CN104868871A - 具有掺杂压电材料和框架元件的体声波谐振器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有掺杂压电材料和框架元件的体声波谐振器。一种体声波BAW谐振器包含第一电极、第二电极和安置于所述第一电极与所述第二电极之间的压电层。所述压电层包含掺杂有至少一种稀土元素的压电材料。在一实施例中，所述BAW谐振器包含安置于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的表面上的凹陷框架元件。在另一实施例中，所述BAW谐振器包含安置于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的表面上的凸起框架元件。在又其它实施例中，所述BAW谐振器包含所述凸起框架元件与所述凹陷框架元件两者。

Description

具有掺杂压电材料和框架元件的体声波谐振器
技术领域
本发明专利申请涉及电子设备，具体而言涉及一种谐振器。
背景技术
声谐振器可用于实施各种电子应用中的信号处理功能。举例来说，一些蜂窝式电话和其它通信装置使用声谐振器来实施用于所传输和/或所接收信号的频率滤波器。可根据不同应用来使用若干不同类型的声谐振器，其中实例包含体声波(BAW)谐振器，例如薄膜体声谐振器(FBAR)、固态安装型谐振器(SMR)、耦合谐振器滤波器(CRF)、堆叠体声谐振器(SBAR)和双体声谐振器(DBAR)。
典型声谐振器包括夹于被称为声堆叠的结构中的两个板状电极之间的压电材料层。当在电极之间施加输入电信号时，互反或反向压电效应致使声堆叠取决于压电材料的极化而机械膨胀或收缩。当输入电信号随时间的过去而变化时，声堆叠的膨胀和收缩产生在各个方向上传播穿过声谐振器且通过压电效应而被转换成输出电信号的声波。一些声波跨越声堆叠达成谐振，其中谐振频率由例如声堆叠的材料、尺寸和操作条件的因素来确定。声谐振器的这些和其它机械特性确定它的频率响应。
用于评估声谐振器的性能的一个量度是它的机电耦合系数(kt2)，所述机电耦合系数指示电极与压电材料之间的能量转移的效率。在其它各项相同的情况下，具有高kt2的声谐振器大体上被视为具有优于具有较低kt2的声谐振器的性能。因此，在例如4G和LTE应用的高性能无线应用中使用具有较高kt2水平的声谐振器大体上是合乎需要的。
声谐振器的kt2受若干因素的影响，例如压电材料与电极的尺寸、组合物和结构性质。这些因素反过来受用于制造声谐振器的材料和制造过程的影响。因此，为正在进行的制造具有较高kt2水平的声谐振器，研究者正寻求设计和制造声谐振器的改善的方法。
一种对改善压电材料的kt2有用的方法是通过用例如稀土元素的所选掺杂剂来掺杂压电材料。虽然掺杂压电材料可提供kt2的改善，但在BAW谐振器中的应用中，与不包含掺杂压电材料的BAW谐振器相比，其它参数可被降级。
因此，需要至少克服上文所描述的已知BAW谐振器的缺点的BAW谐振器。
发明内容
本发明提供了一种体声波BAW谐振器，其包括：第一电极；第二电极；安置于所述第一电极与所述第二电极之间的压电层，所述压电层包括掺杂有至少一种稀土元素的压电材料；以及安置于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的表面上的凹陷框架元件。
本发明还提供了一种体声波BAW谐振器，其包括：第一电极；第二电极；安置于所述第一电极与所述第二电极之间的压电层，所述压电层包括掺杂有至少一种稀土元素的压电材料；以及安置于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的表面上的凸起框架元件。
附图说明
当借助于随附图式阅读时，从以下详细描述来最好地理解实例实施例。应强调，各种特征未必按比例绘制。事实上，为了论述的清晰性，尺寸可任意增大或减小。在适用且实际的情况下，相同参考数字指相同元件。
图1是根据代表性实施例的BAW谐振器的横截面图。
图2是根据代表性实施例的BAW谐振器的横截面图。
图3A是根据代表性实施例的BAW谐振器的横截面图。
图3B是根据代表性实施例的BAW谐振器的横截面图。
图4A是说明在压电层中不包括掺杂剂的BAW谐振器的机电耦合系数(kt2)和在压电层中包括掺杂剂的BAW谐振器的kt2的图表。
图4B是说明在压电层中不包括掺杂剂的BAW谐振器的品质因数(Q)和在压电层中包括掺杂剂的BAW谐振器的Q的图表。
图5是说明凸起框架元件及凹陷框架元件对在压电层中不包括掺杂剂的BAW谐振器和在压电层中包括掺杂剂的BAW谐振器的影响的图表。
图6A是说明凸起框架元件及凹陷框架元件对在压电层中包括掺杂剂的BAW谐振器上的并联谐振阻抗(Rp)和串联谐振阻抗(Rs)的影响的图表。
图6B是在压电层中包括掺杂剂的BAW谐振器中的史密斯圆图，其说明凸起框架元件及凹陷框架元件对史密斯圆图的西南象限中的Q(Qsw)和西南象限中的副振荡模的影响。
图7是说明凸起框架元件及凹陷框架元件对在压电层中包括掺杂剂的BAW谐振器的Q的影响的图表。
具体实施方式
在以下详细描述中，出于阐释的目的且非限制，陈述公开特定细节的实例实施例以便提供对本教示的透彻理解。然而，受益于本发明的本领域的普通技术人员将显而易见，根据本教示的脱离本文中所公开的特定细节的其它实施例仍在随附权利要求书的范围内。此外，可省略对熟知的设备和方法的描述以便不混淆对实例实施例的描述。此些方法和设备清楚地在本教示的范围内。
本文中所使用的术语是仅用于描述特定实施例的目的，且并不意欲为限制性的。所定义的术语不包括所述所定义术语如通常在相关上下文中理解并接受的技术、科学或普通意义。
除非上下文明确指示为相反，否则术语“一”和“所述”包含单数指示物与复数指示物两者。因此，举例来说，“装置”包含一个装置和多个装置。术语“实质上”意思是在可接受界限或程度内。术语“近似”意思是在为本领域的普通技术人员可接受的界限或量内。例如“在……上方”、“在……下方”、“在……顶部”、“在……底部”、“上部”和“下部”的相对术语可用于描述如随附图式中所说明的各种元件彼此的关系。应理解，这些相对术语既定涵盖装置和/或元件除图式中所描绘的定向之外的不同定向。举例来说，如果装置相对于图式中的视图而反转，那么被描述为“在另一元件上方”的元件例如现在将位于那个元件下方。其它相对术语也可用于指示某些特征沿例如信号路径的路径的相对位置。例如，第二特征可被认为如果沿信号路径传输的信号到达位于第二特征前面的第一特征，那么第二特征可被认为沿所述路径而“跟随”第一特征。
本教示的方面是关于BAW谐振器装置和滤波器的组件、它们的材料和它们的制造方法。举例来说，可在以下美国专利公告中的一或多者中找到此些装置和对应的制造方法的各种细节：第6,107,721号美国专利(Lakin)；第5,587,620号、第5,873,153号、第6,507,983号、第7,388,454号、第7,629,865号、第7,714,684号美国专利(Ruby等人)；第7,791,434号和第8,188,810号美国专利(Fazzio等人)；第7,280,007号美国专利(Feng等人)；第8,248,185号美国专利(Choy等人)；第7,345,410号美国专利(Grannen等人)；第6,828,713号美国专利(Bradley等人)；第20120326807号美国专利申请公告(Choy等人)；第20100327994号美国专利申请公告(Choy等人)；第20110180391号和第20120177816号美国专利申请公告(Larson III等人)；第20070205850号美国专利申请公告(Jamneala等人)；2014年1月22日申请的题目为“制造具有各种量的掺杂剂和所选C轴定向的掺杂稀土元素的压电材料的方法(Method of Fabricating Rare-Earth ElementDoped Piezoelectric Material with Various Amounts of Dopants and a Selected C-AxisOrientation)”的第14/161,564号美国专利申请案(John L.Larson III)；2012年10月27日申请的题目为“具有具多种掺杂剂的压电层的体声波谐振器(Bulk Acoustic WaveResonator having Piezoelectric Layer with Multiple Dopants)”的第13/662,460号美国专利申请案(Choy等人)；以及2013年5月31日申请的题目为“具有具变化的量的掺杂剂的压电层的体声波谐振器(Bulk Acoustic Wave Resonator having Piezoelectric Layer withVarying Amounts of Dopants)”的第13/906,873号美国专利申请案(John Choy等人)。上文列举的专利、公告的专利申请案和专利申请案中的每一者的整体公开内容具体地以引用方式并入本文中。应强调，这些专利和专利申请案中所描述的组件、材料及制造方法具有代表性且也预期在本领域的普通技术人员的眼界内的其它制造方法和材料。
所描述的实施例大体上涉及体声波(BAW)谐振器。大体上，BAW谐振器包括第一电极、第二电极和安置于第一电极与第二电极之间的压电层。压电层包括掺杂有至少一种稀土元素的压电材料。在某些实施例中，压电层包括掺杂有钪(Sc)的氮化铝(AlN)。氮化铝层中的钪的原子百分数为近似0.5％到小于近似10.0％。更大体上来说，在某些实施例中，氮化铝层中的钪的原子百分数为近似0.5％到近似44％。在又其它代表性实施例中，氮化铝层中的钪的原子百分数为近似2.5％到小于近似5.0％。当本文中论述压电层中的掺杂元素的百分数时，它是关于压电层的总原子。值得注意的是，当本文中论述掺杂AlN层中的掺杂元素(例如，Sc)的百分数时，它是关于AlN压电层103的总原子(包含氮)。因此，举例来说且如例如在第14/161,564号美国专利申请案中所描述，如果代表性实施例的压电层中的Al具有近似95.0％的原子百分数且Sc具有近似5.0％的原子百分数，那么压电层104的原子一致性可随后表示为Al0.95Sc0.05N。
在某些代表性实施例中，本教示的BAW谐振器包括安置于第一电极和第二电极中的至少一者的表面上面的凹陷框架元件。在凹陷框架元件内的BAW谐振器区域具有第一声阻抗，凹陷框架元件具有第二声阻抗，且在凹陷框架元件外部(即，“外面”)的区域具有第三声阻抗。
在其它代表性实施例中，本教示的BAW谐振器包括安置于第一电极和第二电极中的至少一者的表面上面的凸起框架元件。在凸起框架元件内的区域具有第一声阻抗，凸起框架元件具有第四声阻抗，且在凸起框架元件外部(即，“外面”)的区域具有第三声阻抗。
在又其它代表性实施例中，本教示的BAW谐振器包括安置于第一电极和第二电极中的至少一者的表面上面的凹陷框架元件及安置于第一电极和第二电极中的至少一者的表面上面的凸起框架元件。在凹陷框架元件内的BAW谐振器区域具有第一声阻抗，凹陷框架元件具有第二声阻抗，且在凹陷框架元件外部(即，“外面”)的区域具有第三声阻抗。此外，在凸起框架元件内的区域具有第一声阻抗，在凹陷框架元件外部的区域具有第三声阻抗，且凸起框架元件具有第四声阻抗。
图1是根据代表性实施例的BAW谐振器100的横截面图。BAW谐振器100包括基板101、安置于基板101上面的第一电极102、安置于第一电极102上面的压电层103和安置于压电层103上面的第二电极104。第一电极102提供于反射元件105上面，在本代表性实施例中，所述反射元件为提供于基板101中的腔。
如在上文以引用方式并入的某些专利和专利申请公告中所描述，反射元件105、第一电极102、第二电极104和压电层103的重叠部分包括BAW谐振器100的作用区域。此外，当反射元件105为位于第一电极下方的腔或空隙时，常将BAW谐振器100称为FBAR。相比之下，如下文所描述，反射元件105可包括布拉格反射器，所述布拉格反射器包括高声阻抗材料和低声阻抗材料的交替层。当反射元件105包括布拉格反射器时，常将BAW谐振器100称为SMR。
根据代表性实施例，压电层103包括掺杂压电材料。说明性地，压电材料为掺杂AlN，其中用例如处于预定百分数的稀土元素的所选材料来替换AlN晶格内的若干Al原子。常被称为“掺杂元素”的所选材料可为例如钪(Sc)。在替代性配置中，可分别用处于预定百分数的一种以上类型的稀土元素来替换AlN晶格内的Al原子的数目。由于掺杂元素仅仅替换Al原子(例如，Al目标的Al原子)，所以压电材料中的氮原子的百分数仍实质上相同而与掺杂量无关。当本文中论述掺杂元素的百分数时，它是关于AlN压电材料的总原子(包含氮)。稀土元素包含如由本领域的普通技术人员所已知的钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)。虽然本文中论述特定实例，但各种实施例预期任何一或多种稀土元素的并入。
各种实施例涉及通过以下步骤来提供具有增强的压电系数d33和增强的机电耦合系数kt2的例如AlN的压电材料薄膜(压电层103)：将一或多种稀土元素并入到所述压电层的一部分的晶格中。说明性地，压电层可为贯穿压电层103的厚度而包含实质上恒定掺杂水平的单一层。替代地，压电层可为贯穿压电层103的厚度而包含不同(例如，累进)掺杂水平的单一层。举例来说，压电层可包含位于底部的未掺杂AlN材料，所述未掺杂AlN材料具有遍及压电层103的厚度而添加的逐渐增加的原子百分数的稀土元素。仍替代地，压电层103可包含多个子层(未图示)，其中至少一个子层由化学计量型AlN材料形成(即，未掺杂AlN子层)且至少一个其它子层由掺杂有稀土元素的AlN材料形成(即，掺杂AlN子层)。通过并入特定原子百分数的多种稀土元素，AlN的压电性质(包含压电系数d33和增强的机电有效耦合系数kt2)与完全为化学计量型(未掺杂)的AlN相比而得到改善。并且，举例来说，压电层的未掺杂部分的存在提供机械稳定性从而防止弯曲。
如上文所提及，举例来说，AlN材料可掺杂有钪(Sc)，从而产生具有预定原子百分数的Sc的AlScN化合物。Sc原子具有大于Al原子的原子半径的原子半径，从而产生大于Al-N键长的Sc-N键长键长的此差异在所得AlScN材料中引起应力。因而，压电层103的压电材料的电偶极以如此的方式变更以致于电场产生偶极的比较强烈的机械响应，从而导致较高kt2。
说明性地，氮化铝层中的钪的原子百分数(即，Al-Sc-N材料内部的Sc-Al中的Sc的原子百分数)为近似0.5％到小于近似10.0％。更大体上来说，在某些实施例中，氮化铝层中的钪的原子百分数为近似0.5％到近似44％。在又其它代表性实施例中，氮化铝层中的钪的原子百分数为近似2.5％到小于近似5.0％。
BAW谐振器100任选地包括例如描述于上文所并入的第8,188,810号美国专利中的安置于第二电极104上面的钝化层106。此外，BAW谐振器100包括第一电接点107和第二电接点108，所述第一电接点和第二电接点分别提供电连接到第一电极102和第二电极104。
BAW谐振器100进一步包括提供于第二电极104中的凹陷框架元件109。值得注意的是，凹陷框架元件109在第二电极104中的放置仅仅是说明性的，且应强调，可将凹陷框架元件109安置于包括第一电极102、压电层103和第二电极104的声堆叠上的别处。举例来说，凹陷框架元件109可提供于第一电极102中。更大体上来说，凹陷框架元件109安置于第一电极102和第二电极104中的至少一者的表面上面。此外，凹陷框架元件109可包括提供于其中的“填充材料”(未图示)。
通过选择填充材料的位置、宽度、深度和(在实施的情况下)组合物，可选择由凹陷框架元件109提供的声阻抗不连续性。因而，在凹陷框架元件109“内”的BAW谐振器区域具有第一声阻抗，凹陷框架元件109具有第二声阻抗，且在凹陷框架元件109外部(即，“外面”)的区域具有第三声阻抗。如所描述，举例来说，在上文所并入的第7,280,007号、第7,388,454号和第7,714,684号美国专利中，由凹陷框架元件109提供的声阻抗失配有利地改善了BAW谐振器100的性能。举例来说且如下文更充分地描述，当与不包含凹陷框架元件的BAW谐振器比较时，将凹陷框架元件109并入到BAW谐振器100中有利地改善了史密斯圆图的西南象限中的品质因数(Q)(常称为Qsw)且减小了在BAW谐振器100的作用区域的周边处的寄生副振荡模造成的损耗。此外，包含凹陷框架元件109可在某种程度上改善kt2并减小串联谐振附近的Q(Fs附近的Qs)。相比之下，虽然掺杂压电层103有利地改善了kt2，但此改善常常是以其它性能参数(例如，Qsw)为代价来达到的。举例来说且如下文更充分地描述，其中可提供凹陷框架元件109，以补偿BAW谐振器100的某些性能参数的降级(由将掺杂剂包含于BAW谐振器100中的压电层103中产生)。此外，凹陷框架元件109的填充材料的位置、宽度、深度和(在实施的情况下)组合物经定制以提供一或多个性能参数的合乎需要的补偿程度，所述一或多个性能参数受到压电层103的掺杂的不利影响。大体上，代表性实施例的凹陷框架元件109具有在近似0.1μm到近似5.0μm的范围中的宽度和在近似到近似的范围中的深度。此外，如果实施，那么凹陷框架元件109的填充材料的组合物可为所选金属(例如，Mo、W、Al、Ru)之一或所选介电材料(例如，AlN、SiO2、Si3N4)之一。
图2是根据代表性实施例的BAW谐振器200的横截面图。BAW谐振器200的某些细节是为上文结合BAW谐振器100的描述所提供的那些元件所共有，且不必重复以避免混淆当前描述的代表性实施例的描述。
BAW谐振器200包括基板201、安置于基板201上面的第一电极202、安置于第一电极202上面的压电层203和安置于压电层202上面的第二电极204。第一电极202提供于反射元件205上面，在本代表性实施例中，所述反射元件为提供于基板201中的腔。
反射元件205、第一电极202、第二电极204和压电层203的重叠部分包括BAW谐振器200的作用区域。此外，当反射元件205为位于第一电极下方的腔或空隙时，常将BAW谐振器200称为FBAR。相比之下，如下文所描述，反射元件205可包括布拉格反射器，所述布拉格反射器包括高声阻抗材料和低声阻抗材料的交替层。
根据代表性实施例，压电层203包括掺杂压电材料。说明性地，压电材料为掺杂AlN，其中用例如处于预定百分数的稀土元素的所选材料来替换AlN晶格内的Al原子的数目。常被称为“掺杂元素”的所选材料可为例如钪(Sc)。在替代性配置中，可分别用处于预定百分数的一种以上类型的稀土元素来替换AlN晶格内的Al原子的数目。由于掺杂元素仅仅替换Al原子(例如，Al目标的Al原子)，所以压电材料中的氮原子的百分数仍实质上相同而与掺杂量无关。当本文中论述掺杂元素的百分数时，它是关于AlN压电材料的总原子(包含氮)。稀土元素包含如本领域的普通技术人员已知的钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)。虽然本文中论述特定实例，但各种实施例可考虑并入任何一或多种稀土元素。
各种实施例涉及通过以下步骤来提供具有增强的压电系数d33和增强的机电耦合系数kt2的例如AlN的压电材料薄膜(压电层203)：将一或多种稀土元素并入到所述压电层的一部分的晶格中。说明性地，压电层可为贯穿压电层203的厚度而包含实质上恒定掺杂水平的单一层。替代地，压电层可为贯穿压电层203的厚度而包含不同(例如，累进)掺杂水平的单一层。举例来说，压电层可包含位于底部的未掺杂AlN材料，所述未掺杂AlN材料具有遍及压电层203的厚度而添加的逐渐增加的原子百分数的稀土元素。仍替代地，压电层203可包含多个子层(未图示)，其中至少一个子层由化学计量型AlN材料形成(即，未掺杂AlN子层)且至少一个其它子层由掺杂有稀土元素的AlN材料形成(即，掺杂AlN子层)。通过并入特定原子百分数的多种稀土元素，AlN的压电性质(包含压电系数d33和增强的机电有效耦合系数kt2)与完全为化学计量型(未掺杂)的AlN相比而得到改善。并且，举例来说，压电层的未掺杂部分的存在提供机械稳定性从而防止弯曲。
如上文所提及，举例来说，AlN材料可掺杂有钪(Sc)，从而产生具有预定原子百分数的Sc的AlScN化合物。Sc原子具有大于Al原子的原子半径的原子半径，从而产生大于Al-N键长的Sc-N键长键长的此差异在所得AlScN材料中引起应力。
说明性地，氮化铝层中的钪的原子百分数为近似0.5％到小于近似10.0％。更大体上来说，在某些实施例中，氮化铝层中的钪的原子百分数为近似0.5％到近似44％。在又其它代表性实施例中，氮化铝层中的钪的原子百分数为近似2.5％到小于近似5.0％。
BAW谐振器200任选地包括例如描述于上文所并入的第8,188,810号美国专利中的安置于第二电极204上面的钝化层206。此外，BAW谐振器200包括第一电接点207和第二电接点208，所述第一电接点和第二电接点分别提供电连接到第一电极202和第二电极204。
BAW谐振器200进一步包括提供于第二电极204上面的凸起框架元件209。值得注意的是，凸起框架元件209在第二电极204上面的放置仅仅是说明性的，且应强调，可将凸起框架元件209安置于包括第一电极202、压电层203和第二电极204的声堆叠上的别处。举例来说，凸起框架元件209可提供于第一电极202上面。更大体上来说，凸起框架元件209安置于第一电极202和第二电极204中的至少一者的表面上面。
通过选择凸起框架元件209的位置、宽度和高度，可选择由凸起框架元件209提供的声阻抗不连续性。因而，在凸起框架元件内的区域具有第一声阻抗，凸起框架元件具有第四声阻抗，且在凸起框架元件外部(即，“外面”)的区域具有第三声阻抗。如所描述，举例来说，在上文所并入的第7,280,007号、第7,388,454号和第7,714,684号美国专利中，由凸起框架元件209提供的声阻抗失配有利地改善BAW谐振器200的性能。举例来说且如下文更充分地描述，当与不包含凸起框架元件的BAW谐振器比较时，将凸起框架元件209并入到BAW谐振器200中有利地改善并联谐振下的品质因数(Qp)，且合乎需要地增加并联谐振下的阻抗的实部(Rp)。然而，Qp及Rp的这些改善常常是以其它性能参数(例如，Qsw)及在史密斯圆图的西南象限中发生寄生副振荡模为代价来达到的，所述寄生副振荡模被表明为其上的“卡搭行进”。如下文更充分地描述，凸起框架元件209的材料的位置、宽度、高度和组合物经特制以提供Qp及Rp的合乎需要的改善程度，且根据代表性实施例可由其它技术来补偿在史密斯圆图的西南象限中的性能的某些降级(归因于凸起框架元件209)。大体上，代表性实施例的凸起框架元件209具有在近似0.1μm到近似10.0μm的范围中的宽度和在近似到近似的范围中的高度。此外，所选择用于凸起框架元件209的材料不必为与第二电极204相同的材料。说明性地，用于凸起框架元件209的材料的组合物可为所选金属(例如，Mo、W、Al、Ru)中的一者或所选介电材料(例如，AlN、SiO2、Si3N4)中的一者。
图3A是根据代表性实施例的BAW谐振器300的横截面图。BAW谐振器300的某些细节是为上文结合BAW谐振器100、200的描述所提供的那些元件所共有，且不总是加以重复以避免混淆当前描述的代表性实施例的描述。
BAW谐振器300包括基板301、安置于基板301上面的第一电极302、安置于第一电极302上面的压电层303和安置于压电层303上面的第二电极304。第一电极302提供于反射元件305上面，在本代表性实施例中，所述反射元件为提供于基板301中的腔。
反射元件305、第一电极302、第二电极304和压电层303的重叠部分包括BAW谐振器300的作用区域。此外，当反射元件305为位于第一电极下方的腔或空隙时，常将BAW谐振器300称为FBAR。相比之下，如下文所描述，反射元件305可包括布拉格反射器，所述布拉格反射器包括高声阻抗材料和低声阻抗材料的交替层。
根据代表性实施例，压电层303包括掺杂压电材料。说明性地，压电材料为掺杂AlN，其中用例如处于预定百分数的稀土元素的所选材料来替换AlN晶格内的Al原子的数目。常被称为“掺杂元素”的所选材料可为例如钪(Sc)。在替代性配置中，可分别用处于预定百分数的一种以上类型的稀土元素来替换AlN晶格内的Al原子的数目。由于掺杂元素仅仅替换Al原子(例如，Al目标的Al原子)，所以压电材料中的氮原子的百分数仍实质上相同而与掺杂量无关。当本文中论述掺杂元素的百分数时，它是关于AlN压电材料的总原子(包含氮)。稀土元素包含如由本领域的普通技术人员所已知的钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)。虽然本文中论述特定实例，但各种实施例预期任何一或多种稀土元素的并入。
各种实施例涉及通过以下步骤来提供具有增强的压电系数d33和增强的机电耦合系数kt2的例如AlN的压电材料薄膜(压电层303)：将一或多种稀土元素并入到所述压电层的一部分的晶格中。说明性地，压电层可为贯穿压电层303的厚度而包含实质上恒定掺杂水平的单一层。替代地，压电层可为贯穿压电层303的厚度而包含不同(例如，累进)掺杂水平的单一层。举例来说，压电层可包含位于底部的未掺杂AlN材料，所述未掺杂AlN材料具有遍及压电层303的厚度而添加的逐渐增加的原子百分数的稀土元素。仍替代地，压电层303可包含多个子层(未图示)，其中至少一个子层由化学计量型AlN材料形成(即，未掺杂AlN子层)且至少一个其它子层由掺杂有稀土元素的AlN材料形成(即，掺杂AlN子层)。通过并入特定原子百分数的多种稀土元素，AlN的压电性质(包含压电系数d33和增强的机电有效耦合系数kt2)与完全为化学计量型(未掺杂)的AlN相比而得到改善。并且，举例来说，压电层的未掺杂部分的存在提供机械稳定性从而防止弯曲。
如上文所提及，举例来说，AlN材料可掺杂有钪(Sc)，从而产生具有预定原子百分数的Sc的AlScN化合物。Sc原子具有大于Al原子的原子半径的原子半径，从而产生大于Al-N键长的Sc-N键长键长的此差异在所得AlScN材料中引起应力。
说明性地，氮化铝层中的钪的原子百分数为近似0.5％到小于近似10.0％。更大体上来说，在某些实施例中，氮化铝层中的钪的原子百分数为近似0.5％到近似44％。在又其它代表性实施例中，氮化铝层中的钪的原子百分数为近似2.5％到小于近似5.0％。
BAW谐振器300任选地包括例如描述于上文所并入的第8,188,810号美国专利中的安置于第二电极304上面的钝化层306。此外，BAW谐振器300包括第一电接点307和第二电接点308，所述第一电接点和第二电接点分别提供电连接到第一电极302和第二电极304。
BAW谐振器300进一步包括提供于第二电极304中的凹陷框架元件309。值得注意的是，凹陷框架元件309在第二电极304中的放置仅仅是说明性的，且应强调，可将凹陷框架元件309安置于包括第一电极302、压电层303和第二电极304的声堆叠上的别处。举例来说，凹陷框架元件309可提供于第一电极302中。更大体上来说，凹陷框架元件309安置于第一电极302和第二电极304中的至少一者的表面上面。此外，凹陷框架元件309可包括提供于其中的“填充材料”(未图示)。
如上文所注释，通过选择填充材料的位置、宽度、深度和(在实施的情况下)组合物，可选择由凹陷框架元件309提供的声阻抗不连续性。因而，在凹陷框架元件309“内”的BAW谐振器区域具有第一声阻抗，凹陷框架元件309具有第二声阻抗，且在凹陷框架元件309外部(即，“外面”)的区域具有第三声阻抗。如所注释，由凹陷框架元件309提供的声阻抗失配有利地改善BAW谐振器300的性能。举例来说且如下文更充分地描述，当与不包含凹陷框架元件的BAW谐振器比较时，将凹陷框架元件309并入于BAW谐振器300中有利地改善史密斯圆图的西南象限中的品质因数(Q)(常称为Qsw)且减少在BAW谐振器300的作用区域的周边处寄生副振荡模的发生。此外，包含凹陷框架元件309提供了kt2的某种改善程度以及串联谐振附近的Q的减小(Fs附近的Qs)。相比之下，虽然掺杂压电层103有利地改善了kt2，但此改善常常是以其它性能参数(例如，Qsw)为代价来达到的。举例来说且如下文更充分地描述，其中可提供凹陷框架元件309，以补偿BAW谐振器300的某些性能参数的降级(由将掺杂剂包含于BAW谐振器300中的压电层303中产生)。此外，凹陷框架元件309的填充材料的位置、宽度、深度和(在实施的情况下)组合物经特制以提供一或多个性能参数的合乎需要的补偿程度，所述一或多个性能参数受到压电层303的掺杂的不利影响。
BAW谐振器300进一步包括提供于第二电极304上面的凸起框架元件310。值得注意的是，凸起框架元件310在第二电极304上面的放置仅仅是说明性的，且应强调，可将凸起框架元件310安置于包括第一电极302、压电层303和第二电极304的声堆叠上的别处。举例来说，凸起框架元件310可提供于第一电极302上面。更大体上来说，凸起框架元件310安置于第一电极302和第二电极304中的至少一者的表面上面。
通过选择凸起框架元件310的位置、宽度和高度，可选择由凸起框架元件310提供的声阻抗不连续性。因而，在凸起框架元件内的区域具有第一声阻抗，凸起框架元件具有第四声阻抗，且在凸起框架元件外部(即，“外面”)的区域具有第三声阻抗。如上文所描述，由凸起框架元件310提供的声阻抗失配有利地改善了BAW谐振器300的性能。举例来说且如下文更充分地描述，当与不包含凸起框架元件的BAW谐振器比较时，将凸起框架元件310并入到BAW谐振器300中有利地改善了并联谐振下的品质因数(Qp)，且合乎需要地增加了并联谐振下的阻抗的实部(Rp)。然而，Qp及Rp的这些改善常常是以其它性能参数(例如，Qsw)及在史密斯圆图的西南象限中发生寄生副振荡模为代价来达到的，所述副振荡模被表明为其上的“卡搭行进”。如下文更充分地描述，凸起框架元件310的材料的位置、宽度、高度和组合物经定制以提供Qp及Rp的合乎需要的改善程度，且根据代表性实施例可由其它技术来补偿在史密斯圆图的西南象限中的性能的某些降级(归因于凸起框架元件310)。
如上文所注释，将稀土元素掺杂剂(例如，Sc)包含于压电层303的压电材料(例如，AlN)中以改善BAW谐振器300的kt2是有利的。然而，kt2的这种改善是以Qsw的降级为代价来实现的，Qsw与kt2成反比。因而，kt2的任何增量改善导致Qsw的成比例性减小。然而，包含凹陷框架元件309导致Qsw的改善及损耗(归因于在BAW谐振器的作用区域的周边处的寄生副振荡模)的减小。此外且如上文所注释，包含凹陷框架元件309导致kt2的额外增加，尽管与由掺杂压电层303产生的kt2改善相比是微小增加。此外，如上文所注释，包含凸起框架元件310提供Qp及Rp的合乎需要的改善，尽管是以kt2的降级为代价，且是以Qsw的降级增加了损耗(归因于在史密斯圆图的西南象限中的寄生副振荡模)为代价。然而，有利地，如上文所注释，包含凹陷框架元件309导致Qsw的改善及损耗(归因于在史密斯圆图的西南象限中的寄生副振荡模)的减少。因此，当与不包含以下组件中的一或多者的已知BAW谐振器比较时，通过将凹陷框架元件309和凸起框架元件310包含于包括掺杂压电层303的BAW谐振器300中，Qp及Rp得以总体改善(归因于凸起框架元件310)，Qsw得以总体增加且损耗得以减小(归因于在史密斯圆图的西南象限中的寄生副振荡模(归因于凹陷框架元件309))，且kt2得以总体改善(归因于掺杂压电层303和凹陷框架元件)。
图3B是根据代表性实施例的BAW谐振器311的横截面图。BAW谐振器311的某些细节是为上文结合BAW谐振器100、200、300的描述所提供的那些元件所共有，且不必重复以避免混淆当前描述的代表性实施例的描述。最值得注意的是，BAW谐振器311包括为所谓的布拉格反射器的反射元件且包括多个交替的低声阻抗层和高声阻抗层。其它方面，BAW谐振器311实质上与结合图3A所描述的BAW谐振器300相同，且不重复其描述。此外，形成图3B的代表性实施例的反射元件305的布拉格反射器的细节和制造是已知的，不予重复。
图4A是说明在压电层中不包括掺杂剂的BAW谐振器的机电耦合系数(kt2)(曲线401—虚线)对在压电层中包括掺杂剂的BAW谐振器的kt2(曲线402—实线)的图表。值得注意的是，图4A中所描绘的机电耦合系数(kt2)是针对例如上文结合图1到3B所描述的不包括凹陷框架元件或凸起框架元件的BAW谐振器来说的。图4A描绘遍及特定频率范围的kt2的显著改善，所述改善是经由在压电层(例如，AlN)中包含稀土掺杂剂(例如，Sc)来实现的。值得注意的是，图4A是针对掺杂Sc的AlScN压电层来描绘遍及特定频率范围的kt2，其中Sc大体上均匀地分布于AlScN压电层中，且Sc的原子百分数是在近似1.5％到近似5.0％的范围中。
如上文所注释，虽然对BAW谐振器的性能有利，但kt2的增加是以BAW谐振器的Q(尤其是如下文更充分地描述的Qp及Qsw)的减小为代价来实现的。因而，将掺杂剂引入到BAW谐振器的压电层中导致BAW谐振器的Q的总体减小。图4B描绘遍及感兴趣的频率范围的Q的此降级。值得注意的是，图4B描绘在压电层中不包括掺杂剂的BAW谐振器的Q对频率(曲线403—虚线)和在压电层中包括掺杂剂的BAW谐振器的kt2(曲线404—实线)。图4B中所描绘的Q是对于图4A中描绘kt2所针对的BAW谐振器来说的。图4B描绘遍及特定频率范围的Q的降级，所述降级是经由在压电层(例如，AlN)中包含稀土掺杂剂(例如，Sc)来实现的。
对于具有等于谐振频率下的系统阻抗的阻抗的BAW谐振器来说，可通过在针对其中一个电极连接到接地且另一电极连接到信号的情况而改变频率时在史密斯圆图上标绘反射能与施加能的比率(S11)来获得对谐振器的Q的定量和定性理解。当施加能的频率增加时，BAW谐振器的量值/相位扫掉史密斯圆图上的圆圈。这被称为Q圆圈。在Q圆圈第一次与实轴(水平轴)交叉的地方，此对应于串联谐振频率fs。实阻抗(如以欧姆来测量)为Rs。当Q圆圈在史密斯圆图的周边周围继续时，它再次与实轴交叉。Q圆圈与实轴交叉所处的第二点被标记为fp(FBAR的并联或反谐振频率)。fp处的实阻抗为Rp。
最小化Rs同时最大化Rp常常是合乎需要的。定性地说，Q圆圈“拥抱”史密斯圆图的外边缘越近，那么装置的Q因数越高。理想的无损耗谐振器的Q圆圈将具有半径1且将位于史密斯圆图的边缘处。然而，如上文所注释，存在影响装置的Q因数的能量损耗。例如且除上述声损耗的来源之外，瑞利-兰姆(横向或乱真)模是在x,y维度中。这些横向模是归因于在z方向上行进的纵向模的界面模转换，及归因于针对TE模与各种横向模(例如，S0(对称)模及第零个与(不对称)模A0及A1)两者产生非零传播向量kx及ky，产生非零传播向量kx及ky是归因于安置有电极的区域与不存在电极的谐振器周围区域之间的有效速度的差异。
不管它们的来源如何，横向模在许多谐振器应用中是寄生型。举例来说，寄生横向模在谐振器的周边处耦合且移除可用于纵向模的能量并借此减小谐振器装置的Q因数。值得注意的是，由于寄生横向模和其它声损耗，可在S11参数的史密斯圆图的Q圆圈上观测到Q的急剧减小。Q因数的这些急剧减小被称作下文所展示和描述的“卡搭行进”或“环环相扣”。
图5是说明凸起框架元件及凹陷框架元件对在压电层中不包括掺杂剂的BAW谐振器和在压电层中包括掺杂剂的BAW谐振器的影响的图表。值得注意的是，图5描绘S11对频率且包含与史密斯圆图的相关性。最值得注意的是，线500垂直地描绘水平二等分(实轴)史密斯圆图，其中fs位于水平线的一端处且fp位于另一端处。
曲线501描绘包括掺杂压电层和凸起框架元件的BAW谐振器的S11。因此，举例来说，曲线501(实线)描绘上文结合图2所描述的BAW谐振器200的S11。曲线502(虚线)描绘BAW谐振器的S11，所述BAW谐振器具有与在曲线501中描绘S11所针对的BAW谐振器的掺杂压电层相同的掺杂压电层但没有凸起框架元件。如可了解，在线500右边的区域中，曲线501大于曲线502，且在特定频率范围中，对于包括凸起框架元件的BAW谐振器来说存在与不包括凸起框架元件的BAW谐振器相比S11的显著增加。S11的此改善是以包括凸起框架元件的BAW谐振器与不包括凸起框架元件的BAW谐振器相比经改善的Qp(及Rp)来表明的。
线500左边的区域描绘史密斯圆图的西南象限中的S11对频率。值得注意的是，在线500左边的区域中，对于包括凸起框架元件的BAW谐振器来说存在在与不包括凸起框架元件的BAW谐振器相比时Qsw的降级。曲线504(实线)描绘没有凸起框架元件的BAW谐振器的S11，而曲线505(虚线)描绘包括凸起框架元件的BAW谐振器的S11。如可从曲线504和505的回顾了解，不仅对于包括凸起框架元件的BAW谐振器来说西南象限中的S11的量值较低，而且S11的浮动较大，从而指示归因于副振荡模的增加的损耗(表明为史密斯圆图上的“卡搭行进”或“环环相扣”)。
因此，虽然具有掺杂压电层和凸起框架元件的BAW谐振器实现了经改善的Qp及Rp，但此是以Qsw的降级和副振荡模的增加的损耗为代价来实现的。
曲线505描绘包括掺杂压电层和凹陷框架元件的BAW谐振器的S11。因此，举例来说，曲线505(实线)描绘例如上文结合图1所描述的BAW谐振器100的BAW谐振器的S11。曲线506(虚线)描绘BAW谐振器的S11，所述BAW谐振器具有与在曲线501中描绘S11所针对的BAW谐振器的掺杂压电层相同的掺杂压电层但没有凹陷框架元件。如可了解，在线500右边的区域中，曲线505大于曲线506。因而，在特定频率范围中，对于包括凹陷框架元件的BAW谐振器来说存在与不包含凹陷框架元件的BAW谐振器相比S11的显著增加。
线500左边的区域描绘史密斯圆图的西南象限中的S11对频率。值得注意的是，在线500左边的区域中，对于包括凸起框架元件的BAW谐振器来说存在在与不包括凸起框架元件的BAW谐振器相比时Qsw的改善。曲线507(实线)描绘具有凹陷框架元件的BAW谐振器的S11，而曲线508(虚线)描绘没有凹陷框架元件的BAW谐振器的S11。如可从曲线504和505的回顾了解，对于包括凹陷框架元件的BAW谐振器来说较低的西南象限中的S11量值与不包含凹陷框架元件的BAW谐振器的西南象限中的S11量值相比得到了改善。此外，不仅对于包括凹陷框架元件的BAW谐振器来说西南象限中的S11的量值较大，而且S11的浮动较不剧烈，从而指示归因于副振荡模的降低的损耗(表明为史密斯圆图上的“卡搭行进”或“环环相扣”)。
因此，虽然具有掺杂压电层和凹陷框架元件的BAW谐振器与不具有掺杂压电层和凹陷框架元件的BAW谐振器相比具有稍微降级的Qp及Rp，但存在Qsw的有利改善及副振荡模的减小的损耗。
根据代表性实施例，包括掺杂压电层、凸起框架元件及凹陷框架元件的BAW谐振器提供Qp及Rp的总体改善和Qsw的改善以及副振荡模的损耗的减小。具体来说，可由使用掺杂压电层和凹陷框架元件产生的Qp及Rp的降级在更大程度上由因为使用凸起框架元件而实现的Qp及Rp的改善所抵消。此外，可由使用掺杂压电层和凸起框架元件产生的Qsw的降级及副振荡模的增加的损耗在更大程度上由因为包含凹陷框架元件而实现的Qsw及副振荡模损耗的改善所抵消。
图6A是说明包括掺杂压电层、凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器的机电耦合系数(kt2)对频率(曲线601—虚线)和在压电层中包括掺杂剂但既不包含凸起框架元件也不包含凹陷框架元件的BAW谐振器的kt2(曲线602—实线)的图表。因而，曲线601描绘例如具有代表性实施例的所选掺杂剂、掺杂水平及凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器300或BAW谐振器311的BAW谐振器的kt2对频率。说明性地，压电层包括掺杂Sc的AlN。值得注意的是，图6A是针对掺杂Sc的AlScN压电层来描绘遍及特定频率范围的kt2，其中Sc大体上均匀地分布于AlScN压电层中，且Sc的原子百分数是在近似1.5％到近似5.0％的范围中。
如上文所论述，遍及特定频率范围的kt2的显著增加可被归因于压电层的掺杂，且在较小程度上遍及特定频率范围的kt2增加可被归因于在BAW谐振器结构中包含凹陷框架元件。大体上，可被归因于凹陷框架元件的kt2改善是可被归因于BAW谐振器的压电层的掺杂的kt2改善的近似10％。
图6B是描绘包括掺杂压电层、凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器的Q圆圈(曲线603—虚线)和在压电层中包括掺杂剂但既不包含凸起框架元件也不包含凹陷框架元件的BAW谐振器的Q圆圈(曲线604—实线)的史密斯圆图。因而，曲线603描绘例如具有代表性实施例的所选掺杂剂、掺杂水平及凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器300或BAW谐振器311的BAW谐振器的Q圆圈。说明性地，压电层包括掺杂Sc的AlN。
如可从图6B的回顾了解，曲线603比曲线604更是“拥抱”单位Q圆圈，从而指示在压电层包括掺杂剂时经由包含凸起框架元件和凹陷框架元件来实现Q的总体改善。
如在曲线603上的点605处所描绘，Qp得到了有利地改善。如上文所注释，Qp(及因此Rp)的此总体改善可被归因于在包括掺杂压电层的BAW谐振器中包含凸起框架元件。具体来说，可由使用掺杂压电层和凹陷框架元件产生的Qp及Rp的降级在更大程度上由因为使用凸起框架元件而实现的Qp及Rp的改善所抵消。
此外，在西南象限中，在包括掺杂压电层、凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器中，不仅存在Q的比较性改善而且存在“卡搭行进”和“环环相扣”的显著减少。具体言之，在史密斯圆图的区域606中，曲线604仍更接近单位圆圈，切具有很少(如果有的话)“卡搭行进”和“环环相扣”。因而，当与包含掺杂压电层但既不包含凸起框架元件也不包含凹陷框架元件的BAW谐振器相比时，包括掺杂压电层、凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器展现了Qsw的改善和归因于副振荡模的损耗的减小。此外，可由在BAW谐振器中使用掺杂压电层和凸起框架元件产生的Qsw的降级及副振荡模的增加的损耗在更大程度上由因为包含凹陷框架元件而实现的Qsw及副振荡模损耗的改善所抵消。
图7是说明凸起框架元件和凹陷框架元件对在压电层中包括掺杂剂的BAW谐振器的Q的影响的图表。值得注意的是，图7是针对包括掺杂Sc的AlScN压电层的BAW谐振器来描绘遍及特定频率范围的Q，其中Sc大体上均匀地分布于AlScN压电层中，且Sc的原子百分数是在近似1.5％到近似5.0％的范围中。(见先前评论)。具体来说，图7描绘包括掺杂压电层、凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器的Q对频率(曲线701—虚线)和在压电层中包括掺杂剂但既不包含凸起框架元件也不包含凹陷框架元件的BAW谐振器的Q对频率(曲线702)。因而，曲线701描绘例如具有代表性实施例的所选掺杂剂、掺杂水平及凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器300或BAW谐振器311的BAW谐振器的Q对频率。说明性地，压电层包括掺杂Sc的AlN。如可从图7的回顾了解，与在压电层中包括掺杂剂但既不包含凸起框架元件也不包含凹陷框架元件的BAW谐振器相比，包括掺杂压电层、凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器实现遍及相当大的频率范围的总体Q的显著改善。
根据代表性实施例，描述包括掺杂压电层、凸起框架元件或凹陷框架元件或凸起框架元件与凹陷框架元件两者的BAW谐振器。本领域的普通技术人员将了解，根据本教示的许多变化是有可能的且仍在随附权利要求书的范围内。在检查本文中的说明书、图式和权利要求书之后，这些和其它变化将变得为本领域的普通技术人员所明了。因此，除了在随附权利要求书的精神和范围内之外，本发明并不受限制。

Claims (33)

1.一种体声波BAW谐振器，其包括：
第一电极；
第二电极；
安置于所述第一电极与所述第二电极之间的压电层，所述压电层包括掺杂有至少一种稀土元素的压电材料；以及
安置于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的表面上的凹陷框架元件。
2.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述凹陷框架元件是沿所述第二电极的周边而安置。
3.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述凹陷框架元件安置于所述第一电极内且直接与所述第二电极的周边对立。
4.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述凹陷框架元件整合到所述第一电极和所述第二电极中的所述者中。
5.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其进一步包括安置于所述第一电极、所述第二电极和所述压电层下方的反射元件，其中所述反射元件、所述第一电极、所述第二电极和所述压电层的重叠部分界定所述声谐振器的作用区域。
6.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述反射元件包括安置于其上安置有所述第一电极、所述第二电极和所述压电层的基板中的腔。
7.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述反射元件包括具有交替的高声阻抗和低声阻抗的多个层。
8.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述压电材料包括氮化铝AlN。
9.根据权利要求8所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素并入到所述AlN压电材料的晶格中。
10.根据权利要求8所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素包括钪Sc。
11.根据权利要求8所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素包括并入到所述AlN压电材料的晶格中的两种或两种以上稀土元素。
12.根据权利要求11所述的BAW谐振器，其中所述至少两种稀土元素包括钪Sc和铒Er。
13.根据权利要求12所述的BAW谐振器，其中所述至少两种稀土元素进一步包括钇Y。
14.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其进一步包括安置于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的表面上的凸起框架元件。
15.根据权利要求14所述的BAW谐振器，其中所述压电材料包括氮化铝AlN。
16.根据权利要求15所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素并入到所述AlN压电材料的晶格中。
17.根据权利要求15所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素包括钪Sc。
18.根据权利要求15所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素包括并入到所述AlN压电材料的晶格中的两种或两种以上稀土元素。
19.根据权利要求18所述的BAW谐振器，其中所述至少两种稀土元素包括钪Sc和铒Er。
20.根据权利要求12所述的BAW谐振器，其中所述至少两种稀土元素进一步包括钇Y。
21.一种体声波BAW谐振器，其包括：
第一电极；
第二电极；
安置于所述第一电极与所述第二电极之间的压电层，所述压电层包括掺杂有至少一种稀土元素的压电材料；以及
安置于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的表面上的凸起框架元件。
22.根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述凸起框架元件是沿所述第二电极的周边而安置。
23.根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述凸起框架元件安置于所述第一电极内且直接与所述第二电极的周边对立。
24.根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述凸起框架元件整合到所述第一电极和所述第二电极中的所述者中。
25.根据权利要求21所述的BAW谐振器，其进一步包括安置于所述第一电极、所述第二电极和所述压电层下方的反射元件，其中所述反射元件、所述第一电极、所述第二电极和所述压电层的重叠部分界定所述声谐振器的作用区域。
26.根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述反射元件包括安置于其上安置有所述第一电极、所述第二电极和所述压电层的基板中的腔。
27.根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述反射元件包括具有交替的高声阻抗和低声阻抗的多个层。
28.根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述压电材料包括氮化铝AlN。
29.根据权利要求28所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素并入到所述AlN压电材料的晶格中。
30.根据权利要求28所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素包括钪Sc。
31.根据权利要求28所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素包括并入到所述AlN压电材料的晶格中的两种或两种以上稀土元素。
32.根据权利要求31所述的BAW谐振器，其中所述至少两种稀土元素包括钪Sc和铒Er。
33.根据权利要求32所述的BAW谐振器，其中所述至少两种稀土元素进一步包括钇Y。
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