DE102004062312B3

DE102004062312B3 - Piezoelektrischer Resonator mit verbesserter Temperaturkompensation und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE102004062312B3
Application number: DE102004062312A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr.-Ing. Aigner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: US20090100657A1; US20060279175A1; CN100530954C; CN1801613A; US7486006B2; US8186028B2

Abstract

Ein piezoelektrischer Resonator umfasst eine piezoelektrische Schicht (11) mit einem ersten Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten mit einem ersten Vorzeichen, eine erste und zweite Elektrode (7a, 7b), wobei die piezoelektrische Schicht (11) zwischen der ersten und zweiten Elektrode (7a, 7b) angeordnet ist, und eine Kompensations-Schicht (13), die zwischen der ersten Elektrode (7a) und der piezoelektrischen Schicht (11) angeordnet ist, mit einem Kompensations-Material mit einem zweiten Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten mit einem zweiten, dem ersten entgegengesetzten Vorzeichen, wobei das Kompensationsmaterial mit einem Modifikations-Material versetzt ist, um eine Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht (13) in Richtung der ersten Elektrode (7a) und der piezoelektrischen Schicht (11) zu erhöhen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Resonator mit einer Temperaturkompensation und einem verbesserten elektromechanischen Kopplungskoeffizienten und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Immer häufiger werden in elektrischen Geräten piezoelektrische Resonatoren eingesetzt. Die piezoelektrischen Resonatoren eignen sich beispielsweise gut in Mobiltelefonen, um eine Frequenz aus einem Frequenzspektrum herauszufiltern. Neben den Mobiltelefonen sind aber allgemein alle Module, die eine drahtlose Kommunikation ermöglichen, typische Anwendungen von piezoelektrischen Resonatoren. Diese Module werden beispielsweise in Laptops oder auch PDAs eingesetzt, um drahtlos mit einem Datennetz zu kommunizieren.
Ein piezoelektrischer Resonator besteht zumindest aus zwei Elektroden, zwischen denen eine piezoelektrische Schicht angeordnet ist. Ein Spezialfall des piezoelektrischen Resonators ist der sogenannte BAW-Resonator bzw. Bulk-Acoustic-Wave-Resonator bzw. Volumenwellenresonator, der in Abhängigkeit von einer Frequenz der angelegten Wechselspannung eine hohe oder eine niedrige elektrische Impedanz aufweist. Ein BAW-Filter bzw. Bulk-Acoustic-Wave-Filter funktioniert dabei gleichsam wie ein Schalter, der, wenn die Frequenz der Wechselspannung an den beiden Elektroden innerhalb eines Resonanzfrequenzbands liegt, geschlossen ist, und wenn die Frequenz der Wechselspannung nicht in dem Resonanzfrequenzband liegt, geöffnet ist.
Die Resonanzfrequenz der piezelektrischen Resonatoren und damit auch der Bulk-Acoustic-Wave-Resonatoren ist dabei von der Temperatur abhängig. Die Temperaturabhängigkeit der Resonanz frequenz ist ein entscheidendes Leistungsmerkmal für die piezoelektrischen Resonatoren, da sie festlegt, in welchem Bereich die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Resonators bei dessen Betrieb schwankt. Beim Betrieb der piezoelektrischen Resonatoren ist darauf zu achten, dass die Grenzen des Durchlassbereichs des eingesetzten piezoelektrischen Resonators so gewählt werden, dass die herauszufilternde Frequenz über den gesamten Temperaturbereich innerhalb der Grenzen des Durchlassbereichs liegt. Eine Reduzierung der Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz der piezoelektrischen Resonatoren ermöglicht diese Filter mit verbesserten Eigenschaften oder aber auch mit einer höheren Fertigungsausbeute herzustellen. Denn beim Testen der piezoelektrischen Resonatoren werden nur die Bauteile als auslieferbar eingestuft, bei denen die Resonanzfrequenz über den gesamten spezifizierten Temperaturbereich des piezoelektrischen Resonators innerhalb der vom Hersteller angegebenen Grenzen liegt.
Diese Anforderung an die piezoelektrischen Resonatoren kann zu einer Verschlechterung des Durchlaßband-Verhaltens oder der Fertigungsausbeute bei der Herstellung führen.
7 zeigt einen herkömmlichen piezoelektrischen Resonator. Auf einem Substrat 1 sind in abwechselnder Reihenfolge drei leitende Schichten 3 und zwei isolierende Schichten 5 aufgebracht. Auf der obersten leitenden Schicht 5 ist eine erste Elektrode 7a angeordnet. Die erste Elektrode 7a ist mit einer ersten akustischen Verdichtungsschicht 9a überzogen, auf der eine piezolektrische Schicht 11 aufgebracht ist. Die piezoelektrische Schicht 11 ist wiederum mit einer zweiten akustischen Verdichtungsschicht 9b überzogen, auf der sich die zweite Elektrode 7b befindet.
Beim Anlegen einer Wechselspannung zwischen der ersten Elektrode 7a und der zweiten Elektrode 7b baut sich in dem Mehrschichtenaufbau eine mechanische Welle auf. Bei einer Resonanzfrequenz fließt ein Strom in den Elektroden 7a, 7b. Die Resonanzfrequenz des hier gezeigten piezoelektrischen Resonators hängt dabei von einer Form und Abmessungen des Mehrschichtenaufbaus, einer Umgebungstemperatur und den in dem Mehrschichtenaufbau eingesetzten Materialien ab.
Ungünstig ist jedoch in dem in 7 gezeigten herkömmlichen piezoelektrischen Resonator, dass der Wert der Resonanzfrequenz in hohem Maße von der Temperatur abhängt. Dies resultiert im wesentlichen aus einer Temperaturabhängigkeit des Einflußes der piezoelektrischen Schicht 11 auf den Wert der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Resonators. Ein Maß für die Beeinflussung des Werts der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Resonators ist der sogenannte Resonz-Frequenz-Temperatur-Koeffizient des Materials, in dem die piezoelektrische Schicht 11 ausgeführt ist.
Die akustischen Verdichtungsschichten 9a, 9b sind durch eine hohe akustische Impedanz gekennzeichnet und sorgen dafür, dass die mechanischen Wellen sich nur in geringem Umfang von der piezoelektrischen Schicht in weitere Schichten des hier gezeigten Mehrschichtenaufbaus, vor allem die Elektroden 7a, 7b, ausbreiten. Gleichzeitig sind die akustischen Verdichtungsschichten 9a, 9b in einem Material ausgeführt, das einen niedrigen spezifischen Widerstand hat, weshalb sie durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit gekennzeichnet sind.
Es sind eine Reihe von Verfahren denkbar, um die Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz der piezoelektrischen Resonatoren zu reduzieren. Das einzige Verfahren jedoch, das leicht ausführbar ist, ist ein Aufbringen einer amorphen Siliziumdioxidschicht auf der piezoelektrischen Schicht 11, so dass der zwischen den beiden Elektroden 7a, 7b angeordnete Mehrschichtenaufbau u. a. die piezoelektrische Schicht 11 und die amorphe Siliziumdioxidschicht aufweist.
Das amorphe Siliziumdioxid hat nämlich einen positiven Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten, während Materialien, aus denen die piezoelektrische Schicht 11 gefertigt ist, vorzugsweise einen negativen Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten aufweisen. Um eine deutliche Verbesserung der Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz zu erhalten, ist es erforderlich, die Schicht des amorphen Siliziumdioxids, die auch als Kompensations-Schicht bzw. Temperaturkompensations-Schicht bezeichnet wird, zwischen einer der beiden Elektroden 7a, 7b und der piezoelektrischen Schicht 11, und vorzugsweise zwischen einer der beiden akustischen Verdichtungsschichten 9a, 9b und der piezoelektrischen Schicht 11 anzuordnen. In diesem Bereich zwischen einer der beiden Elektroden 7a, 7b und der piezoelektrischen Schicht 11 weisen die beim Betrieb des piezoelektrischen Resonators auftretenden mechanischen Wellen eine hohe Amplitude auf.
Dieses Verfahren, eine amorphe Siliziumdioxidschicht zwischen einer der beiden Elektroden 7a, 7b und der piezoelektrischen Schicht 11 anzuordnen, ist zwar geeignet, um die Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz zu kompensieren, jedoch geht es einher mit einer Reduzierung des Werts des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten K_eff, was dazu führt, dass der Durchlassbereich des piezoelektrischen Resonators schmallbandiger wird. Dies wirkt sich ungünstig auf die Einsatzmöglichkeiten des piezoelektrischen Resonators aus.
Diese Reduzierung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten tritt aus zwei Gründen auf. Erstens führt das sich in der amorphen Siliziumdioxid-Kompensations-Schicht aufbauende elektrische Feld zu einer Verringerung des elektrischen Felds in der piezoelektrischen Schicht 11 und damit zu einer Verschlechterung der elektromechanischen Kopplung.
Die akustischen Verdichtungsschichten 9a, 9b, die piezoelektrische Schicht 11 und die amorphe Siliziumdioxidschicht sind nämlich als eine Serienschaltung zweier Widerstände zu betrachten, wobei der an der piezoelektrischen Schicht und der amorphen Siliziumdioxidschicht auftretende Spannungsabfall von der Leitfähigkeit der jeweiligen Schicht abhängt. Da die akustischen Verdichtungsschichten 9a, 9b durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit gekennzeichnet sind, beeinflussen sie die das Verhalten der Serienschaltung und die Spannungsabfälle an der piezoelektrischen Schicht 11 und der amorphen Siliziumdioxidschicht nicht.
Bei einem piezoelektrischen Resonator, bei dem zwischen den beiden Elektroden 7a, 7b nur die piezoelektrische Schicht 11 angeordnet ist, würde daher der gesamte Spannungsabfall an der piezoelektrischen Schicht 11 auftreten, wodurch das sich in ihr aufbauende elektrische Feld größer wäre, als das sich aufbauende elektrische Feld in dem piezoelektrischen Resonator, bei dem sich zwischen einer der beiden Elektroden 7a, 7b und der piezoelektrischen Schicht 11 zusätzlich noch die amorphe Siliziumdioxidschicht befindet.
Das amorphe Siliziumdioxid ist durch einen hohen spezifischen Widerstand gekennzeichnet, was dazu führt, dass die amorphe Siliziumdioxidschicht durch eine schlechte elektrische Leitfähigkeit gekennzeichnet ist. Dies führt dazu, dass ein erheblicher Teil der Spannung zwischen den beiden Elektroden 7a, 7b in der Serienschaltung der akustischen Verdichtungsschichten 9a, 9b, der amorphen Siliziumdioxidschicht und der piezoelektrichen Schicht 11 an der amorphen Siliziumdioxidschicht abfällt. Dies führt zu einer Verringerung des Spannungsabfalls an der piezoelektrischen Schicht 11 und damit zu einer Reduzierung des elektrischen Felds in der piezoelektrischen Schicht 11. Diese Verringerung des elektrischen Felds in der piezoelektrischen Schicht 11 zieht wiederum eine Reduzierung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten des piezoelektrischen Resonators nach sich.
Daneben weist die amorphe Siliziumdioxidschicht, die als Kompensations-Schicht für die Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz fungiert, einen relativ niedrigen akustischen Widerstand auf, was darüber hinaus ihren Einsatz im Zusammen wirken mit der piezoelektrischen Schicht 11 und dem Elektrodenmaterial in dem piezoelektrischen Resonator erschwert.
Eine Reduzierung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k_eff ist in vielen Anwendungen des piezoelektrischen Resonators, wenn dieser vorzugsweise als Bulk-Acoustic-Wave-Resonator ausgeführt ist, nicht hinnehmbar. Dieser Umstand erschwert einen Einsatz der amorphen Siliziumdioxidschicht zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz in dem piezoelektrischen Resonator.
Beispielsweise besteht in Mobiltelefonen die Anforderung an Bulk-Acoustic-Wave-Resonatoren, dass der elektromechanische Kopplungskoeffizient oberhalb eines kritischen Werts von 0,9 liegt.

Die DE 100 45 090 A1 zeigt einen akustischen Resonator mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode und einer dazwischen angeordneten piezoelektrischen Schicht. Bei dem akustischen Resonator befindet sich eine akustische Verdichtungsschicht zwischen der piezoelektrischen Schicht und der ersten Elektrode, wobei die akustische Verdichtungsschicht eine höhere akustische Impedanz aufweist als die erste Elektrode.

Die US 4 456 850 zeigt einen piezoelektrischen Dünnfilm-Resonator, bei dem ein Dünnfilm aus Siliziumdioxid mit einem Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten entgegengesetzten Vorzeichens zu einem Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten eines piezoelektrischem Materials zwischen zwei Dünnfilmen aus dem piezoelektrischen Material eingefügt ist. Dieser Mehrschichtenaufbau ist zwischen zwei Elektrodenfilmen angeordnet und auf einem Substrat aufgebracht.

In der Schrift „Properties of aluminum nitride thin films for piezoelectric transducers and microwave filter applications" in Applied Physics Letters, Band 74, Nr. 20 vom 17. Mai 1999 auf den Seiten 3032 bis 3034 wird auf Dünnfilm-Bulk-Acoustic-Resonatoren eingegangen, die einen Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten von annähernd Null aufweisen. In den dort erwähnten Untersuchungen wird erläutert, dass der positive Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizient einer SiO₂-Schicht einen stabilisierenden Effekt auf die Resonanzfrequenz hat, da er den negativen Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten einer piezoelektrischen Schicht aus AlN kompensiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen piezoelektrischen Resonator mit einer Temperaturkompensation zu schaffen, der einen verbesserten elektromechanischen Kopplungskoeffizienten aufweist und kostengünstiger zu fertigen ist.

Diese Aufgabe wird durch einen piezoelektrischen Resonator gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen desselben gemäß Anspruch 18 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft einen piezoelektrischen Resonator mit einer piezoelektrischen Schicht mit einem ersten Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten mit einem ersten Vorzeichen, einer ersten und zweiten Elektrode, wobei die piezoelektrische Schicht zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet ist, und einer Kompensations-Schicht, die zwischen der ersten Elektrode und der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist, mit einem Kompensations-Material mit einem zweiten Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten mit einem zweiten dem ersten entgegengesetzten Vorzeichen, wobei das Kompensations-Material mit einem Modifikations-Material versetzt ist, um eine Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht in Richtung zwischen der ersten Elektrode und der piezoelektrischen Schicht zu erhöhen.

Zugleich schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Resonators mit einem Schritt eines Erzeugens einer Anordnung aus einer piezoelektrischen Schicht mit einem Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten mit einem ersten Vorzeichen, einer ersten und zweiten Elektrode, wobei die piezoelektrische Schicht zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und einer Kompensations-Schicht, die zwischen der ersten Elektrode und der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist, mit einem Kompensations-Material mit einem zweiten Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten mit einem zweiten dem ersten entgegengesetzten Vorzeichen, wobei der Schritt des Erzeugens derart durchgeführt wird, dass das Kompensations-Material mit einem Modifikations-Material versetzt ist, um eine Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht in Richtung zwischen der ersten Elektrode und der piezoelektrischen Schicht zu erhöhen.

Der vorliegende Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem piezoelektrischen Resonator in einer Kompensations-Schicht ein Kompensations-Material mit einem Modifikations-Material versetzt werden kann, so dass eine Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht in Richtung zwischen einer Elektrode und einer piezoelektrischen Schicht erhöht wird, ohne daß dabei jedoch die gewollten akustischen Eigenschaften des Kompensations-Materials durch das Modifikations-Material verdeckt würden. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden des piezoelektrischen Resonators baut sich in der Kompensations-Schicht und in der piezoelektrischen Schicht ein elektrisches Feld auf. Das elektrische Feld in der Kompensations-Schicht ist, dadurch dass das Kompensations-Material mit dem Modifikations-Material versetzt ist, so dass sich die Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht erhöht, reduziert, wodurch das sich gleichzeitig in der piezoelektrischen Schicht aufbauende elektrische Feld erhöht ist. Diese Erhöhung des elektrischen Felds in der piezoelektrischen Schicht führt zu einer Vergrößerung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten des piezoelektrischen Resonators.

In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung lässt sich ein Wert des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten erhöhen, indem in der Kompensations-Schicht zum Kompensieren der Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Resonators ein Modifikations-Material eingebracht wird. Hierdurch erhöht sich das beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden des piezoelektrischen Resonators aufbauende elektrische Feld in der piezoelektrischen Schicht, wodurch der elektromechanische Kopplungskoeffizient erhöht ist. Diese Erhöhung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten geht einher mit einer Verbesserung der Filtercharakteristiken des piezoelektrischen Resonators.

Gleichzeitig führt das erfindungsgemäße Versetzen des Kompensations-Materials mit dem Modifikations-Material zu einer höheren Fertigungsausbeute bei einer Serienfertigung des piezoelektrischen Resonators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der statistische Mittelwert des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten des in einer Massenfertigung hergestellten piezoelektrischen Resonators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist durch das Versetzen des Kompensations-Materials mit dem Modifikations-Material erhöht. Diese Erhöhung des statistischen Mittelwerts geht einher mit einer Erhöhung der Fertigungstoleranzen, wodurch ein größerer Anteil der in der Massenfertigung hergestellten piezoelektrischen Resonatoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Abschlusstest der Fertigung einen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten aufweist, der oberhalb eines spezifizierten Werts, oberhalb dem der piezoelektrische Resonator in einem elektrischen Gerät eingesetzt werden kann, liegt.

Durch die erhöhte Fertigungsausbeute für die piezoelektrischen Resonatoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung lassen sich gleichzeitig auch die Kosten für die Fertigung dieser senken.

Gleichzeitig führt das erfindungsgemäße Versetzen des Kompensations-Materials mit einem Modifikations-Material, um die Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht zu erhöhen, zu flexibleren Ausführungsvarianten des piezoelektrischen Resonators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Da die negativen Auswirkungen der Siliziumdioxidschicht, die typischerweise als Kompensations-Schicht eingesetzt wird, auf das elektrische Feld in der piezoelektrischen Schicht reduziert sind, lassen sich gleichzeitig piezoelektrische Resonatoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer dickeren amorphen Siliziumdioxid-Schicht herstellen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen allgemeinen Aufbau eines piezoelektrischen Resonators gemäß einem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 einen Aufbau einer Kompensations-Schicht mit metallischen Nanopartikeln in einem piezoelektrischen Resonator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 einen Aufbau einer Kompensations-Schicht, die aus einem Mehrschichtenaufbau aus Metalldünnfilmen besteht, zwischen denen Siliziumdioxidkörner angeordnet sind, in einem piezoelektrischen Resonator gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine Struktur einer Kompensations-Schicht in einem piezoelektrischen Resonator gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die mit Metallen gefüllte Ausnehmungen aufweist;
5 einen Frequenzgang eines piezoelektrischen Resonators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem herkömmlichen piezoelektrischen Resonator; und
6 ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Resonators gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
7 einen Mehrschichtenaufbau des herkömmlichen piezoelektrischen Resonators.
In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele werden gleiche oder gleich wirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Insbesondere werden Elemente, die zu denjenigen aus 7 gleich oder gleichwirkend sind, mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, und die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich somit auf die Darstellung der Unterschiede zu dem Aufbau nach 7.
1 zeigt einen allgemeinen Aufbau eines piezoelektrischen Resonators gemäß dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieser piezoelektrische Resonator gemäß dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem herkömmlichen piezoelektrischen Resonator, der in 7 gezeigt ist, dadurch, dass auf der ersten akustischen Verdichtungsschicht 9a, eine Kompensations-Schicht 13 angeordnet ist, auf der wiederum die piezoelektrische Schicht 11 angeordnet ist.
Die Funktionalität der Kompensations-Schicht 13 und deren Ausführungen werden in den folgenden Ausführungsbeispielen, die in den 2 bis 5 dargestellt sind, näher erläutert.
2 zeigt eine erste Ausführungsform der Kompensations-Schicht 13 in einem piezoelektrischen Resonator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der Kompensations-Schicht 13 sind metallische Nanopartikel 15 eingebracht, wobei sich die metallischen Nanopartikel 15 in ihren Ausmaßen von der ersten akustischen Verdichtungsschicht 9a bis zu einer Abdeck-Schicht 17, die auf der Kompensations-Schicht 13 aufgebracht ist, erstrecken. Die Abdeck-Schicht 17 ist aus einem leitfähigen Material, vorzugsweise Metall. Auf der Abdeck-Schicht 17 ist die piezoelektrische Schicht 11 aufgebracht. Der Ausschnitt A erläutert, wie die in 2 gezeigten Schichten in dem in 1 gezeigten Mehrschichtenaufbau angeordnet sind.
Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die in 2 nicht gezeigten Elektroden 7a, 7b baut sich ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden 7a, 7b auf. Da die zwischen den Elektroden 7a, 7b angeordneten Schichten eine Serienschaltung von Widerständen darstellen, hängt ein Spannungsabfall an der jeweiligen Schicht von der elektrischen Leitfähigkeit der Schicht ab. Ein Wert der elektrischen Feldstärke in den Schichten des Mehrschichtenaufbaus hängt somit ebenfalls von der Leitfähigkeit der jeweiligen Schicht ab.
Wie bereits erläutert, sind die Elektroden 7a, 7b, die Abdeck-Schicht 17 und die akustischen Verdichtungsschichten 9a, 9b aus einem leitfähigen Material gefertigt, so dass sich in ihnen kein elektrisches Feld aufbaut. Lediglich die Kompensations-Schicht 13 und die piezoelektrische Schicht 11 sind aus einem isolierenden Material gefertigt. Dabei beeinflussen sich die elektrischen Feldstärken in den isolierenden Schichten gegenseitig, so dass, wenn eine hohe elektrische Feldstärke in der Kompensationsschicht 13 auftritt, eine niedrige elektrische Feldstärke in der piezoelektrischen Schicht 11 auftritt, oder wenn eine niedrige elektrische Feldstärke in der Kompensations-Schicht 13 auftritt, dann eine hohe elektrische Feldstärke in der piezoelektrischen Schicht 11 auftritt.
Durch das Einbringen von den metallischen Nanopartikeln 15 in die Kompensations-Schicht 13 wird die Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht 13 in Richtung zwischen der ersten Elektrode 7a und der piezoelektrischen Schicht 11 erhöht, was damit zu einer Reduzierung der elektrischen Feldstärke in der Kompensations-Schicht 13 in Richtung zwischen der ersten Elektrode 7a und der piezoelektrischen Schicht 11 führt. Die Verringerung der elektrischen Feldstärke in der Kompensations-Schicht 13 führt dazu, dass sich die elektrische Feldstärke in der piezoelektrischen Schicht 11 erhöht, was gleichzeitig zu einer Erhöhung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten des hier dargestellten piezoelektrischen Resonators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung führt. Der größte Anteil des elektrischen Felds zwischen der ersten Elektrode 7a und der zweiten Elektrode 7b konzentriert sich somit auf die piezoelektrische Schicht 11.
Die zwischen der Kompensations-Schicht 13 und der piezoelektrischen Schicht 11 angeordnete Abdeck-Schicht 17 dient dazu, das elektrische Feld in der Kompensations-Schicht 13, die ja sowohl Bereiche aus amorphem Siliziumdioxid als auch die in ihr eingebrachten metallischen Nanopartikel 15 umfasst, in seiner horizontalen Verteilung, also in der Richtung senkrecht zu der Richtung zwischen den beiden Elektroden 7a, 7b homogener zu machen.
Statt der metallischen Nanopartikel 15 können aber auch Metallfäden oder Drähte aus metallischem Material eingebracht werden.
Neben einem Einbringen von metallischen Nano-Partikeln 15 in die Kompensations-Schicht 13 können aber auch geeignete Dotieratome in die Kompensations-Schicht 13 eingebracht werden, die ebenfalls die Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht 13 erhöhen können.
Durch ein Versetzen des Kompensations-Materials der Kompensations-Schicht 13 mit einem Modifikations-Material wird die Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht 13 in Richtung zwischen der ersten Elektrode 7a und der piezoelektrischen Schicht 11 erhöht bzw. ein elektrisches Feld in der Kompensations-Schicht 13 in der Richtung zwischen der ersten Elektrode 7a und der piezoelektrischen Schicht 11 beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden 7a, 7b reduziert.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kompensations-Schicht 13 in einem piezoelektrischen Resonator gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kompensations-Schicht 13 ist hier aus einem ersten Metalldünnfilm 21a, einem zweiten Metalldünnfilm 21b und einem dritten Metalldünnfilm 21c gebildet. In den Metalldünnfilmen 21a–c sind Siliziumdioxidkörner 19 eingebracht. Auch in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Kompensations-Schicht 13 wird das akustische Verhalten der Kompensations-Schicht 13 maßgeblich durch die amorphen Siliziumdioxid-Körner 19 bestimmt, was wiederum dazu führt, dass die Kompensations-Schicht 13 einer durch die piezoelektrische Schicht 11 erzeugten Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Resonators entgegenwirkt.
Gleichzeitig wird die Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht 13 dadurch erhöht, dass die Siliziumdioxid-Körner 19 zwischen den Metalldünnfilmen 21a–c angeordnet sind, und die Metalldünnfilme 21a–c so aufeinander angeordnet sind, dass sie elektrisch miteinander verbunden sind. Dies führt wiederum dazu, dass wie bereits bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die elektrische Feldstärke in der Kompensations-Schicht 13 beim Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden 7a, 7b reduziert ist, wodurch sich die elektrische Feldstärke in der piezoelektrischen Schicht 11 erhöht.
Dies geht wiederum einher mit einer Erhöhung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten des piezoelektrischen Reso nators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kompensations-Schicht 13 in einem piezoelektrischen Resonator gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In die Kompensations-Schicht 13 sind dabei Löcher bzw. Ausnehmungen 23 eingebracht, die sich vertikal von der ersten akustischen Verdichtungsschicht 9a zu der piezoelektrischen Schicht 11 hin erstrecken. Die Ausnehmungen 23 sind dabei mit einem Metall gefüllt, wodurch sich wiederum die Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht 13 erhöht. Dies führt beim Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden 7a, 7b zu den bereits in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen der Kompensations-Schicht 13 dargestellten Auswirkungen auf die Feldstärke in der piezoelektrischen Schicht 11 und damit auf den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten des piezoelektrischen Resonators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt einen Frequenzgang des piezoelektrischen Resonators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, der in 2 erläutert ist, im Vergleich zu einem Frequenzgang des herkömmlichen Resonators. Auf der x-Achse ist dabei die Frequenz in linearem Maßstab in einem Ausschnitt des Frequenzbands zwischen 1.82 GHz und 1.92 GHz angetragen, während auf der y-Achse die Impedanz der Resonatoren in logarithmischem Maßstab dargestellt ist. Ein Frequenzgang 25 des piezoelektrischen Resonators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von einem Frequenzgang 27 des herkömmlichen Resonators dadurch, dass ein Impedanzminimum P1 des piezoelektrischen Resonators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei einem niedrigeren Frequenzwert auftritt als ein Impedanzminimum P2 des herkömmlichen Resonators. Ein Impedanzmaximum P3 tritt dabei sowohl bei dem Resonator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als auch bei dem herkömmlichen Resonator bei dem selben Frequenzwert auf.
Aus einem Vergleich der gemessenen Frequenzgänge 25, 27 wird deutlich, dass bei dem Resonator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Abstand zwischen dem Frequenzwert des Impedanzminimums P1 und dem Impedanzmaximum P3 größer ist als bei dem herkömmlichen Resonator, bei dem das Impedanzminimum P2 bei einem höheren Frequenzwert auftritt. Wie aus der Literatur, beispielsweise dem vorher bereits zitierten Artikel aus Applied Physics Letters, Bd. 74, Nr. 20, vom 17. Mai 1999, der bereits bei der Beschreibung des Stands der Technik zitiert wurde, bekannt ist, ist ein Quadrat des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten, häufig als K_eff ² bezeichnet, direkt proportional zu einer Differenz der Frequenzwerte, bei denen das Impedanzminimum und das Impedanzmaximum eines piezoelektrischen Resonators auftritt. Somit wird deutlich, dass aus den Messungen hervorgeht, dass der piezoelektrische Resonator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gegenüber dem herkömmlichen piezoelektrischen Resonator einen höheren elektromechanischen Kopplungskoeffizienten aufweist.
In dem piezoelektrischen Resonator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dabei die Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht 13 durch das Einbringen der metallischen Nanopartikel 15 in Richtung zwischen der ersten Elektrode 7a und der piezoelektrischen Schicht 11 erhöht worden, wodurch das parasitäre bzw. störende elektrische Feld in der Kompensations-Schicht 13, das sich bei einem Anlegen der Spannung zwischen den beiden Elektroden 7a, 7b aufbaut, reduziert ist. Vorteilhafterweise hat dies jedoch keine Auswirkungen auf die Kompensation der Temperaturabhängigkeit des piezoelektrischen Resonators, da diese nur von den akustischen Eigenschaften der Kompensations-Schicht 13 abhängt, die nach wie vor im wesentlichen von dem amorphen Siliziumdioxid in der Kompensations-Schicht 13 geprägt ist.
Analoge Auswirkungen ergeben sich auch auf die Frequenzgänge der in 3 und 4 erläuterten piezoelektrischen Resonatoren gemäß dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auch hier führt das Versetzen des Kompensations-Materials in der Kompensations-Schicht 13 mit einem Modifikations-Material, um die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen, zu einer Vergrößerung des Abstands zwischen den Frequenzen, bei denen das Impedanzminimum P1 und das Impedanzmaximum P3 auftritt, gegenüber dem herkömmlichen piezoelektrischen Resonator.
Dabei ist es auch möglich, eine zumindest teilweise oder vollständige Temperaturkompensation auf ein weiteres Spektrum von piezoelektrischen Resonatoren anzuwenden, als es in herkömmlichen piezoelektrischen Resonatoren möglich ist, da die Erhöhung der Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht 13 der Reduktion des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten durch eine zunehmende Schichtdicke der Kompensations-Schicht 13 entgegenwirkt.
So lassen sich piezoelektrische Resonatoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, das in 2 erläutert ist, mit einer dickeren Kompensations-Schicht 13 herstellen, als es bei herkömmlichen piezoelektrischen Resonatoren möglich ist, da der negative Einfluss der höheren Schichtdicke der Kompensations-Schicht 13 auf deren Leitfähigkeit und damit den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten durch das Einbringen der metallischen Nanopartikel 15 reduziert ist.
Da die Kompensations-Schicht 13 in herkömmlichen piezoelektrischen Resonatoren als isolierende Schicht bzw. dielektrische Schicht ausgeführt ist, können die in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erwähnten Methoden zur Erhöhung der Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht 13 auch als künstliche Erhöhung der Leitfähigkeit oder künstliche Leitfähigkeit bezeichnet werden. Da in den herkömmlichen pie zoelektrischen Resonatoren die Kompensations-Schicht 13 typischerweise sehr dünn ist, ist eine geringfügige Erhöhung der Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht 13 häufig schon ausreichend, um den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten des piezoelektrischen Resonators in gewünschter Weise zu verbessern.
Entscheidend bei der Erhöhung der Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht 13 ist dabei, dass diese in vertikaler Richtung also in Richtung zwischen den Elektroden 7a, 7b in dem in
1 gezeigten Mehrschichtenaufbau des piezoelektrischen Resonators erfolgt.
6 erläutert ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Resonators gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zuerst wird in einem Schritt S1 das Substrat 1 des piezoelektrischen Resonators bereitgestellt. Danach werden in einem Schritt S3 die leitenden Schichten 3 und die isolierenden Schichten 5 in abwechselnder Reihenfolge aufgebracht. Anschließend wird in einem Schritt S5 die erste Elektrode 7a auf der obersten leitenden Schicht 3 aufgebracht. In demselben Verfahrensschritt wird anschließend die erste Elektrode 7a mit der ersten akustischen Verdichtungsschicht 9a überzogen.
In dem darauf folgenden Schritt S7 wird eine metallische Schicht mit einer rauen Oberfläche auf der ersten akustischen Verdichtungsschicht 9a aufgebracht. Auf der metallischen Schicht mit der rauen Oberfläche wird anschließend in einem Verfahrensschritt S9 die Kompensations-Schicht 13 so aufgebracht, dass sich diese auf der der ersten akustischen Verdichtungsschicht 9a abgewandten Oberfläche der metallischen Schicht mit der rauen Oberfläche befindet. Danach wird in einem Schritt S11 die Kompensations-Schicht 13 geschliffen, wobei die Kompensations-Schicht 13 so lange geschliffen wird, bis Erhebungen der rauen Oberfläche der metallischen Schicht erreicht sind, und diese ebenfalls teilweise abgeschliffen werden. Bei einer Inspektion der Oberfläche der geschliffenen Kompensations-Schicht 13 erkennt man dabei Flächenbereiche, die aus einem Abschleifen der Erhebungen der rauen Oberfläche der metallischen Schicht hervorgegangen sind. Auf dieser der metallischen Schicht abgewandten Oberfläche der Kompensations-Schicht 13 wird anschließend die metallische Abdeck-Schicht 17 in einem Schritt S13 aufgetragen. Auf dieser metallischen Abdeck-Schicht 17 werden in einem abschließenden Verfahrensschritt S15 die piezoelektrische Schicht 11, die zweite akustische Verdichtungsschicht 9b und die zweite Elektrode 7b der Reihe nach aufgebracht.
Das Aufbringen der Kompensations-Schicht 13 auf der metallischen Schicht mit der rauen Oberfläche und das anschließende Schleifen der Kompensations-Schicht 13 in dem Schritt S11 führt wiederum dazu, dass die Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht 13 durch die die Kompensations-Schicht 13 durchziehenden Erhebungen der Oberfläche der metallischen Schicht mit der rauen Oberfläche erhöht ist. Das Aufbringen der Abdeck-Schicht 17, die ein leitendes Material umfasst, in dem Schritt S13 dient in dem Herstellungsverfahren für den piezoelektrischen Resonator gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dazu, das elektrische Feld in der Kompensations-Schicht 13 beim Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode 7a und der zweiten Elektrode 7b homogener zu machen.
In obigen Ausführungsbeispielen wird in dem Herstellungsverfahren für den piezoelektrischen Resonator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Kompensations-Schicht 13 geschliffen. Alternativ sind hierzu beliebige Formen des Abtragens der Kompensations-Schicht 13 wie beispielsweise Polieren, vorzugsweise auch chemisches-mechanisches-Polieren oder auch Ätzprozesse.
In dem in 6 dargestellten Herstellungsverfahren wird in dem Schritt S7 die metallische Schicht mit einer rauen Ober fläche aufgebracht, Alternativen zu der metallischen Schicht sind Schichten aus beliebigem Material, die leitend sind und eine raue Oberfläche aufweisen. Selbiges gilt auch für die in dem Schritt S13 aufgebrachte metallische Abdeck-Schicht 17, die auch aus einem beliebigen leitfähigen Material ausgeführt sein kann.
Auch die in 2 gezeigten metallischen Nanopartikel 15 können alternativ ein beliebiges leitendes Material umfassen.
In obigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist erläutert, dass der Mehrschichtenaufbau zwischen den Elektroden 7a, 7b auf den 3 leitenden Schichten 3 und den zwei isolierenden Schichten 5 angeordnet ist. Die leitenden Schichten 3 und die isolierenden Schichten 5 könnten alternativ aber auch weggelassen werden, oder es könnten auch beliebig viele elektrische und isolierende Schichten in dem piezoelektrischen Resonator zwischen der ersten Elektrode 7a und dem Substrat 1 angeordnet sein.
In den obigen Ausführungsbeispielen ist die Kompensations-Schicht 13 aus amorphem Siliziumdioxid ausgeführt. Alternativen hierzu sind beliebige Materialien, die einen Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten aufweisen, der ein entgegengesetztes Vorzeichen zu dem Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten der piezoelektrischen Schicht 11 hat. In obigen Ausführungsbeispielen sind die akustischen Verdichtungsschichten 9a, 9b elektrisch leitend, Alternativen hierzu sind jedoch auch elektrisch isolierende akustische Verdichtungsschichten.
In obigen Ausführungsbeispielen des piezoelektrischen Resonators sind die piezoelektrische Schicht 11 und die Kompensations-Schicht 13 zwischen den akustischen Verdichtungsschichten 9a, 9b angeordnet. Alternativen hierzu sind beliebige Anordnungen der Schichten zwischen den Elektroden 7a, 7b des in 1 gezeigten Mehrschichtenaufbaus der Ausführungsbeispie le der vorliegenden Erfindung oder auch das Einfügen weiterer Schichten in die Schichtenabfolge zwischen den Elektroden 7a, 7b, die in 1 gezeigt ist.
Auch könnten in dem in 1 gezeigten allgemeinen Aufbau eines piezoelektrischen Resonators gemäß einem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die akustischen Verdichtungsschichten 9a, 9b weggelassen werden. Ebenso wäre eine Anordnung denkbar, bei der – alternativ oder zusätzlich – eine Kompensationsschicht 13 zwischen der oberen Elektrode 9b, also der zweiten Elektrode 9b bzw. der piezoelektrischen Schicht 11 angeordnet ist.
Auch die Abdeck-Schicht 17 könnte in der Schichtenabfolge zwischen den Elektroden 7a, 7b auf der der ersten akustischen Verdichtungsschicht 9a zugewandten Oberfläche der Kompensations-Schicht 13 alternativ angeordnet sein, vorzugsweise wenn die akustische Verdichtungsschicht aus einem isolierenden Material ausgeführt ist.

1: Substrat
3: Leitende Schicht
5: Isolierende Schicht
7a: Erste Elektrode
7b: Zweite Elektrode
9a: Erste akustische Verdichtungsschicht
9b: Zweite akustische Verdichtungsschicht
11: Piezoelektrische Schicht
13: Kompensations-Schicht
15: Metallische Nanopartikel
17: Abdeck-Schicht
19: Siliziumdixod-Körner
21a: Erster Metalldünnfilm
21b: Zweiter Metalldünnfilm
21c: Dritter Metalldünnfilm
23: Ausnehmungen
25: Frequenzgang des piezoelektrischen Resonators gemäß
: dem ersten Ausführungsbeispiel
27: Frequenzgang des herkömmlichen piezoelektrischen
: Resonators
P1: Impedanzminimum des piezoelektrischen Resonators gemäß
: dem ersten Ausführungsbeispiel
P2: Impedanzminimum des herkömmlichen piezoelektrischen
: Resonators
P3: Impedanzmaximum
S1: Bereitstellen des Substrats
S3: Aufbringen leitender und isolierender Schichten
S5: Aufbringen der ersten Elektrode und der ersten
: akustischen Verdichtungsschicht
S7: Aufbringen der metallischen Schicht mit einer rauen
: Oberfäche
S9: Aufbringen der Kompensations-Schicht
S11: Schleifen der Kompensations-Schicht
S13: Aufbringen einer Abdeck-Schicht
S15: Aufbringen der piezoelektrischen Schicht, der zweiten
: Verdichtungsschicht und der zweiten Elektrode

Claims

Ein piezoelektrischer Resonator, mit: einer piezoelektrischen Schicht (11), mit einem Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten mit einem ersten Vorzeichen; einer ersten und zweiten Elektrode (7a, 7b), wobei die piezoelektrische Schicht (11) zwischen der ersten und zweiten Elektrode (7a, 7b) angeordnet ist; und einer Kompensations-Schicht (13), die zwischen der ersten Elektrode (7a) und der piezoelektrischen Schicht (11) angeordnet ist, mit einem Kompensations-Material mit einem zweiten Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten mit einem zweiten dem ersten entgegengesetzten Vorzeichen, wobei das Kompensations-Material mit einem Modifikations-Material versetzt ist, um eine Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht (13) in Richtung zwischen der ersten Elektrode (7a) und der piezoelektrischen Schicht (11) zu erhöhen.
Piezoelektrischer Resonator gemäß Anspruch 1, der als ein Volumen-Wellen-Resonator ausgeführt ist.
Piezoelektrischer Resonator gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das Kompensations-Material amorphes Siliziumdioxid aufweist.
Piezoelektrischer Resonator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine Abdeck-Schicht (17) zwischen der Kompensations-Schicht (13) und der piezoelektrischen Schicht (11) angeordnet ist, die ein leitfähiges Material aufweist.
Piezoelektrischer Resonator gemäß Anspruch 4, bei dem das leitfähige Material in der Abdeck-Schicht (17) ein Metall aufweist.
Piezoelektrischer Resonator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer ersten akustischen Verdichtungsschicht (9a) zwischen der ersten Elektrode (7a) und der Kompensations-Schicht (13), wobei die erste akustische Verdichtungsschicht (9a) eine höhere akustische Impedanz als die erste Elektrode (7a) in Richtung zwischen der ersten Elektrode (7a) und der Kompensations-Schicht (13) hat.
Piezoelektrischer Resonator gemäß Anspruch 6, bei dem die erste akustische Verdichtungsschicht (9a) ein leitendes Material aufweist.
Piezoelektrischer Resonator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer zweiten akustischen Verdichtungsschicht (9b) zwischen der zweiten Elektrode (7b) und der piezoelektrischen Schicht (11), wobei die zweite akustische Verdichtungsschicht (9b) eine höhere akustische Impedanz in Richtung zwischen der zweiten Elektrode (7b) und der piezoelektrischen Schicht (11) als die zweite Elektrode (7b) hat.
Piezoelektrischer Resonator gemäß Anspruch 8, bei dem die zweite akustische Verdichtungsschicht (9b) ein leitendes Material aufweist.
Piezoelektrischer Resonator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Modifikations-Material in das Kompensations-Material eingebrachte Dotieratome aufweist.
Piezoelektrischer Resonator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Modifikations-Material eine Mehrzahl von Nanopartikeln (15) aus einem leitfähigen Material aufweist, die in das Kompensations-Material als Matrix eingebettet sind.
Piezoelektrischer Resonator gemäß Anspruch 11, bei dem die Mehrzahl von Nanopartikeln (15) eine Mehrzahl von metallischen Nanopartikeln aufweist.
Piezoelektrischer Resonator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Modifikations-Material eine Mehrzahl von Metallfäden aufweist.
Piezoelektrischer Resonator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Kompensations-Schicht (13) einen ersten Dünnfilm (21a), der das Modifikations-Material aufweist, und einen Bereich (19), der das Kompensations-Material aufweist und auf dem ersten Dünnfilm aufgebracht ist, aufweist.
Piezoelektrischer Resonator gemäß Anspruch 14, bei dem der Bereich (19), der das Kompensations-Material aufweist, zwischen dem ersten Dünnfilm (21a), der das Modifikations-Material aufweist, und einem zweiten Dünnfilm (21b), der das Modifikations-Material aufweist, angeordnet ist.
Piezoelektrischer Resonator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Modifikations-Material in Löchern (23) in der Kompensations-Schicht (13) angeordnet ist, die die Kompensations-Schicht (13) in Richtung von der piezoelektrischen Schicht (11) zu der ersten Elektrode (7a) durchlaufen.
Piezoelektrischer Resonator gemäß Anspruch 16, bei dem das Modifikations-Material ein Metall aufweist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Resonators mit folgendem Schritt: Erzeugen einer Anordnung, mit einer piezoelektrischen Schicht mit einem Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten mit einem ersten Vorzeichen, einer ersten und zweiten Elektrode (7a, 7b), wobei die piezoelektrische Schicht (11) zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (7a, 7b) angeordnet ist, und einer Kompensations-Schicht (13), die zwischen der ersten Elektrode (7a) und der piezoelektrischen Schicht (11) angeordnet ist, mit einem Kompensations-Material mit einem zweiten Resonanz-Frequenz-Temperatur-Koeffizienten mit einem zweiten dem ersten entgegengesetzten Vorzeichen, wobei der Schritt des Erzeugens derart durchgeführt wird, dass das Kompensations-Material mit einem Modifikations-Material versetzt wird, um eine Leitfähigkeit der Kompensations-Schicht (13) in Richtung zwischen der ersten Elektrode (7a) und der piezoelektrischen Schicht (11) zu erhöhen.
Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem der Schritt des Erzeugens der Anordnung einen Schritt (S9) eines Aufbringens der Kompensations-Schicht (13) auf einer leitenden Schicht mit einer rauen Oberfläche umfasst.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 19, bei dem der Schritt des Erzeugens der Anordnung einen weiteren Schritt (S11) des Abtragens der Kompensations-Schicht (13) nach dem Schritt (S9) des Aufbringens der Kompensations-Schicht (13) auf der leitenden Schicht mit der rauen Oberfläche umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem der Schritt (S11) des Abtragens der Kompensations-Schicht (13) so durchgeführt wird, dass die Kompensations-Schicht (13) eine der leitenden Schicht mit der rauen Oberfläche abgewandte Oberfläche mit einem ersten Flächenbereich hat, der aus einer abgetragenen Erhebung in der rauen Oberfläche der leitenden Schicht hervorgegangen ist, und einen zweiten Flächenbereich hat, der aus der abgetragenen Kompensations-Schicht (13) hervorgegangen ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem der Schritt des Erzeugens der Anordnung einen weiteren Schritt (S13) des Aufbringens einer Abdeck-Schicht (17) auf einer der leitenden Schicht mit der rauen Oberfläche abgewandten Oberfläche der Kompensations-Schicht (13) umfasst.