie z. B. eine Kupfer- oder Ti-Schicht enthalten, die eine hohe Leitfähigkeit aufweist oder als Haftvermittlungs- schicht zwischen der Piezoschicht und der ersten Elektrodenschicht oder zwischen der ersten und zweiten Elektrodenschicht geeignet ist.

Die Dicke der dielektrischen Schicht liegt vorzugsweise in der Größenordnung einer Wellenlänge, kann aber auch mehr als eine Wellenlänge betragen. Sie beträgt in einer vorteilhaften Variante einige Mikrometer, beispielsweise bis 7 Mikrometer im Falle eines für ca. 1 GHz ausgelegten Bauelements, oder maximal fünf Wellenlängen.

Da durch die Verwendung einer Einstellschicht und insbesondere durch die Verwendung von Mehrschicht-Elektroden mit einer Einstellschicht der Temperaturgang des Bauelements steuerbar ist, kann die dielektrische Schicht nun besonders dünn ausgeführt sein. Dies hat den Vorteil, dass die Höhe des Bauelements gering ist.

Die dielektrische Schicht enthält vorzugsweise SiO ₂ . Alternativ kommen beliebige dielektrische Materialien in Betracht, die auch einen negativen Temperaturgang ihrer elastischen Konstanten aufweisen, z.B. auch TeO ₂ .

Die piezoelektrische Schicht kann in Form eines einkristallinen Piezosubstrats vorliegen, dessen Dicke zumindest zehn Wellenlängen beträgt. Das Piezosubstrat enthält vorzugsweise LiTaO ₃ oder LiNbO ₃ mit einem Schnittwinkel , bei dem eine hohe elektromechanische Kopplung gegeben ist.

Die piezoelektrische Schicht kann alternativ durch eine dünne Wachstumsschicht gebildet sein, die auf einem relativ dicken, nicht piezoelektrischen Wachstumssubstrat angeordnet ist .

Das SchichtSystem umfasst in einer Variante eine Deckschicht, die vorzugsweise durch eine elektrisch nicht leitende Schicht oder ein elektrisch isolierendes Substrat gebildet ist. Die dielektrische Schicht ist zwischen der Deckschicht und dem piezoelektrischen Substrat angeordnet. Die Deckschicht kann durch ein Substrat gebildet sein, dessen Dicke zumindest zehn Wellenlängen beträgt.

Die Deckschicht umfasst in einer Variante ein Substrat, das elementares Silizium enthält, und eine elektrisch isolierende Passivierungsschicht , mit der die Durchkontaktierungsöffnun-

gen im Si-Substrat ausgekleidet sind. Organische Polymere kommen als Material für die Deckschicht oder als Passivierung eines teilweise elektrisch leitenden Substrats auch in Betracht .

Das angegebene Bauelement wird nun anhand von schematischen und nicht maßstabgetreuen Figuren erläutert . Es zeigen auschnittsweise im Querschnitt:

Figur 1 ein GBAW-Bauelement mit einer Mehrschicht-Elektrode, die eine von der Piezoschicht beabstandete Einstell- Schicht aufweist;

Figur 2 eine Variante des in der Figur 1 vorgestellten Bauelements, bei der die Einstellschicht zwischen zwei leichteren Elektrodenschichten angeordnet ist;

Figur 3 ein GBAW-Bauelement, bei dem die Einstellschicht zwischen der piezoelektrischen Schicht und einer dielektrischen Schicht angeordnet ist;

Figur 4 eine Variante des in der Figur 3 vorgestellten Bauelements, bei der die Einstellschicht zwischen der dielektrischen Schicht und einer Deckschicht angeordnet ist;

Figur 5 ein GBAW-Bauelement, bei dem die Einstellschicht Aussparungen aufweist;

Figur 6 eine Variante des in der Figur 5 vorgestellten Bauelements, bei der die Einstellschicht mit den Aussparungen zwischen der dielektrischen Schicht und einer Deckschicht angeordnet ist,

Figur 7 die Draufsicht auf einen im GBAW-Bauelement eingesetzten Wandler.

In der Figur 1 ist ein mit GBAW arbeitendes Bauelement mit einem wellenleitenden Schichtsystem 9 vorgestellt, das eine Piezoschicht 1, auf der Piezoschicht angeordnete Elektroden 3 , eine dielektrische Schicht 2 und eine Deckschicht 4 um- fasst .

Die Elektroden 3 sind einem in der Figur 7 gezeigten elektro- akustischen Wandler zugeordnet, in dem eine akustische Welle angeregt wird. Die Welle breitet sich in einer Lateralebene senkrecht zu den Elektroden aus.

Im Wandler sind leitend miteinander verbundene erste Elektroden und leitend miteinander verbundene zweite Elektroden in abwechselnder Reihenfolge angeordnet. Der Abstand zwischen den linken oder alternativ rechten Kanten der aufeinander folgenden Elektroden wird als Pitch d bezeichnet. Es gilt vorzugsweise: λ = 2d.

Mehrere aufeinander folgende, ggf. leitend miteinander verbundene Elektroden können auch zumindest einen Teil eines a- kustischen Reflektors bilden, in dem keine Wellenanregung stattfindet. Die Reflektoren dienen z. B. zur Begrenzung einer akustischen Spur. Ein für die akustische Welle teilweise durchlässiger Reflektor kann aber auch in einem Wandler angeordnet sein. Auch im Bereich des Reflektors ist die Verwendung einer Einstellschicht mit oben beschriebenen Eigenschaften vorteilhaft.

Die dielektrische Schicht 2 ist zwischen der Piezoschicht 1 und der Deckschicht 4 angeordnet . Sie überdeckt die Elektro-

den 3 und schließt mit der Piezoschicht 1 ab, so dass die E- lektroden 3 zwischen den Schichten 1, 2 eingebettet sind.

Die Elektroden weisen jeweils eine erste Elektrodenschicht 31 und eine zweite Elektrodenschicht 32 z. B. aus W, einer W- Legierung oder einer anderen Schicht mit hoher akustischer Impedanz auf, die eine Einstellschicht bildet. Die erste E- lektrodenschicht 31 ist zwischen der Piezoschicht 1 und der zweiten Elektrodenschicht 32 angeordnet.

Die Dicke der ersten Elektrodenschicht 31 oder der Abstand zwischen der zweiten Elektrodenschicht 32 und der Piezoschicht 1 beträgt vorzugsweise mindestens 35 nm. Die Dicke der zweiten Elektrodenschicht 32 beträgt vorzugsweise mindestens 0,04λ , d. h. 0,08d.

Die zweite Elektrodenschicht 32 kann durch eine elektrisch nicht leitende Einstellschicht mit der gleichen Grundfläche wie die erste Elektrodenschicht ersetzt werden. Die Dicke der elektrisch nicht leitenden Einstellschicht beträgt vorzugsweise auch mindestens 0,04λ, d. h. 0,08d.

In der Figur 2 ist eine Variante des in der Figur 1 vorgestellten Bauelements gezeigt, bei der die Einstellschicht, in diesem Fall die zweite Elektrodenschicht 32, zwischen zwei leichteren Elektrodenschichten 31, 33 angeordnet ist. Die E- lektrodenschichten 31, 33 können aus dem gleichen Material gebildet sein. Die obere Elektrodenschicht 33 kann aber auch ein leitfähiges Material enthalten, das von demjenigen der Elektrodenschichten 31 und 32 unterschiedlich ist.

Die Elektrodenschicht 33 hat eine Leitfähigkeit, die vorzugsweise diejenige der übrigen Elektrodenschichten übersteigt.

Diese Schicht enthält vorzugsweise Al und/oder Cu. In einer Variante kann diese Schicht zwischen der ersten Elektrodenschicht 31 und der schweren Elektrodenschicht 32 angeordnet sein.

In der Figur 3 ist ein GBAW-Bauelement gezeigt, bei dem die elektrisch nicht leitende Einstellschicht 51 die Elektroden überdeckt und ansonsten mit der piezoelektrischen Schicht abschließt .

In der Figur 4 ist ein GBAW-Bauelement gezeigt, bei dem die dielektrische Schicht 2 zwischen der Piezoschicht 1 und einer Einstellschicht 51 angeordnet ist. Die Einstellschicht 51 ist zwischen der dielektrischen Schicht 2 und der Deckschicht 4 angeordnet. Die Einstellschicht ist in diesem Fall vorzugsweise elektrisch isolierend.

Die Einstellschicht 32, 51 hat die höchste akustische Impedanz im Schichtsystem 9. Die daran angrenzenden Schichten - in Fig. 1 und 4 die Piezoschicht 1 und die dielektrische Schicht 2, in Fig. 5 die dielektrische Schicht 2 und die Deckschicht 4 - weisen eine niedrigere Impedanz auf, so dass sie zusammen mit der Einstellschicht einen Wellenleiter bilden.

Die Dicke der dielektrischen Schicht 2 beträgt vorzugsweise zwischen 0,5λ und 5λ. In einer vorteilhaften Variante beträgt die Dicke mindestens λ. In diesem Fall klingt die Welle innerhalb der dielektrischen Schicht ab, so dass darauf folgende Schichten, insbesondere die Deckschicht 4, auf die erwünschte Wellenausbreitung nur einen relativ kleinen Einfluss haben und daher nicht zum Wellenleiter zählen. In diesem Fall stellt das Schichtsystem einen asymmetrischen Wellenleiter

mit nur einem Impedanzsprung dar. Die Deckschicht kann in diesem Fall, da sie nicht zur Realisierung der Wellenleitύng benötigt wird, für die Realisierung anderer Bauteileigenschaften, verwendet werden. Sie kann in einer Variante zur Passivierung des Bauelements als Schutz vor Feuchtigkeit oder als Bestandteil des Gehäuses des Bauelements zur Erhöhung der Stabilität des Gehäuses verwendet werden.

In den Varianten gemäß den Figuren 1 bis 4 kann die Deckschicht 4 beispielsweise Si, Glas, SiO ₂ oder SiN umfassen. In den Varianten gemäß den Figuren 1, 2 und 3 kann bei einer ausreichend dicken dielektrischen Schicht 2, deren Dicke mindestens eine Wellenlänge beträgt, auf die Deckschicht 4 verzichtet werden. <,

In Figur 5 ist ein GBAW-Bauelement gezeigt, bei dem die Einstellschicht 51 vorzugsweise innerhalb der akustischen Spur, in der die Elektroden 3 eines Wandlers angeordnet sind, eine Aussparung 53 aufweist. Diese Aussparung liegt z. B. oberhalb der Elektrode 3 und erstreckt sich vorzugsweise entlang dieser Elektrode. Solche streifenförmige Aussparungen der Einstellschicht 51 können auch über anderen Elektroden ausgebildet sein. Durch diese Unterbrechungen der Einstellschicht werden zusätzliche Reflexionsstellen für die akustische Welle gebildet. Somit wird vorteilhafterweise die akustische Reflexion und die Energieverteilung der akustischen Welle beein- flusst . Die Welle wird an den zusätzlichen Reflexionsstellen reflektiert, so dass eine so geartet strukturierte Einstellschicht auch ohne darunter liegende Elektroden einen Reflektor für die Welle bilden kann. Auf die Elektroden kann bei einem Reflektor sogar verzichtet werden.

Die Aussparungen 53 bilden ähnlich wie die Elektroden 3 vorzugsweise eine im Wesentlichen periodische Anordnung. Je nach Ausführung können die Aussparungen 53 oberhalb der Elektroden oder bezüglich der Wellenausbreitungsrichtung versetzt, z. B. in einer Projektionsebene zwischen den Elektroden, liegen.

Die Einstellschicht 51, die Aussparungen 53 aufweist, ist vorzugsweise wie in Fig. 6 zwischen der dielektrischen Schicht 2 und einer Deckschicht 4 angeordnet.

Die Einstellschicht 32, 51 ist in den Varianten gemäß den Figuren 1, 2, 4 und 5 strukturiert. In den Varianten gemäß den Figuren 3 und 4 ist die Einstellschicht 51 dagegen als eine großflächige, zusammenhängende Schicht ausgebildet, die beispielsweise im elektroakustisch aktiven Bereich eines Wandlers keine Unterbrechungen aufweist .

Die Einstellschicht 32, 51 ist in mindestens einem Abstandsbereich von der piezoelektrischen Schicht 1 beabstandet. Der Abstandsbereich ist in den Varianten gemäß den Figuren 1, 2 für die Einstellschicht 32 durch die erste Elektrodenschicht 31 definiert.

In Figur 3 sind Abstandsbereiche 55 für die Einstellschicht 51 durch die Elektroden 3 definiert. Außerhalb der Abstandsbereiche 55, d. h. in zwischen den Elektroden 3 liegenden Bereichen, liegt die Einstellschicht direkt auf der piezoelektrischen Schicht 1.

In den Figuren 4 bis 6 ist der Abstandsbereich für die Einstellschicht 51 durch die dielektrische Schicht 2 definiert.

In Weiterbildungen des Bauelements ist vorgesehen, dass zumindest eine der Schichten 1, 2, 4 und 51 zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden 3 oder leitend mit diesen verbundener Kontaktflächen vorzugsweise außerhalb der akustischen Spuren strukturiert ist, um die Elektroden mit an der frei liegenden Oberfläche des GBAW-Bauelements liegenden Anschlussflächen leitend zu verbinden. Das Bauelement kann weitere, in den Figuren nicht gezeigte Schichten aufweisen.

Es kann mindestens eine weitere Einstellschicht vorgesehen sein. Beispielsweise kann die erste Einstellschicht durch eine Elektrodenschicht 32 oder eine andere leitfähige Schicht gebildet sein. Die zweite Einstellschicht ist in einer vorteilhaften Variante von der ersten Einstellschicht z. B. durch die dielektrische Schicht 2 beabstandet. Bezüglich der Anordnung der Einstellschichten sind beliebige Kombinationen der in den Figuren gezeigten Ausführungsformen möglich.

Die zweite Einstellschicht ist vorzugsweise elektrisch isolierend. Sie kann alternativ elektrisch leitfähig sein.

Jede Einstellschicht kann im Prinzip aus mehreren unterschiedlichen Teilschichten bestehen. Dies gilt auch für die piezoelektrische Schicht 1, die dielektrische Schicht 2 und die Deckschicht 4.

Bezugszeichenliste

1 piezoelektrische Schicht

2 dielektrische Schicht

3 Elektroden

31 erste Elektrodenschicht

32 Einstellschicht, identisch mit zweiter Elektrodenschicht

33 weitere Elektrodenschicht

4 Deckschicht

51 Einstellschicht, nicht identisch mit zweiter

Elektrodenschicht

53 Aussparungen in der Einstellschicht

55 Abstandsschicht

9 Schichtsystem