CN115811295A

CN115811295A - 体声波谐振器

Info

Publication number: CN115811295A
Application number: CN202210609093.2A
Authority: CN
Inventors: 李泰京; 韩相宪; 金光洙; 朴成埈; 严在君
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2023-03-17
Also published as: TWI794053B; KR20230038965A; US20230087049A1; TW202312667A

Abstract

本公开提供一种体声波谐振器，所述体声波谐振器包括：基板；保护层；以及谐振部，包括压电层、第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述压电层与所述基板之间，所述第二电极设置在所述压电层与所述保护层之间。所述保护层覆盖反射部和所述谐振部的中央部，所述反射部围绕所述中央部并且形成在所述第二电极的上表面相对于所述中央部升高的区域中。所述保护层的覆盖所述反射部的部分的上表面比所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面更平缓地倾斜。

Description

体声波谐振器

本申请要求于2021年9月13日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0121719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

最近，随着移动通信装置、化学测试装置和生物测试装置等的快速发展，对在这种装置中使用的小且重量轻的滤波器、振荡器、谐振元件和声谐振质量传感器的需求已经增加。

诸如体声波(BAW)谐振器的声谐振器可被配置为用于实现这种小且重量轻的滤波器、振荡器、谐振器元件、声谐振质量传感器等的装置，并且与介质滤波器、金属腔滤波器和波导相比，可具有非常小的尺寸和良好的性能。因此，声谐振器已经广泛用于需要良好性能(例如，宽的通带宽)的现代移动装置的通信模块中。

最近，对用于具有较高频率或较宽带宽的通信(诸如低于6GHz(例如，4GHz至6GHz)的5G通信)的技术的兴趣已经增加。期望开发可在这种较高频率或较宽带宽的通信的候选频带中实现的体声波谐振器技术。

发明内容

提供本发明内容以按照简化的形式介绍所选择的构思，并在以下具体实施方式中进一步描述这些构思。本发明内容既不意在明确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。

在一个总体方面，一种体声波谐振器包括：基板；保护层；以及谐振部，包括压电层、第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述压电层与所述基板之间，所述第二电极设置在所述压电层与所述保护层之间。所述保护层覆盖所述谐振部的中央部和反射部，所述反射部围绕所述中央部并且形成在所述第二电极的上表面相对于所述中央部升高的区域中。所述保护层的覆盖所述反射部的部分的上表面比所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面更平缓地倾斜。

所述保护层可包括SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃和AlN中的至少一种，或者包括包含在所述压电层中的压电材料。

所述保护层的声阻抗率可低于所述第二电极的声阻抗率。所述谐振部和所述保护层的组合结构在所述反射部中的部分的声阻抗可高于所述组合结构在所述中央部中的部分的声阻抗。

所述保护层的覆盖所述反射部的部分的上表面可相对于所述保护层的覆盖所述中央部的部分升高。

所述保护层可连续地覆盖所述反射部和设置在所述反射部外侧的外围部。所述第二电极可不设置在所述外围部处。

所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面和所述第二电极在所述反射部中的部分的下表面可分别相对于所述第二电极在所述中央部中的部分的上表面和所述第二电极在所述中央部中的部分的下表面倾斜。

所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面可随着所述第一电极与所述第二电极之间的距离增大而升高。

所述体声波谐振器还可包括：插入层，部分地设置在所述谐振部中。所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面可随着所述压电层和所述第二电极的至少一部分通过所述插入层抬升而升高。

所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度可小于所述保护层的覆盖所述中央部的部分的厚度。

在另一总体方面，一种体声波谐振器包括：基板；保护层；以及谐振部，包括压电层、第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述压电层与所述基板之间，所述第二电极设置在所述压电层与所述保护层之间。所述保护层覆盖所述谐振部的中央部和反射部，所述反射部相对于所述中央部使所述第一电极和所述第二电极之间的间隔距离扩大并且围绕所述中央部。所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度小于所述保护层的覆盖所述中央部的部分的厚度。

所述体声波谐振器还可包括插入层，所述插入层部分地设置在所述谐振部中。所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面可随着所述压电层和所述第二电极的至少一部分通过所述插入层抬升而升高。

所述保护层可连续地覆盖所述反射部和设置在所述反射部外侧的外围部。所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度可小于所述保护层的覆盖所述外围部的部分的厚度。

所述保护层的覆盖所述反射部的部分的上表面可相对于所述保护层的覆盖所述中央部的部分的上表面升高。

所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度与所述保护层的覆盖所述中央部的部分的厚度的比值可小于所述第二电极在所述反射部中的部分的厚度与所述第二电极在所述中央部中的部分的厚度的比值。

所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度可小于所述保护层的覆盖所述中央部的部分的厚度，使得所述体声波谐振器的谐振频率与反谐振频率之间的差增大。

所述保护层可包括SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃和AlN中的至少一种，或者可包括包含在所述压电层中的压电材料。

在另一总体方面，一种体声波谐振器包括：基板；保护层；以及谐振部，包括压电层、第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述压电层与所述基板之间，所述第二电极设置在所述压电层与所述保护层之间。所述保护层覆盖所述谐振部的中央部和反射部，所述反射部围绕所述中央部并且形成在所述第二电极的上表面相对于所述中央部升高的区域中。所述保护层的覆盖所述反射部的部分的上表面的倾斜角小于所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面的倾斜角，并且所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度小于所述保护层的覆盖所述中央部的部分的厚度和所述保护层的覆盖所述体声波谐振器的外围部的部分的厚度中的每个，所述外围部设置在所述反射部外侧。

所述保护层的材料的声阻抗率可低于所述第二电极的材料的声阻抗率。

所述第二电极可不设置在所述外围部中。

附图说明

图1是根据实施例的体声波谐振器的平面图。

图2是沿图1的线I-I'截取的截面图。

图3是沿图1的线II-II'截取的截面图。

图4是沿图1的线III-III'截取的截面图。

图5是示出根据实施例的体声波谐振器的用于提高横向波反射性能的结构的截面图和照片。

图6是示出可被包括在保护层中的材料的声阻抗率和可被包括在电极中的材料的声阻抗率的图。

图7和图8是示出根据实施例的体声波谐振器的第二电极的变型结构的截面图。

图9是示出根据实施例的包括体声波谐振器的滤波器的立体图。

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要素。附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，可夸大附图中的要素的相对尺寸、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、变型及等同方案将是易于理解的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须按照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易于理解的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域已知的特征的描述。

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仅用于示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的在理解本申请的公开内容之后将易于理解的许多可行方式中的一些可行方式。

在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的要素被描述为“在”另一要素“上”、“连接到”另一要素或“结合到”另一要素时，该要素可直接“在”另一要素“上”、直接“连接到”另一要素或直接“结合到”另一要素，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他要素。相比之下，当要素被描述为“直接在”另一要素“上”、“直接连接到”另一要素或“直接结合到”另一要素时，不存在介于它们之间的其他要素。

在此，注意的是，关于实施例或示例的术语“可”的使用(例如，关于实施例或示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实施例或示例，并且全部实施例或示例不限于此。

如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任何一项或者任何两项或更多项的任何组合。

尽管可在此使用诸如“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限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、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示出的一个要素与另一要素的关系。这样的空间相对术语意在除了包含附图中描绘的方位之外还包含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要素位于“上方”或“上面”的要素将相对于另一要素位于“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。

在此使用的术语仅用于描述各种示例且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指出，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、要素和/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、要素和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可发生附图中所示的形状的变化。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的具体形状，而是包括制造期间发生的形状的改变。

在此描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将易于理解的各种方式进行组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种构造，但是在理解本申请的公开内容之后将易于理解的其他构造是可行的。

图1是根据实施例的体声波谐振器的平面图。图2是沿图1的线I-I'截取的截面图。图3是沿图1的线II-II'截取的截面图。图4是沿图1的线III-III'截取的截面图。

参照图1至图4，根据实施例的体声波谐振器100可包括基板110、谐振部120和保护层160。

基板110可以是硅基板。例如，可使用硅晶片或绝缘体上硅(SOI)型基板作为基板110。

绝缘层115可设置在基板110的上表面上，以使基板110和谐振部120电隔离。另外，当在体声波谐振器的制造工艺期间形成腔C时，绝缘层115可防止基板110被蚀刻气体蚀刻。

在这种情况下，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)中的任何一种或者任何两种或更多种的任何组合形成，并且可通过化学气相沉积、RF磁控溅射和蒸镀中的任何一种工艺形成。

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内侧。腔C可形成为空的空间(例如，气腔)，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内侧，所以形成在牺牲层140上的谐振部120可整体上形成为平坦的。

可沿着腔C的边界设置蚀刻停止部145。由于可设置蚀刻停止部145以防止在腔C的形成工艺期间蚀刻超出腔区域，所以蚀刻停止部145可包含与绝缘层115的材料相同的材料，但不限于此。

膜层150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，当使用包括氟(F)或氯(Cl)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形成。在这种情况下，膜层150可包括二氧化硅(SiO₂)和氮化硅(Si₃N₄)中的任一种或两种。

另外，膜层150可利用包括氧化镁(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)中的任何一种或者任何两种或更多种的任何组合的介电层形成，或者可利用包括铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)、铂(Pt)、镓(Ga)和铪(Hf)中的至少一种的金属层形成。

谐振部120包括例如第一电极121、压电层123和第二电极125。在谐振部120中，第一电极121、压电层123和第二电极125从底部顺序地堆叠。因此，在谐振部120中，压电层123设置在第一电极121与第二电极125之间。

由于谐振部120形成在膜层150上，因此膜层150、第一电极121、压电层123和第二电极125可顺序地堆叠在基板110上以形成谐振部120。

谐振部120可根据施加到第一电极121和第二电极125的射频(RF)信号的频率基于压电层123引起谐振，可允许处于谐振频率和反谐振频率中的一个的RF信号特别容易地通过，并且可适当地阻隔处于谐振频率和反谐振频率中的另一个的RF信号。

谐振部120可包括中央部S和扩展部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，在扩展部E中，插入层170设置在第一电极121与压电层123之间。

中央部S是设置在谐振部120的中央处的区域，并且扩展部E是沿着中央部S的周边设置的区域。因此，扩展部E是从中央部S向外延伸的区域，并且是沿着中央部S的周边形成为连续环形的区域。然而，如果需要，则扩展部E的一部分可形成为不连续的环形。

因此，如图2所示，在穿过中央部S截取的谐振部120的截面中，扩展部E设置在中央部S的两端。另外，插入层170可设置在扩展部E中。

插入层170可具有倾斜表面L，所述倾斜表面L的厚度在远离中央部S的方向上增加。插入层170的倾斜表面L的厚度为插入层170的具有倾斜表面L的倾斜部的厚度。

在扩展部E中，压电层123和第二电极125设置在插入层170上。因此，压电层123和第二电极125的位于扩展部E中的部分可具有沿着插入层170的形状的倾斜表面。

此外，由于扩展部E可被限定为包括在谐振部120中，所以也可在扩展部E中发生谐振。然而，这里的公开内容不限于这种构造，谐振可不在扩展部E中发生并且可仅在中央部S中发生。

第一电极121和第二电极125可利用导体(例如，金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬、镍或包括金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬和镍中的任何一种或者任何两种或更多种的任何组合的金属)形成，但不限于此。

在谐振部120中，第一电极121形成为具有比第二电极125的面积大的面积，并且第一金属层180设置在第一电极121的外部部分上。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，并且可设置为围绕谐振部120。

由于第一电极121设置在膜层150上，因此第一电极121整体上形成为平坦的。此外，由于第二电极125设置在压电层123上，因此第二电极125可包括与压电层123的形状相对应的弯曲部。

第二电极125可整体设置在中央部S中，也可部分地设置在扩展部E中。因此，第二电极125可包括设置在压电层123的压电部123a上的部分(稍后将描述)和设置在压电层123的弯曲部123b上的部分。

更具体地，在实施例中，第二电极125可设置为覆盖压电层123的整个压电部123a和倾斜部1231的一部分。因此，第二电极的设置在扩展部E中的部分(图4中的125a)具有比倾斜部1231的倾斜表面的面积小的面积，并且在谐振部120中，第二电极125形成为具有比压电层123的面积小的面积。

因此，如图2所示，在穿过中央部S截取的谐振部120的截面中，第二电极125的端部设置在扩展部E中。另外，第二电极125的设置在扩展部E中的端部设置为使得其至少一部分与插入层170叠置。这里，叠置是这样的构造：在所述构造中，当第二电极125投影到其上设置有插入层170的平面上时，投影在该平面上的第二电极125的形状与插入层170的形状重叠。

第一电极121和第二电极125中的每个可用作用于输入和输出诸如射频(RF)信号的电信号的输入电极和输出电极中的任一个。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。

如图4所示，当第二电极125的端部位于稍后将更详细描述的压电层123的倾斜部1231上时，就谐振部120的声阻抗而言，局部结构从中央部S形成为稀疏-密集-稀疏-密集结构，因此，朝向谐振部120的内部反射横向波的反射界面增加。因此，由于大多数横向波不能逸出到谐振部120的外部而是反射到谐振部120中，因此可改善体声波谐振器100的性能。

压电层123是产生将电能转换成声波形式的机械能的压电效应的部分，并且形成在稍后将更详细描述的第一电极121和插入层170上。

氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、掺杂氮化铝、锆钛酸铅、石英等可选择性地用作压电层123的材料。掺杂的氮化铝还可包括稀土金属、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)中的任何一种或者任何两种或更多种的任何组合。过渡金属可包括铪(Hf)、钛(Ti)、锆(Zr)、钽(Ta)和铌(Nb)中的任何一种或者任何两种或更多种的任何组合。碱土金属还可包括镁(Mg)。例如，压电层123的掺杂到氮化铝(AlN)中的元素的含量可在0.1at％至30at％的范围内。掺杂到氮化铝(AlN)中的元素可以是钪(Sc)。因此，可增加压电层123的压电常数，并且可以增加体声波谐振器的K_t ²。

例如，压电层123可包括设置在中央部S中的压电部123a和设置在扩展部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125一起形成平坦形状。

弯曲部123b可以是从压电部123a向外延伸并位于扩展部E中的区域。

弯曲部123b设置在插入层170上，并且形成为使得弯曲部123b的上表面根据插入层170的形状上升。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上升以与插入层170的厚度和形状相对应。

弯曲部123b可以包括倾斜部1231和延伸部1232。

倾斜部1231是形成为沿着插入层170(稍后将描述)的倾斜表面L倾斜的部分。此外，延伸部1232是从倾斜部1231向外延伸的部分。

倾斜部1231可形成为与插入层170的倾斜表面L平行，并且倾斜部1231的倾斜角可与插入层170的倾斜表面L的倾斜角相同。

插入层170设置在由膜层150、第一电极121和蚀刻停止部145形成的表面上。因此，插入层170部分地设置在谐振部120中并且部分地设置在第一电极121与压电层123之间。

插入层170围绕中央部S设置以支撑压电层123的弯曲部123b。因此，压电层123的弯曲部123b可根据插入层170的形状分成倾斜部1231和延伸部1232。

在该实施例中，插入层170设置在除了中央部S之外的区域中。例如，插入层170可设置在基板110上除了中央部S之外的整个区域中，或者可设置在基板110上除了中央部S之外的部分区域中。

插入层170形成为具有在远离中央部S的方向上增加的厚度。由于这种构造，邻近中央部S设置的插入层170的侧表面形成为具有特定倾斜角θ的倾斜表面L。例如，插入层170的侧表面的倾斜角θ可在5°至70°的范围内。

压电层123的倾斜部1231沿着插入层170的倾斜表面L形成，并且因此倾斜部1231的倾斜角可与插入层170的倾斜表面L的倾斜角相同。因此，与插入层170的倾斜表面L类似，倾斜部1231的倾斜角可在5°至70°的范围内。与插入层170的倾斜表面L类似，堆叠在插入层170的倾斜表面L上的第二电极125的倾斜角也可在5°至70°的范围内。

插入层170可利用诸如二氧化硅(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，但是可利用与压电层123的材料不同的材料形成。

例如，插入层170可包括金属材料，可利用包含钪(Sc)的铝合金材料形成，并且可利用其中包括氮(N)或氟(F)的SiO₂薄膜形成。

谐振部120可通过腔C与基板110间隔开，腔C形成为空的空间。可以通过在体声波谐振器100的制造工艺期间将蚀刻气体(或蚀刻溶液)供应到流入孔(图1的H)来去除牺牲层140的一部分来形成腔C。

体声波谐振器100可包括保护层160，以从外部保护体声波谐振器100。保护层160可设置在由第二电极125和压电层123的弯曲部123b形成的表面上。

第一电极121和第二电极125可延伸到谐振部120的外侧。另外，第一金属层180和第二金属层190可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)和铝合金中的任何一种形成。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可用作将基板110上的体声波谐振器100的第一电极121和第二电极125电连接到与其相邻设置的另一体声波谐振器的电极的连接互连件。

第一金属层180可穿透保护层160并且可结合到第一电极121。

另外，在谐振部120中，第一电极121可具有比第二电极125的面积大的面积，并且第一金属层180可形成在第一电极121的外围部分上。

因此，第一金属层180沿着谐振部120的周边设置，并且设置为围绕第二电极125。然而，本公开不限于这种构造。

位于谐振部120上的保护层160的至少一部分可与第一金属层180和第二金属层190接触。由于第一金属层180和第二金属层190可利用具有高热导率和大体积的金属材料形成，因此可改善散热效果。

因此，保护层160可连接到第一金属层180和第二金属层190，使得在压电层123中产生的热可经由保护层160快速传递到第一金属层180和第二金属层190。

例如，保护层160的至少一部分可设置在第一金属层180和第二金属层190下方，并且可介于第一金属层180与压电层123之间，以及第二金属层190与第二电极125之间。

参照图4，谐振部120可包括中央部(A区域)、反射部(B区域)、反射控制部(C区域)和外围部(D区域)。

由于中央部(A区域)可具有第一电极121、压电层123和第二电极125彼此竖直地重叠的结构，因此中央部(A区域)可有效地竖直振动。因此，施加到第一电极121和/或第二电极125的RF信号的大部分能量可对应于中央部(A区域)中的竖直振动能量。

然而，谐振部120可以不是完全竖直对称的，并且谐振部120中的竖直不对称因素可增加将RF信号的能量转换为横向波的比率。由于横向波可以是从谐振部120横向泄漏的能量，因此RF信号在第一电极121与第二电极125之间通过的过程中的能量损耗可能随着横向波分量的增加而增加。

考虑到体声波谐振器100的电路，可将其解释为存在彼此并联连接到施加RF信号的端子的多个信号路径。多个信号路径中的一个可以是其中能量根据竖直振动被转换和逆转换的竖直路径(例如，中央部(A区域))，并且多个信号路径中的另一个可以是横向波发生泄漏的水平路径(例如，在中央部(A区域)和侧部之间)。RF信号的能量中通过竖直路径的分量与通过水平路径的分量之间的比值可基于竖直路径的声阻抗与水平路径的声阻抗之间的比值。

因此，由于与中央部(A区域)相邻的反射部(B区域)的声阻抗高于中央部(A区域)的声阻抗，因此可降低将RF信号的能量转换为横向波分量的比率。因此，可减少谐振部120中的RF信号的能量损耗。

根据分析，由于与中央部(A区域)相邻的反射部(B区域)的声阻抗高于中央部(A区域)的声阻抗，因此反射部(B区域)可更有效地反射横向波分量，因此，可减少在RF信号在第一电极121和第二电极125之间通过的过程中的能量泄漏。

第二电极125在反射部(B区域)中的部分的上表面可相对于第二电极125在中央部(A区域)中的部分的上表面升高，以围绕中央部(A区域)。可选地，可增加反射部(B区域)中的第一电极121与第二电极125之间的距离。例如，随着压电层123和第二电极125因插入层170而升高，第二电极125在反射部(B区域)中的部分的上表面可至少部分地升高。然而，本公开不限于这种构造。

因此，就横向波通过反射部(B区域)的方向(例如，相对于水平方向倾斜的方向)而言，谐振部120的反射部(B区域)中的总声压可由于第一电极121和/或第二电极125而高于谐振部120的中央部(A区域)中的总声压，并且可由于插入层170而进一步更高。由于声压可与声阻抗成比例，因此反射部(B区域)可具有比中央部(A区域)的声阻抗高的声阻抗，并且可减少横向波分量本身或者可减少横向波的横向泄漏。

声阻抗可由通过将声传输面积除以声阻抗率而获得的比值来定义，并且声传输面积可随着对应部分的厚度增加而更大。因此，假设谐振部120和保护层160的组合结构在反射部(B区域)中的部分的平均非声阻抗是固定的，则谐振部120和保护层160的组合结构在反射部(B区域)中的部分的声阻抗可随着谐振部120和保护层160的组合结构的厚度减小而增加。

由于为了改善谐振部120的竖直振动的效率，第二电极125可包括具有相对高声压的材料(例如，钼)，因此第二电极125的声阻抗率可高于压电层123、保护层160和插入层170的声阻抗率。

因此，如果减小压电层123、保护层160和插入层170中的至少一个的厚度以减小谐振部120和保护层160的组合结构的厚度，则谐振部120和保护层160的组合结构的平均非声阻抗可增大，并且因此谐振部120和保护层160的组合结构在反射部(B区域)中的部分的声阻抗可更高。

这里，压电层123和/或插入层170具有使第二电极125在反射部(B区域)中的部分的上表面升高或者使第一电极121与第二电极125之间的距离增大的结构，压电层123和/或插入层170的厚度的变化可影响反射部(B区域)中的总声压。

因此，与压电层123和/或插入层170的厚度的减小相比，保护层160的厚度的减小可更显著地影响谐振部120和保护层160的组合结构的声阻抗的减小。

保护层160可一起覆盖中央部(A区域)和反射部(B区域)，并且保护层160中覆盖反射部(B区域)的部分的上表面可比第二电极125在反射部(B区域)中的部分的上表面更平缓地倾斜。保护层160中覆盖反射部(B区域)的部分的上表面的倾斜角θ2可小于第二电极125在反射部(B区域)中的部分的上表面的倾斜角(其可与θ相同)。

因此，由于保护层160中覆盖反射部(B区域)的部分的厚度可协调地减小，因此反射部(B区域)可具有比中央部(A区域)的声阻抗更高的声阻抗，并且可减少横向波分量本身或者减少横向波的横向泄漏。

由于第二电极125在反射部(B区域)中的部分的上表面的倾斜角(其可与θ相同)可在5°至70°的范围内，因此第二电极125在反射部(B区域)中的部分的上表面和下表面可分别相对于第二电极125在中央部(A区域)中的部分的上表面和下表面倾斜。另外，保护层160中覆盖反射部(B区域)的部分的上表面的倾斜角θ2可大于0°且小于70°，并且保护层160中覆盖反射部(B区域)的部分的上表面可相对于保护层160中覆盖中央部(A区域)的部分的上表面上升。

反射控制部(C区域)可围绕反射部(B区域)，并且外围部(D区域)可围绕反射控制部(C区域)。由于反射控制部(C区域)和/或外围部(D区域)可提供相邻部分之间的声阻抗的差，因此可改善体声波谐振器100的横向波反射效率。

第二电极125可不设置在反射控制部(C区域)和外围部(D区域)中。由于具有相对高的非声阻抗的第二电极125不设置在反射控制部(C区域)和外围部(D区域)中，所以反射控制部(C区域)的声阻抗可高于反射部(B区域)的声阻抗。随着第二电极125在水平方向上变长，反射控制部(C区域)可变小或者可被省略。

图5是示出根据示例性实施例的能够提高体声波谐振器的横向声波的反射性能的结构的截面图和照片。

参照图5，根据实施例的体声波谐振器100c可包括第一电极121c、压电层123c、第二电极125c以及保护层160c，并且还可包括插入层170c以及膜层150c，根据实施例的体声波谐振器100d可包括第一电极121d、压电层123d、第二电极125d以及保护层160d，并且还可包括插入层170d以及膜层150d。

体声波谐振器100c和100d的相应保护层160c和160d中覆盖反射部(B区域)的部分的厚度T2可小于相应保护层160c和160d中覆盖中央部(A区域)的部分的厚度T1。例如，通过将保护层160c和160d中覆盖反射部(B区域)的部分的厚度T2除以保护层160c和160d中覆盖中央部的部分的厚度T1获得的比值可小于通过将第二电极125c和125d的在反射部(B区域)中的部分的厚度除以第二电极125c和125d的在中央部(A区域)中的部分的厚度获得的比值。

因此，反射部(B区域)可具有比中央部(A区域)的声阻抗更高的声阻抗，并且可减少横向波分量本身或者可减少横向波的横向泄漏。

这里，保护层160c和160d的厚度T1、T2、T3和T4的参考方向可被定义为与对应部分的上表面垂直的方向，并且还可与横向波通过对应部分的方向垂直。例如，可通过使用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜和表面轮廓仪中的任何一种或者任何两种或更多种的任何组合进行分析来测量厚度T1、T2、T3和T4以及倾斜角θ和θ2。

由于保护层160c和160d的覆盖反射部(B区域)的部分的上表面可比第二电极125c和125d的在反射部(B区域)中的部分的上表面更平缓地倾斜，因此保护层160c和160d可在位于覆盖反射部(B区域)的部分中的边缘处具有最小厚度Tmin。

例如，保护层160c和160d可进一步覆盖反射控制部(C区域)和/或外围部(D区域)，并且可连续地覆盖反射部(B区域)和中央部(A区域)。

保护层160c和160d的覆盖反射部(B区域)的部分的厚度T2可小于保护层160c和160d的覆盖外围部(D区域)的部分的厚度T4。因此，反射部(B区域)和外围部(D区域)之间的声阻抗差可变大，因此可进一步改善横向波反射效率。

例如，保护层160c和160d的厚度差可通过在中央部(A区域)、反射部(B区域)、反射控制部(C区域)和外围部(D区域)中均匀地沉积保护层160c和160d并且随后局部蚀刻反射部(B区域)来实现。例如，根据保护层160c和160d的材料蚀刻特性或尺寸，可选择性地使用物理蚀刻(例如，干法蚀刻、细颗粒碰撞)、化学蚀刻(例如，湿法蚀刻、使用用于形成腔的蚀刻气体)和反应离子蚀刻中的至少一种作为局部蚀刻。然而，反射部(B区域)的蚀刻不限于前述示例。

例如，保护层160c和160d的上表面的平滑度可通过蚀刻保护层160c和160d或者频率调整之前和之后的退火来实现，或者可通过对频率调整的区域进行调整来实现。

频率调整是指精细蚀刻包括保护层160c和160d的中央部(A区域)的区域，以便更精确地将体声波谐振器的谐振频率和/或反谐振频率匹配到期望的频率。也就是说，保护层160c和160d不仅可保护体声波谐振器100c和100d，而且还有助于频率微调。

图6是示出可包含在保护层中的材料的声阻抗率和可包含在电极中的材料的声阻抗率的图。

参照图6，可将与声阻抗率相对应的阻抗计算为与声压相对应的密度和声速的乘积。

SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃和AlN的声阻抗率均可低于钼(Mo)的声阻抗率。由于保护层可包含SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃和AlN中的任何一种或者任何两种或更多种的任何组合，并且第二电极可包含钼(Mo)，因此保护层的声阻抗率可低于第二电极的声阻抗率。

由于压电层的声阻抗率也可低于第二电极的声阻抗率，因此保护层可包含与压电层中包含的压电材料相同的材料。

随着保护层的覆盖反射部的部分的厚度减小，谐振部和保护层的组合结构在反射部中的部分的总厚度可减小，并且组合结构在反射部中的部分的总声压可增大。由于声阻抗可与声压成比例并且可与传输面积(或厚度)成反比，因此组合结构在反射部中的部分的声阻抗可高于组合结构在中央部中的部分的声阻抗，组合结构在反射部中的部分具有厚度相对较小或上表面更平缓地倾斜的保护层。

制造并测试了包括具有50μm²的水平面积的中央部的第一体声波谐振器和包括具有70μm²的水平面积的中央部的第二体声波谐振器。当第一体声波谐振器的保护层的覆盖反射部的部分的厚度小于第一体声波谐振器的保护层的覆盖中央部的部分的厚度时，插入损耗、横向波反射特性和K_t ²分别为0.055dB、36.63dB和7.29％。当第二体声波谐振器的保护层的覆盖反射部的部分的厚度小于第二体声波谐振器的保护层的覆盖中央部的部分的厚度时，插入损耗、横向波反射特性和K_t ²分别为0.038dB、33.78dB和7.59％。其中保护层的覆盖反射部的部分的厚度小于保护层的覆盖中央部的部分的厚度的第一体声波谐振器的插入损耗可低于具有厚度恒定的保护层的第一体声波谐振器的插入损耗，其中保护层的覆盖反射部的部分的厚度小于保护层的覆盖中央部的部分的厚度的第二体声波谐振器的插入损耗可低于具有厚度恒定的保护层的第二体声波谐振器的插入损耗，其中保护层的覆盖反射部的部分的厚度小于保护层的覆盖中央部的部分的厚度的第一体声波谐振器的横向波反射特性可低于具有厚度恒定的保护层的第一体声波谐振器的横向波反射特性，其中保护层的覆盖反射部的部分的厚度小于保护层的覆盖中央部的部分的厚度的第二体声波谐振器的横向波反射特性可低于具有厚度恒定的保护层的第二体声波谐振器的横向波反射特性，并且其中保护层的覆盖反射部的部分的厚度小于保护层的覆盖中央部的部分的厚度的第一体声波谐振器的K_t ²可高于具有厚度恒定的保护层的第一体声波谐振器的K_t ²，其中保护层的覆盖反射部的部分的厚度小于保护层的覆盖中央部的部分的厚度的第二体声波谐振器的K_t ²可高于具有厚度恒定的保护层的第二体声波谐振器的K_t ²。

由于体声波谐振器的谐振频率与反谐振频率之间的差可随着K_t ²变高而增大，因此保护层的覆盖反射部的部分的厚度可小于保护层的覆盖中央部的部分的厚度，以增大体声波谐振器的谐振频率与反谐振频率之间的差。

参照图7，根据实施例的体声波谐振器100e的第二电极125e可设置在谐振部120e中的压电层123的整个上表面上。因此，第二电极125e的至少一部分可形成在压电层123的延伸部1232以及倾斜部1231上。

尽管第二电极125e可在水平方向上比图1至图5的第二电极125长，但是保护层160e的覆盖反射部(B区域)的部分的厚度可比保护层160e的覆盖中央部(A区域)的部分的厚度薄。因此，反射部(B区域)与中央部(A区域)之间的声阻抗的差可变得更大。

参照图8，根据实施例，具有谐振部120f的体声波谐振器100f的第二电极125f可在水平方向上比图1至图5的第二电极125略长。因此，可形成集成反射部(BC区域)，在集成反射部(BC区域)中集成了图4和图5的反射部和反射控制部。

因此，第二电极125f的上表面可在集成反射部(BC区域)中上升得更高，并且保护层160f的上表面可在集成反射部(BC区域)中更平缓地上升或者可不上升。因此，集成反射部(BC区域)与中央部(A区域)之间的声阻抗的差可变得更大。

如上所述，根据示例性实施例的体声波谐振器可根据需要变型为各种形状。

参照图9，体声波谐振器100se和100sh可包括至少一个串联体声波谐振器100se和/或至少一个分流体声波谐振器100sh。

至少一个串联体声波谐振器100se可电连接在第一端口P1与第二端口P2之间，并且至少一个分流体声波谐振器100sh可电连接在串联体声波谐振器100se与接地端口GND之间。

根据至少一个串联体声波谐振器100se与至少一个分流体声波谐振器100sh之间的谐振频率和/或反谐振频率关系，滤波器芯片可被实现为带通滤波器或陷波滤波器。

由于体声波谐振器100se和100sh可减少横向波本身或者减少横向波的横向泄漏，因此可减少当RF信号通过体声波谐振器100se和100sh中的每个时产生的能量损耗，并且因此可减少滤波器(芯片)的总插入损耗和/或反射损耗。另外，由于可减少根据横向波的谐振频率附近的寄生频率，因此在滤波器(芯片)的带宽的末端处的衰减特性也可变得更陡峭。

第一端口P1、第二端口P2和接地端口GND中的每个可具有穿过基板110的竖直电路径，并且可电连接到可设置在滤波器(芯片)的下表面上的印刷电路板(PCB)。

体声波谐振器100se和100sh可在基板110与盖210之间被容纳在盖210中，并且结合构件220可将盖210结合到基板110和/或膜层150。例如，结合构件220可包括共晶耦合结构，所述共晶耦合结构包括导电环或阳极耦合结构。

根据设计，屏蔽层250可设置在盖210的整个或大部分下表面或者整个或大部分内表面上，并且可连接到结合构件220。

如上所述，根据在此公开的实施例的体声波谐振器可减少谐振和/或反谐振过程中的横向波的出现，或者可减少横向波的横向泄漏，从而减少能量损耗。

虽然本公开包括具体示例，但在理解本申请的公开内容之后将易于理解的是，在不脱离权利要求及其等同方案的精神及范围的情况下，可在这些示例中作出形式和细节上的各种改变。在此描述的示例将仅被理解为描述性意义，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、装置或电路中的组件和/或通过其他组件或它们的等同方案替换或补充描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。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方案限定，并且在权利要求及其等同方案的范围之内的全部变型将被解释为包括在本公开中。

Claims

1.一种体声波谐振器，包括：

基板；

保护层；以及

谐振部，包括压电层、第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述压电层与所述基板之间，所述第二电极设置在所述压电层与所述保护层之间，

其中，所述保护层覆盖所述谐振部的中央部和反射部，所述反射部围绕所述中央部并且形成在所述第二电极的上表面相对于所述中央部升高的区域中，并且

其中，所述保护层的覆盖所述反射部的部分的上表面比所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面更平缓地倾斜。

2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述保护层包括SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃和AlN中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述保护层包括包含在所述压电层中的压电材料。

4.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述保护层的声阻抗率低于所述第二电极的声阻抗率，并且

其中，所述谐振部和所述保护层的组合结构在所述反射部中的部分的声阻抗高于所述组合结构在所述中央部中的部分的声阻抗。

5.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述保护层的覆盖所述反射部的部分的上表面相对于所述保护层的覆盖所述中央部的部分升高。

6.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述保护层连续地覆盖所述反射部和设置在所述反射部外侧的外围部，并且

其中，所述第二电极不设置在所述外围部处。

7.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面和所述第二电极在所述反射部中的部分的下表面分别相对于所述第二电极在所述中央部中的部分的上表面和所述第二电极在所述中央部中的部分的下表面倾斜。

8.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面随着所述第一电极与所述第二电极之间的距离增大而升高。

9.根据权利要求1所述的体声波谐振器，所述体声波谐振器还包括：

插入层，部分地设置在所述谐振部中，

其中，所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面随着所述压电层和所述第二电极的至少一部分通过所述插入层抬升而升高。

10.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度小于所述保护层的覆盖所述中央部的部分的厚度。

11.一种体声波谐振器，包括：

基板；

保护层；以及

其中，所述保护层覆盖所述谐振部的中央部和反射部，所述反射部相对于所述中央部使所述第一电极和所述第二电极之间的间隔距离扩大并且围绕所述中央部，并且

其中，所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度小于所述保护层的覆盖所述中央部的部分的厚度。

12.根据权利要求11所述的体声波谐振器，所述体声波谐振器还包括：

插入层，部分地设置在所述谐振部中，

13.根据权利要求11所述的体声波谐振器，其中，

所述保护层连续地覆盖所述反射部和设置在所述反射部外侧的外围部，并且

其中，所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度小于所述保护层的覆盖所述外围部的部分的厚度。

14.根据权利要求11所述的体声波谐振器，其中，所述保护层的覆盖所述反射部的部分的上表面相对于所述保护层的覆盖所述中央部的部分的上表面升高。

15.根据权利要求11所述的体声波谐振器，其中，所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度与所述保护层的覆盖所述中央部的部分的厚度的比值小于所述第二电极在所述反射部中的部分的厚度与所述第二电极在所述中央部中的部分的厚度的比值。

16.根据权利要求11所述的体声波谐振器，其中，所述保护层包括SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃和AlN中的至少一种。

17.根据权利要求11所述的体声波谐振器，其中，所述保护层包括包含在所述压电层中的压电材料。

18.一种体声波谐振器，包括：

基板；

保护层；以及

其中，所述保护层的覆盖所述反射部的部分的上表面的倾斜角小于所述第二电极在所述反射部中的部分的上表面的倾斜角，并且所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度小于所述保护层的覆盖所述中央部的部分的厚度和所述保护层的覆盖所述体声波谐振器的外围部的部分的厚度中的每个，所述外围部设置在所述反射部外侧。

19.根据权利要求18所述的体声波谐振器，其中，所述保护层的覆盖所述反射部的部分的厚度与所述保护层的覆盖所述中央部的部分的厚度的比值小于所述第二电极在所述反射部中的部分的厚度与所述第二电极在所述中央部中的部分的厚度的比值。

20.根据权利要求18所述的体声波谐振器，其中，所述保护层的材料的声阻抗率低于所述第二电极的材料的声阻抗率。

21.根据权利要求18所述的体声波谐振器，其中，所述第二电极不设置在所述外围部中。