CN111835310A - 声波谐振器及声波谐振器滤波器 - Google Patents

声波谐振器及声波谐振器滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种声波谐振器及声波谐振器滤波器，所述声波谐振器包括：上电极，包括设置在压电层的上部上的第一有效区和从所述第一有效区延伸的第一延伸区；下电极，包括设置在所述压电层的下部上的第二有效区和从所述第二有效区延伸的第二延伸区；第一金属层，包括设置在所述第一延伸区上的第一电阻减小区；以及第二金属层，包括设置在所述第二延伸区上的第二电阻减小区。所述第一金属层包括从所述第一电阻减小区延伸的第一导电连接区。所述第二金属层包括从所述第二电阻减小区延伸的第二导电连接区。所述第一导电连接区和所述第二导电连接区与所述第一有效区和所述第二有效区的侧边界的各个部分对应。

Description

声波谐振器及声波谐振器滤波器
本申请要求于2019年4月16日提交到韩国知识产权局的第10-2019-0044184号韩国专利申请的优先权的权益，该申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种声波谐振器及声波谐振器滤波器。
背景技术
近来，由于移动通信装置、化学装置和生物装置等已经快速发展，因此对于用于这样的装置的紧凑且轻量的滤波器、振荡器、谐振元件和声波谐振质量传感器的需求也已经增大。
声波谐振器可被构造为用于实现这样的紧凑且轻量的滤波器、振荡器、谐振元件、声波谐振质量传感器等的器件，并且可被设置为薄膜体声波谐振器(FBAR)。
FBAR可具有可以以最低的成本批量生产和可实现非常小的尺寸的优点。此外，可实现高品质因数(Q)值(为滤波器的主要特性)，并且即使在微波频带中也可使用该谐振器。例如，即使在个人通信系统(PCS)和数字无绳系统(DCS)频带中也可使用该谐振器。
声波谐振器和声波谐振器滤波器可具有与谐振频率对应的带通特性或带阻特性。体声波谐振器和体声波谐振器滤波器的厚度可与对应于谐振频率的波长对应，并因而需要是薄的以增大高频信号的通带或阻带。
然而，因为体声波谐振器和体声波谐振器滤波器的总厚度的减小可能导致上电极和下电极的厚度减小，这会导致在垂直方向上电路径的截面积减小或者谐振部的尺寸减小，因此可能增大插入损耗。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式对所选择的构思进行介绍，以下在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总的方面，一种声波谐振器包括：压电层；上电极，包括第一有效区和第一延伸区，所述第一有效区设置在所述压电层的上部上，所述第一延伸区从所述第一有效区沿第一横向方向延伸；下电极，包括第二有效区和第二延伸区，所述第二有效区设置在所述压电层的下部上，所述第二延伸区从所述第二有效区沿第二横向方向延伸；第一金属层，包括第一电阻减小区，所述第一电阻减小区电连接到所述上电极的所述第一延伸区并设置在所述第一延伸区的上部上；第二金属层，包括第二电阻减小区，所述第二电阻减小区电连接到所述下电极的所述第二延伸区并设置在所述第二延伸区的上部上。所述第一金属层还包括第一导电连接区，所述第一导电连接区从所述第一电阻减小区延伸为与所述第一有效区和所述第二有效区的侧边界的一部分对应。所述第二金属层还包括第二导电连接区，所述第二导电连接区从所述第二电阻减小区延伸为与所述第一有效区和所述第二有效区的侧边界的另一部分对应。
所述上电极还可包括从所述第一有效区沿第三横向方向扩展的第一扩展区。所述下电极还可包括从所述第二有效区沿第四横向方向扩展的第二扩展区。所述第一金属层的所述第一导电连接区可与所述第一扩展区接触，并且可设置在所述第一扩展区的上部上。所述第二金属层的所述第二导电连接区可与所述第二扩展区接触，并且可设置在所述第二扩展区的上部上。
所述第一导电连接区可延伸为与所述第一有效区和所述第二有效区的侧边界的一部分叠置。所述第二导电连接区可延伸为与所述第一有效区和所述第二有效区的所述侧边界的另一部分叠置。
所述第一有效区和所述第二有效区中的每个可具有多边形形状。所述第一导电连接区和所述第二导电连接区可围绕所述多边形形状的不同边。
所述第一导电连接区可具有至少有一次弯曲的形式。所述第二导电连接区可具有至少有一次弯曲的形式。
所述第一金属层的电阻率可比所述上电极的电阻率低。所述第二金属层的电阻率可比所述下电极的电阻率低。
所述第一金属层的所述第一电阻减小区在垂直方向上的厚度可比所述上电极的所述第一延伸区在垂直方向上的厚度大。所述第二金属层的所述第二电阻减小区在垂直方向上的厚度可比所述下电极的所述第二延伸区在垂直方向上的厚度大。
所述声波谐振器还可包括：插入层，设置在所述压电层与所述上电极之间或所述压电层与所述下电极之间。
所述声波谐振器还可包括：基板，设置在所述下电极的下部上；膜层，设置在所述基板与所述下电极之间，以在所述基板与所述下电极之间形成腔；以及蚀刻停止部，设置在所述第一金属层和所述第二金属层的位于所述腔外侧的下部上。
所述第一金属层还可包括第一框架，所述第一框架在垂直方向上突出并设置在所述第一导电连接区和所述第一电阻减小区的上方，以至少部分地围绕所述第一有效区和所述第二有效区。所述第二金属层还可包括第二框架，所述第二框架在垂直方向上突出并设置在所述第二导电连接区和所述第二电阻减小区的上方，以至少部分地围绕所述第一有效区和所述第二有效区。
在另一方面，一种声波谐振器滤波器包括彼此电连接的第一声波谐振器、第二声波谐振器和第三声波谐振器。所述第二声波谐振器包括：压电层；上电极，包括第一有效区和第一延伸区，所述第一有效区设置在所述压电层的上部上，所述第一延伸区从所述第一有效区沿第一横向方向延伸；下电极，包括第二有效区和第二延伸区，所述第二有效区设置在所述压电层的下部上，所述第二延伸区从所述第二有效区沿第二横向方向延伸；第一金属层，包括第一电阻减小区和第一导电连接区，所述第一电阻减小区将所述上电极的所述第一延伸区电连接到所述第一声波谐振器并设置在所述第一延伸区的上部上，所述第一导电连接区从所述第一电阻减小区延伸并与所述第一有效区和所述第二有效区的侧边界的一部分对应；以及第二金属层，包括第二电阻减小区和第二导电连接区，所述第二电阻减小区将所述下电极的所述第二延伸区电连接到所述第三声波谐振器并设置在所述第二延伸区的上部上，所述第二导电连接区从所述第二电阻减小区延伸并与所述第一有效区和所述第二有效区的所述侧边界的另一部分对应。
所述第一金属层还可包括第三导电连接区，所述第三导电连接区围绕所述第一声波谐振器的有效区的一部分。所述第二金属层还可包括第四导电连接区，所述第四导电连接区围绕所述第三声波谐振器的有效区的一部分。
所述第一导电连接区和所述第三导电连接区可设置在所述第一电阻减小区的侧面中的在所述第一横向方向和所述第二横向方向上延伸的相对侧处。所述第二导电连接区和所述第四导电连接区可设置在所述第二电阻减小区的在所述第一横向方向和所述第二横向方向上延伸的相同侧处。
所述第一金属层和所述第二金属层中的每个在垂直方向上的厚度可以大于所述第一延伸区和所述第二延伸区中的每个在所述垂直方向上的厚度。
通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1A是根据实施例的声波谐振器的平面图。
图1B是示出根据实施例的声波谐振器的有效区的另外的形式的平面图。
图2是根据实施例的声波谐振器的截面图。
图3A是示出根据实施例的声波谐振器的弯曲的连接结构的平面图。
图3B是示出根据实施例的从图3A的声波谐振器中省略第一金属层和第二金属层的结构的平面图。
图4是根据实施例的声波谐振器的等效电阻电路的示图。
图5A是根据实施例的声波谐振器滤波器的平面图；
图5B是示出根据实施例的声波谐振器滤波器的声波谐振器的另外的连接的平面图；以及
图6至图8是示出根据实施例的声波谐振器的外围特征的截面图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记表示相同的元件。附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于在此阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对于本领域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些可行方式。
在此，注意的是，关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括什么或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，然而所有的示例和实施例不限于此。
在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语的限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了易于描述，在此可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意在除了包括附图中描绘的方位之外还包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为相对于另一元件在“上方”或“上面”的元件将随后相对于所述另一元件在“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据装置的空间方位包括“上方”和“下方”两种方位。装置还可以以其他方式被定位(例如，旋转90度或者处于其他方位)，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。
在此使用的术语仅是为了描述各种示例，并且将不用于限制本公开。除非上下文另外清楚指出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但是不排除存在或附加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，可发生附图中所示出的形状的变化。因此，在此描述的示例并不限于附图中示出的特定的形状，而是包括制造期间发生的形状上的变化。
在此描述的示例的特征可按照在理解了本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式进行组合。此外，虽然在此描述的示例具有各种构造，但在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的其他构造是可行的
图1A是根据实施例的声波谐振器100b的平面图。图2是根据实施例的声波谐振器100b的截面图。
参照图1A和图2，声波谐振器100b包括压电层122、上电极124、下电极126、第一金属层140和第二金属层160。
压电层122可包括用于引起压电效应的压电材料，以将电能转换为弹性波形式的机械能。例如，压电材料可包括氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)和锆钛酸铅(PZT；PbZrTiO)中的任意一种，还可包括稀土金属和过渡金属中的任意一者或两者，并且也可包括作为二价金属的镁(Mg)。例如，稀土金属可包括钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合，并且过渡金属可包括钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钽(Ta)和铌(Nb)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合。
上电极124包括：第一有效区124a，设置在压电层122的上部上；以及第一延伸区124b，从第一有效区124a沿第一横向方向(例如：-x方向)延伸。第一延伸区124b可用作输入电极和输出电极中的任意一个，输入电极和输出电极分别输入和输出诸如射频(RF)信号等的电信号。
下电极126包括：第二有效区126a，设置在压电层122的下部上；以及第二延伸区126b，从第二有效区126a沿第二横向方向(例如：x方向)延伸。第二延伸区126b可用作输入电极和输出电极中的另一个，输入电极和输出电极分别输入和输出诸如射频(RF)信号等的电信号。
上电极124和下电极126可利用诸如钼(Mo)或它的合金的导电材料形成，以改善与压电层122的结合效率。然而，上电极124和下电极126不限于Mo或它的合金，并且可利用诸如钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)、铂(Pt)、铜(Cu)、钛(Ti)、钽(Ta)、镍(Ni)、铬(Cr)等或它们的合金的导电材料形成。
第一有效区124a和第二有效区126a与压电层122在垂直方向(例如：z方向)上叠置，从而向压电层122提供电能或从压电层122接收电能。
第一有效区124a和第二有效区126a与压电层122的组合结构被设置为相对于通过上电极124与下电极126之间的特定频率的电能而谐振，从而极大地干扰了具有特定频率的电能通过。
因此，第一有效区124a和第二有效区126a与压电层122的组合可被定义为谐振部120。谐振部120可极大地干扰具有反谐振频率的电能通过，同时允许谐振频率附近的电能有效地通过谐振部120。换句话说，谐振部120可具有带有锐利的滚降特性(skirtproperties)的阻带。因此，声波谐振器100b可用作具有锐利的滚降特性的高频滤波器。
谐振部120的谐振频率随着谐振部120的总厚度的减小而变高。换句话说，由于谐振部120的厚度减小，因此声波谐振器100b可用于更高的频带。
然而，当谐振部120的厚度显著地减小时，上电极124和下电极126的电阻值可能由于上电极124和下电极126的厚度减小而增大，并且可能减小第一有效区124a和第二有效区126a的电能与机械能之间的转换效率。就此，可能增大插入损耗。
因此，声波谐振器100b提供能够减小总电阻值的结构，从而在减小插入损耗的同时增大谐振频率。
第一金属层140包括第一电阻减小区140a，第一电阻减小区140a电连接到上电极124的第一延伸区124b并设置在第一延伸区124b的上部上。
第二金属层160包括第二电阻减小区160a，第二电阻减小区160a电连接到下电极126的第二延伸区126b并设置在第二延伸区126b的上部上。
因此，第一金属层140和第二金属层160可用作分别与上电极124和下电极126并联连接的电阻器，并因而可减小声波谐振器100b的总电阻值。
第一金属层140和第二金属层160分别设置在第一延伸区124b和第二延伸区126b上，从而减小声波谐振器100b的总电阻值，而基本上不降低谐振部120的谐振效率。
例如，第一金属层140和第二金属层160中的每个具有比上电极124和下电极126中的每个的电阻率低的电阻率，从而进一步减小声波谐振器100b的总电阻值。例如，第一金属层140和第二金属层160可利用诸如金(Au)、金-锡(Au-Sn)合金、铜(Cu)、铜-锡(Cu-Sn)合金、铝(Al)、铝(Al)合金等的材料形成。例如，铝合金可以是铝-锗(Al-Ge)合金。
例如，第一金属层140和第二金属层160中的每个在垂直方向(例如：z方向)上的厚度大于上电极124的第一延伸区124b和下电极126的第二延伸区126b中的每个在垂直方向(例如：z方向)上的厚度，从而进一步减小声波谐振器100b的总电阻值。
与上电极124和第一金属层140之间的电阻值相比，第一电阻减小区140a对于减小谐振部120与第一金属层140之间的连接电阻的贡献相对较小，并且与下电极126和第二金属层160之间的电阻值相比，第二电阻减小区160a对于减小谐振部120与第二金属层160之间的连接电阻的贡献相对较小。因此，电气瓶颈可能发生在谐振部120与第一金属层140之间和谐振部120与第二金属层160之间。
因此，第一金属层140还包括第一导电连接区140b，第一导电连接区140b从第一电阻减小区140a延伸为与第一有效区124a和第二有效区126a的侧边界的一部分对应(例如，沿着第一有效区124a和第二有效区126a的侧边界的一部分延伸)，并且第二金属层160还包括第二导电连接区160b，第二导电连接区160b从第二电阻减小区160a延伸为与第一有效区124a和第二有效区126a的侧边界的另一部分对应(例如，沿着第一有效区124a和第二有效区126a的侧边界的另一部分延伸)。
根据谐振部120与第一金属层140之间以及谐振部120与第二金属层160之间的连接电阻的减小，可以以均衡的方式减小声波谐振器100b的总电阻值。
根据电阻值的均衡减小，可显著地降低声波谐振器100b中的电子速度瓶颈，并且可显著地降低声波谐振器100b的插入损耗。
例如，与第一金属层140和第二金属层160中仅有一个金属层包括导电连接区的情况相比，分别包括第一导电连接区140b和第二导电连接区160b的第一金属层140和第二金属层160可以以更均衡的方式减小声波谐振器100b的总电阻值。因此，可进一步显著地降低声波谐振器100b的插入损耗。
另外，第一金属层140还包括第一突出框架140c，第一突出框架140c向上(例如：z方向)突出并设置在第一导电连接区140b和第一电阻减小区140a的上方以围绕第一有效区124a和第二有效区126a的一部分，而第二金属层160还包括第二突出框架160c，第二突出框架160c向上(例如：z方向)突出并设置在第二导电连接区160b和第二电阻减小区160a的上方以围绕第一有效区124a和第二有效区126a的另一部分。尽管第一突出框架140c和第二突出框架160c与第一金属层140和第二金属层160的另一部分相比相对不厚，但是第一突出框架140c和第二突出框架160c可通过设置在压电层122与上电极124或压电层122与下电极126之间的插入层(图6、图7和图8的380)突出。
图1B是示出根据实施例的声波谐振器100bb的有效区的另外的形式的平面图。
参照图1B，声波谐振器100bb可包括圆形的谐振部120'。换句话说，谐振部的形状不限于图1A中示出的谐振部120的多边形形状。
相应地，在声波谐振器100bb中，包括第一电阻减小区140a'、第一导电连接区140b'和第一突出框架140c'的第一金属层140'可根据圆形的谐振部120'成形。此外，包括第二电阻减小区160a'、第二导电连接区160b'和第二突出框架160c'的第二金属层160'可根据圆形的谐振部120'成形。
图3A是示出根据实施例的声波谐振器的弯曲的连接结构的平面图，并且图3B是示出从图3A的声波谐振器中省略第一金属层和第二金属层的结构的平面图。
参照图3A和图3B，上电极124还包括从第一有效区124a沿第三横向方向扩展的第一扩展区124c，而下电极126还包括从第二有效区126a沿第四横向方向扩展的第二扩展区126c。第一横向方向、第二横向方向、第三横向方向和第四横向方向可以是与第一有效区124a的多边形形状的不同边垂直的方向。
第一金属层140的第一导电连接区140b可与第一扩展区124c接触并可设置在第一扩展区124c的上部上，而第二金属层160的第二导电连接区160b可与第二扩展区126c接触并可设置在第二扩展区126c的上部上。
因此，第一导电连接区140b和第二导电连接区160b可以以均衡的方式减小上电极124与第一金属层140之间的连接电阻和下电极126与第二金属层160之间的连接电阻，同时在谐振部谐振时抑制物理干扰。
第一导电连接区140b在垂直方向上延伸为与第一有效区124a和第二有效区126a的侧边界的一部分叠置，并且第二导电连接区160b在垂直方向上延伸为与第一有效区124a和第二有效区126a的侧边界的另一部分叠置。
因此，第一导电连接区域140b和第二导电连接区域160b可在制造工艺中更容易且更精确地形成，因此可在谐振部谐振时抑制物理干扰的同时以均衡的方式减小上电极124与第一金属层140之间的连接电阻和下电极126与第二金属层160之间的连接电阻。
此外，第一导电连接区140b具有至少有一次弯曲的形式(例如，弯曲部)，并且第二导电连接区160b可具有至少有一次弯曲的形式(例如，弯曲部)。因此，第一导电连接区140b和第二导电连接区160b可具有适合于谐振部的形状的形状，并因而可在谐振部谐振时抑制物理干扰的同时以均衡的方式减小上电极124与第一金属层140之间的连接电阻和下电极126与第二金属层160之间的连接电阻。
图3A和图3B中示出的牺牲层320和孔H可用于形成腔(稍后将参照图6至图8描述)。例如，蚀刻气体通过孔H被引入到牺牲层320中以蚀刻牺牲层320，从而形成腔。
图4是根据实施例的声波谐振器100b的等效电阻电路的示图。
参照图4，声波谐振器100b是连接在第一声波谐振器100a与第三声波谐振器100c之间的第二声波谐振器，并且可包括谐振部T20。
谐振部T20的一端(例如，右端子)的连接电阻可等于第一并联电阻，第一并联电阻由上电极的第一有效区的等效电阻R24a和第一金属层的第一导电连接区的等效电阻R40b形成，因而谐振部T20的一端(例如，右端子)的连接电阻可比第一有效区的等效电阻R24a小。
谐振部T20的另一端(例如，左端子)的连接电阻可等于第二并联电阻，第二并联电阻由下电极的第二有效区的等效电阻R26a和第二金属层的第二导电连接区的等效电阻R60b形成，因而谐振部T20的另一端(例如，左端子)的连接电阻可比第二有效区的等效电阻R26a小。
第二声波谐振器100b可根据第一并联电阻和第二并联电阻的均衡分布来减小总电阻值。
谐振部T20的一端的延伸电阻可以等于第三并联电阻，第三并联电阻由上电极的第一延伸区的等效电阻R24b和第一金属层的第一电阻减小区的等效电阻R40a形成，并且谐振部T20的另一端的延伸电阻可以等于第四并联电阻，第四并联电阻由下电极的第二延伸区的等效电阻R26b和第二金属层的第二电阻减小区的等效电阻R60a形成。
第二声波谐振器100b可根据第三并联电阻和第四并联电阻的均衡分布来减小总电阻值。
因此，第二声波谐振器100b可减小总插入损耗。
图5A是示出根据实施例的声波谐振器滤波器200a的平面图。图5B是示出根据实施例的声波谐振器滤波器200b的声波谐振器的另外的连接的平面图。
参照图5A，声波谐振器滤波器200a包括第一声波谐振器100a、第二声波谐振器100b和第三声波谐振器100c。
第一声波谐振器100a、第二声波谐振器100b和第三声波谐振器100c可彼此电连接，第一声波谐振器100a、第二声波谐振器100b和第三声波谐振器100c中的每个可以以与上面参照图1A至图4描述的声波谐振器相同的方式设计，并且第一声波谐振器100a、第二声波谐振器100b和第三声波谐振器100c可分别包括第一谐振部120a、第二谐振部120b和第三谐振部120c。
第二声波谐振器100b的第一金属层140还包括第三导电连接区140d，第三导电连接区140d围绕第一声波谐振器100a的第一谐振部120a的一部分，而第二声波谐振器100b的第二金属层160还包括第四导电连接区160d，第四导电连接区160d围绕第三声波谐振器100c的第三谐振部120c的一部分。
换句话说，第一声波谐振器100a、第二声波谐振器100b和第三声波谐振器100c的相应的金属层可具有共同的特性。因此，声波谐振器滤波器200a可通过更紧凑地布置第一声波谐振器100a、第二声波谐振器100b和第三声波谐振器100c而具有整体减小的尺寸，并且可通过减小金属层的总电阻值而具有减小的插入损耗。
另外，第一导电连接区140b和第三导电连接区140d中的一个可顺时针围绕相应的有效区，而第一导电连接区140b和第三导电连接区140d中的另一个可逆时针围绕相应的有效区，并且第二导电连接区160b和第四导电连接区160d中的一个可顺时针围绕相应的有效区，而第二导电连接区160b和第四导电连接区160d中的另一个可逆时针围绕相应的有效区。例如，第一导电连接区140b和第三导电连接区140d可设置在第一电阻减小区140a的侧面中在第一横向方向和第二横向方向上延伸的相对侧处，并且第二导电连接区160b和第四导电连接区160d可设置在第二电阻减小区160a在第一横向方向和第二横向方向上延伸的相同侧处。
因此，由于第一金属层140和第二金属层160中的每个可具有向左向右均衡的电阻值，因此可进一步减小发生在第一金属层140和第二金属层160中的每个中的电子速度瓶颈。换句话说，声波谐振器滤波器200a被配置为以更均衡的方式分配总电阻值，从而减小总插入损耗。
参照图5B，声波谐振器滤波器200b还包括电连接到第一声波谐振器100a、第二声波谐振器100b和第三声波谐振器100c的另外的声波谐振器100d、100e、100f、100g、100h、100i、100j、100k、100l、100m、100n、100o、100p、100q、100r，100s和100t，并且可电连接到第一端口P1、第二端口P2、第三端口P3、第四端口P4和第五端口P5。
根据声波谐振器的连接结构，根据实施例的声波谐振器滤波器200b不仅可具有陷波滤波器的特性，而且还可具有带通滤波器的特性，并且可增大带通滤波器的带宽。
图6至图8是示出根据实施例的声波谐振器的外围特征的截面图。
参照图6至图8，举例来说，谐振部300可包括牺牲层320、蚀刻停止部330、膜层340、下电极350、压电层360、上电极370、插入层380和钝化层390。
硅晶圆或绝缘体上硅(SOI)基板可用作基板310。
绝缘层312可设置在基板310的上表面上，以使基板310和谐振部300彼此电隔离。另外，当在制造声波谐振器的方法期间形成腔C时，绝缘层312可防止基板310被蚀刻气体蚀刻。
例如，绝缘层312可利用二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合形成，并且可通过热氧化、化学气相沉积、射频(RF)磁控溅射和蒸镀中的一种工艺而形成在基板310上。
牺牲层320形成在基板310的绝缘层312上，并且腔C和蚀刻停止部330可设置在牺牲层320中。通过在制造期间去除牺牲层320的一部分来形成腔C。如上所述，由于腔C形成在牺牲层320中，因此形成在牺牲层320的上部上的下电极350可以形成为是平坦的。例如，牺牲层320可利用能够易于蚀刻的材料(诸如，多晶硅或聚合物)形成，但不限于这些示例。
蚀刻停止部330可沿着腔C的边界设置。蚀刻停止部330可在腔C的形成期间防止蚀刻进行到腔区域中。蚀刻停止部330可利用与绝缘层312的材料相同的材料形成，但不限于此。
膜层340可与基板310一起形成腔C。膜层340可利用在去除牺牲层320时具有与蚀刻气体(例如，氟(F)、氯(Cl)等的卤素以及二氟化氙(XeF2))的低反应性的材料形成。蚀刻停止部330插入到通过膜层340形成的凹槽部342中。膜层340可利用包含氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(SiO2)、氧化锰(MnO)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)中的任意一种材料的介电层形成。
利用氮化铝(AlN)形成的种子层(未示出)可形成在膜层340上。也就是说，种子层可设置在膜层340与下电极350之间。除氮化铝(AlN)之外，种子层还可使用具有密排六方(HCP)晶体结构的电介质或金属形成。作为示例，当种子层利用金属形成时，种子层可利用钛(Ti)形成。
下电极350形成在膜层340上，并且下电极350的一部分设置在腔C的上部中。
压电层360可被形成为至少覆盖设置在腔C的上部中的下电极350。
另外，压电层360可包括设置在平面部S中的压电部362和设置在延伸部E中的弯曲部364。
压电部362是例如直接堆叠在下电极350的上表面上的部分。因此，压电部362介于下电极350与上电极370之间，并且被设置为与下电极350和上电极370一起具有平坦的形状。
弯曲部364可以是从压电部362向外延伸并位于延伸部E内的区域。
弯曲部364设置在插入层380(稍后将描述)上，并被形成为具有沿着插入层380的形状升高的形状。压电层360在压电部362与弯曲部364之间的边界处弯曲，并且弯曲部364升高为与插入层380的厚度和形状对应。
弯曲部364可包括倾斜部364a和延伸部364b。
倾斜部364a是被形成为沿着插入层380的倾斜表面L(稍后将描述)倾斜的部分。延伸部364b是从倾斜部364a向外延伸的部分。
倾斜部364a被形成为与插入层380的倾斜表面L平行，并且倾斜部364a的倾斜角度可与插入层380的倾斜表面L的倾斜角度(图6的θ)相等。
上电极370可被形成为覆盖压电层360的设置在腔C的上部上的至少一部分。
插入层380可设置在下电极350与压电层360之间。插入层380可利用诸如二氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氧化锰(MnO)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、氧化铪(HfO2)、氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)等的介电材料形成，并且可利用与形成压电层360的材料不同的材料形成。如有必要，设置有插入层380的区域可被设置为空的空间(空气空间)。上面描述的区域可通过在制造工艺期间去除插入层380来实现。
在实施例中，插入层380的厚度可被形成为与下电极350的厚度相同或相似。插入层的厚度可被形成为与压电层360的厚度相似或比压电层360的厚度小。例如，插入层380被形成为具有
Figure BDA0002300263360000141
或更大的厚度，并且可被形成为具有比压电层360的厚度小的厚度。然而，本公开不限于前面的示例。
插入层380可沿着通过膜层340、下电极350和蚀刻停止部330形成的表面设置。
插入层380被设置为围绕平面部S，并且可支撑压电层360的弯曲部364。因此，压电层360的弯曲部364可包括与插入层380的形状一致的倾斜部364a和延伸部364b。
插入层380可设置在除平面部S之外的区域中。例如，插入层380可设置在除平面部S之外的全部区域中，或者可设置在除平面部S之外的部分区域中。
插入层380的至少一部分可设置在压电层360与下电极350之间。
插入层380的沿着平面部S的边界设置的侧表面可被形成为具有以下形状：离平面部S越远，厚度越厚。因此，插入层380可具有侧表面，该侧表面被设置为与平面部S相邻并且是具有恒定的倾斜角度θ的倾斜表面L。
为了制造插入层380的侧表面的倾斜角度θ被形成为小于5°的构造，插入层380的厚度需非常小或者倾斜表面L的面积需要非常大。因此，难以实现这样的构造。
此外，如果插入层380的侧表面的倾斜角度θ大于70°，则压电层360的堆叠在插入层380上的倾斜部364a的倾斜角度可被形成为大于70°。在这种情况下，由于压电层360过度地弯曲，因此在压电层360的弯曲部中可能出现裂纹。
因此，在示例中，倾斜表面L的倾斜角度θ被形成为在大于或等于5°且小于或等于70°的范围内。然而，倾斜角度θ不限于该示例。
钝化层390可形成在除下电极350和上电极370的部分之外的区域中。钝化层390可在制造工艺期间防止上电极370和下电极350被损坏。
此外，可在制造期间的最终的工艺中通过蚀刻去除钝化层390的一部分，以控制频率。换句话说，可调整钝化层390的厚度。钝化层190可利用例如包含氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(SiO2)、氧化锰(MnO)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)中的任意一种材料的介电层形成。
如上所述，根据在此描述的实施例，声波谐振器和声波谐振器滤波器可以以均衡的方式减小总电阻值以减小插入损耗，并且可在具有高谐振频率的同时具有低插入损耗。
虽然本公开包括特定的示例，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式和细节上的各种改变。在此所描述的示例将仅被视为描述性意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，和/或用其他组件或者它们的等同物来替换或者补充描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为被包括在本公开中。

Claims (14)

1.一种声波谐振器，包括：
压电层；
上电极，包括第一有效区和第一延伸区，所述第一有效区设置在所述压电层的上部上，所述第一延伸区从所述第一有效区沿第一横向方向延伸；
下电极，包括第二有效区和第二延伸区，所述第二有效区设置在所述压电层的下部上，所述第二延伸区从所述第二有效区沿第二横向方向延伸；
第一金属层，包括第一电阻减小区，所述第一电阻减小区电连接到所述上电极的所述第一延伸区并设置在所述第一延伸区的上部上；以及
第二金属层，包括第二电阻减小区，所述第二电阻减小区电连接到所述下电极的所述第二延伸区并设置在所述第二延伸区的上部上，
其中，所述第一金属层还包括第一导电连接区，所述第一导电连接区从所述第一电阻减小区延伸为与所述第一有效区和所述第二有效区的侧边界的一部分对应，并且
其中，所述第二金属层还包括第二导电连接区，所述第二导电连接区从所述第二电阻减小区延伸为与所述第一有效区和所述第二有效区的侧边界的另一部分对应。
2.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述上电极还包括从所述第一有效区沿第三横向方向扩展的第一扩展区，
其中，所述下电极还包括从所述第二有效区沿第四横向方向扩展的第二扩展区，
其中，所述第一金属层的所述第一导电连接区与所述第一扩展区接触，并设置在所述第一扩展区的上部上，并且
其中，所述第二金属层的所述第二导电连接区与所述第二扩展区接触，并设置在所述第二扩展区的上部上。
3.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述第一导电连接区延伸为与所述第一有效区和所述第二有效区的侧边界的一部分叠置，并且
其中，所述第二导电连接区延伸为与所述第一有效区和所述第二有效区的所述侧边界的另一部分叠置。
4.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述第一有效区和所述第二有效区中的每个具有多边形形状，并且
所述第一导电连接区和所述第二导电连接区围绕所述多边形形状的不同边。
5.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述第一导电连接区具有至少有一次弯曲的形式，并且
其中，所述第二导电连接区具有至少有一次弯曲的形式。
6.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述第一金属层的电阻率比所述上电极的电阻率低，并且
其中，所述第二金属层的电阻率比所述下电极的电阻率低。
7.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述第一金属层的所述第一电阻减小区在垂直方向上的厚度比所述上电极的所述第一延伸区在垂直方向上的厚度大，并且
其中，所述第二金属层的所述第二电阻减小区在垂直方向上的厚度比所述下电极的所述第二延伸区在垂直方向上的厚度大。
8.根据权利要求1所述的声波谐振器，所述声波谐振器还包括：
插入层，设置在所述压电层与所述上电极之间或所述压电层与所述下电极之间。
9.根据权利要求1所述的声波谐振器，所述声波谐振器还包括：
基板，设置在所述下电极的下部上；
膜层，设置在所述基板与所述下电极之间，以在所述基板与所述下电极之间形成腔；以及
蚀刻停止部，设置在所述第一金属层和所述第二金属层的位于所述腔外侧的下部上。
10.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述第一金属层还包括第一框架，所述第一框架在垂直方向上突出并设置在所述第一导电连接区和所述第一电阻减小区的上方，以至少部分地围绕所述第一有效区和所述第二有效区，并且
其中，所述第二金属层还包括第二框架，所述第二框架在垂直方向上突出并设置在所述第二导电连接区和所述第二电阻减小区的上方，以至少部分地围绕所述第一有效区和所述第二有效区。
11.一种声波谐振器滤波器，包括：
第一声波谐振器、第二声波谐振器和第三声波谐振器，彼此电连接；
其中，所述第二声波谐振器包括：
压电层；
上电极，包括第一有效区和第一延伸区，所述第一有效区设置在所述压电层的上部上，所述第一延伸区从所述第一有效区沿第一横向方向延伸；
下电极，包括第二有效区和第二延伸区，所述第二有效区设置在所述压电层的下部上，所述第二延伸区从所述第二有效区沿第二横向方向延伸；
第一金属层，包括第一电阻减小区和第一导电连接区，所述第一电阻减小区将所述上电极的所述第一延伸区电连接到所述第一声波谐振器并设置在所述第一延伸区的上部上，所述第一导电连接区从所述第一电阻减小区延伸并与所述第一有效区和所述第二有效区的侧边界的一部分对应；以及
第二金属层，包括第二电阻减小区和第二导电连接区，所述第二电阻减小区将所述下电极的所述第二延伸区电连接到所述第三声波谐振器并设置在所述第二延伸区的上部上，所述第二导电连接区从所述第二电阻减小区延伸并与所述第一有效区和所述第二有效区的所述侧边界的另一部分对应。
12.根据权利要求11所述的声波谐振器滤波器，其中，所述第一金属层还包括第三导电连接区，所述第三导电连接区围绕所述第一声波谐振器的有效区的一部分，并且
其中，所述第二金属层还包括第四导电连接区，所述第四导电连接区围绕所述第三声波谐振器的有效区的一部分。
13.根据权利要求12所述的声波谐振器滤波器，其中，所述第一导电连接区和所述第三导电连接区设置在所述第一电阻减小区的侧面中的在所述第一横向方向和所述第二横向方向上延伸的相对侧处，并且
其中，所述第二导电连接区和所述第四导电连接区设置在所述第二电阻减小区的在所述第一横向方向和所述第二横向方向上延伸的相同侧处。
14.根据权利要求11所述的声波谐振器滤波器，其中，所述第一金属层和所述第二金属层中的每个在垂直方向上的厚度大于所述第一延伸区和所述第二延伸区中的每个在所述垂直方向上的厚度。
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