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Title:
FILTER SYSTEM WITH BULK WAVE RESONATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/017481
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a filter system that is provided with at least one bulk wave resonator that contains a resonator unit and a reflection element. The resonator unit comprises a first (3) and a second electrode (5), in addition to a textured piezoelectric layer (4) interposed between the first (3) and the second (5) electrode.

Inventors:
Loebl, Hans P. (Prof. Holstlaan 6 AA Eindhoven, NL-5656, NL)
Klee, Mareike K. (Prof. Holstlaan 6 AA Eindhoven, NL-5656, NL)
Milsom, Robert F. (Prof. Holstlaan 6 AA Eindhoven, NL-5656, NL)
Metzmacher, Christof (Prof. Holstlaan 6 AA Eindhoven, NL-5656, NL)
Brand, Wolfgang (Prof. Holstlaan 6 AA Eindhoven, NL-5656, NL)
Application Number:
PCT/IB2002/003291
Publication Date:
February 27, 2003
Filing Date:
August 05, 2002
Export Citation:
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Assignee:
KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V. (Groenewoudseweg 1 BA Eindhoven, NL-5621, NL)
PHILIPS CORPORATE INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (Weisshausstrasse 2 Aachen, 52066, DE)
Loebl, Hans P. (Prof. Holstlaan 6 AA Eindhoven, NL-5656, NL)
Klee, Mareike K. (Prof. Holstlaan 6 AA Eindhoven, NL-5656, NL)
Milsom, Robert F. (Prof. Holstlaan 6 AA Eindhoven, NL-5656, NL)
Metzmacher, Christof (Prof. Holstlaan 6 AA Eindhoven, NL-5656, NL)
Brand, Wolfgang (Prof. Holstlaan 6 AA Eindhoven, NL-5656, NL)
International Classes:
H03H9/17; H03H9/58; (IPC1-7): H03H9/17
Domestic Patent References:
WO1998016957A1
Foreign References:
EP1067685A2
EP1073198A2
Other References:
LOBL H P ET AL: "Materials for bulk acoustic wave (BAW) resonators and filters" JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BARKING, ESSEX, GB, Bd. 21, Nr. 15, 2001, Seiten 2633-2640, XP004320262 ISSN: 0955-2219
"Scope of the Conference & Abstracts" [Online] 30. August 2000 (2000-08-30) , MICROWAVE MATERIALS AND THEIR APPLICATIONS , BLED, SLOVENIA XP002223023 Gefunden im Internet: [gefunden am 2002-11-28] Das Dokument wird zur Feststellung die Veröffentlichungstag des mündlichen Offenbarung gemäss des oben gennanten Dokumentes XP004320262 angeführt. Seite 3, Zeile 1 Seite 9, Zeile 27 -Seite 10, Zeile 21
LOEBL H P ET AL: "PIEZOELECTRIC MATERIALS FOR BAW RESONATORS AND FILTERS" IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM, [Online] Bd. 1, 7. - 10. Oktober 2001, Seiten 807-811, XP010584636 Atlanta, GA, USA ISBN: 0-7803-7177-1 Gefunden im Internet: [gefunden am 2002-11-29]
See also references of EP 1419577A1
Attorney, Agent or Firm:
Volmer, Georg (Internationaal Octrooibureau B.V. Prof. Holstlaan 6 AA Eindhoven, NL-5656, NL)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE :
1. Filteranordnung ausgestattet mit wenigstens einem VolumenwellenResonator, welcher eine Resonatoreinheit und ein Reflexionselement (2) enthält, wobei die Resonatoreinheit eine erste und eine zweite Elektrode (3,5) sowie zwischen der ersten und zweiten Elektrode (3,5) eine texturierte piezoelektrische Schicht (4) aufweist.
2. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Schicht (4) eine einkristalline Schicht ist.
3. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material einer Elektrode (3,5) texturiert ist.
4. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionselement (2) mehrere Schichten (7,8, 9) mit abwechselnd hoher und niedriger akustischer Impedanz aufweist.
5. Filteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht mit hoher akustischer Impedanz ein Material ausgewählt aus der Gruppe Ta20s, Si3N4, TiO2, ZnO, LiNbO3, LiTaO3, A1203, SiC, VzOs, Nb205, ZrO2, La203, WOx (0 < x # 3), MoOx (0 < x # 3), ZrC, WC, MoC, Th02, CeO2, Nd203, Pr203, Sm203, Gd203, ReOx (0 < x # 3.5), Ru02, Ir02, Y203, Sc203, LiGe02, Bil2Ge02o, Ge02, MgO, Yttrium AluminiumGranat, YttriumEisenGranat, LiGa02, Hf02, A1N und C enthält.
6. Filteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht mit niedriger akustischer Impedanz ein Material ausgewählt aus der Gruppe Si02, Aerogel und GaAs enthält.
7. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionselement (2) mehrere Schicht (7, 8,9) mit jeweils einer Mischung aus wenigstens zwei Materialien enthalten, wobei innerhalb jeder Schicht die Zusammensetzung der Mischung relativ zur Schichtdicke kontinuierlich und periodisch variiert.
8. Mobilfunkgerät ausgerüstet mit einer Filteranordnung mit wenigstens einem VolumenwellenResonator, welcher eine Resonatoreinheit und ein Reflexionselement (2) enthält, wobei die Resonatoreinheit eine erste und eine zweite Elektrode (3,5) sowie zwischen der ersten und zweiten Elektrode (3,5) eine texturierte piezoelektrische Schicht (4) aufweist.
9. Sender ausgerüstet mit einer Filteranordnung mit wenigstens einem VolumenwellenResonator, welcher eine Resonatoreinheit und ein Reflexionselement (2) enthält, wobei die Resonatoreinheit eine erste und eine zweite Elektrode (3,5) sowie zwischen der ersten und zweiten Elektrode (3,5) eine texturierte piezoelektrische Schicht (4) aufweist.
10. Empfänger ausgerüstet mit einer Filteranordnung mit wenigstens einem VolumenwellenResonator, welcher eine Resonatoreinheit und ein Reflexionselement (2) enthält, wobei die Resonatoreinheit eine erste und eine zweite Elektrode (3,5) sowie zwischen der ersten und zweiten Elektrode (3,5) eine texturierte piezoelektrische Schicht (4) aufweist.
11. Drahtloses Datenübertragungssystem ausgerüstet mit einer Filteranordnung mit wenigstens einem VolumenwellenResonator, welcher eine Resonatoreinheit und ein Reflexionselement (2) enthält, wobei die Resonatoreinheit eine erste und eine zweite Elektrode (3,5) sowie zwischen der ersten und zweiten Elektrode (3,5) eine texturierte piezoelektrische Schicht (4) aufweist.
12. VolumenwellenResonator, welcher eine Resonatoreinheit und ein Reflexionselement (2) enthält, wobei die Resonatoreinheit eine erste und eine zweite Elektrode (3,5) sowie zwischen der ersten und zweiten Elektrode (3,5) eine texturierte piezoelektrische Schicht (4) aufweist.
Description:
Filteranordnung mit Volumenwellen-Resonator

Die Erfindung betrifft Filteranordnüng ausgestattet mit wenigstens einem Volumenwellen-Resonator, welcher eine Resonatoreinheit und ein Reflexionselement enthält, wobei die Resonatoreinheit eine erste und eine zweite Elektrode sowie zwischen der ersten und zweiten Elektrode eine piezoelektrische Schicht aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung noch ein drahtloses Datenübertragungssystem, einen Sender, einen Empfänger sowie ein Mobilfunkgerät ausgerüstet mit einer Filteranordnung sowie einen Volumenwellen-Resonator.

Die rasanten Entwicklungen im Mobilfunkbereich und die stete Miniaturisierung der schnurlosen Telefonapparate führen zu erhöhten Anforderungen an die einzelnen Komponenten. So ist eine hohe Selektivität im Hochfrequenzteil nötig, um den Empfänger gegen die steigende Anzahl möglicherweise störender Signale von anderen Systemen zu schützen. Dies wird beispielsweise durch Bandpassfilter erreicht, die nur ein begrenztes Frequenzband durchlassen und alle Frequenzen ober-und unterhalb dieses Bereiches unterdrücken.

Ein derartiger Filter kann beispielsweise ein Volumenwellen-Filter aus Volumenwellen-Resonatoren, die auch als Bulk Acoustic Wave (BAW) Filter bezeichnet werden, sein. Volumenwellen-Resonatoren sind prinzipiell aus drei Komponenten aufgebaut.

Die erste Komponente generiert die akustische Welle und enthält eine piezoelektrische Schicht. Zwei Elektroden, welche ober-und unterhalb der piezoelektrischen Schicht angebracht sind, stellen die zweite Komponente dar. Die dritte Komponente, d. h. das Reflexionselement, hat die Aufgabe das Substrat von den Schwingungen, die die piezoelektrische Schicht erzeugt, akustisch zu isolieren.

Aus der WO 98/16957 ist ein derartiger Volumenwellen-Resonator bekannt.

Als Material für die piezoelektrische Schicht werden keramische Materialien wie beispielsweise ZnO oder A1N eingesetzt.

Um eine maximale Bandbreite eines aus Volumenwellen-Resonatoren aufgebauten Volumenwellen-Filters zu erreichen, werden piezoelektrische Materialien mit besonders hohem elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k benötigt. Denn der elektro-

mechanische Kopplungskoeffizient k bestimmt den Abstand zwischen der Resonanzfrequenz und der Anti-Resonanzfrequenz eines Volumenwellen-Resonator.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung eine Filteranordnung mit einem verbessertem Volumenwellen-Resonator, dessen piezoelektrische Schicht einen hohen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k aufweist, bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Filteranordnung ausgestattet mit wenigstens einem Volumenwellen-Resonator, welcher eine Resonatoreinheit und ein Reflexionselement enthält, wobei die Resonatoreinheit eine erste und eine zweite Elektrode sowie zwischen der ersten und zweiten Elektrode eine texturierte piezoelektrische Schicht aufweist.

Durch die Texturierung der piezoelektrischen Schicht wird eine deutliche Erhöhung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k gegenüber einer polykristallinen, piezoelektrischen Schicht erreicht. Durch den erhöhten elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k wird der Abstand zwischen der Resonanzfrequenz und der Anti- Resonanzfrequenz des Volumenwellen-Resonators vergrößert und somit die Bandbreite der Filteranordnung erweitert.

Es ist bevorzugt, dass die piezoelektrische Schicht eine einkristalline Schicht ist.

Eine einkristalline Schicht ergibt eine absolut ideale Texturausbildung in der piezoelektrischen Schicht.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Material einer Elektrode texturiert ist.

Durch Herstellung einer piezoelektrischen Schicht auf einer texturierten Elektrode kann das Material der piezoelektrischen Schicht texturiert aufgebracht werden.

Es ist vorteilhaft, dass das Reflexionselement mehrere Schichten mit abwechselnd hoher und niedriger akustischer Impedanz aufweist.

Ein derartiges Reflexionselement ist einfach und preiswert herzustellen.

Es ist besonders vorteilhaft, dass eine Schicht mit hoher akustischer Impedanz ein Material ausgewählt aus der Gruppe Ta205, Si3N4, TiO2, ZnO, LiNbO3, LiTa03, A1203, SiC, V20s, Nb205, Zr02, La203, WO, (0 < x < 3), MoOx (0 < x < 3), ZrC, WC, MoC, Th02, Ce02, Nd203, Pr203, Su203, Gd2O3, ReOx (0 < x < 3.5), Ru02, IrO2, Y203, Sc2O3, LiGe02, Bil2GeO20, Ge02, MgO, Yttrium-Aluminium-Granat, Yttrium-Eisen-Granat, LiGa02, HfO2, A1N und C enthält.

Es ist auch besonders vorteilhaft, dass eine Schicht mit niedriger akustischer Impedanz ein Material ausgewählt aus der Gruppe Si02, Aerogel und GaAs enthält.

Bei Verwendung der vorteilhaften Materialien im Reflexionselement können Material-Kombinationen mit möglichst großen Unterschieden in ihren Impedanzen hergestellt werden. Außerdem weisen die Materialien moderate Schallgeschwindigkeiten auf, so dass nicht zu dicke A/4-Schichten benutzt werden müssen.

Es kann auch bevorzugt sein, dass das Reflexionselement mehrere Schichten mit jeweils einer Mischung aus wenigstens zwei Materialien enthält, wobei innerhalb jeder Schicht die Zusammensetzung der Mischung relativ zur Schichtdicke kontinuierlich und periodisch variiert.

Bei einem derartigen Reflexionselement variieren die Schichteigenschaften in jeder Schicht nicht nach einer Rechteckfunktion, sondern kontinuierlich, beispielsweise sinusförmig. Dadurch kann ein Reflexionselement hergestellt werden, welches im Durchlassband der Filteranordnung eine hohe Reflexion aufweist und somit das Substrat, auf dem sich die Filteranordnung befindet, effektiv von der Filteranordnung entkoppelt.

Außerhalb des Durchlassbandes der Filteranordnung kann das Reflexionselement eine hohe Transmission für Schallwellen zeigen. Dadurch wird die Filteranordnung außerhalb seines Durchlassbandes an das Substrat akustisch angekoppelt und höhere harmonische Frequenzen außerhalb des Durchlassbandes effektiv unterdrückt.

Außerdem betrifft die Erfindung einen Sender, einen Empfänger, ein Mobilfunkgerät und ein drahtloses Datenübertragungssystem ausgerüstet mit einer Filteranordnung mit wenigstens einem Volumenwellen-Resonator, welcher eine Resonatoreinheit und ein Reflexionselement enthält, wobei die Resonatoreinheit eine erste und eine zweite Elektrode sowie zwischen der ersten und zweiten Elektrode eine texturierte piezoelektrische Schicht aufweist. Die Erfindung betrifft auch einen Volumenwellen- Resonator, welcher eine Resonatoreinheit und ein Reflexionselement enthält, wobei die Resonatoreinheit eine erste und eine zweite Elektrode sowie zwischen der ersten und zweiten Elektrode eine texturierte piezoelektrische Schicht aufweist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von einer Figur und zehn Ausführungsbeispielen erläutert werden. Dabei zeigt Fig. 1 im Querschnitt den Aufbau eine Filteranordnung aus Volumenwellen- Resonatoren,

Gemäß Fig. 1 weist eine Volumenwellen-Filteranordnung ein Substrat 1 auf, welches zum Beispiel aus einem keramischen Material, einem keramischen Material mit einer Planarisierungsschicht aus Glas, einem glaskeramischen Material, einem Glasmaterial, einem halbleitenden Material, wie beispielsweise Silicium, GaAs, InP, SiC oder GaN, oder Saphir ist. Bei Verwendung von einem halbleitenden Material als Substrat 1 kann noch eine Passivierungsschicht aus beispielsweise Si02 oder Glas aufgebracht. Auf dem Substrat 1 befindet sich ein Reflexionselement 2. Vorzugsweise enthält das Reflexionselement 2 mehrere Schichten 7,8, 9 mit abwechselnd hoher und niedriger akustischer Impedanz. Die Dicke der Schichten 7,8, 9 beträgt jeweils ein Viertel der Resonanzwellenlänge A. Die Gesamtanzahl der Schichten des Reflexionselementes 2 liegt vorzugsweise zwischen 3 und 12.

Für eine Schicht mit hoher akustischer Impedanz wird bevorzugt ein Material ausgewählt aus der Gruppe Ta205, Si3N4, Ti02, ZnO, LiNbO3, LiTa03, A1203, SiC, V205, Nb20s, Zur02, La203, WOx (0 < x < 3), MoOx (O < x < 3), ZrC, WC, MoC, Th02, Ce02, Nd203, Pr203, Sm203, Gd203, ReOx (0 < x < 3.5), Ru02, Ir02, Y203, SC203, LiGe02, Bil2GeO2o, GeO2, MgO, Yttrium-Aluminium-Granat, Yttrium-Eisen-Granat, LiGa02, HfO2, A1N und C verwendet. Für eine Schicht mit niedriger akustischer Impedanz wird bevorzugt ein Material ausgewählt aus der Gruppe Si02, Aerogel und GaAs. Es ist bevorzugt, dass das Reflexionselement 2 abwechselnd Schichten aus Ta205 und Si02 oder Si3N4 und Si02 enthält.

Alternativ kann das Reflexionselement 2 nur aus einer einzigen Schicht mit einem Schallreflexionsstoff, welcher eine niedrige akustische Impedanz aufweist, bestehen.

Dieser Schallreflexionsstoff kann ein Aerogel, ein Xerogel, ein Glasschaum, ein schaumartiger Klebstoff, ein Schaumstoff oder ein Kunststoff mit geringer Dichte sein.

Es ist auch möglich, dass das Reflexionselement 2 mehrere Schichten 7,8, 9 mit jeweils einer Mischung aus wenigstens zwei Materialien enthält, wobei innerhalb jeder Schicht 7, 8, 9 die Zusammensetzung der Mischung, welche vorzugsweise amorph ist, relativ zur Schichtdicke kontinuierlich und periodisch variiert. Dabei ist es bevorzugt, dass jede Schicht 7,8, 9 des Reflexionselementes 2 eine Mischung Si02 und Ta20s oder Si02 und Si3N4 enthält. In dieser Ausführungsform variiert die Zusammensetzung der Mischung relativ zur Schichtdicke in einer Schicht 7,8, 9 periodisch, beispielsweise sinusförmig.

Auf dem Reflexionselement 2 sind Resonatoreinheiten aufgebracht, welche jeweils eine erste Elektrode 3, eine piezoelektrische Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5

enthalten. Die Elektroden 3 und 5 sind vorzugsweise aus einem gut leitendem Material mit geringer akustischer Dämpfung.

Als Material für die piezoelektrische Schicht 4 kann zum Beispiel A1N, ZnO, Pb (Znli3Nbv3) 03-PbTi03, Pb (Mgi, 3Nb2, 3) 03-PbTi03, Pb (Nii/3Nb2/3) 03-PbTi03, Pb (Sc1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(Zn1/3Nb2/3)1-x-y(Mn1/2Nb1/2)xTiyO3 (0#x#1, 0#y#1), Pb (In1/2Nb1/2) 03-PbTi03, Sr3TaGa3Si2014, K (Sr1-xBax)2Nb5O15 (0#x#1), Na (Sr1-xBax)2Nb5O15 (0#x#1), BaTiO3, (K1-xNax)NbO3 (0#x#1), KTaO3, (Bi, Na, K, Pb, Ba) Ti03, (Bi, Na) Ti03, Bi7Ti4Nb02i, <BR> <BR> <BR> <BR> (Ki-xNax) Nb03- (Bi, Na, K, Pb, Ba) Ti03 (0 < x < l),<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> a(BixNa1-x)TiO3-b(KNbO3-c)1/2(Bi2O3-Sc2O3)(0#x#1,a + b + c = 1), (BaaSrbCac)TixZr1-xO3 (0# x : 5 : 1, a + b + c = 1), (BaaSrbLac) Bi4Ti4015 (a + b + c = 1), Bi4Ti30l2, LiNb03, La3Ga5. sNbo. 5O14, La3Ga5SiO14, La3Gas 5Ta0.5O14 und PbZrxTii-x03 (0 < x < l) mit und ohne Dotierungen aus La, Mn, Fe, Sb, Sr, Ni oder Kombinationen dieser Dotierungsmittel verwendet werden.

Zur Erzielung hoher elektromechanischer Kopplungskoeffizienten k wird das Material in der piezoelektrischen Schicht 4 texturiert aufgebracht. In einer texturierten piezo- elektrischen Schicht 4 weisen die Kristalle des piezoelektrischen Materials eine bevorzugte Orientierung der Kristallite in bezug auf eine äußere Probengeometrie auf und sind nicht statistisch regellos in ihrer kristallographischen Orientierung zueinander angeordnet. Es ist bevorzugt, dass das Material in der piezoelektrischen Schicht 4 mit einem säulenartigen Wachstum aufgebracht ist.

Eine texturierte, piezoelektrische Schicht 4 kann mittels Dünnschichtverfahren wie zum Beispiel Sol-Gel-Verfahren, Sputtern, CVD (Chemical Vapour Deposition)- Verfahren oder Drucktechniken erreicht werden. Die piezoelektrische Schicht 4 kann auch durch Bonden oder Kleben von bereits gesinterten und mechanisch bearbeiteten Schichten aus den piezoelektrischen Materialien auf der ersten Elektrode 3 aufgebracht werden.

Eine weitere Alternative stellt die sogenannte"Templated Grain Growth- Methode (TGG) "dar. Bei dieser Methode wird auf einem einkristallinen Templat eine polykristalline Schicht aufgebracht. Durch Erhitzen auf hohe Temperaturen wird die polykristalline Schicht in eine texturierte/einkristalline Schicht überführt.

Die Textur der piezoelektrischen Schicht 4 kann bis hin zur Einkristallinität durch weitere Verfahren wie zum Beispiel Laser-Annealing verbessert werden.

Zur Verbesserung des Wachstums, der Kristallinität und der Orientierung des Materials der piezoelektrischen Schicht 4 kann auf der ersten Elektrode 3 eine Keimschicht, beispielsweise aus PbZrxTii-xOs mit 0 < x < 1 oder PbTiO3, aufgebracht sein.

Durch Abscheiden der piezoelektrischen Schicht 4 auf eine texturierte erste Elektrode 3 ist es möglich, die Textur der piezoelektrischen Schicht 4 zu beeinflussen.

Als Materialien für eine texturierte Elektrode 3,5 bei Verwendung von A1N oder ZnO als piezoelektrisches Material in der piezoelektrischen Schicht 4 kommen Metalle in Frage, welche bevorzugt eine kubisch flächenzentrierte oder hexagonal dichtest gepackte Struktur aufweisen, und deren Oberfläche eine (111)-Orientierung mit hexagonaler Anordnung der Atome zeigen. Mögliche Materialien für eine texturierte Elektrode 3,5 mit einer kubisch flächenzentrierten Packung und einer (111)-Orientierung sind beispielsweise Pt, Al, Al : Si, Al : Cu, Ti, Ni, Cu, Rh, Pd, Ag, Ir, Au, Ce und Yb. Mögliche Materialien für eine texturierte Elektrode 3,5 mit einer hexagonal dichtesten Packung und einer (111)- Orientierung sind beispielsweise Ti, Co, Zn, Y, Zr, Tc, Ru, Hf, Re, Os, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und Lu. Alternativ sind auch Schichtsysteme aus verschiedenen Metallen geeignete Materialien. So kann eine texturierte Elektrode 3,5 beispielsweise Ti/Pt, Ti/Al, Ti/Al : Si und Ti/Al : Cu enthalten. Weiterhin ist auch die Verwendung einer Legierungen aus Metallen, welche eine kubisch flächenzentrierte Packung und eine (111)-Orientierung aufweisen, möglich. Es können auch Legierungen aus Metallen, welche eine kubisch flächenzentrierte Packung und eine (111)-Orientierung aufweisen, mit Metallen oder Nichtmetallen, welche beispielsweise eine kubisch innenzentrierte Packung aufweisen und deren Oberfläche sich spontan oder durch Adsorption von Fremdatomen in eine hexagonale Symmetrie umwandelt, verwendet werden. Eine mögliche solche Legierung ist Pto. 6sNio 32.

Die c-Achsen-Orientierung einer texturierten piezoelektrischen Schicht 4, welche mit der FWHM (Full Width at Half Maximum) -Breite der Rocking-Kurve des (0001)-Peaks bestimmt wird, beträgt für A1N oder ZnO vorzugsweise < 3°.

Auch bei Verwendung von Pb (Znl/3Nb2/3) 03-PbTi03, Pb (Mgl/3Nb2/3) 03-PbTi03, Pb (Nil/3Nb2/3) 03-PbTi03, Pb (SC1/3Nb2/3) 03-PbTi03, <BR> <BR> <BR> <BR> Pb(Zn1/3Nb2/3)1-x-y(Mn1/2Nb1/2)xTiyO3 (0#x#1, 0#y#1), Pb(In1/2Nb1/2)O3-PbTiO3,<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Sr3TaGa3Si2O14, K(Sr1-xBax)2Nb5O15 (0#x#1), Na(Sr1-xBax)2Nb5O15 (0#x#1), BaTiO3, (Kl-xNax) Nbo3 (O < x < 1), KTaO3, (Bi, Na, K, Pb, Ba) Ti03, (Bi, Na) Ti03, Bi7Ti4NbO21, (K Nax) Nb03- (Bi, Na, K, Pb, Ba) Ti03 (0 < x < 1),

a(Bixna1-x)TiO3-b(KNbO3-c)1/2(Bi2O3-Sc2O3) (0#x < 1, a + b + c = 1), (BaaSrbCac)TixZr1-xO3 (0 # x < 1, a + b + c = 1), (BaaSrbLac) Bi4Ti4015 (a + b + c = 1), Bi4Ti3012, LiNb03, La3Ga5. 5Nbo. 5014, La3GasSi014, La3Ga5. 5Tao. 5014 und PbZrxTi1-xO3 (0#x#1) mit und ohne Dotierungen aus La, Mn, Fe, Sb, Sr, Ni oder Kombinationen als piezoelektrisches Material kann durch Abscheiden der piezoelektrischen Schicht 4 auf eine texturierte erste Elektrode 3 die Textur der piezoelektrischen Schicht 4 beeinflusst werden. Alternativ kann bei diesen piezoelektrischen Materialien auch mittels einer texturierten Barriereschicht, welche zwischen Reflexionselement 2 und erster Elektrode 3 aufgebracht ist, die Textur der piezoelektrischen Schicht 4 beeinflusst werden.

So ist es beispielsweise möglich durch Verwendung einer ersten Elektrode 3 aus Pt mit einer (111)-Orientierung, die nicht thermisch vorbehandelt ist, eine piezoelektrische Schicht 4 mit einer (111)-Orientierung aufzuwachsen. Durch den Einsatz einer ersten Elektrode 3 aus Pt mit einer (111)-Orientierung, die thermisch vorbehandelt ist, ist es möglich, piezoelektrische Schichten 4 mit einer (100)-Orientierung und (111)- Orientierung oder ausschließlich einer (100)-Orientierung aufzuwachsen.

Durch die Verwendung einer Barriereschicht aus MgO mit einer (100)- Orientierung kann zunächst Pt (100)-orientiert als erste Elektrode 3 aufgewachsen werden.

Dadurch können auf der texturierten ersten Elektrode 3 die oben aufgezeigten piezoelektrischen Materialien als texturierte Schicht aufgewachsen werden.

Über der gesamten Filteranordnung kann eine Schutzschicht aus einem organischen oder einem anorganischen Material oder einer Kombination aus diesen Materialien aufgebracht sein. Als organisches Material kann beispielsweise Polybenzocyclobuten oder Polyimid und als anorganisches Material kann zum Beispiel Si3N4, Si02 oder SiXOyNz (0<x<l, 0<y<l, 0<z<l) verwendet werden. Alternativ kann auf einem oder mehreren Volumenwellen-Resonatoren der Filteranordnung eine dünne Schicht aus SiO2 zur gezielten Verstimmung des Volumenwellen-Resonators aufgebracht werden. Es kann bevorzugt sein, dass die dünne Schicht aus Si02 nur auf der zweiten Elektrode 5 eines Volumenwellen-Resonators aufgebracht ist. Die Schichtdicke der dünnen Schicht aus Si02 beträgt vorzugsweise zwischen 10 und 100 nm.

Eine erfindungsgemäße Filteranordnung kann beispielsweise zur Signalfilterung in einem drahtlosen Datenübertragungssystem, in einem Mobilfunkgerät, in einem Sender oder in einem Empfänger verwendet werden.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung erläutert, die beispielhafte Realisierungsmöglichkeiten darstellen.

Ausführungsbeispiel 1 Eine Filteranordnung aus Volumenwellen-Resonatoren weist ein Substrat 1 aus Silicium mit einer Passivierungsschicht aus Si02 auf. Auf dem Substrat 1 ist ein Reflexionselement 2, welches sieben Schichten aus abwechselnd Si02 und Si3N4 enthält, aufgebracht. Dabei enthält die erste Schicht 7 auf dem Substrat 1 Si02. Auf der obersten Schicht 9 des Reflexionselements 2, welche Si02 enthält, befinden sich die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren, die jeweils eine erste Elektrode 3, eine piezoelektrische Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5 umfassen. Die erste Elektrode 3 enthält Ti/Pt, wobei die Pt-haltige Schicht der ersten Elektrode 3 ist mit einer (111)-Orientierung aufgewachsen ist. Auf jeder ersten Elektrode 3 ist als piezoelektrische Schicht 4 eine Schicht aus PbZro. 3sTio. 6503 mit (100)-Orientierung und (111)-Orientierung aufgebracht. Auf jeder piezoelektrischen Schicht 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5 aus TiW/Al. Auf der zweiten Elektrode 5 jedes Volumenwellen-Resonators befindet sich eine dünne Schicht aus Si02. Die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren sind auf dem Substrat 1 derart elektrisch verbunden, dass eine Filteranordnung zur Signalfilterung im Hochfrequenzteil eines Mobilfunkgerätes erhalten wurde.

Ausführungsbeispiel 2 Ein Filteranordnung aus Volumenwellen-Resonatoren weist ein Substrat 1 aus Glas auf. Auf dem Substrat 1 ist ein Reflexionselement 2, welches sieben Schichten aus abwechselnd Si02 und Ta205 enthält, aufgebracht. Dabei enthält die erste Schicht 7 auf dem Substrat 1 Si02. Auf der obersten Schicht 9 des Reflexionselements 2, welche Si02 enthält, befinden sich die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren, die jeweils eine erste Elektrode 3, eine piezoelektrische Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5 umfassen. Die erste Elektrode 3 enthält Ti/Pt, wobei die Pt-haltige Schicht der ersten Elektrode 3 ist mit einer (111)- Orientierung aufgewachsen. Auf jeder ersten Elektrode 3 ist eine piezoelektrische Schicht 4 aus PbZro. 35Tio. 6sO3 mit (100)-Orientierung und (111)-Orientierung aufgebracht. Auf jeder piezoelektrischen Schicht 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5 aus Pt. Auf der zweiten Elektrode 5 jedes Volumenwellen-Resonators befindet sich eine dünne Schicht aus Si02. Die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren sind auf dem Substrat 1 derart elektrisch verbunden,

dass eine Filteranordnung zur Signalfilterung im Hochfrequenzteil eines Mobilfunkgerätes erhalten wurde.

Ausführungsbeispiel 3 Ein Filteranordnung aus Volumenwellen-Resonatoren weist ein Substrat 1 aus Silicium mit einer Passivierungsschicht aus Si02 auf. Auf dem Substrat 1 ist ein Reflexionselement 2, welches sieben Schichten aus abwechselnd Si02 und Ta205 enthält, aufgebracht. Dabei enthält die erste Schicht 7 auf dem Substrat 1 Si02. Auf der obersten Schicht 9 des Reflexionselements 2, welche Si02 enthält, befinden sich die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren, die jeweils eine erste Elektrode 3, eine piezoelektrische Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5 umfassen. Die erste Elektrode 3 enthält Ti/Pt, wobei die Pt-haltige Schicht der ersten Elektrode 3 ist mit einer (111)-Orientierung aufgewachsen.

Auf jeder ersten Elektrode 3 ist eine dünne Keimschicht aus PbZro. 3sTio 6sO3 aufgebracht.

Auf jeder Keimschicht ist als piezoelektrische Schicht 4 eine Schicht aus KbN03 mit einer (001)-Orientierung aufgewachsen. Auf jeder piezoelektrischen Schicht 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5 aus TiW/Al. Auf der zweiten Elektrode 5 jedes Volumenwellen- Resonators befindet sich eine dünne Schicht aus Si02. Die einzelnen Volumenwellen- Resonatoren sind auf dem Substrat 1 derart elektrisch verbunden, dass eine Filteranordnung zur Signalfilterung im Hochfrequenzteil eines Mobilfunkgerätes erhalten wurde.

Ausführungsbeispiel 4 Ein Filteranordnung aus Volumenwellen-Resonatoren weist ein Substrat 1 aus Glas auf. Auf dem Substrat 1 ist ein Reflexionselement 2, welches ein Schicht aus porösem Si02 enthält, aufgebracht. Auf dem Reflexionselement 2 befinden sich die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren, die jeweils eine erste Elektrode 3, eine piezoelektrische Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5 umfassen. Die erste Elektrode 3 enthält Ti/Pt, wobei die Pt-haltige Schicht der ersten Elektrode 3 ist mit einer (111)-Orientierung aufgewachsen.

Auf jeder ersten Elektrode 3 ist als piezoelektrische Schicht 4 eine Schicht aus Pb (Mgl/3Nbv3) 03-PbTi03 mit einer (001)-Orientierung und mit einer (111)-Orientierung aufgewachsen. Auf jeder piezoelektrischen Schicht 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5 aus Pt. Auf der zweiten Elektrode 5 jedes Volumenwellen-Resonators befindet sich eine dünne Schicht aus Si02. Die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren sind auf dem Substrat 1 derart elektrisch verbunden, dass eine Filteranordnung zur Signalfilterung im Hochfrequenzteil eines Mobilfunkgerätes erhalten wurde.

Ausführungsbeispiel 5 Ein Filteranordnung aus Volumenwellen-Resonatoren weist ein Substrat 1 aus Silicium mit einer Passivierungsschicht aus Si02 auf. Auf dem Substrat 1 ist ein Reflexionselement 2, welches sieben Schichten aus abwechselnd Si02 und Ta205 enthält, aufgebracht. Dabei enthält die erste Schicht 7 auf dem Substrat 1 Si02. Auf der obersten Schicht 9 des Reflexionselements 2, welche Si02 enthält, ist eine Barriereschicht aus MgO mit einer (100)-Orientierung aufgebracht. Auf der Barriereschicht befinden sich die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren, die jeweils eine erste Elektrode 3, eine piezoelektrische Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5 umfassen. Die erste Elektrode 3 enthält Ti/Pt, wobei die Pt-haltige Schicht der ersten Elektrode 3 ist mit einer (100)-Orientierung aufgewachsen ist. Auf jeder ersten Elektrode 3 ist als piezoelektrische Schicht 4 eine Schicht aus Pb (Znl/3Nb2z3) 03-PbTiO3 mit einer (001)-Orientierung aufgebracht. Auf jeder piezo- elektrischen Schicht 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5 aus Pt. Auf der zweiten Elektrode 5 jedes Volumenwellen-Resonators befindet sich eine dünne Schicht aus Si02. Die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren sind auf dem Substrat 1 derart elektrisch verbunden, dass eine Filteranordnung zur Signalfilterung im Hochfrequenzteil eines Mobilfunkgerätes erhalten wurde.

Ausführungsbeispiel 6 Ein Filteranordnung aus Volumenwellen-Resonatoren weist ein Substrat 1 aus Glas auf. Auf dem Substrat 1 ist ein Reflexionselement 2, welches sieben Schichten aufgebracht. Jede der Schichten 7, 8, 9 enthielt als Materialen Si02 und Ta205, wobei sich innerhalb jeder Schicht 7,8, 9 die Zusammensetzung des Materials, sinusförmig mit der Schichtdicke d als Periode von reinem Si02 nach reinem Ta205 und zurück nach reinem Si02 verändert. Die Schichtdicke d jeder Schicht 7,8, 9 beträgt 466 nm. Auf der obersten Schicht 9 des Reflexionselements 2 befinden sich die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren, die jeweils eine erste Elektrode 3, eine piezoelektrische Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5 umfassen. Die erste Elektrode 3 enthält Ti/Pt, wobei die Pt-haltige Schicht der ersten Elektrode 3 ist mit einer (111)-Orientierung aufgewachsen. Auf jeder ersten Elektrode 3 ist eine dünne Keimschicht aus PbZro. 3sTio. 6sO3 aufgebracht. Auf jeder Keimschicht ist als piezoelektrische Schicht 4 eine Schicht aus Pb (Znl/3Nb2/3) 03-PbTi03 mit einer (001)- Orientierung aufgewachsen. Auf jeder piezoelektrischen Schicht 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5 aus Pt. Auf der zweiten Elektrode 5 jedes Volumenwellen-Resonators befindet

sich eine dünne Schicht aus Si02. Die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren sind auf dem Substrat 1 derart elektrisch verbunden, dass eine Filteranordnung zur Signalfilterung im Hochfrequenzteil eines Mobilfunkgerätes erhalten wurde.

Ausführungsbeispiel 7 Ein Filteranordnung aus Volumenwellen-Resonatoren weist ein Substrat 1 aus Silicium mit einer Passivierungsschicht aus sio2 auf. Auf dem Substrat 1 ist ein Reflexionselement 2, welches sieben Schichten aus abwechselnd Si02 und Ta205 enthält, aufgebracht. Dabei enthält die erste Schicht 7 auf dem Substrat 1 Si02. Auf der obersten Schicht 9 des Reflexionselements 2, welche Si02 enthält, befinden sich die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren, die jeweils eine erste Elektrode 3, eine piezoelektrische Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5 umfassen. Die erste Elektrode 3 enthält Ti/Pt, wobei die Pt-haltige Schicht der ersten Elektrode 3 ist mit einer (111)-Orientierung aufgewachsen ist. Auf jeder ersten Elektrode 3 ist als piezoelektrische Schicht 4 eine texturierte Schicht aus A1N mit einer (0001)-Orientierung aufgebracht. Auf jeder piezoelektrischen Schicht 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5 aus Al. Auf der zweiten Elektrode 5 jedes Volumenwellen-Resonators befindet sich eine dünne Schicht aus SiO2. Die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren sind auf dem Substrat 1 derart elektrisch verbunden, dass eine Filteranordnung zur Signalfilterung im Hochfrequenzteil eines Mobilfunkgerätes erhalten wurde.

Ausführungsbeispiel 8 Ein Filteranordnung aus Volumenwellen-Resonatoren weist ein Substrat 1 aus Silicium mit einer Passivierungsschicht aus Si02 auf. Auf dem Substrat 1 ist ein Reflexionselement 2, welches sieben Schichten aus abwechselnd Si02 und Si3N4 enthält, aufgebracht. Dabei enthält die erste Schicht 7 auf dem Substrat 1 Si02. Auf der obersten Schicht 9 des Reflexionselements 2, welche Si02 enthält, befinden sich die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren, die jeweils eine erste Elektrode 3, eine piezoelektrische Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5 umfassen. Die erste Elektrode 3 enthält Ti/Pt, wobei die Pt-haltige Schicht der ersten Elektrode 3 ist mit einer (111)-Orientierung aufgewachsen ist. Auf jeder ersten Elektrode 3 ist als piezoelektrische Schicht 4 eine texturierte Schicht aus A1N mit einer (0001)-Orientierung aufgebracht. Auf jeder piezoelektrischen Schicht 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5 aus Al. Auf der zweiten Elektrode 5 jedes Volumenwellen-Resonators befindet sich eine dünne Schicht aus Si02. Die einzelnen

Volumenwellen-Resonatoren sind auf dem Substrat 1 derart elektrisch verbunden, dass eine Filteranordnung zur Signalfilterung im Hochfrequenzteil eines Mobilfunkgerätes erhalten wurde.

Ausführungsbeispiel 9 Ein Filteranordnung aus Volumenwellen-Resonatoren weist ein Substrat 1 aus Silicium mit einer Passivierungsschicht aus Si02 auf. Auf dem Substrat 1 ist ein Reflexionselement 2, welches neun Schichten aus abwechselnd Si02 und Ta205 enthält, aufgebracht. Dabei enthält die erste Schicht 7 auf dem Substrat 1 Si02. Auf der obersten Schicht 9 des Reflexionselements 2, welche Si02 enthält, befinden sich die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren, die jeweils eine erste Elektrode 3, eine piezoelektrische Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5 umfassen. Die erste Elektrode 4 enthält Ti/Al : Cu mit einer (111)-Orientierung. Auf jeder ersten Elektrode 3 ist als piezoelektrische Schicht 4 eine texturierte Schicht aus A1N mit einer (0001)-Orientierung aufgebracht. Auf jeder piezoelektrischen Schicht 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5 aus Al. Auf der zweiten Elektrode 5 jedes Volumenwellen-Resonators befindet sich eine dünne Schicht aus Si02. Die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren sind auf dem Substrat 1 derart elektrisch verbunden, dass eine Filteranordnung zur Signalfilterung im Hochfrequenzteil eines Mobilfunkgerätes erhalten wurde.

Ausführungsbeispiel 10 Ein Filteranordnung aus Volumenwellen-Resonatoren weist ein Substrat 1 aus Silicium mit einer Passivierungsschicht aus Si02 auf. Auf dem Substrat 1 ist ein Reflexionselement 2, welches neun Schichten aus abwechselnd Si02 und Ta205 enthält, aufgebracht. Dabei enthält die erste Schicht 7 auf dem Substrat 1 Si02. Auf der obersten Schicht 9 des Reflexionselements 2, welche Si02 enthält, befinden sich die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren, die jeweils eine erste Elektrode 3, eine piezoelektrische Schicht 4 und eine zweite Elektrode 5 umfassen. Die erste Elektrode 3 enthält Ti/Pt, wobei die Pt-haltige Schicht der ersten Elektrode 3 ist mit einer (111)-Orientierung aufgewachsen ist. Auf jeder ersten Elektrode 3 ist als piezoelektrische Schicht 4 eine texturierte Schicht aus ZnO mit einer (0001)-Orientierung aufgebracht. Auf jeder piezoelektrischen Schicht 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5 aus Al. Auf der zweiten Elektrode 5 jedes Volumenwellen-Resonators befindet sich eine dünne Schicht aus Si02. Die einzelnen Volumenwellen-Resonatoren sind auf dem Substrat 1 derart elektrisch verbunden, dass eine Filteranordnung zur Signalfilterung im Hochfrequenzteil eines Mobilfunkgerätes erhalten wurde.