体声波谐振器滤波器的制作方法

体声波谐振器滤波器
1.本技术要求于2020年12月24日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0183642号韩国专利申请的优先权的权益，该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
2.以下描述涉及一种体声波谐振器滤波器。


背景技术：

3.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，对在这些装置中使用的小且轻的滤波器、振荡器、谐振元件、声谐振质量传感器等的需求正在增加。
4.诸如体声波(baw)滤波器的体声波谐振器可被构造为实现这种小且轻的滤波器、振荡器、谐振元件、声谐振质量传感器等。与介电滤波器、金属腔滤波器、波导滤波器等相比，由于这种体声波谐振器非常小并且具有良好的性能，因此它可广泛用于需要良好性能(例如，宽通带宽)的现代移动装置的通信模块中。


技术实现要素：

5.提供本发明内容以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，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
6.在一个总体方面，一种体声波谐振器滤波器包括：串联体声波谐振器，串联电连接在第一端口和第二端口之间；第二分路体声波谐振器，分路电连接在所述串联体声波谐振器与地之间，并且所述第二分路体声波谐振器的谐振频率低于所述串联体声波谐振器的谐振频率；以及第一分路体声波谐振器，串联电连接到所述第二分路体声波谐振器，并且所述第一分路体声波谐振器的谐振频率高于所述第二分路体声波谐振器的所述谐振频率，其中，所述串联体声波谐振器和所述第一分路体声波谐振器中的一个或两个包括：第一电极，设置在基板上方；压电层，设置在所述第一电极的上表面上；第二电极，设置在所述压电层的上表面上；以及沟槽，设置在所述第二电极的上表面中或所述第二电极上方，并且向下凹入。
7.所述第一分路体声波谐振器可包括所述第一电极、所述压电层、所述第二电极和所述沟槽。
8.所述第一分路体声波谐振器的所述谐振频率可等于或高于所述串联体声波谐振器的所述谐振频率。
9.所述沟槽可分别设置在所述第一分路体声波谐振器和所述串联体声波谐振器中。
10.所述沟槽的宽度可大于等于0.6μm且小于等于1.8μm。
11.所述沟槽的深度可大于0nm并且小于或等于100nm。
12.所述第一端口和所述第二端口之间的通带的带宽可以是200mhz或更大。
13.当与所述第一端口和所述第二端口之间的通带的最低频率相对应的衰减极点的频率为f，所述沟槽的宽度为w时，w
×
f可大于等于0.6
×
3.485(μm
×
ghz)且小于等于1.8
×
3.485(μm
×
ghz)。
14.当所述第一电极、所述压电层和所述第二电极的重叠面积为a，所述沟槽的宽度为w时，w/a可大于等于0.6/4900(μm/(μm)2)且小于等于1.8/4900(μm/(μm)2)。
15.所述沟槽可在所述第二电极的所述上表面中朝向所述压电层凹入。
16.所述第二电极可包括在所述第二电极的所述上表面上向上凸出的框架，并且所述沟槽的宽度小于所述框架的宽度。
17.所述第二分路体声波谐振器可包括多个第二分路体声波谐振器，所述多个第二分路体声波谐振器分别设置在所述串联体声波谐振器与地之间的多个分路连接路径中，所述第一分路体声波谐振器可设置在所述多个分路连接路径的一部分中，并且所述多个分路连接路径中的其中设置有所述第一分路体声波谐振器的分路连接路径可设置在所述多个分路连接路径中的其中未设置所述第一分路体声波谐振器的多个分路连接路径之间。
18.所述第二分路体声波谐振器可包括多个第二分路体声波谐振器，所述多个第二分路体声波谐振器分别设置在所述串联体声波谐振器与地之间的多个分路连接路径中，所述第一分路体声波谐振器可包括多个第一分路体声波谐振器，所述多个第一分路体声波谐振器串联电连接到所述多个第二分路体声波谐振器中的相应的第二分路体声波谐振器，并且所述多个第二分路体声波谐振器的数量可大于所述多个第一分路体声波谐振器的数量。
19.所述多个分路连接路径中的其中设置有所述多个第一分路体声波谐振器中的一个的至少一个分路连接路径的电感可大于所述多个分路连接路径中的剩余分路连接路径中的每个的电感。
20.所述第一分路体声波谐振器可包括所述沟槽，所述第二分路体声波谐振器可包括沟槽，并且所述第二分路体声波谐振器的所述沟槽的宽度可不同于所述第一分路体声波谐振器的所述沟槽的宽度。
21.所述第二分路体声波谐振器可不包括沟槽。
22.通过以下具体实施方式和附图，其他特征和方面将是易于理解的。
附图说明
23.图1a、图1b、图1c、图1d、图1e、图1f、图1g和图1h是示出根据各种示例的体声波谐振器滤波器的示图。
24.图2是示出根据示例的由体声波谐振器滤波器的串联连接的第一分路体声波谐振器和第二分路体声波谐振器形成的衰减极点的示图。
25.图3a和图3b是示出图1f所示的体声波谐振器滤波器的s参数的曲线图。
26.图3c是示出图1f所示的体声波谐振器滤波器的滚降特性的曲线图。
27.图4a和图4b是示出根据示例的体声波谐振器滤波器的沟槽的示图。
28.图5a是示出根据示例的可包括在体声波谐振器滤波器中的体声波谐振器的详细结构的平面图。
29.图5b是沿着图5a的线i-i'截取的截面图。
30.图5c是沿着图5a的线ii-ii'截取的截面图。
31.图5d是沿着图5a的线iii-iii'截取的截面图。
32.在所有的附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的要素。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明和方便起见，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
33.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，此所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同方案对于本领域普通技术人员将是易于理解的。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，可做出对于本领域普通技术人员将是易于理解的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域普通技术人员将是公知的功能和构造的描述。
34.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，使得本公开将是透彻的和完整的，并将向本领域普通技术人员充分传达本公开的范围。
35.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，并不限于所有示例或实施例包括或实现这样的特征。
36.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。
37.如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一项或任意两项或更多项的任意组合。
38.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。
39.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，则被描述为相对于另一要素在“上方”或“上面”的要素于是将相对于所述另一要素在“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(例如，旋转90度或者处于其他方位)定位，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。
40.在此使用的术语仅用于描述各种示例，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、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。
41.由于制造技术和/或公差，附图中所示出的形状可能发生变化。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括制造期间发生的形状的改变。
42.在此描述的示例的特征可以以在理解本技术的公开内容之后将易于理解的各种方式进行组合。此外，虽然在此描述的示例具有多种构造，但在理解本技术的公开内容之后将易于理解的其他构造是可行的。
43.图1a是示出根据示例的体声波谐振器滤波器的示图。
44.参照图1a，体声波谐振器滤波器50a可包括串联部10a和第一分路部20f，并且可根据射频(rf)信号的频率使rf信号在第一端口p1和第二端口p2之间通过或者阻隔rf信号。
45.参照图1a，体声波谐振器滤波器50a可包括至少一个串联体声波谐振器16、至少一个第一分路体声波谐振器21和至少一个第二分路体声波谐振器22，并且可根据射频(rf)信号的频率使rf信号在第一端口p1和第二端口p2之间通过或者阻隔rf信号。
46.至少一个串联体声波谐振器16、至少一个第一分路体声波谐振器21和至少一个第二分路体声波谐振器22之间的电连接节点可用具有相对低的电阻率的材料来实现。例如金(au)、金-锡(au-sn)合金、铜(cu)、铜-锡(cu-sn)合金、铝(al)、铝合金等，但不限于这些材料。
47.至少一个串联体声波谐振器16、至少一个第一分路体声波谐振器21和至少一个第二分路体声波谐振器22可分别通过压电特性将rf信号的电能转换为机械能，并可将机械能转换为电能。当rf信号的频率更接近体声波谐振器的谐振频率时，可大大增加多个电极之间的能量传递速率。当rf信号的频率更接近体声波谐振器的反谐振频率时，可大大降低多个电极之间的能量传递速率。根据压电特性，反谐振频率可高于谐振频率。
48.至少一个串联体声波谐振器16可串联电连接在第一端口p1和第二端口p2之间。当rf信号的频率更接近谐振频率时，可增加rf信号在第一端口p1和第二端口p2之间的通过率。当rf信号的频率更接近反谐振频率时，可降低rf信号在第一端口p1和第二端口p2之间的通过率。
49.至少一个第二分路体声波谐振器22可分路电连接在至少一个串联体声波谐振器16和地之间，并且当rf信号的频率更接近谐振频率时，可增加rf信号朝向地的通过率，并且当rf信号的频率更接近反谐振频率时，可降低rf信号朝向地的通过率。
50.rf信号在第一端口p1与第二端口p2之间的通过率可随着rf信号朝向地的通过率的增加而降低，并且可随着rf信号朝向地的通过率减小而增加。
51.也就是说，rf信号在第一端口p1和第二端口p2之间的通过率在更接近至少一个第二分路体声波谐振器22的谐振频率或者更接近至少一个串联体声波谐振器16的反谐振频率时会更低。
52.由于反谐振频率高于谐振频率，因此体声波谐振器滤波器50a可具有由最低频率和最高频率形成的通带宽度，最低频率与至少一个第二分路体声波谐振器22的谐振频率相对应，最高频率与至少一个串联体声波谐振器16的反谐振频率相对应。
53.随着至少一个第二分路体声波谐振器22的谐振频率与至少一个串联体声波谐振器16的反谐振频率之间的差增加，可加宽通带宽度。然而，如果差太大，则通带宽度会被分
割。
54.当至少一个串联体声波谐振器16的谐振频率适当地高于至少一个第二分路体声波谐振器22的反谐振频率时，体声波谐振器滤波器50a的带宽会是宽的并且不会被分割。
55.可基于体声波谐振器的物理特性k
t2
(机电耦合因数)来确定体声波谐振器中的谐振频率和反谐振频率之间的差，当体声波谐振器的尺寸或形状改变时，谐振频率和反谐振频率可一起改变。
56.串联部10a可包括串联电连接在第一端口p1和第二端口p2之间的至少一个串联体声波谐振器16。
57.第一分路部20f可设置在至少一个串联体声波谐振器16与地之间的分路连接路径中，并且可包括彼此串联连接并且具有彼此不同的谐振频率的第一分路体声波谐振器21和第二分路体声波谐振器22。第一分路体声波谐振器21的谐振频率可高于第二分路体声波谐振器22的谐振频率。
58.当第一分路体声波谐振器21和第二分路体声波谐振器22彼此串联电连接时，由于第一分路体声波谐振器21和第二分路体声波谐振器22可彼此充当电容器，因此可增加每个分路体声波谐振器的谐振频率。因此，第一分路体声波谐振器21的谐振频率可更接近第一分路体声波谐振器21的反谐振频率，第二分路体声波谐振器22的谐振频率可更接近第二分路体声波谐振器22的反谐振频率。
59.因此，可在第一分路体声波谐振器21的谐振频率和第二分路体声波谐振器22的谐振频率附近形成传输零极点(transmission zero pole)，可在体声波谐振器滤波器50a的带宽附近形成传输零极点，并且可改善带宽的衰减特性。也就是说，传输零极点可根据带宽的最低频率的频率变化和/或最高频率处的频率变化来增加导纳的变化率，并且使体声波谐振器滤波器50a的滚降特性锐化。
60.例如，第一分路体声波谐振器21的谐振频率可大于或等于至少一个串联体声波谐振器16的谐振频率。因此，体声波谐振器滤波器50a的通带的最低频率附近的滚降特性和最高频率附近的滚降特性可一起被锐化。
61.图1b至图1h是示出根据各种示例的体声波谐振器滤波器的示图。此后，为了避免冗余，可省略与以上描述重复的描述。
62.参照图1b，体声波谐振器滤波器50b的串联部10b的至少一个串联体声波谐振器12和16的数量可以是多个，并且第一分路部20b可电连接在串联的多个串联体声波谐振器12和16之间的节点与地之间。可根据串联体声波谐振器滤波器50b所需的规格适当地设置至少一个串联体声波谐振器12和16的数量。
63.参照图1b，第一分路部20b的第一分路体声波谐振器21和第二分路体声波谐振器22的连接位置与图1a中所示的第一分路部的第一分路体声波谐振器21和第二分路体声波谐振器22的连接位置相比可以是不同的。
64.参照图1c，体声波谐振器滤波器50c还可包括第二分路部40-1。
65.第二分路部40-1可设置在至少一个串联体声波谐振器12、13和16之间的连接节点与地之间的分路连接路径中，并且可包括第二分路体声波谐振器42-1，第二分路体声波谐振器42-1具有比第一分路部20f的第一分路体声波谐振器21和第二分路体声波谐振器22的多个谐振频率中的较高的谐振频率更低的谐振频率。
66.因此，第二分路部40-1的第二分路体声波谐振器42-1可在体声波谐振器滤波器50c的带宽的最低频率附近形成极点，并且在体声波谐振器滤波器50c的带宽的最低频率附近的滚降特性可更锐利。例如，第二分路部40-1的第二分路体声波谐振器42-1的至少一个谐振频率可与第一分路部20f的第一分路体声波谐振器21和第二分路体声波谐振器22的多个谐振频率中的较低谐振频率相同。
67.随着串联部10c的多个串联体声波谐振器12、13和16的数量增加，在体声波谐振器滤波器50c的带宽的最高频率附近的滚降特性会变得更锐利。
68.参照图1d，体声波谐振器滤波器50d的第二分路部40d可包括多个第二分路部40-1和40-5，多个第二分路部40-1和40-5分别设置在串联体声波谐振器11、12、13和16之间的连接节点与地之间的多个分路连接路径上。
69.多个第二分路部40-1和40-5可分别包括第二分路体声波谐振器42-1和42-5，第二分路体声波谐振器42-1和42-5具有比第一分路部20f的第一分路体声波谐振器21和第二分路体声波谐振器22的多个谐振频率中的较高的谐振频率更低的谐振频率。
70.串联部10d可包括电连接在多个第二分路部40-1和40-5之间的串联体声波谐振器11和12，并且第一分路部20f可电连接在串联体声波谐振器11和12之间的连接节点与地之间。
71.因此，第一分路部20f可设置为比多个第二分路部40-1和40-5更远离第一端口p1和第二端口p2，并且可相对较少地受到根据外部噪声或rf信号的功率产生的热的影响。因此，由第一分路部20f形成的传输零极点可更稳定地形成(例如，对温度变化更稳定)，并且体声波谐振器滤波器50d可具有更稳定的滚降特性。
72.参照图1e，体声波谐振器滤波器50e可包括第二分路部40e和串联部10e，第二分路部40e可包括多个第二分路部40-2、40-3、40-4和40-5，多个第二分路部40-2、40-3、40-4和40-5分别包括第二分路体声波谐振器42-2、42-3和42-4和42-5，并且串联部10e可包括多个串联体声波谐振器11、12、14、15和16。
73.多个第二分路体声波谐振器22、42-2、42-3、42-4和42-5的数量可大于第一分路体声波谐振器21的数量。
74.因此，多个第二分路体声波谐振器22、42-2、42-3、42-4和42-5可形成体声波谐振器滤波器50e的主带宽，并且多个第一分路体声波谐振器21可使体声波谐振器滤波器50e的主带宽的滚降特性锐化。
75.参照图1f，体声波谐振器滤波器50f可包括第二分路部40g和串联部10f，第二分路部40g可包括多个第二分路部40-1、40-2、40-3、40-4和40-5，多个第二分路部40-1、40-2、40-3、40-4和40-5分别包括第二分路体声波谐振器42-1、42-2、42-3、42-4和42-5，并且串联部10f可包括多个串联体声波谐振器11、12、13、14、15和16。
76.参照图1g，体声波谐振器滤波器50g的第一分路部20g可包括多个第一分路部20g-1和20g-2，多个第一分路部20g-1和20g-2设置在多个串联体声波谐振器11、12、13、14、15和16之间的连接节点与地之间的多个分路连接路径中。
77.第一分路部20g-1可包括第一分路体声波谐振器21-1和第二分路体声波谐振器22-1，第一分路部20g-2可包括第一分路体声波谐振器21-2和第二分路体声波谐振器22-2。
78.串联部10g的多个串联体声波谐振器11、12、13、14、15和16中的至少一个串联体声
波谐振器11可电连接在第一分路部20g-1和20g-2之间。
79.随着多个第一分路体声波谐振器21-1和21-2的数量增加，体声波谐振器滤波器50g的滚降特性会变得锐利。
80.参照图1h，体声波谐振器滤波器50h的第一分路部20h的多个第一分路部20h-1和20h-2可分别包括电感器26-1和26-2，电感器26-1和26-2分别串联电连接到第二分路体声波谐振器22-1和22-2。
81.由于多个第一分路部20h-1和20h-2的电感器26-1和26-2的添加引起的附加电感可对多个第一分路部20h-1和20h-2的谐振频率有贡献，并且基本上不会对多个第一分路部20h-1和20h-2的反谐振频率有贡献。也就是说，具有增加的电感的多个第一分路部20h-1和20h-2的特性可类似于由于体声波谐振器的k
t2
增加而导致的特性。
82.随着k
t2
增加，由于体声波谐振器的谐振频率与反谐振频率之间的差增加，因此多个第一分路部20h-1和20h-2的谐振频率与反谐振频率之间的差可大于多个第二分路部40-1、40-2、40-3和40-4的谐振频率与反谐振频率之间的差。
83.由于多个第一分路部20h-1和20h-2的谐振频率与反谐振频率之间的差大于多个第二分路部40-1、40-2、40-3和40-4的谐振频率与反谐振频率之间的差，因此当串联部10h的多个串联体声波谐振器11、12、13、14、15和16的谐振频率与反谐振频率之间的差变得太大时，可补偿通带宽度的分割。因此，还可加宽体声波谐振器滤波器50h的通带宽度。
84.图2是示出根据示例的通过体声波谐振器滤波器的串联连接的第一分路体声波谐振器和第二分路体声波谐振器形成的衰减极点的示图。
85.参照图2，在体声波谐振器滤波器的第一端口与第二端口之间的s参数fs中，高于参考值ref的频率范围可以是体声波谐振器滤波器的带宽，并且从s参数fs开始衰减处的最低频率bl和最高频率bh开始的线的斜率可以是体声波谐振器滤波器的滚降特性。
86.由第一分路部的第一分路体声波谐振器和第二分路体声波谐振器形成的传输零极点可对应于s参数fs的衰减极点fl和fh。
87.衰减极点fl和fh可使s参数fs的从最低频率bl和最高频率bh开始的线的斜率更陡。
88.图3a和图3b是示出图1f所示的体声波谐振器滤波器的s参数的曲线图。
89.参照图3a，体声波谐振器滤波器的第一端口和第二端口之间的s参数fsf可包括衰减极点flf和fhf，并且体声波谐振器滤波器的带宽可形成为约0.14ghz的宽度，中心频率在约3.55ghz处。体声波谐振器滤波器的带宽的最低频率可形成在3.4ghz至3.6ghz内。另外，作为示例，第一端口和第二端口之间的通带的带宽可以是200mhz或更大。
90.图4a和图4b是示出根据示例的体声波谐振器滤波器的沟槽的示图。
91.参照图4a，包括在体声波谐振器滤波器中的体声波谐振器可以是膜体声波谐振器(fbar)，其中腔112位于基板110和谐振器135之间。
92.参照图4b，包括在根据示例的体声波谐振器滤波器中的体声波谐振器可以是其中支撑部123位于基板110和谐振器135之间的固态安装型谐振器(smr)，在支撑部123中，至少一个绝缘层121和至少一个金属层122交替堆叠。
93.参照图4a和图4b，体声波谐振器可包括谐振器135，还可包括保护层170和/或金属层181和182，并且谐振器135可设置在基板110、绝缘层120以及牺牲层130a和130b上方。
94.谐振器135可包括第一电极140、压电层150和第二电极160。第一电极140可设置在基板110上方，压电层150可设置在第一电极140的上表面上，并且第二电极160可设置在压电层150的上表面上。
95.保护层170可设置在谐振器135上方，并且金属层181和182可设置在第一电极140或第二电极160的上表面上，并且可对应于图1a至图1h中所示的体声波谐振器滤波器的体声波谐振器之间的连接节点。
96.参照图4a和图4b，根据各种示例的体声波谐振器滤波器的串联体声波谐振器和/或第一分路体声波谐振器可包括沟槽164，沟槽164形成在第二电极160的上表面上或第二电极160的上表面上方以向下凹入。例如，沟槽164可具有在第二电极160的上表面上朝向压电层150凹入的形式，并且当在z方向上观察时，沟槽164可具有围绕谐振器135的中央的结构。
97.因此，由于可更锐利地形成图3a中所示的衰减极点，因此可大大降低衰减极点中的s参数，并且体声波谐振器滤波器的滚降特性可更锐利。
98.图3b的多条曲线表示根据第一分路部的第一分路体声波谐振器中存在或不存在沟槽或者沟槽宽度的体声波谐振器滤波器的带宽的最低频率附近的s参数。
99.参照图3b，当第一分路部的第一分路体声波谐振器不包括沟槽时，衰减极点fsf-5可形成为相对钝的，但当第一分路部的第一分路体声波谐振器包括沟槽时，衰减极点fsf-1、fsf-2、fsf-3和fsf-4可相对锐利地形成。
100.衰减极点fsf-1、fsf-2、fsf-3和fsf-4越锐利，体声波谐振器滤波器的带宽的最低频率附近的s参数的斜率越陡。
101.参照图4a和图4b，可适当地设计沟槽164的宽度w1以及谐振器135的宽度和长度。参照图3b，衰减极点fsf-1、fsf-2、fsf-3和fsf-4的锐度可根据沟槽的宽度而变化。
102.与高于体声波谐振器(包括沟槽164)的谐振频率的频率范围内的导纳相比，沟槽164可对较低频率范围内的导纳具有更大的影响，并且可减少低于声波谐振器的谐振频率的频率范围内的寄生噪声。
103.由于体声波谐振器滤波器的带宽的最低频率低于串联体声波谐振器和/或第一分路体声波谐振器的相对高的谐振频率，因此串联体声波谐振器和/或第一分路体声波谐振器可包括沟槽164，使得可减少带宽的最低频率附近的寄生噪声，并且可使衰减极点更锐利。也就是说，根据本公开的各种示例的体声波谐振器滤波器的滚降特性可更锐利。
104.另外，由于串联体声波谐振器的谐振频率和/或第一分路体声波谐振器的谐振频率可低于带宽的最高频率，因此低于串联体声波谐振器的谐振频率和/或第一分路体声波谐振器的谐振频率的频率范围可属于带宽。因此，可减少带宽的寄生噪声，并且还可减少根据本公开的各种示例的体声波谐振器滤波器的插入损耗和/或通带纹波特性。
105.图3c是示出图1f中所示的体声波谐振器滤波器的滚降特性的曲线图。
106.参照图3c，在图3b的s参数中，3.48ghz至3.50ghz的频率范围的斜率(滚降值)可根据沟槽宽度而变化。
107.当沟槽宽度大于等于0.6μm且小于等于1.8μm时，斜率(滚降值)可以是最大的。也就是说，根据示例的体声波谐振器滤波器的串联体声波谐振器和/或第一分路体声波谐振器可包括宽度大于等于0.6μm且小于等于1.8μm的沟槽。因此，体声波谐振器滤波器的滚降
特性可更锐利。
108.由于图3b和图3c的曲线图示出了在a(第一电极、压电层和第二电极的重叠面积)被设置为(70μm)2的状态下的s参数，因此w/a可大于等于0.6/4900(μm/(μm)2)且小于等于1.8/4900(μm/(μm)2)，其中，w(图4a和图4b中的w1)是沟槽的宽度。也就是说，a越大，w可越大。
109.在图3b中，由于衰减极点fsf-1、fsf-2、fsf-3和fsf-4在3.485ghz处形成，因此w
×
f可大于等于0.6
×
3.485(μm
×
ghz)且小于等于1.8
×
3.485(μm
×
ghz)。
110.这里，f是衰减极点的频率，例如，f是与第一端口p1和第二端口p2之间的通带的最低频率相对应的衰减极点的频率。也就是说，f越高，w可越小。因此，体声波谐振器滤波器的滚降特性可更锐利。
111.根据设计，参照图4a和图4b，第二电极160可包括在第二电极160的上表面上向上凸出的框架166。沟槽164的宽度w1可比框架166的宽度w2小。沟槽164的宽度w1可比沟槽的深度长。沟槽的深度可大于0nm并且小于或等于100nm。
112.根据设计，沟槽164的截面的形状可以不是矩形，并且沟槽164的上部的宽度和下部的宽度可彼此不同。这里，沟槽164的宽度w1可被定义为沟槽164的上部的宽度和下部的宽度的平均值，并且可被定义为通过将从沟槽164的上部到下部的宽度的积分值除以高度而获得的值。
113.根据设计，体声波谐振器滤波器的第二分路体声波谐振器可包括与串联体声波谐振器和/或第一分路体声波谐振器的沟槽164基本相同的沟槽，并且可包括具有与沟槽164的宽度w1的宽度不同的宽度的沟槽，或者可不包括沟槽。
114.例如，沟槽的宽度w1和深度可通过使用透射电子显微镜(tem)、原子力显微镜(afm)和表面轮廓仪中的至少一个针对体声波谐振器的截面进行分析来测量。
115.图5a是示出可包括在根据示例的体声波谐振器滤波器中的体声波谐振器的详细结构的平面图，图5b是沿着图5a的线i-i'截取的截面图，图5c是沿着图5a的线ii-ii'截取的截面图，并且图5d是沿着图5a的线iii-iii'截取的截面图。
116.参照图5a至图5d，体声波谐振器100可包括支撑基板1110、绝缘层1115、谐振器1120和疏水层1130。
117.支撑基板1110可以是硅基板。例如，可使用硅晶圆作为支撑基板1110，或者可使用绝缘体上硅(soi)型基板。
118.绝缘层1115可设置在支撑基板1110的上表面上，以使支撑基板1110和谐振器1120电隔离。另外，当在体声波谐振器的制造工艺中形成腔c时，绝缘层1115防止支撑基板1110被蚀刻气体蚀刻。
119.在这种情况下，绝缘层1115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何一种工艺形成。
120.支撑层1140可形成在绝缘层1115上，并且可以以将腔c和蚀刻停止部1145围绕在支撑层1140内部的形式围绕腔c和蚀刻停止部1145设置。
121.腔c可形成为空的空间，并且可通过去除在制备支撑层1140的工艺中形成的牺牲层的一部分来形成，并且支撑层1140可利用牺牲层的剩余部分形成。
122.支撑层1140可利用易被蚀刻的材料(诸如多晶硅或聚合物)形成。然而，支撑层1140不限于这些材料。
123.蚀刻停止部1145沿着腔c的边界设置。提供蚀刻停止部1145以防止在形成腔c的工艺中超出腔区域执行蚀刻。
124.膜层1150形成在支撑层1140上，并且形成腔c的上表面。因此，膜层1150也利用在形成腔c的工艺中不容易被去除的材料形成。
125.例如，当使用诸如氟(f)、氯(cl)等的卤化物基蚀刻气体来去除支撑层1140的一部分(例如，腔区域)时，膜层1150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1150可包括二氧化硅(sio2)和氮化硅(si3n4)中的至少一种。
126.另外，膜层1150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，构造不限于此。
127.谐振器1120包括第一电极1121、压电层1123和第二电极1125。谐振器1120被构造为使得第一电极1121、压电层1123和第二电极1125从底部依次堆叠。因此，谐振器1120中的压电层1123设置在第一电极1121和第二电极1125之间。
128.由于谐振器1120形成在膜层1150上，因此膜层1150、第一电极1121、压电层1123和第二电极1125顺序地堆叠在支撑基板1110上，以形成谐振器1120。
129.谐振器1120可根据施加到第一电极1121和第二电极1125的信号使压电层1123谐振，以产生谐振频率和反谐振频率。
130.谐振器1120可被分成中央部s和延伸部e，在中央部s中，第一电极1121、压电层1123和第二电极1125堆叠成基本上平坦的，在延伸部e中，插入层1170介于第一电极1121和压电层1123之间。
131.中央部s是设置在谐振器1120的中央的区域，并且延伸部e是沿着中央部s的周围设置的区域。因此，延伸部e是从中央部s向外延伸的区域，并且是指沿着中央部s的周围形成为具有连续的环形形状的区域。然而，如果需要，延伸部e可被构造为具有不连续的环形形状(其中一些区域是断开的)。
132.因此，如图5b所示，在谐振器1120被切割的截面中，延伸部e分别设置在中央部s的两端。插入层1170设置在设置于中央部s的两端处的延伸部e的两侧上。
133.插入层1170具有倾斜表面l，与倾斜表面l对应的部分的厚度随着距中央部s的距离增加而变大。
134.在延伸部e中，压电层1123和第二电极1125设置在插入层1170上。因此，位于延伸部e中的压电层1123和第二电极1125具有与插入层1170的形状相对应的倾斜表面。
135.描述了包括在谐振器1120中的延伸部e，因此，谐振也可发生在延伸部e中。然而，各种示例不限于此，并且根据延伸部e的结构，谐振可不发生在延伸部e中，而是谐振可仅发生在中央部s中。
136.第一电极1121和第二电极1125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，但不限于这些材料。
137.在谐振器1120中，第一电极1121形成为具有比第二电极1125的面积更大的面积，
并且第一金属层1180沿着第一电极1121的外周设置在第一电极1121上。因此，第一金属层1180可被设置为与第二电极1125间隔开预定距离，并且可以以围绕谐振器1120的形式设置。
138.由于第一电极1121设置在膜层1150上，因此第一电极1121形成为完全平坦的。另一方面，由于第二电极1125设置在压电层1123上，因此可形成为与压电层1123的形状相对应的弯曲。
139.第一电极1121可用作用于将诸如射频(rf)信号的电信号输入的输入电极和用于将诸如射频(rf)信号的电信号输出的输出电极中的任何一个。
140.第二电极1125设置在整个中央部s中，并且设置在延伸部e的一部分中。因此，第二电极1125可被分成设置在压电层1123(稍后描述)的压电部1123a上的部分和设置在压电层1123的弯曲部1123b上的部分。
141.例如，第二电极1125可被设置为覆盖压电层1123的整个压电部1123a和倾斜部11231的一部分。因此，设置在延伸部e中的第二电极(图5d中的1125a)形成为具有比倾斜部11231的倾斜表面更小的面积，并且谐振器1120中的第二电极1125形成为具有比压电层1123的面积更小的面积。
142.因此，如图5b所示，在谐振器1120的被切割的截面中，第二电极1125的端部设置在延伸部e中。另外，第二电极1125的设置在延伸部e中的端部的至少一部分设置为与插入层1170叠置。这里，“叠置”是指当将第二电极1125投影在其上设置有插入层1170的平面上时，投影在该平面上的第二电极1125的形状与插入层1170叠置。
143.第二电极1125可用作用于将诸如射频(rf)信号等的电信号输入的输入电极和用于将诸如射频(rf)信号等的电信号输出的输出电极中的任何一个。也就是说，当第一电极1121用作输入电极时，第二电极1125可用作输出电极，并且当第一电极1121用作输出电极时，第二电极1125可用作输入电极。
144.如图5d所示，当第二电极1125的端部位于压电层1123的倾斜部11231上时，由于谐振器1120的声阻抗的局部结构从中央部s以稀疏/密集/稀疏/密集的结构形成，因此增加了向谐振器1120内部反射横向波的反射界面。因此，由于大多数横向波不能从谐振器1120向外流动，并且被反射然后传播到谐振器1120的内部，因此可改善声波谐振器的性能。
145.压电层1123是通过压电效应将电能转换成弹性波形式的机械能的部分，并且形成在第一电极1121和插入层1170上。
146.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1123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)。
147.为了改善压电性能，当掺杂到氮化铝(aln)中的元素的含量小于0.1at％时，不能实现比氮化铝(aln)的压电性能更高的压电性能。当掺杂到氮化铝(aln)中的元素的含量超过30at％时，难以制造且难以控制用于沉积的成分，从而可能形成不均匀的结晶相。
148.因此，掺杂到氮化铝(aln)中的元素的含量可在0.1at％至30at％的范围内。
149.压电层1123可利用掺杂有钪(sc)的氮化铝(aln)形成。在这种情况下，可增加压电常数以增加体声波谐振器的k
t2
。
150.压电层1123可包括设置在中央部s中的压电部1123a和设置在延伸部e中的弯曲部1123b。
151.压电部1123a是直接堆叠在第一电极1121的上表面上的部分。因此，压电部1123a介于第一电极1121和第二电极1125之间，以与第一电极1121和第二电极1125一起形成为具有平坦的形状。
152.弯曲部1123b可被定义为从压电部1123a向外延伸并位于延伸部e中的区域。
153.弯曲部1123b设置在插入层1170上，并且形成为弯曲部1123b的上表面沿着插入层1170的形状凸起的形状。因此，压电层1123在压电部1123a和弯曲部1123b之间的边界处弯曲，并且弯曲部1123b对应于插入层1170的厚度和形状而凸起。
154.弯曲部1123b可被分成倾斜部11231和延伸部11232。倾斜部11231是指形成为沿着插入层1170的倾斜表面l倾斜的部分。延伸部11232是指从倾斜部11231向外延伸的部分。倾斜部11231形成为平行于插入层1170的倾斜表面l，并且倾斜部11231的倾斜角度可形成为与插入层1170的倾斜表面l的倾斜角度相同。
155.插入层1170沿着由膜层1150、第一电极1121和蚀刻停止部1145形成的表面设置。因此，插入层1170部分地设置在谐振器1120中，并且设置在第一电极1121和压电层1123之间。
156.插入层1170围绕中央部s设置，以支撑压电层1123的弯曲部1123b。因此，压电层1123的弯曲部1123b可根据插入层1170的形状分成倾斜部11231和延伸部11232。
157.插入层1170可设置在除了中央部s之外的区域中。例如，插入层1170可在支撑基板1110上设置在除了中央部s之外的整个区域中或者设置在一些区域中。
158.插入层1170的一部分形成为具有随着距中央部s的距离增加而变大的厚度。因此，插入层1170具有与中央部s相邻设置的侧表面(倾斜表面l)，插入层1170的侧表面具有恒定的倾斜角θ。
159.当插入层1170的侧表面的倾斜角θ形成为小于5
°
时，为了制造它，插入层1170的厚度会形成为非常薄，或者倾斜表面l的面积会形成得很大。
160.另外，当插入层1170的侧表面的倾斜角θ形成为大于70
°
时，堆叠在插入层1170上的压电层1123或第二电极1125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l上的压电层1123或第二电极1125过度弯曲，因此会在弯曲部中产生裂纹。
161.因此，倾斜表面l的倾斜角θ可形成在大于等于5
°
且小于等于70
°
的范围内。
162.此外，压电层1123的倾斜部11231沿着插入层1170的倾斜表面l形成，因此形成为具有与插入层1170的倾斜表面l的倾斜角相同的倾斜角。因此，与插入层1170的倾斜表面l类似，倾斜部11231的倾斜角也形成在大于等于5
°
且小于等于70
°
的范围内。该构造也可同样地应用于堆叠在插入层1170的倾斜表面l上的第二电极1125。
163.插入层1170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)和氧化锌(zno)的介电材料形成，但是可利用与压电层1123的材料不同的材料形成。
164.另外，插入层1170可用金属材料实现。当体声波谐振器用于5g通信时，因为从谐振器产生大量热量，因此需要平稳地释放从谐振器1120产生的热量。为此，插入层1170可利用
包含钪(sc)的铝合金材料制成。
165.谐振器1120设置为通过形成为空的空间的腔c与支撑基板1110间隔开。
166.在制造体声波谐振器的工艺中，可通过以下方式形成腔c：向入口孔(图5a中的h)供应蚀刻气体(或蚀刻溶液)来去除支撑层1140的一部分。
167.因此，腔c由以下空间组成：上表面(顶表面)和侧表面(壁表面)由膜层1150形成并且腔c的底表面由支撑基板1110或绝缘层1115形成。此外，膜层1150可根据制造方法的顺序仅形成在腔c的上表面(顶表面)上。
168.保护层1160沿着体声波谐振器100的表面设置，以保护体声波谐振器100免受外部影响。保护层1160可沿着由第二电极1125和压电层1123的弯曲部1123b形成的表面设置。
169.保护层1160可被部分地去除以用于在制造工艺期间的最终工艺中的频率控制。例如，保护层1160的厚度可在制造工艺期间通过频率微调来控制。
170.为此，保护层1160可包括适用于频率微调的二氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、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)、氧化锌(zno)、非晶硅(a-si)和多晶硅(p-si)中的一种，但不限于此。
171.第一电极1121和第二电极1125可从谐振器1120向外延伸。另外，第一金属层1180和第二金属层1190可分别设置在延伸部e的上表面上。
172.第一金属层1180和第二金属层1190可利用金(au)、金-锡(au-sn)合金、铜(cu)、铜-锡(cu-sn)合金、铝(al)或铝合金中的任何一种材料制成。这里，铝合金可以是铝-锗(al-ge)合金或铝-钪(al-sc)合金。
173.第一金属层1180和第二金属层1190可用作连接布线，连接布线将体声波谐振器的电极1121和1125与彼此相邻设置的其他体声波谐振器的电极电连接。
174.第一金属层1180的至少一部分可接触保护层1160并且可结合到第一电极1121。
175.另外，在谐振器1120中，第一电极1121形成为具有比第二电极1125的面积更大的面积，并且第一金属层1180形成在第一电极1121的周围部分上。
176.因此，第一金属层1180沿着谐振器1120的周围设置，因此以围绕第二电极1125的形式设置。然而，构造不限于此。
177.在体声波谐振器中，疏水层1130可设置在保护层1160的表面上和腔c的内壁上。
178.当体声波谐振器在潮湿环境中使用或在室温下长时间放置时，羟基(oh基团)被吸附到体声波谐振器的保护层1160，从而可出现频率波动由于质量负载而增大或谐振性能劣化的问题。
179.例如，当疏水层1130未形成在体声波谐振器的表面上时，羟基(oh基团)可更容易地吸附到保护层1160以形成羟基化物。由于羟基化物具有高表面能并且是不稳定的，因此它试图通过吸附水等来降低表面能，导致质量负载。
180.另一方面，当疏水层1130形成在体声波谐振器的表面上时，由于表面能低且稳定，因此不需要通过吸附水、羟基(oh基团)等来降低表面能。因此，疏水层1130可用于抑制水、羟基(oh基团)等的吸附，从而显著减小频率波动，因此保持均匀的谐振器性能。
181.疏水层1130可利用自组装单层(sam)而不是聚合物形成。当疏水层1130利用聚合物形成时，由于聚合物引起的质量可影响谐振器1120。然而，在体声波谐振器中，由于疏水
层1130利用自组装单层形成，因此可显著减小体声波谐振器的频率波动。另外，疏水层1130的厚度可根据在腔c中的位置均匀地形成。
182.疏水层1130可通过气相沉积具有疏水性的前驱体来形成。在这种情况下，疏水层1130可沉积为具有或更小(例如，几至几十)的厚度的单层。作为具有疏水性的前驱体材料，可利用沉积后与水的接触角为90
°
或更大的材料形成。例如，疏水层1130可包含氟(f)成分，并且可包括氟(f)和硅(si)。例如，可使用具有硅胶头的碳氟化合物，但是构造不限于此。
183.此外，为了改善构成疏水层1130的自组装单层与保护层1160之间的粘附性，可在形成疏水层1130之前首先在保护层1160的表面上形成粘合层(未示出)。
184.可通过在保护层1160的表面上气相沉积具有疏水性官能团的前驱体来形成结合层。作为用于沉积结合层的前驱体材料，可使用具有硅头部的碳氢化合物或具有硅头部的硅氧烷，但是构造不限于此。
185.由于在形成第一金属层1180和第二金属层1190之后形成疏水层1130，因此可沿着保护层1160的表面、第一金属层1180的表面和第二金属层1190的表面形成疏水层1130。在附图中，示出了疏水层1130未设置在第一金属层1180的表面上和第二金属层1190的表面上的示例，但是构造不限于此。疏水层1130也可根据需要设置在第一金属层1180的表面上和第二金属层1190的表面上。
186.另外，疏水层1130不仅可设置在保护层1160的上表面上，而且还可设置在腔c的内表面上。
187.形成在腔c中的疏水层1130可形成在形成腔c的整个内壁上。因此，疏水层1130也可形成在形成谐振器1120的下表面的膜层1150的下表面上。
188.在这种情况下，可抑制羟基吸附到谐振器1120的下部。
189.羟基的吸附可出现在腔c中以及保护层1160中。因此，为了使由于羟基吸附引起的质量负载和相应的频率下降最小化，可优选的是，不仅阻止羟基吸附在保护层1160上，而且还阻止羟基吸附在腔c的上表面(膜层的下表面)、谐振器的下表面上。
190.除此之外，当疏水层1130形成在腔c的上表面/下表面或侧表面上时，疏水层1130还可提供抑制粘连现象的发生的效果，在粘连现象中，谐振器1120由于在形成腔c之后的湿法工艺或清洁工艺中的表面张力而粘附到绝缘层1115。
191.此外，作为示例示出了疏水层1130形成在腔c的整个内壁上的情况，但是构造不限于此，并且可做出各种修改，诸如仅在腔c的上表面上形成疏水层，或者在腔c的下表面和侧表面的至少一部分上形成疏水层。
192.如上所述，根据本公开的各种示例，在体声波谐振器中，可获得更锐利的滚降特性。
193.然而，各种示例的各种有利的优点和效果不限于以上描述，并且在描述本公开的具体示例的过程中将更容易理解。
194.虽然本公开包括具体示例，但是对于本领域普通技术人员将易于理解的是，在不脱离权利要求和其等同方案的精神和范围的情况下，可在形式和细节上对这些示例做出各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性含义，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是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果按照不同的顺
序执行描述的技术，和/或如果按照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/或由其他组件或其等同组件来替换或者添加所描述的系统、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，而是由权利要求和其等同方案限定，并且在权利要求和其等同方案的范围内的全部变型将被解释为被包括在本公开中。