陷框架元件的BAW谐振器的kt2(曲线602-实线）的图表。因而，曲线 601描绘例如具有代表性实施例的所选掺杂剂、掺杂水平及凸起框架元件和凹陷框架元件 的BAW谐振器300或BAW谐振器311的BAW谐振器的kt2对频率。说明性地，压电层包括掺 杂Sc的A1N。值得注意的是，图6A是针对掺杂Sc的AlScN压电层来描绘遍及特定频率范 围的kt2,其中Sc大体上均匀地分布于AlScN压电层中，且Sc的原子百分数是在近似1. 5 % 到近似5. 0%的范围中。
[0076] 如上文所论述，遍及特定频率范围的kt2的显著增加可被归因于压电层的掺杂，且 在较小程度上遍及特定频率范围的kt2增加可被归因于在BAW谐振器结构中包含凹陷框架 元件。大体上，可被归因于凹陷框架元件的kt2改善是可被归因于BAW谐振器的压电层的 掺杂的kt2改善的近似10%。
[0077] 图6B是描绘包括掺杂压电层、凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器的Q圆 圈（曲线603-虚线）和在压电层中包括掺杂剂但既不包含凸起框架元件也不包含凹陷框 架元件的BAW谐振器的Q圆圈（曲线604-实线）的史密斯圆图。因而，曲线603描绘例如 具有代表性实施例的所选掺杂剂、掺杂水平及凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器 300或BAW谐振器311的BAW谐振器的Q圆圈。说明性地，压电层包括掺杂Sc的A1N。
[0078] 如可从图6B的回顾了解，曲线603比曲线604更是"拥抱"单位Q圆圈，从而指示 在压电层包括掺杂剂时经由包含凸起框架元件和凹陷框架元件来实现Q的总体改善。
[0079] 如在曲线603上的点605处所描绘，Qp得到了有利地改善。如上文所注释，Qp(及 因此Rp)的此总体改善可被归因于在包括掺杂压电层的BAW谐振器中包含凸起框架元件。 具体来说，可由使用掺杂压电层和凹陷框架元件产生的QP&RP的降级在更大程度上由因为 使用凸起框架元件而实现的％及R5的改善所抵消。
[0080] 此外，在西南象限中，在包括掺杂压电层、凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐 振器中，不仅存在Q的比较性改善而且存在"卡搭行进"和"环环相扣"的显著减少。具体 言之，在史密斯圆图的区域606中，曲线604仍更接近单位圆圈，切具有很少（如果有的 话）"卡搭行进"和"环环相扣"。因而，当与包含掺杂压电层但既不包含凸起框架元件也不 包含凹陷框架元件的BAW谐振器相比时，包括掺杂压电层、凸起框架元件和凹陷框架元件 的BAW谐振器展现了Qsw的改善和归因于副振荡模的损耗的减小。此外，可由在BAW谐振器 中使用掺杂压电层和凸起框架元件产生的Qsw的降级及副振荡模的增加的损耗在更大程度 上由因为包含凹陷框架元件而实现的Qsw及副振荡模损耗的改善所抵消。
[0081] 图7是说明凸起框架元件和凹陷框架元件对在压电层中包括掺杂剂的BAW谐振器 的Q的影响的图表。值得注意的是，图7是针对包括掺杂Sc的AlScN压电层的BAW谐振器 来描绘遍及特定频率范围的Q，其中Sc大体上均勾地分布于AlScN压电层中，且Sc的原子 百分数是在近似1.5%到近似5.0%的范围中。（见先前评论）。具体来说，图7描绘包括 掺杂压电层、凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器的Q对频率（曲线701-虚线）和 在压电层中包括掺杂剂但既不包含凸起框架元件也不包含凹陷框架元件的BAW谐振器的Q 对频率（曲线702)。因而，曲线701描绘例如具有代表性实施例的所选掺杂剂、掺杂水平 及凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器300或BAW谐振器311的BAW谐振器的Q对 频率。说明性地，压电层包括掺杂Sc的A1N。如可从图7的回顾了解，与在压电层中包括 掺杂剂但既不包含凸起框架元件也不包含凹陷框架元件的BAW谐振器相比，包括掺杂压电 层、凸起框架元件和凹陷框架元件的BAW谐振器实现遍及相当大的频率范围的总体Q的显 著改善。
[0082] 根据代表性实施例，描述包括掺杂压电层、凸起框架元件或凹陷框架元件或凸起 框架元件与凹陷框架元件两者的BAW谐振器。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，本发明并不受限制。
【主权项】
1. 一种体声波BAW谐振器，其包括： 第一电极； 第二电极； 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；以及 安置于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的表面上的凹陷框架元件。
2. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述凹陷框架元件是沿所述第二电极的周 边而安置。
3. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述凹陷框架元件安置于所述第一电极内 且直接与所述第二电极的周边对立。
4. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述凹陷框架元件整合到所述第一电极和 所述第二电极中的所述者中。
5. 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反射元件，其中所述反射元件、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。
6. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述反射元件包括安置于其上安置有所述 第一电极、所述第二电极和所述压电层的基板中的腔。
7. 根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述反射元件包括具有交替的高声阻抗和 低声阻抗的多个层。
8. 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。
9. 根据权利要求8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。
10. 根据权利要求8所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素包括钪Sc。
11. 根据权利要求8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。
12. 根据权利要求11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 Er0
13. 根据权利要求12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。
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和所述第二 电极中的至少一者的表面上的凸起框架元件。
15. 根据权利要求14所述的BAW谐振器，其中所述压电材料包括氮化铝A1N。
16. 根据权利要求15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。
17. 根据权利要求15所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素包括钪Sc。
18. 根据权利要求15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。
19. 根据权利要求18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 Er0
20. 根据权利要求12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。
21. -种体声波BAW谐振器，其包括： 第一电极； 第二电极； 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；以及 安置于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的表面上的凸起框架元件。
22. 根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述凸起框架元件是沿所述第二电极的 周边而安置。
23. 根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述凸起框架元件安置于所述第一电极 内且直接与所述第二电极的周边对立。
24. 根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述凸起框架元件整合到所述第一电极 和所述第二电极中的所述者中。
25. 根据权利要求21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反射元件，其中所述反射元件、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。
26. 根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述反射元件包括安置于其上安置有所 述第一电极、所述第二电极和所述压电层的基板中的腔。
27. 根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述反射元件包括具有交替的高声阻抗 和低声阻抗的多个层。
28. 根据权利要求21所述的BAW谐振器，其中所述压电材料包括氮化铝A1N。
29. 根据权利要求28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。
30. 根据权利要求28所述的BAW谐振器，其中所述至少一种稀土元素包括钪Sc。
31. 根据权利要求28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。
32. 根据权利要求31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 Er0
33. 根据权利要求32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。
【专利摘要】本发明涉及具有掺杂压电材料和框架元件的体声波谐振器。一种体声波BAW谐振器包含第一电极、第二电极和安置于所述第一电极与所述第二电极之间的压电层。所述压电层包含掺杂有至少一种稀土元素的压电材料。在一实施例中，所述BAW谐振器包含安置于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的表面上的凹陷框架元件。在另一实施例中，所述BAW谐振器包含安置于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的表面上的凸起框架元件。在又其它实施例中，所述BAW谐振器包含所述凸起框架元件与所述凹陷框架元件两者。
【IPC分类】H03H9-17
【公开号】CN104868871
【申请号】CN201510088834
【发明人】克里斯·冯, 约翰·克伊, 菲尔·尼克尔, 凯文·J·格伦纳, 蒂娜·L·拉梅尔斯
【申请人】安华高科技通用Ip(新加坡)公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年2月26日
【公告号】DE102014105952A1, US20150244346