体声波谐振器的制造方法
【专利摘要】提供了一种体声波谐振器（BAWR）。BAWR可以包括设置在基底上的空气空腔、包括压电层的体声波谐振单元以及反射从压电层产生的谐振频率的波的反射层。
【专利说明】体声波谐振器
【技术领域】
[0001]下面的描述涉及一种体声波谐振器(BAWR)。
【背景技术】
[0002]体声波谐振器(BAWR)可以通过设置在压电层之上和/或之下的电极来操作。响应于施加到电极的高频信号，压电层会振动。结果，可以操作BAWR。
[0003]BAWR可以用于无线信号传输，例如，用作无线通信装置、无线发射器、无线传感器的滤波器、发射器、接收器、双工器(duplexer)等。作为另一示例，BAWR可以用于无线数据的输入和输出。
[0004]存在多种类型的用于不同目的的无线通信装置。通常被认为是有线装置的无线装置的数量已经快速增加。因此，期望进行对于以低功率和高速度操作的射频(RF)装置的研究，以消耗更少的能量并节约资源。
【发明内容】
[0005]技术方案
[0006]在一个方面，提供了一种体声波谐振器(BAWR)，所述BAWR包括:体声波谐振单元，包括第一电极、第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间的压电层；以及反射层，反射由于施加到第一电极和第二电极的信号而从压电层产生的谐振频率。
[0007]BAWR还可包括基底和设置在基底上方的空气空腔，其中，反射层设置在空气空腔上并且设置在体声波谐振单元下方。
[0008]反射层可以包括:第一反射层，设置在体声波谐振单元下方；以及第二反射层，设置在第一反射层下方并且设置在空气空腔上，第二反射层的声阻抗高于第一反射层的声阻抗。
[0009]第一反射层可以包括氧化硅基材料、氮化硅基材料、氧化铝基材料和氮化铝基材料中的至少一种。
[0010]第一反射层和第二反射层的厚度均可为谐振频率的波长的大约1/4。
[0011]反射层可以包括频率温度系数(TCF)的符号与体声波谐振单元的TCF的符号相反的至少一种材料。
[0012]反射层可包括具有TCF的材料，反射层的材料的TCF与体声波谐振单元的TCF的和可以近似为零。
[0013]反射层可以设置在体声波谐振单元上。
[0014]反射层可以包括:第一反射层，设置在体声波谐振单元上；以及第二反射层，设置在第一反射层上，第二反射层的声阻抗高于第一反射层的声阻抗。
[0015]第一反射层可以包括氧化硅基材料、氮化硅基材料、氧化铝基材料和氮化铝基材料中的至少一种。
[0016]第二反射层可以包括钥(Mo)、钌(Ru)、钨(W)和钼(Pt)中的至少一种或者Mo、Ru、W和Pt中的至少两种的化合物。
[0017]反射层可以包括:第一反射层，设置在体声波谐振单元下方；第二反射层，设置在第一反射层下方并且设置在空气空腔上，第二反射层的声阻抗高于第一反射层的声阻抗；第三反射层，设置在体声波谐振单元上；以及第四反射层，设置在第三反射层上，第四反射层的声阻抗高于第三反射层的声阻抗。
[0018]第一反射层和第三反射层可由TCF的符号与体声波谐振单兀的TCF的符号相反的材料形成。
[0019]第一反射层和第三反射层可由包括TCF的材料形成，所述材料的TCF与体声波谐振单元的TCF的和可以近似为零。
[0020]在另一方面，提供了一种体声波谐振器(BAWR)，所述BAWR包括:体声波谐振单元，包括第一电极、第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间的压电层；反射层，反射基于施加到第一电极和第二电极的信号而从压电层产生的谐振频率；以及频率温度系数(TCF)补偿层，补偿体声波谐振单元的TCF。
[0021]BAWR还可包括设置在基底上方的空气空腔，其中，反射层设置在空气空腔上并且设置在体声波谐振单元下方。
[0022]TCF补偿层可以设置在压电层之上或之下。
[0023]TCF补偿层可以包括:第一 TCF补偿层，设置在压电层上；以及第二 TCF补偿层，设置在体声波谐振单元下方。
[0024]TCF补偿层可以包括TCF的符号与体声波谐振单元的TCF的符号相反的材料。
[0025]反射层可以包括:第一反射层，设置在体声波谐振单元下方；第二反射层，设置在第一反射层下方并且设置在空气空腔上，第二反射层的声阻抗高于第一反射层的声阻抗。
[0026]其它特征和方面可以通过下面的详细描述、附图以及权利要求而清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是示出移动通信终端的发射频率和接收频率之间的带隙的示例的图。
[0028]图2是示出体声波谐振器(BAWR)的示例的图。
[0029]图3是示出BAWR的另一示例的图。
[0030]图4是示出BAWR的另一示例的图。
[0031 ] 图5是示出BAWR的另一示例的图。
[0032]图6是示出BAWR的另一示例的图。
[0033]图1是示出BAWR的另一示例的图。
[0034]图8是示出BAWR的另一示例的图。
[0035]图9是示出BAWR的另一示例的图。
[0036]在整个附图和详细描述中，除非另有描述，否则相同的附图标号应当被理解为表示相同的元件、特征和结构。为了清楚、示出和方便起见，可以夸大这些元件的相对尺寸和描绘。
【具体实施方式】
[0037]提供下面的详细描述来帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的完整的理解。因此，本领域普通技术人员可以了解这里描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物。另外，为了增加清楚性和简要性，可以省略对公知的功能和构造的描述。
[0038]体声波谐振器(BAWR)通过可以设置在压电层之上和/或之下的电极来操作。响应于施加到电极的高频电势，压电层可以振动。结果，BAWR可以用作滤波器。例如，BAWR可以设置在基底上方，使得它们之间具有空气空腔，从而改善声波的反射特性。
[0039]作为示例，BAWR可以用于无线数据的输入和输出，用作包括在诸如终端的无线通信装置中的滤波器、发射器、接收器或双工器。存在多种类型的用于不同目的的无线通信装置，并且通常被认为是有线装置的无线装置的数量已经快速地增加。因此，可以应用BAWR的领域的数量已经扩张。
[0040]BAWR可以是利用谐振诱发预定频率的波或振荡的装置。例如，该装置可以用作诸如滤波器和振荡器的射频(RF)装置中的组件。
[0041]由于频率源的量有限，所以运营移动通信系统(例如移动电话)的公司会花费大量的成本来分配频率。
[0042]为了防止发射的信号与接收的信号之间出现干扰，可以在发射频率与接收频率之间使用预定的带隙。为了更有效地使用频率资源，期望减小发射频率和接收频率之间的带隙。
[0043]例如，可以使用具有高Q值的谐振器来减小RF通信系统中的带隙。为了满足发射数据和发射速度的增大的量，可以提高带宽。
[0044]BAWR可以是通过使用竖直声波来引起谐振并且电学地使用该谐振的装置。BAWR可以使用空气间隙结构作为反射器以减小在竖直方向产生的声波的损失，或者可以使用其中交替地设置多个反射层的反射器结构。
[0045]由于发射的和接收的数据的量增大，所以可以执行减小分配的频带之间的带隙的操作，以确保更宽的频带。为了实现该想法，期望能够利用窄的带隙来执行无线通信而在发射信号与接收信号之间不出现干扰的设备。
[0046]图1示出了移动通信终端的发射频率和接收频率之间的带隙的示例。
[0047]参照图1，为了满足通信公司的需求，发射频带可以增加宽度101，接收频带可以增加宽度103。由于发射频带增加了宽度101，所以带隙110减小至带隙120。
[0048]可以使用将发射信号和接收信号分开的BAWR来实现双工器。在本示例中，为了使发射信号和接收信号在变窄了的带隙120之内精确且有效地分开，可以使用具有高的品质因子(Q)值和低的频率温度系数(TCF)的BAWR。BAWR的TCF表示在使用BAWR的温度范围内的BAWR的频率变化的比例。在该示例中，随着TCF的值变得越接近零，基于温度的频率变化变得越低。
[0049]图2示出了 BAWR的示例。
[0050]参照图2，BAffR包括基底210、反射层220、体声波谐振单元260和空气空腔270。
[0051]基底210可以是硅或者绝缘体上硅(SOI)类型。在该示例中，体声波谐振单元260包括第一电极230、压电层240和第二电极250。基于施加到第一电极230和第二电极250的信号，反射层220可以反射从压电层240产生的谐振频率的波。
[0052]反射层220可以是其中的反射层具有至少两种特性的结构。例如，反射层220可以包括第一反射层和具有比第一反射层的声阻抗相对高的声阻抗的第二反射层。[0053]参照图2，第一反射层设置在第一电极230的下方，第二反射层设置在第一反射层下方。在该示例中，如果沿从第二电极250到第一电极230的方向(B卩，沿向下的竖直方向)产生的声波被引导为入射在反射层220上，则声波可以被具有不同的声阻抗的两种材料之间的界面反射。在该示例中，被反射的波的大小可以随着两种材料之间的声阻抗的差值的增大而增大。
[0054]例如，从阻抗高的材料向阻抗低的材料行进的声波的相位会被改变大约180度，因此,可以使声波被反射。
[0055]反射层220的第一反射层的声阻抗可以低于第二反射层的声阻抗，第二反射层的声阻抗可以低于空气空腔270的声阻抗。因此，从体声波谐振单元260沿竖直方向产生的声波可以被第二反射层和空气空腔270之间的界面完全反射。例如,与入射波相比,反射波的相位可以具有180度的相位差，因此，反射波可以与入射波偏置，从而减少能量损失。因此，可以减少竖直声波的损失。
[0056]例如，可以通过在基底210上层叠牺牲层，然后对牺牲层进行图案化和蚀刻，来形成空气空腔270。
[0057]由第一反射层和第二反射层反射的声波的反射率可以基于下面的等式进行计算。
【权利要求】
1.一种体声波谐振器(BAWR)，所述BAWR包括: 体声波谐振单元，包括第一电极、第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间的压电层；以及 反射层，反射由于施加到第一电极和第二电极的信号而从压电层产生的谐振频率。
2.如权利要求1所述的BAWR，所述BAWR还包括基底和设置在基底上方的空气空腔，其中，反射层设置在空气空腔上并且设置在体声波谐振单元下方。
3.如权利要求2所述的BAWR，其中，反射层包括: 第一反射层，设置在体声波谐振单元下方；以及 第二反射层，设置在第一反射层下方并且设置在空气空腔上，第二反射层的声阻抗高于第一反射层的声阻抗。
4.如权利要求3所述的BAWR，其中，第一反射层包括氧化硅基材料、氮化硅基材料、氧化铝基材料和氮化铝基材料中的至少一种。
5.如权利要求3所述的BAWR，其中，第一反射层和第二反射层的厚度均为谐振频率的波长的大约1/4。
6.如权利要求1所述的BAWR，其中，反射层包括频率温度系数(TCF)的符号与体声波谐振单元的TCF的符号相反的至少一种材料。
7.如权利要求1所述的BAWR，其中，反射层包括具有TCF的材料， 反射层的材料的TCF与体声波谐振单元的TCF的和近似为零。
8.如权利要求1所述的BAWR，其中，反射层设置在体声波谐振单元上。
9.如权利要求8所述的BAWR，其中，反射层包括: 第一反射层，设置在体声波谐振单元上；以及 第二反射层，设置在第一反射层上，第二反射层的声阻抗高于第一反射层的声阻抗。
10.如权利要求9所述的BAWR，其中，第一反射层包括氧化硅基材料、氮化硅基材料、氧化铝基材料和氮化铝基材料中的至少一种。
11.如权利要求9所述的BAWR，其中，第二反射层包括钥(Mo)、钌(Ru )、钨(W)和钼(Pt)中的至少一种或者Mo、Ru、W和Pt中的至少两种的化合物。
12.如权利要求1所述的BAWR，其中，反射层包括: 第一反射层，设置在体声波谐振单元下方； 第二反射层，设置在第一反射层下方并且设置在空气空腔上，第二反射层的声阻抗高于第一反射层的声阻抗； 第三反射层，设置在体声波谐振单元上；以及 第四反射层，设置在第三反射层上，第四反射层的声阻抗高于第三反射层的声阻抗。
13.如权利要求12所述的BAWR，其中，第一反射层和第三反射层由TCF的符号与体声波谐振单元的TCF的符号相反的材料形成。
14.如权利要求12所述的BAWR，其中，第一反射层和第三反射层由包括TCF的材料形成，所述材料的TCF与体声波谐振单元的TCF的和近似为零。
15.一种体声波谐振器(BAWR)，所述BAWR包括: 体声波谐振单元，包括第一电极、第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间的压电层；反射层，反射基于施加到第一电极和第二电极的信号而从压电层产生的谐振频率；以及 频率温度系数(TCF)补偿层，补偿体声波谐振单元的TCF。
16.如权利要求15所述的BAWR，所述BAWR还包括: 空气空腔，设置在基底上方， 其中，反射层设置在空气空腔上并且设置在体声波谐振单元下方。
17.如权利要求15所述的BAWR，其中，TCF补偿层设置在压电层之上或之下。
18.如权利要求15所述的BAWR，其中，TCF补偿层包括: 第一 TCF补偿层，设置在压电层上；以及 第二 TCF补偿层，设置在体声波谐振单元下方。
19.如权利要求15所述的BAWR，其中，TCF补偿层包括TCF的符号与体声波谐振单元的TCF的符号相反的材料。
20.如权利要求16所述的BAWR，其中，反射层包括: 第一反射层，设置在体声波谐振单元下方； 第二反射层，设置在第一反射层下方并且设置在空气空腔上，第二反射层的声阻抗高于第一反射层的声阻抗。`
【文档编号】H03H9/17GK103534943SQ201280022984
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年6月4日 优先权日:2012年1月18日
【发明者】申济湜, 金德焕, 金哲秀, 朴浩洙, 孙尚郁, 宋寅相, 李文喆, 崔婧 申请人:三星电子株式会社