CN114006592A - 体声波谐振器 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种体声波谐振器，所述体声波谐振器包括：谐振器，包括中央部和延伸部，在所述中央部中，第一电极、压电层和第二电极顺序堆叠在基板上，所述延伸部沿着所述中央部的外围设置；以及插入层，在所述延伸部中设置在所述压电层与所述基板之间以升高所述压电层。所述插入层包括第一插入层和第二插入层，所述第一插入层的面对所述中央部的侧表面形成为第一倾斜表面，所述第二插入层设置在所述第一插入层与所述压电层之间并且具有相对于所述第一电极的表面延伸的方向与所述第一倾斜表面间隔开的第二倾斜表面。所述第一插入层比所述第二插入层薄。
Description
本申请要求于2020年7月28日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0093989号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利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
以下描述涉及一种体声波谐振器。
背景技术
根据无线通信装置小型化的趋势，已积极要求高频组件的小型化。例如，可使用利用半导体薄膜晶圆制造技术的体声波(BAW)型滤波器。
体声波滤波器(BAW)是薄膜型元件，该薄膜型元件通过在硅晶圆(半导体基板)上沉积压电介电材料而引起谐振，并且可利用该薄膜型元件的压电特性而将BAW实现为滤波器。
对5G通信的技术兴趣正在增加，并且正在积极执行开发可在候选频带中实现的技术。
然而，在使用Sub-6GHz(4GHz至6GHz)频带的5G通信的情况下，由于带宽增大并且通信距离缩短，因此可增大体声波谐振器的信号的强度或功率。另外，随着频率增大，可能增大在压电层或谐振器中发生的损耗。
因此，需要能够使从谐振器的能量泄漏最小化的体声波谐振器。
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，并且在下面的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限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。
提供一种能够使能量泄漏最小化的体声波谐振器及制造该体声波谐振器的方法。
在一个总体方面，一种体声波谐振器包括：谐振器，包括中央部和延伸部，在所述中央部中，第一电极、压电层和第二电极顺序堆叠在基板上，所述延伸部沿着所述中央部的外围设置；以及插入层，在所述延伸部中设置在所述压电层与所述基板之间，其中，所述插入层包括第一插入层和第二插入层，所述第一插入层的面对所述中央部的侧表面形成为第一倾斜表面，所述第二插入层设置在所述第一插入层与所述压电层之间并且具有相对于所述第一电极的表面延伸的方向与所述第一倾斜表面间隔开的第二倾斜表面，其中，所述第一插入层比所述第二插入层薄。
所述体声波谐振器可满足所述第一插入层的宽度/所述第一插入层的厚度≥6，其中，所述第一插入层的宽度是所述第一插入层的所述第一倾斜表面的末端与所述第二插入层的所述第二倾斜表面的末端之间的距离。
所述第一倾斜表面和所述第二倾斜表面可具有不同的倾斜角。
所述第二倾斜表面的倾斜角可比所述第一倾斜表面的倾斜角小。
所述第一倾斜表面的倾斜角可在大于或等于30°且小于或等于70°的范围内，并且所述第二倾斜表面的倾斜角可在大于或等于5°且小于或等于40°的范围内。
所述第二插入层的厚度可大于或等于
并且所述第一插入层的厚度可小于或等于
所述第一插入层可利用声阻抗大于所述第二插入层的声阻抗的材料形成。
所述第一插入层可利用二氧化硅(SiO2)形成。
所述第二插入层可利用氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)和氮化硅(Si3N4)中的任意一种形成。
所述压电层可包括由所述第一倾斜表面限定的第一倾斜部和由所述第二倾斜表面限定的第二倾斜部，并且所述第一倾斜部和所述第二倾斜部可相对于所述第一电极的所述表面延伸的所述方向间隔开。
所述第二电极的端部可设置在所述第二倾斜部上。
所述第一插入层可设置在所述第一电极与所述基板之间，并且所述第二插入层的至少一部分可设置在所述第一电极与所述压电层之间。
在另一总体方面，一种体声波谐振器包括：谐振器，包括中央部和延伸部，在所述中央部中，第一电极、压电层和第二电极顺序堆叠在基板上，所述延伸部沿着所述中央部的外围设置；以及插入层，在所述延伸部中设置在所述压电层与所述基板之间以升高所述压电层，其中，所述插入层包括第一插入层和第二插入层，所述第一插入层的面对所述中央部的侧表面形成为第一倾斜表面，所述第二插入层设置在所述第一插入层与所述压电层之间并且具有相对于所述第一电极的表面延伸的方向与所述第一倾斜表面间隔开的第二倾斜表面，并且所述第二倾斜表面的倾斜角比所述第一倾斜表面的倾斜角小。
所述第一倾斜表面的倾斜角可在大于或等于30°且小于或等于70°的范围内，并且所述第二倾斜表面的倾斜角可在大于或等于5°且小于或等于40°的范围内。
所述第二倾斜表面的面积可比所述第一倾斜表面的面积宽。
所述第一插入层和所述第二插入层可具有不同的厚度。
通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是明显的。
附图说明
图1是根据示例的体声波谐振器的平面图。
图2是沿着图1的线I-I'截取的截面图。
图3是沿着图1的线II-II'截取的截面图。
图4是沿着图1的线III-III'截取的截面图。
图5是图4的B部分的放大图。
图6是图2的A部分的放大图。
图7是示出根据第一插入层的厚度和第一插入层的宽度测量的体声波谐振器的性能的表。
图8是将图7的数据作为图表示出的示图。
图9是根据另一示例的体声波谐振器的截面图。
图10是根据另一示例的体声波谐振器的截面图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便起见，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，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物对本领域普通技术人员来说将是明显的。在此描述的操作的顺序仅仅是示例，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，可做出对本领域普通技术人员来说将是明显的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对本领域普通技术人员来说是公知的功能和特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，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使得本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域普通技术人员充分地传达本公开的范围。
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，但所有的示例和实施例不限于此。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件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，所述元件可直接在所述另一元件“上”、“连接到”所述另一元件或“结合到”所述另一元件，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，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意一项或者任意两项或更多项的任意组合。
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为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了便于描述，在此可使用诸如“上方”、“上部”、“下方”和“下部”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图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，则被描述为相对于另一元件在“上方”或“上部”的元件于是将相对于另一元件在“下方”或“下部”。因此，根据装置的空间方位，术语“上方”包括上方和下方两种方位。装置还可以以其他方式(例如，旋转90度或处于其他方位)定位，并且在此使用的空间相对术语将被相应地解释。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不用于限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包括”、“包含”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，但不排除存在或添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，附图中示出的形状可能出现变化。因此，在此描述的示例不限于附图中示出的特定形状，而是包括在制造期间发生的形状变化。
在此描述的示例的特征可以以如在理解本申请的公开内容之后将是明显的各种方式组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种构造，但如在理解本申请的公开内容之后将是明显的其他构造也是可行的。
图1是根据本公开的示例的声波谐振器的平面图，图2是沿着图1的线I-I'截取的截面图，图3是沿着图1的线II-II'截取的截面图，图4是沿着图1的线III-III'截取的截面图。图5是图4的B部分的放大图，图6是图2的A部分的放大图。
参照图1至图6，声波谐振器100可以是体声波(BAW)谐振器，并且可包括基板110、牺牲层140、谐振器120和插入层170。插入层可包括第一插入层170a和第二插入层170b。
基板110可以是硅基板。例如，可使用硅晶圆作为基板110，或者可使用绝缘体上硅(SOI)型基板。
绝缘层115可设置在基板110的上表面上，以使基板110和谐振器120电隔离。另外，当在声波谐振器的制造工艺中形成腔C时，绝缘层115防止基板110被蚀刻气体蚀刻。
在这种情况中，绝缘层115可利用二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)中的至少一种形成，并且可通过化学气相沉积、RF磁控溅射和蒸镀中的任意一种工艺形成。
牺牲层140可形成在绝缘层115上，并且腔C和蚀刻停止部145可设置在牺牲层140中。
腔C形成为空的空间，并且可通过去除牺牲层140的一部分来形成。
由于腔C形成在牺牲层140中，因此形成在牺牲层140上方的谐振器120可形成为完全平坦的。
蚀刻停止部145可沿着腔C的边界设置。设置蚀刻停止部145以防止在形成腔C的工艺中超出腔区域执行蚀刻。
膜层150可形成在牺牲层140上，并且可形成腔C的上表面。因此，膜层150也可利用在形成腔C的工艺中不容易被去除的材料形成。
例如，当使用诸如氟(F)、氯(Cl)等的卤化物基蚀刻气体来去除牺牲层140的一部分(例如，腔区域)时，膜层150可利用与蚀刻气体具有低反应性的材料制成。在这种情况下，膜层150可包括二氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)中的至少一种。
另外，膜层150可利用包含氧化镁(MgO)、二氧化锆(ZrO2)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、二氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)中的至少一种材料的介电层或包含铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)、铂(Pt)、镓(Ga)和铪(Hf)中的至少一种材料的金属层制成。然而，本公开的构造不限于此。
谐振器120包括第一电极121、压电层123和第二电极125。谐振器120被构造为使得第一电极121、压电层123和第二电极125从底部到顶部依次堆叠。因此，谐振器120中的压电层123设置在第一电极121与第二电极125之间。
谐振器120形成在膜层150上，并且第一电极121、压电层123和第二电极125顺序堆叠在膜层150上，以形成谐振器120。
谐振器120可根据施加到第一电极121和第二电极125的信号使压电层123谐振，以生成谐振频率和反谐振频率。
谐振器120可划分为中央部S和延伸部E，在中央部S中，第一电极121、压电层123和第二电极125基本上平坦地堆叠，在延伸部E中，插入层170介于第一电极121与压电层123之间。
中央部S是设置在谐振器120的中央中的区域，延伸部E是沿着中央部S的外围设置的区域。因此，延伸部E是从中央部S向外延伸的区域，并且指的是形成为沿着中央部S的外围具有连续的环形形状的区域。然而，如果需要，延伸部E可被构造为具有其中一些区域是断开的不连续的环形形状。
因此，如图2中所示，在谐振器120的切割穿过中央部S的截面中，延伸部E分别设置在中央部S的两端上。插入层170可设置在设置于中央部S的两端上的延伸部E上。
插入层170可具有倾斜表面，在倾斜表面上，插入层170的厚度随着距中央部S的距离增大而变大。这里，插入层170的厚度可理解为插入层170在竖直方向上的厚度。
在延伸部E中，压电层123和第二电极125可设置在插入层170上。因此，位于延伸部E中的压电层123和第二电极125可具有与插入层170的形状一致的倾斜表面。
在本示例中，定义延伸部E包括在谐振器120中，因此，谐振也可发生在延伸部E中。然而，构造不限于此，并且根据延伸部E的结构，谐振可不发生在延伸部E中，而谐振可仅发生在中央部S中。
第一电极121和第二电极125可利用导体形成，例如，可利用金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬、镍或包含它们中的至少一种的金属形成，但不限于此。
在谐振器120中，第一电极121可形成为面积比第二电极125大，并且第一金属层180可沿着第一电极121的外围设置在第一电极121上。因此，第一金属层180可设置为与第二电极125间隔开预定距离，并且可以以围绕谐振器120的形式设置。
由于第一电极121设置在膜层150上，因此第一电极121形成为完全平坦的。另一方面，由于第二电极125设置在压电层123上，因此可形成与压电层123的形状对应的弯曲。
第一电极121可用作用于输入诸如射频(RF)信号的电信号的输入电极和用于输出诸如射频(RF)信号的电信号的输出电极中的任意一者。
第二电极125设置在整个中央部S中，并且部分地设置在延伸部E中。因此，第二电极125可划分为设置在稍后将描述的压电层123的压电部123a上的部分和设置在压电层123的弯曲部123b上的部分。
更具体地，在本示例中，第二电极125设置为覆盖压电层123的压电部123a的全部和倾斜部1231的部分。
此外，第二电极125的设置在延伸部E中的端部(图5中的125a)形成为面积比稍后描述的倾斜部1231的第二倾斜部1231b小，并且谐振器120中的第二电极125形成为面积比压电层123小。
因此，如图2中所示，在谐振器120的切割穿过中央部S的截面中，第二电极125的端部设置在延伸部E中。另外，第二电极125的设置在延伸部E中的端部的至少一部分设置为与第二插入层170b叠置。这里，“叠置”意味着当第二电极125投影在其上设置有第二插入层170b的平面上时，第二电极125的投影在该平面上的形状与第二插入层170b叠置。
第二电极125可用作用于输入诸如射频(RF)信号等的电信号的输入电极和用于输出诸如射频(RF)信号等的电信号的输出电极中的任意一者。也就是说，当第一电极121用作输入电极时，第二电极125可用作输出电极，并且当第一电极121用作输出电极时，第二电极125可用作输入电极。
压电层123是通过压电效应将电能转换为弹性波形式的机械能的部分，并且形成在第一电极121和稍后将描述的插入层170上。
可选择性地使用氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、掺杂的氮化铝、锆钛酸铅、石英等作为压电层123的材料。在掺杂的氮化铝的情况下，还可包括稀土金属、过渡金属或碱土金属。稀土金属可包括钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的至少一种。过渡金属可包括铪(Hf)、钛(Ti)、锆(Zr)、钽(Ta)和铌(Nb)中的至少一种。此外，碱土金属可包括镁(Mg)。
为了改善压电性能，当掺杂在氮化铝(AlN)中的元素的含量低于0.1at％时，不能实现压电性能比氮化铝(AlN)的压电性能高，并且当掺杂在氮化铝(AlN)中的元素的含量超过30at％时，难以制造和控制用于沉积的组分，从而可能形成不均匀和不想要的结晶相。
因此，在本示例中，掺杂在氮化铝(AlN)中的元素的含量可被构造为在0.1at％至30at％的范围内。
在本示例中，压电层123在氮化铝(AlN)中掺杂有钪(Sc)。在这种情况下，可提高压电常数以提高声波谐振器的机电耦合系数Kt 2。然而，本公开的构造不限于此。
压电层123包括设置在中央部S中的压电部123a和设置在延伸部E中的弯曲部123b。
压电部123a是直接堆叠在第一电极121的上表面上的部分。因此，压电部123a介于第一电极121与第二电极125之间以与第一电极121和第二电极125一起形成为具有平坦的形状。
弯曲部123b可被定义为从压电部123a向外部延伸并位于延伸部E中的区域。
弯曲部123b设置在插入层170上，并且形成为其上表面沿着插入层170的形状升高的形状。因此，压电层123在压电部123a与弯曲部123b之间的边界处弯曲，并且弯曲部123b对应于插入层170的厚度和形状而升高。
弯曲部123b可划分为倾斜部1231和延伸部1232。
倾斜部1231指的是形成为沿着插入层170的倾斜表面倾斜的部分。延伸部1232指的是从倾斜部1231向外部延伸的部分。
插入层170包括第一倾斜表面L1和第二倾斜表面L2，第一倾斜表面L1是第一插入层170a的倾斜表面，第二倾斜表面L2是第二插入层170b的倾斜表面。因此，压电层123的倾斜部1231可包括由第一倾斜表面L1形成的第一倾斜部1231a和由第二倾斜表面L2形成的第二倾斜部1231b。
由于第一倾斜表面L1和第二倾斜表面L2设置为间隔开预定距离，因此第一倾斜部1231a和第二倾斜部1231b也可设置为间隔开预定距离。另外，由于第一倾斜部1231a和第二倾斜部1231b分别形成为与插入层170的第一倾斜表面L1和第二倾斜表面L2平行，因此倾斜部1231a和1231b中的每个的倾斜角可形成为等于倾斜表面L1和L2中的对应的每个的倾斜角。
此外，插入层170的第二倾斜表面L2比第一倾斜表面L1大。因此，形成在第二倾斜表面L2上的第二倾斜部1231b可形成为大于第一倾斜部1231a。
插入层170可沿着由膜层150、第一电极121和蚀刻停止部145形成的表面设置。因此，插入层170可部分地设置在谐振器120中，并且可设置在第一电极121与压电层123之间。
插入层170可设置在中央部S的外围处以支撑压电层123的弯曲部123b。因此，压电层123的弯曲部123b可根据插入层170的形状划分为倾斜部1231和延伸部1232。
插入层170设置在除中央部S之外的区域中。例如，插入层170可设置在基板110的除中央部S之外的全部区域上或者可设置在基板110的除中央部S之外的区域的一部分上。
插入层170可包括第一插入层170a和第二插入层170b。第二插入层170b可堆叠并设置在第一插入层170a上。因此，第一插入层170a的至少一部分可设置在第一电极121与第二插入层170b之间。
插入层170a和170b中的每个形成为随着面对中央部S的侧表面距离中央部S更远而厚度增大的形状。因此，第一插入层170a和第二插入层170b中的每个可具有与中央部S相邻设置的侧表面，该侧表面可形成为倾斜表面L1和L2。
当插入层170a和170b的倾斜表面L1和L2的倾斜角θ形成为小于5°时，为了制造它，由于插入层170a和170b的厚度应形成为非常薄或者倾斜表面L1和L2的面积应形成为过大，因此实际上难以实现。
另外，当插入层170的侧表面的倾斜角θ形成为大于70°时，堆叠在插入层170上的压电层123或第二电极125的倾斜角也形成为大于70°。在这种情况下，由于堆叠在倾斜表面上的压电层123或第二电极125过度弯曲，因此可能在弯曲部中产生裂纹。
因此，倾斜表面L1和L2的倾斜角θ可形成为在大于或等于5°且小于或等于70°的范围内。
此外，如上所述，压电层123的倾斜部1231可沿着插入层170的倾斜表面L1和L2形成，因此，设置在倾斜表面L1和L2上的第一倾斜部1231a和第二倾斜部1231b可以以与插入层170的倾斜表面L1和L2相同的倾斜角形成。因此，类似于插入层170的倾斜表面L1和L2，倾斜部1231a和1231b中的每个的倾斜角也可形成为在大于或等于5°且小于或等于70°的范围内。该构造也可同样地应用于堆叠在压电层123的第一倾斜部1231a和第二倾斜部1231b上的第二电极125。
第一插入层170a可设置为比第二插入层170b朝向中央部S突出得远。因此，第一插入层170a的第一倾斜表面L1和第二插入层170b的第二倾斜表面L2可设置为在水平方向(例如，第一电极的表面延伸的方向)上间隔开预定距离。
该构造通过扩展横向波的反射特性而用于改善横向波的反射特性。
如图5中所示，本示例的体声波谐振器包括通过第一插入层170a的第一倾斜表面L1形成的第一反射结构R1，以及通过第二插入层170b的第二倾斜表面L2形成的第二反射结构R2。
这里，反射结构可通过在反射界面的边界处形成声阻抗的差异来形成。
声阻抗是材料的固有性质，并且表示为体状态下材料的密度(kg/m3)与材料中声波的速度(m/s)的乘积。
由于该示例的体声波谐振器包括第一反射结构R1和第二反射结构R2，并且如图5中所示，由于从中央部开始成对地重复形成稀疏/致密结构，因此可改善反射特性。
因此，从谐振器120产生的横向波通过包括第一反射结构R1和第二反射结构R2的双反射结构大部分朝向中央部S反射，可使由于横向波引起的能量损耗最小化，因此可改善体声波谐振器的性能。
第一插入层170a和第二插入层170b可分别利用诸如二氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氧化镁(MgO)、二氧化锆(ZrO2)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、二氧化铪(HfO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)等的电介质形成，并且可利用与压电层123不同的材料形成。
另外，在该示例中，第一插入层170a和第二插入层170b可利用不同的材料形成。例如，第一插入层170a和第二插入层170b可利用具有不同蚀刻速率的材料形成。在这种情况下，在形成第二插入层170b的工艺中，可改善与第一插入层170a的蚀刻选择性。
另外，在本示例中，第一插入层170a可利用声阻抗比第二插入层170b大的材料形成。例如，在本实施例中，当第一插入层170a利用二氧化硅(SiO2)形成时，第二插入层170b可利用氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)和氮化硅(Si3N4)中的任意一种形成。
在这种情况下，由于在形成(蚀刻等)第二插入层170b的工艺中可使第一插入层170a的变形或损耗最小化，因此可改善横向波的反射特性。
另外，第一插入层170a和第二插入层170b可具有不同的厚度。具体地，第二插入层170b可形成为比第一插入层170a厚。
如图2等中所示，第二电极125的端部设置在第二插入层170b的作为倾斜表面的第二倾斜表面L2上方。因此，当第二插入层170b过薄时，第二倾斜表面L2的面积减小，因此难以将第二电极125的端部置于第二倾斜表面L2上方。
另一方面，在第一插入层170a的情况下，由于插入层170的总厚度随着第二插入层170b的厚度增大而增大，因此谐振器本身的厚度会增大。因此，在该示例中，第一插入层170a形成为比第二插入层170b薄。
作为在改变第二插入层170b的厚度的同时测试谐振器120的结果，当第二插入层170b的厚度小于
时，第二倾斜表面L2的面积小，并且难以将第二电极的端部置于第二倾斜表面L2上方。
在这种情况下，当第一插入层170a的厚度超过
时，整个插入层170的厚度超过
(当第二插入层的厚度大于或等于
时)，因此第二插入层170b的厚度范围会非常受限。
因此，在该示例中，第一插入层170a可形成为厚度小于或等于
并且第二插入层170b可形成为厚度大于或等于
另外，第二倾斜表面L2可形成为面积比第一倾斜表面L1大。
此外，如上所述，由于第二倾斜部1231b和第二电极的端部125a设置在第二倾斜表面L2上方，因此当第二倾斜表面L2的倾斜角超过40°时，由于第二倾斜表面L2的面积小，因此在制造工艺中难以将第二电极125的端部125a置于第二倾斜表面L2上方。
另外，当第二插入层170b的厚度超过1μm时，难以在形成第二倾斜表面L2的蚀刻工艺中精巧地形成第二倾斜表面L2。具体地，当第二插入层170b的厚度超过1μm时，由于第二插入层170b的厚度过大，第二倾斜表面L2不形成为一个平坦的倾斜表面，而形成有具有多个倾斜角的倾斜表面。
在这种情况下，难以通过第二插入层170b的第二倾斜表面L2实现期望的反射结构。因此，在该示例的体声波谐振器中，第二插入层170b的厚度可小于或等于1μm。
因此，在本示例中，第二倾斜表面L2可具有大于或等于5°且小于或等于40°的倾斜角。
另外，在第一倾斜表面L1的情况下，第一倾斜表面L1的面积越大，谐振有效区域越小或体声波谐振器的总面积必然增大，因此第一倾斜表面L1的面积越小，越有利。
另外，为了使具有薄厚度(例如，小于或等于
)的第一插入层170a的第一倾斜表面L1的倾斜角小于30°，蚀刻速率必须以非常慢的蚀刻速率执行。
在这种情况下，由于蚀刻速率慢，第一插入层170a的整体形状的分布可能增大，因此体声波谐振器的整个结构的精度可能降低。因此，在该示例中，第一倾斜表面L1的倾斜角可形成为在大于或等于30°且小于或等于70°的范围内。
在该示例中，第二倾斜表面L2的倾斜角和第一倾斜表面L1的倾斜角可以以不同的角度形成。此外，第二倾斜表面L2必须确保特定的面积，使得第二电极125的端部125a可容易地设置在其上方。
因此，当第一倾斜表面L1的倾斜角小于第二倾斜表面L2的倾斜角时，由于第一倾斜表面L1的面积增大，因此整个倾斜表面的面积可能过度增大。在这种情况下，谐振有效区域必然减小或者体声波谐振器的总面积必然增大。因此，在该示例中，第二倾斜表面L2的倾斜角可形成为比第一倾斜表面L1的倾斜角小。
另外，如上所述，该示例包括通过第一插入层170a的第一倾斜表面L1形成的第一反射结构R1和通过第二插入层170b的第二倾斜表面L2形成的第二反射结构R2。
由于横向波从中央部S朝向延伸部E传播，因此有利于通过横向波首先相遇的第一反射结构R1尽可能地多地反射横向波。此外，横向波与之相遇的倾斜表面的倾斜角越大，反射效率越高。
为此，第一倾斜表面L1的倾斜角比第二倾斜表面L2的倾斜角大。因此，大部分横向波可朝向第一反射结构R1中的中央部S反射。另外，没有从第一反射结构R1反射的剩余横向波可通过第二倾斜表面L2从第二反射结构R2反射。
此外，当第一倾斜表面L1的倾斜角小于第二倾斜表面L2的倾斜角时，由于第一倾斜表面L1以小于或等于40°的倾斜角形成，因此大部分横向波可穿过第一反射结构R1。由于第二倾斜表面L2也以小于或等于40°的倾斜角形成，因此在从第二反射结构R2反射已经穿过第一反射结构R1的全部横向波方面存在限制。
如上所述，在本示例的插入层170中，当第一倾斜表面L1的倾斜角比第二倾斜表面L2的倾斜角大时，可实现更有效的反射。因此，第一倾斜表面L1的倾斜角可形成为比第二倾斜表面L2的倾斜角大。
图7是示出根据第一插入层的厚度和第一插入层的宽度的体声波谐振器的性能的表，图8是将图7的数据以图表示出的示图。这里，如图5中所示，第一插入层170a的宽度W是第一插入层170a的端部与第二插入层170b的端部之间的水平距离，并且指的是从第二插入层170b向外突出的区域的宽度。
另外，图7中的反射特性指的是从体声波谐振器在竖直方向上产生的纵向波在水平方向上朝向中央部扩散的特性，例如，反射特性指的是体声波谐振器的阻抗波形图中的反谐振频率图的锐度。
因此，反射特性大，这意味着由于横向波逸出到谐振器120的外部而发生的损耗小，因此，这意味着声波谐振器的性能得到改善。
参照图7，在包括第一插入层170a和第二插入层170b的体声波谐振器(比较示例1、2、3和4)的情况下，可看出，与仅包括一个插入层的体声波谐振器(比较示例0)相比，Kt 2降低，但是反射特性极大地改善。
由此，可看出，在Kt 2和反射特性都大时，体声波谐振器的性能得到改善，但是Kt 2和反射特性是彼此成反比例的因素。
因此，需要制造体声波谐振器，使得以适当的范围包含Kt 2和反射特性两者。为此，在该体声波谐振器示例中，基于通过将Kt 2与反射特性相乘而获得的参数来对体声波谐振器的性能分类。
参照图7，当第一插入层170a的宽度W与第一插入层170a的厚度T的比(W/T)大于或等于6时，Kt 2和反射特性相乘的参数显著增大并且似乎接近300。因此，关于第一插入层170a，本示例的体声波谐振器可满足下面的式1。
式1：第一插入层的宽度W/第一插入层的厚度T≥6
此外，如上所述，第一插入层170a可形成为厚度小于或等于
因此，如果应用式1，则在这种情况下，第一插入层的宽度可形成为大于或等于1.2μm。
此外，参照图7，可看出Kt 2随着第一插入层的宽度W增大而减小。从图7中所示的数据的趋势来看，当第一插入层的宽度W超过3μm时，Kt 2可能过度减小，使得体声波谐振器的性能可能相当地劣化。
因此，在本示例的体声波谐振器中，第一插入层的宽度W可小于或等于3μm，在这种情况下，由于如上所述的第一插入层的厚度可小于或等于
因此上述第一插入层的宽度W与第一插入层的厚度T的比(W/T)可小于或等于15。
如上所述构造的谐振器120设置为通过设置在膜层150下方的腔C与基板110间隔开。因此，膜层150设置在第一电极121和插入层170下方以支撑谐振器120。
腔C形成为空的空间，并且可通过在声波谐振器的制造工艺期间通过向入口孔(图1中的H)供应蚀刻气体(或蚀刻溶液)去除牺牲层140的一部分来形成。
保护层160沿着声波谐振器100的表面设置，以保护声波谐振器100免受外部影响。保护层160可沿着由第二电极125和压电层123的弯曲部123b形成的表面设置。
保护层160可利用包含氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、二氧化锆(ZrO2)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、二氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)中的任意一种材料的介电层制成，但不限于此。
保护层160可形成为单层，但如果需要，保护层160可通过堆叠两层不同的材料来形成。另外，保护层160可被部分地去除以用于最终工艺中的频率控制。例如，可在频率微调工艺中调整保护层160的厚度。
此外，第一电极121和第二电极125可延伸到谐振器120的外部。另外，第一金属层180和第二金属层190可分别设置在延伸部的上表面上。
第一金属层180和第二金属层190可利用金(Au)、金-锡(Au-Sn)合金、铜(Cu)、铜-锡(Cu-Sn)合金、铝(Al)和铝合金之中的任意材料形成。这里，铝合金可以是铝-锗(Al-Ge)合金或铝-钪(Al-Sc)合金。
第一金属层180和第二金属层190可用作使基板110上的声波谐振器100的电极121和125以及相邻设置的其他声波谐振器的电极彼此电连接的连接布线，或者用作用于外部连接的端子。然而，构造不限于此。
第一金属层180可穿透保护层160并结合到第一电极121。
另外，在谐振器120中，第一电极121形成为具有比第二电极125大的面积，并且如图1中所示，第一金属层180也可设置在第一电极121的外围部分上。
因此，第一金属层180可沿着谐振器120的外围设置，并且可设置为部分地围绕第二电极125。然而，构造不限于此。
体声波谐振器100包括在朝向中央设置的侧表面上形成有倾斜表面L1和L2的第一插入层170a和第二插入层170b。另外，第一插入层170a的第一倾斜表面L1和第二插入层170b的第二倾斜表面L2设置为间隔开预定距离。
因此，由于体声波谐振器100通过第一倾斜表面L1设置有第一反射结构R1并且通过第二倾斜表面L2设置有第二反射结构R2，因此与仅设置有一个插入层的情况相比，朝向谐振器的中央反射横向波的反射界面增大。
因此，可尽可能地抑制谐振器120中到谐振器120的外部的能量泄漏，从而改善体声波谐振器的性能。
此外，构造不限于上述示例，并且各种修改是可行的。
图9是示意性示出根据本公开的另一示例的体声波谐振器的截面图。
参照图9，体声波谐振器200被构造为类似于图1中所示的体声波谐振器，并且差异仅在于第一插入层170a设置在第一电极121下方。因此，省略与上述示例的构造相同的构造的详细描述，并且将详细地描述不同的构造。
如图9中所示，在谐振器120的切割穿过中央部S的截面中，插入层170分别设置在位于中央部S的两侧的延伸部E上。另外，第一插入层170a堆叠在膜层150上，第一电极121设置在第一插入层170a上。
因此，第一插入层170a设置在第一电极121下方，第二插入层170b的至少一部分设置在第一电极121上方，并且第一电极121的至少一部分设置在第一插入层170a与第二插入层170b之间。
另外，与第一电极121的端部接触的右侧的插入层170的第二插入层170b被构造为不覆盖第一电极121的上表面并且仅接触第三表面L3，第三表面L3是第一电极121的端部的倾斜表面。
该示例的体声波谐振器200可通过首先在膜层150上形成第一插入层170a，并且在第一插入层170a上顺序形成第一电极121和第二插入层170b来形成。如上所述，第一插入层170a和第二插入层170b可以以各种形式修改。
图10是示意性示出根据本公开的另一示例的体声波谐振器的截面图。在本示例中所示的体声波谐振器中，第二电极125设置在压电层123的上表面上，因此，第二电极125不仅形成在压电层123的倾斜部1231上，而且形成在压电层123的延伸部1232上。
如上所述，根据不同示例的体声波谐振器，由于体声波谐振器通过两个插入层提供附加的反射界面，因此可尽可能地使谐振器中到谐振器的外部的能量泄漏最小化，从而改善体声波谐振器的性能。
虽然本公开包括具体的示例，但是在理解本申请的公开内容之后将明显的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中进行形式和细节上的各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性的，而不是为了限制的目的。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特征或方面。如果以不同的顺序执行所描述的技术，和/或以不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，和/或由其他组件或它们的等同物替换或补充所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可实现合适的结果。因此，本公开的范围不是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型将被解释为包括在本公开中。
Claims (18)
1.一种体声波谐振器，包括：
谐振器，包括中央部和延伸部，在所述中央部中，第一电极、压电层和第二电极顺序堆叠在基板上，所述延伸部沿着所述中央部的外围设置；以及
插入层，在所述延伸部中设置在所述压电层与所述基板之间，
其中，所述插入层包括第一插入层和第二插入层，所述第一插入层的面对所述中央部的侧表面形成为第一倾斜表面，所述第二插入层设置在所述第一插入层与所述压电层之间并且具有相对于所述第一电极的表面延伸的方向与所述第一倾斜表面间隔开的第二倾斜表面，并且
其中，所述第一插入层比所述第二插入层薄。
2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，
所述第一插入层的宽度/所述第一插入层的厚度≥6，
其中，所述第一插入层的宽度是所述第一插入层的所述第一倾斜表面的末端与所述第二插入层的所述第二倾斜表面的末端之间的距离。
3.根据权利要求1或2所述的体声波谐振器，其中，所述第一倾斜表面和所述第二倾斜表面具有不同的倾斜角。
4.根据权利要求3所述的体声波谐振器，其中，所述第二倾斜表面的倾斜角比所述第一倾斜表面的倾斜角小。
5.根据权利要求3所述的体声波谐振器，其中，所述第一倾斜表面的倾斜角在大于或等于30°且小于或等于70°的范围内，并且所述第二倾斜表面的倾斜角在大于或等于5°且小于或等于40°的范围内。
6.根据权利要求4所述的体声波谐振器，其中，所述第二插入层的厚度大于或等于
并且所述第一插入层的厚度小于或等于
7.根据权利要求1或2所述的体声波谐振器，其中，所述第一插入层利用声阻抗大于所述第二插入层的声阻抗的材料形成。
8.根据权利要求7所述的体声波谐振器，其中，所述第一插入层利用二氧化硅形成。
9.根据权利要求8所述的体声波谐振器，其中，所述第二插入层利用氧化铝、氮化铝、碳化硅和氮化硅中的任意一种形成。
10.根据权利要求1或2所述的体声波谐振器，其中，所述压电层包括由所述第一倾斜表面限定的第一倾斜部和由所述第二倾斜表面限定的第二倾斜部，并且
所述第一倾斜部和所述第二倾斜部相对于所述第一电极的所述表面延伸的所述方向间隔开。
11.根据权利要求10所述的体声波谐振器，其中，所述第二电极的端部设置在所述第二倾斜部上。
12.根据权利要求10所述的体声波谐振器，其中，所述压电层包括从所述第二倾斜部向外部延伸的第二延伸部，所述第二电极设置在所述压电层的所述第二倾斜部和所述第二延伸部上。
13.根据权利要求1或2所述的体声波谐振器，其中，所述第二插入层堆叠并设置在所述第一插入层上，并且所述第一插入层的至少一部分设置在所述第一电极与所述第二插入层之间。
14.根据权利要求1或2所述的体声波谐振器，其中，所述第一插入层设置在所述第一电极与所述基板之间，并且
所述第二插入层的至少一部分设置在所述第一电极与所述压电层之间。
15.一种体声波谐振器，包括：
谐振器，包括中央部和延伸部，在所述中央部中，第一电极、压电层和第二电极顺序堆叠在基板上，所述延伸部沿着所述中央部的外围设置；以及
插入层，在所述延伸部中设置在所述压电层与所述基板之间，
其中，所述插入层包括第一插入层和第二插入层，所述第一插入层的面对所述中央部的侧表面形成为第一倾斜表面，所述第二插入层设置在所述第一插入层与所述压电层之间并且具有相对于所述第一电极的表面延伸的方向与所述第一倾斜表面间隔开的第二倾斜表面，
其中，所述第二倾斜表面的倾斜角比所述第一倾斜表面的倾斜角小。
16.根据权利要求15所述的体声波谐振器，其中，所述第一倾斜表面的倾斜角在大于或等于30°且小于或等于70°的范围内，并且所述第二倾斜表面的倾斜角在大于或等于5°且小于或等于40°的范围内。
17.根据权利要求16所述的体声波谐振器，其中，所述第二倾斜表面的面积比所述第一倾斜表面的面积大。
18.根据权利要求15所述的体声波谐振器，其中，所述第一插入层和所述第二插入层具有不同的厚度。
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