t2)来说，代 表性实施例的BAW谐振器的声堆叠中的底部电极的厚度为近似4500 A(点603)，且已知 BAW谐振器的声堆叠中的顶部电极的厚度必须为近似3700A(点604)。因此，在根据代表 性实施例的滤波器的BAW谐振器中，为满足指定的性能要求，需要指定的声耦合系数（kt2)。 为达成此声耦合系数（kt2)，A1N压电层的厚度与包括未掺杂A1N压电层的已知BAW谐振器 相比得以显著减小，且代表性实施例的BAW谐振器的声堆叠的电极的对应厚度显著大于包 含未掺杂A1N压电层的已知BAW谐振器的声堆叠的电极的那些对应厚度。因而，代表性实 施例的BAW谐振器的声堆叠的电极的薄层电阻与结合图4A到4B所描述的已知BAW谐振器 的声堆叠的电极的那些薄层电阻相比实质上得以减小。为此，出于说明的目的，电极由钼制 成。
[0065] 对图3中所陈述的薄层电阻对电极厚度的回顾揭示了已知BAW谐振器的底部电极 (厚度2200A)与代表性实施例的BAW谐振器的底部电极(4500A)之间和已知BAW谐振 器的顶部电极（厚度1500A)与代表性实施例的BAW谐振器的顶部电极(3700A)之间的 薄层电阻的显著减小。与结合图4A到4B所描述的已知BAW谐振器的声堆叠的电极的薄层 电阻相比，代表性实施例的BAW谐振器的声堆叠的电极的比较低的薄层电阻导致BAW谐振 器的较低串联电阻（Rs)和减小的欧姆损耗。此外，代表性实施例的BAW谐振器的电极的比 较低的薄层电阻导致串联谐振频率周围的经改善的品质因数Fs(Qs)。此外，在比较大的电 极厚度的情况下，代表性实施例的BAW谐振器的声堆叠变得对于高并联电阻（Rp)来说较有 利，且结果并联谐振频率周围的品质因数Fp(Qp)与已知BAW谐振器的并联谐振频率周围的 品质因数Fp(Qp)相比而被有利地提尚。
[0066] 除代表性实施例的BAW谐振器的性能的上述改善之外，代表性实施例的掺杂压电 层也提供其它改善。具体来说，可用所注释的掺杂剂和代表性实施例的掺杂压电层的掺杂 水平来获得9. 7% (点610)的声耦合系数（kt2)。此增大的声耦合系数（kt2)提供在所选 串联谐振频率（Fs) (2200MHz)下增加的带宽。仍然，从图6B的回顾可了解，底部电极和顶 部电极的厚度（分别为点606和608)刚好达到电极厚度的下限以便提供BAW谐振器的适 当性能。值得注意的是，虚线605在近似2900A(点606)处与垂直线609交叉，而虚线 607在近似2000A(点608)处与垂直线609交叉。因此，即使当代表性实施例的BAW谐振 器的声堆叠的底部电极和顶部电极的厚度达到可接受的最小水平时，包括代表性实施例的 BAW谐振器的滤波器的带宽仍可显著增加。
[0067] 更大体上来说，对于结合图6A到6B所描述的具有被掺杂到9. 0原子百分数的Sc 掺杂型A1N压电层及2200MHz的串联谐振频率（Fs)的BAW谐振器来说，取决于合乎需要的 带宽，机电耦合系数kt2的范围可为从近似6. 5%到近似9. 7%。在这些参数的情况下，Sc 掺杂型压电层具有在近似4200A到近似10000A的范围中的厚度。此外，第一电极的厚 度是在近似3900A到近似2000A的范围中，且第二电极的厚度是在近似4500A到近似 2900A的范围中。
[0068] 应强调，用于实现结合图5A到6B所描述的特定机电耦合系数kt2的特定压电材 料、稀土掺杂剂和掺杂水平仅仅是说明性的且预期其它材料、掺杂剂和掺杂水平以便达成 提供用于提供合乎需要的带宽的为适当值的机电耦合系数kt2但具有低于未掺杂的相同压 电材料的厚度的总体目标，从而以便通过允许声堆叠中的电极具有大于包含未掺杂压电层 的已知BAW谐振器的声堆叠中的电极的那些厚度的厚度来维持或改善代表性实施例的BAW 谐振器的上述性能参数。
[0069] 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
【主权项】
1. 一种体声波BAW谐振器，其包括： 具有第一电极厚度的第一电极； 具有第二电极厚度的第二电极；以及 具有压电层厚度且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，其中对于所述BAW谐振器的特定声耦合系数（kt2) 值和串联谐振频率（F s)，所述第一电极厚度和所述第二电极厚度各自大于包括未掺杂压电 层的BAW谐振器的第一电极的厚度和第二电极的厚度。2. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中，对于所述特定F 3和kt2值，包括掺杂有至 少一种稀土元素的所述压电材料的所述压电层比所述未掺杂压电层的厚度薄。3. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中，对于所述特定F 3和kt2值，所述第一电极 厚度和所述第二电极厚度各自是包括所述未掺杂压电层的所述BAW谐振器的第一电极和 第二电极的所述厚度的近似两倍。4. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述kt2为近似7. 0%。5. 根据权利要求4所述的BAW谐振器，其中包括掺杂有至少一种稀土元素的所述压电 材料的所述压电层具有近似5800 A的厚度。6. 根据权利要求4所述的BAW谐振器，其中所述第一电极具有近似4100 A的厚度。7. 根据权利要求4所述的BAW谐振器，其中所述第二电极具有近似3000 A的厚度。8. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述kt2是在近似6. 5 %到近似9. 0 %的范 围中。9. 根据权利要求8所述的BAW谐振器，其中包括掺杂有至少一种稀土元素的所述压电 材料的所述压电层具有在近似4600 A到近似12000 A的范围中的厚度。10. 根据权利要求8所述的BAW谐振器，其中所述第一电极具有在近似3300 A到近似 2000 A的范围中的厚度。11. 根据权利要求8所述的BAW谐振器，其中所述第二电极具有在近似4500 A到近似 2500 A的范围中的厚度。12. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中，对于所述特定F 3和kt2值，所述第一电 极厚度和所述第二电极厚度各自是包括未掺杂压电层的所述BAW谐振器的第一电极和第 二电极的所述厚度的近似两倍。13. 根据权利要求2所述的BAW谐振器，其中，对于所述特定F 3和kt2值，包括掺杂有 至少一种稀土元素的所述压电材料的所述压电层的所述厚度是所述未掺杂压电层的所述 厚度的近似一半。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、所述第二 电极和所述压电层下方的声反射器，其中所述声反射器、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。15. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述声反射器包括安置于上面安置有所述 第一电极、所述第二电极和所述压电层的基板中的腔。16. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述声反射器包括具有交替的高声阻抗和 低声阻抗的多个层。17. 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A1N。18. 根据权利要求17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。19. 根据权利要求17所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素包括钪Sc。20. 根据权利要求17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。21. 根据权利要求20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 Er022. 根据权利要求17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。23. 根据权利要求19所述的BAW谐振器，其中所述AlN压电材料中的Sc的原子百分数 为近似0.5%到小于近似10. 0%。24. 根据权利要求19所述的BAW谐振器，其中所述AlN压电材料中的Sc的原子百分数 为近似0. 5 %到近似44 %。25. 根据权利要求19所述的BAW谐振器，其中所述AlN压电材料中的Sc的百分数为近 似2. 5%到小于近似5.0%。
【专利摘要】本发明涉及具有掺杂压电层的体声波谐振器。根据代表性实施例，一种体声波BAW谐振器包括：具有第一电极厚度的第一电极；具有第二电极厚度的第二电极；以及具有压电层厚度且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。对于所述BAW谐振器的特定声耦合系数(kt2)值和串联谐振频率(Fs)来说，所述第一电极厚度和所述第二电极厚度各自大于包括未掺杂压电层的BAW谐振器的第一电极的厚度和第二电极的厚度。
【IPC分类】H03H9/17
【公开号】CN104883153
【申请号】CN201510088773
【发明人】克里斯·冯, 菲尔·尼克尔, 约翰·克伊, 凯文·J·格伦纳, 叶堂水
【申请人】安华高科技通用Ip(新加坡)公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月26日
【公告号】US20150244347