体声波谐振器
文献发布时间：2023-06-19 16:06:26
本申请要求于2021年1月25日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0010053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
本公开涉及一种体声波谐振器。
背景技术
随着移动装置的性能提升，对使用体声波(BAW)谐振器的BAW滤波器的需求逐渐增加，并且与表面声波(SAW)滤波器相比，这种滤波器可具有高耐受功率特性和高频率的优点。
在移动装置所需的性能中，低损耗是重要的。为此，滤波器的频带低损耗设计是重要的，并且使用低损耗谐振器是最有效的。BAW谐振器的损耗有各种原因，包括压电主体的介电损耗、压电主体本身的不完全结晶度以及电极材料的电阻。另外，在达到谐振频率之前，在邻近谐振频率的区域中产生的寄生噪声(SN)(伴随BAW谐振现象的物理现象)也是谐振器损耗的主要原因。
上述信息被呈现为背景技术信息，仅用于帮助理解本公开。上述记载不应被解释为这些内容属于本公开的现有技术。
发明内容
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。
在一个总体方面，一种体声波谐振器包括：第一电极，设置在基板的上侧上；压电层，设置在所述第一电极的上表面上；以及第二电极，设置在所述压电层的上表面上，其中，所述第一电极和所述第二电极中的至少一个的上表面具有凹入区，其中，所述凹入区的深度为D，所述凹入区的宽度为W，并且谐振频率为F，并且ln为自然对数，并且其中，[{ln(D×W)}/(-0.59×F)]大于等于[[ln{0.008(μm)
D×W可大于等于0.008(μm)
D×W可大于等于0.010(μm)
D可以为5nm或更大。
D可以是所述压电层的厚度的1％或更大。
所述凹入区可位于所述第二电极的上表面上，并且D可以是所述第二电极的厚度的5/174倍或更大且小于所述第二电极的厚度。
所述第一电极和所述第二电极中的每个可包括钼(Mo)。
所述压电层的所述上表面可具有凹入区，并且所述第一电极和所述第二电极中的至少一个的所述凹入区的深度和宽度的乘积可小于所述压电层的所述凹入区的深度和宽度的乘积。
所述体声波谐振器还可包括设置在所述第二电极的所述上表面上的保护层，其中，所述保护层的上表面可具有凹入区，并且所述压电层的所述凹入区的深度和宽度的乘积可小于所述保护层的所述凹入区的深度和宽度的乘积。
所述体声波谐振器还可包括设置在所述第一电极的下表面上的种子层，其中，所述种子层的上表面可具有凹入区，并且所述保护层的所述凹入区的深度和宽度的乘积可小于所述种子层的所述凹入区的深度和宽度的乘积。
所述种子层可包括AlN，并且所述保护层可包括SiO
在另一总体方面，一种体声波谐振器包括：第一电极，设置在基板的上侧上；压电层，设置在所述第一电极的上表面上；以及第二电极，设置在所述压电层的上表面上，其中，所述压电层的所述上表面具有凹入区，其中，所述凹入区的深度为D，所述凹入区的宽度为W，谐振频率为F，并且ln是自然对数，其中，D为所述压电层的厚度的1％或更大且小于所述压电层的厚度的100％，并且其中，[{ln(D×W)}/(-0.412×F)]大于等于[[ln{0.015(μm)
D×W可大于等于0.015(μm)
所述体声波谐振器还可包括设置在所述第一电极的下表面上的种子层，其中，所述种子层的上表面可具有凹入区，并且所述压电层的所述凹入区的深度和宽度的乘积可小于所述种子层的所述凹入区的深度和宽度的乘积。
在另一总体方面，一种体声波谐振器包括：种子层；第一电极，设置在所述种子层的上表面上；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；以及保护层，设置在所述第二电极的上表面上，其中，所述种子层、所述第一电极、所述压电层、所述第二电极和所述保护层中的至少两个的上表面分别具有第一凹入区和第二凹入区，所述第一凹入区的深度和宽度的乘积与所述第二凹入区的深度和宽度的乘积不同。
所述第一凹入区可位于所述第一电极和所述第二电极中的至少一个的上表面上，所述第二凹入区可位于所述种子层、所述压电层和所述保护层中的至少一个的上表面上，并且所述第一凹入区的深度和宽度的乘积可小于所述第二凹入区的深度和宽度的乘积。
所述第一电极和所述第二电极中的每个可包括钼(Mo)，并且所述种子层、所述压电层和所述保护层中的至少一个可包括AlN、ScAlN和SiO
所述第一凹入区可位于所述第一电极、所述压电层和所述第二电极中的至少一个的上表面上，所述第二凹入区可位于所述种子层和所述保护层中的至少一个的上表面上，并且所述第一凹入区的深度和宽度的乘积可小于所述第二凹入区的深度和宽度的乘积。
所述第一凹入区可位于所述第一电极、所述压电层、所述第二电极和所述保护层中的至少一个的上表面上，所述第二凹入区可位于所述种子层的所述上表面上，并且所述第一凹入区的深度和宽度的乘积可小于所述第二凹入区的深度和宽度的乘积。
所述第一凹入区和所述第二凹入区可具有不同的深度。
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
图1是示出根据本公开的实施例的体声波谐振器的凹入区的示图。
图2是示出根据本公开的实施例的体声波谐振器的凹入区的宽度和深度的示图。
图3A至图3E是示出根据本公开的实施例的体声波谐振器的凹入区的示图。
图4A至图4E是示出根据本公开的实施例的体声波谐振器的多个凹入区之间的深度差的示图。
图5是示出声波数随着多个凹入区的深度增加而增加的曲线图。
图6A和图6B是示出位于第二电极的上表面上的凹入区的最佳面积曲线的曲线图；
图6C和图6D是示出位于种子层、第一电极、压电层、第二电极和保护层的上表面上的凹入区的最佳面积曲线的曲线图。
图7A和图7B是示出当在种子层、第一电极、压电层、第二电极和保护层中的每个中形成具有相同深度的凹入区时，与有效区相比的频散曲线的差异的曲线图。
图8A和图8B是示出最佳面积曲线的曲线图，其中压电层的厚度变量被添加到位于种子层、第一电极、压电层、第二电极和保护层的上表面上的凹入区的最佳面积曲线。
图9A和图9B是示出最佳面积根据分别位于种子层、第一电极、压电层、第二电极和保护层的上表面上的凹入区的深度而变化的曲线图。
图10A和图10B是示出根据存在凹入区或不存在凹入区的在低于谐振频率的频率范围内的寄生噪声的差异的曲线图。
图11A是示出根据凹入区的宽度和深度的乘积的寄生噪声的曲线图。
图11B是示出根据第一电极和/或第二电极的凹入区的谐振频率的最佳面积的曲线图。
图12A是示出根据凹入区的宽度的寄生噪声的曲线图。
图12B是示出压电层的凹入区的根据谐振频率变化的最佳面积的曲线图。
图13是示出根据本公开的实施例的体声波谐振器的具体形式的示图。
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元件。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明和便利起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
在下文中，虽然将参照附图详细描述本公开的示例实施例，但是应注意，示例不限于本公开的示例实施例。
提供以下详细描述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，在理解本公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和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，可做出在理解本公开之后将是易于理解的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对本领域普通技术人员而言将是公知的功能和构造的描述。
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仅为了示出在理解本公开之后将是易于理解的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
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。
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。如在此使用的，要素的“一部分”可包括整个要素或少于整个要素。
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。类似地，“……中的至少一个/至少一者/至少一种”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。
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。
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元件与另一元件的关系。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元件在“上方”或“上面”的元件于是将相对于所述另一元件在“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。
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、元件和/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、元件和/或它们的组合。
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。
在此描述的示例的特征可以以在理解本公开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，但在理解本公开之后将易于理解的其他构造是可行的。
本公开的一个方面在于提供一种体声波谐振器。
图1是示出根据本公开的实施例的体声波谐振器的凹入区的示图。
参照图1，根据本公开的实施例的体声波谐振器可包括谐振器135，并且谐振器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的上侧上，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。
第一电极140和第二电极160中的每个可使用诸如钼(Mo)或其合金的导电材料形成，以提高与压电层150的耦合效率，但不限于此。第一电极140和第二电极160中的每个可利用诸如钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)、铂(Pt)、铜(Cu)、钛(Ti)、钽(Ta)、镍(Ni)、铬(Cr)或它们的合金的导电材料形成。
压电层150可包括压电材料以产生压电效应(将电能转换成弹性波形式的机械能)。例如，压电材料可包括氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)和锆钛酸铅(PZT，PbZrTiO)中的至少一种，还可包括稀土金属和过渡金属，并且还可包括二价金属(例如镁(Mg))。例如，稀土金属可包括钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的至少一种。过渡金属可包括钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钽(Ta)和铌(Nb)中的至少一种。
谐振器135可通过压电层150的压电特性将射频(RF)信号的电能转换成机械能，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，可极大地增加第一电极140和第二电极160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，可大大降低第一电极140和第二电极160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。
参照图1，根据本公开的实施例的体声波谐振器可以是其中气腔112位于基板110和谐振器135之间的薄膜体声波谐振器(FBAR)，但不限于此。例如，根据本公开的实施例的体声波谐振器可以是固态装配型谐振器(SMR)，在SMR中，至少一个绝缘层和至少一个金属层交替堆叠的支撑部位于基板110和谐振器135之间。
参照图1，根据本公开的实施例的体声波谐振器还可包括基板110、绝缘层120、牺牲层130、保护层170以及金属层181和182中的至少一个。
基板110可利用常规硅基板或具有高比电阻的硅基板组成，并且绝缘层120可设置在基板110的上表面上以将基板110和谐振器135电隔离。绝缘层120可通过以下方式形成：通过化学气相沉积、RF磁控溅射和蒸镀中的任何一种工艺将二氧化硅(SiO
气腔112可设置在绝缘层120上。气腔112可位于谐振器135下方，使得谐振器135可在预定方向上振动。气腔112可通过以下工艺形成：在绝缘层120上形成牺牲层130，在牺牲层130上形成膜，然后蚀刻并去除牺牲层130的一部分。
用于改善压电层150的晶体取向的种子层可附加地设置在第一电极140下方。例如，种子层可利用具有与压电层150的结晶度相同的结晶度的氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT，PbZrTiO)中的一种形成。
保护层170可设置在谐振器135的第二电极160上，以防止第二电极160暴露在外部。保护层170可利用氧化硅基绝缘材料、氮化硅基绝缘材料和氮化铝基绝缘材料中的一种形成。
金属层181和182可以是多个体声波谐振器之间的电连接节点或体声波谐振器和连接端口之间的电连接节点，并且可用具有相对低的比电阻的材料(诸如金(Au)、金-锡(Au-Sn)合金、铜(Cu)、铜-锡(Cu-Sn)合金、铝(Al)、铝合金等)实现，但不限于此。
根据本公开的实施例的体声波谐振器的第一电极140和第二电极160中的至少一个的上表面可包括至少一个凹入区。
图2是示出根据本公开的实施例的体声波谐振器的凹入区的宽度和深度的示图。
参照图2，根据本公开的实施例的体声波谐振器的一个表面(内表面或外表面)可包括凹入区和有效区，并且还可包括凸起区。
凹入区可具有对应于竖直方向的深度D和对应于水平方向的宽度W。例如，深度D可以是凹入区的平均深度，并且宽度W可以是有效区的一个侧表面与凸起区的一个侧表面之间的平均距离。
例如，在俯视状态下，凹入区可具有围绕有效区的沟槽形状。当凹入区具有沟槽形状时，通过在竖直方向上切割体声波谐振器而获得的截面的两个凹入区可与一个三维的凹入区相对应。这里，凹入区的深度D和宽度W可分别是通过在竖直方向上切割体声波谐振器而获得的截面的两个凹入区中的每个的深度的平均值和宽度的平均值。
凸起区的侧表面可提供凹入区的竖直边界表面的一部分。凸起区可以是与其中形成有凹入区的组件(例如，电极)相同的组件，并且可对应于体声谐振器的一个表面的除了凹入区和有效区之外的剩余部分。根据设计，凸起区也可以是与其中形成有凹入区的组件(例如，金属层)不同的组件(例如，电极)。
有效区的侧表面可提供凹入区的竖直边界表面的一部分。有效区的高度可低于凸起区的高度，但不限于此。
例如，类型II的体声波谐振器可具有以下结构：凹入区与有效区相邻并且位于有效区外部，并且凸起区与凹入区相邻并且位于凹入区外部，并且类型I的体声波谐振器可具有以下结构：凸起区与有效区相邻并且位于有效区外部，并且凹入区与凸起区相邻并且位于凸起区外部。
凹入区、凸起区和有效区的谐振频率(在频散曲线中，kx＝0对应的截止频率)的大小关系可以是以下关系：[Fcutoff_recessed]>[Fcutoff_active]>[Fcutoff_raised]，其中，Fcutoff_recessed表示凹入区的截止频率，Fcutoff_active表示有效区的截止频率，Fcutoff_raised表示凸起区的截止频率。因此，凸起区和凹入区可被定义为与有效区的物理厚度的差异，但是更基本地，也可被定义为对于每种类型具有谐振频率差异的区域。例如，尽管凹入区、凸起区和有效区在外观上具有相同的厚度，但是通过堆叠不同类型的材料的方法，凹入区、凸起区和有效区可通过具有不同的谐振频率或不同的截止频率而彼此区分开。
参照图2，根据本公开的实施例的体声波谐振器可包括种子层138a、第一电极140a、压电层150a、第二电极160a和保护层170a。凹入区可形成在种子层138a、第一电极140a、压电层150a、第二电极160a和保护层170a中的至少一者中。
图3A至图3E是示出根据本公开的实施例的体声波谐振器的凹入区的示图。
参照图3A，具有深度D的凹入区可仅形成在种子层138b、第一电极140b、压电层150b、第二电极160b和保护层170b中的保护层170b上。
参照图3B，具有深度D的凹入区可仅形成在种子层138c、第一电极140c、压电层150c、第二电极160c和保护层170c中的保护层170c和第二电极160c上。例如，保护层170c可以以均匀的厚度沉积在第二电极160c的其中形成有凹入区的整个区域上。
参照图3C，具有深度D的凹入区可仅形成在种子层138d、第一电极140d、压电层150d、第二电极160d和保护层170d中的保护层170d、第二电极160d和压电层150d上。
参照图3D，具有深度D的凹入区可仅形成在种子层138e、第一电极140e、压电层150e、第二电极160e和保护层170e中的保护层170e、第二电极160e、压电层150e和第一电极140e上。
参照图3E，具有深度D的凹入区可形成在种子层138f、第一电极140f、压电层150f、第二电极160f和保护层170f中的每个上。
例如，第一电极140f、压电层150f、第二电极160f和保护层170f可以以均匀的厚度沉积在种子层138f的其中形成有凹入区的整个区域上。也就是说，根据本公开的实施例的体声波谐振器可具有形成在不同表面中的多个凹入区。
图4A至图4E是示出根据本公开的实施例的体声波谐振器的多个凹入区之间的深度差异的示图。
参照图4A，可在种子层138g、第一电极140g、压电层150g、第二电极160g和保护层170g中的保护层170g上形成具有更深的深度2D的凹入区。可在第二电极160g中形成具有深度D的凹入区。例如，保护层170g可以以深度D的厚度差沉积在具有深度D的凹入区的第二电极160g上。
参照图4B，可在种子层138h、第一电极140h、压电层150h、第二电极160h和保护层170h中的保护层170h上形成具有更深的深度2D的凹入区，并且可在第二电极160h和压电层150h中的每个中形成具有深度D的凹入区。
参照图4C，可在种子层138i、第一电极140i、压电层150i、第二电极160i和保护层170i中的保护层170i和第二电极160i中的每个中形成具有更深的深度2D的凹入区，并且可在压电层150i中形成具有深度D的凹入区。
参照图4D，可在种子层138j、第一电极140j、压电层150j、第二电极160j和保护层170j中的保护层170j和第二电极160j中的每个中形成具有更深的深度2D的凹入区，并且可在压电层150j和第一电极140j中的每个中形成具有深度D的凹入区。
参照图4E，可在保护层170k中形成具有更深的深度2D的凹入区，并且可分别在种子层138k、第一电极140k、压电层150k和第二电极160k中形成具有深度D的凹入区。例如，第一电极140k、压电层150k和第二电极160k中的每个可以以均匀的厚度沉积在种子层138k的其中形成有具有深度D的凹入区的整个区域上，并且保护层170k可以以深度D的厚度差沉积在第二电极160k上。
也就是说，根据本公开的实施例的体声波谐振器可具有形成在不同表面中的多个凹入区，并且多个凹入区具有彼此不同的深度。因此，形成在不同表面中并具有不同深度的多个凹入区中的每个的深度和宽度的乘积可彼此不同。
返回参照图2，根据本公开的实施例的体声波谐振器的凸起区的声波可根据波动方程具有根据下面的式1的振动位移，并且凹入区的声波可根据波动方程具有根据下面的式2的振动位移，并且有效区的声波可具有根据下面的式3的振动位移。
式1
式2
U
式3
U
β
振动位移和应力(包括振动位移的斜率分量)在凸起区和凹入区之间的界面处以及在凹入区和有效区之间的界面处可以是连续的。
下面的式4表示在凸起区和凹入区之间的界面处的x值被定义为0的状态下的式1和式2以及波动方程的组合。
式4
at x＝0
U
U
φ
下面的式5表示在凹入区和有效区之间的界面处的x值被定义为W的状态下的式2、式3和波动方程的组合。
式5
at x＝W
U
-β
W＝((n-1)π+φ
根据式4和式5，宽度W可以是其中应用φ
当凹入区的宽度更接近根据式4和式5的宽度时，有效区处于基本上没有表面声波的活塞(piston)模式状态，从而抑制寄生谐振，在凸起区中，可通过使声波衰减来抑制能量泄漏，并且凹入区还可平滑地连接在有效区和凸起区之间。
例如，当凹入区的宽度更接近根据式4和式5的宽度时，低于体声波谐振器的谐振频率的频率范围内的寄生噪声可减小，可更急剧地形成谐振频率，并且可减小谐振频率附近的插入损耗。因此，可改善包括体声波谐振器的滤波器的滚降特性，并且还可减少能量损耗(例如，插入损耗和回波损耗)。
图5是示出声波数随着多个凹入区的深度增加而增加的曲线图。
图5的D09表示频散曲线，即波数(β
波数是可由对应区域的物理性质和厚度确定的物理值，并且可对应于kx(传播数)。当kx为负时，表示复数(实数+虚数)的虚数值。也就是说，kx的实数表示声波的振动，kx的虚数表示声波的衰减，kx的复数表示声波在振动时衰减。
参照图5，有效区在3.5GHz处的波数可以是0，凸起区在3.5GHz处的波数可以是负数，并且凹入区在3.5GHz处的波数可以是正数，并且波数可随着凹入区的深度增加而增加。
图6A和图6B是示出位于第二电极的上表面上的凹入区的最佳面积曲线的曲线图。
当将图5的特定频率(例如，3.5GHz)处的波数应用于式4和式5时，可以看出，凹入区的最佳宽度和深度彼此成反比，并且可获得诸如图6A的最佳面积曲线R14。这里，最佳面积是指宽度和深度的乘积。
参照图6B，由于最佳面积曲线R24中的最佳面积(深度×宽度)可在约0.015(μm)
图6A和图6B示出了基于其中在第二电极中形成有凹入区的结构的值，但是由于第一电极和第二电极的物理性质和厚度可以是相似的，因此其中在第一电极中形成有凹入区的结构的最佳面积曲线也可类似于图6A和6B的最佳面积曲线。
因此，在根据本公开的实施例的体声波谐振器中，通过包括以下结构，根据本公开的实施例的体声波谐振器可基于凹入区的宽度(接近根据式5的宽度)而具有改进的性能(例如，寄生噪声降低、(反)谐振频率的锐度等)：在第一电极和第二电极中形成的凹入区的深度D和宽度W的乘积(D×W)大于等于0.008(μm)
参照图6B，当凹入区的深度D小于压电层的厚度的1％时，最佳面积曲线R24中的最佳面积(深度×宽度)的斜率可相对陡峭。
凹入区的深度D可以是压电层的厚度的1％或更大。因此，由于最佳面积(深度×宽度)可以是稳定的，因此受到制造体声波谐振器的工艺分散的影响可以是小的。然而，根据体声波谐振器的结构、形状、材料和所需标准，凹入区的深度D可被设计为小于压电层的厚度的1％。
可选地，凹入区的深度可以为5nm或更大。因此，可防止当凹入区的深度太薄时而导致的凹入区的深度受到制造体声波谐振器的工艺的分散的极大影响。
图6C和图6D是示出位于种子层、第一电极(下电极)、压电层、第二电极(上电极)和保护层的上表面上的凹入区的最佳面积曲线的曲线图。
参照图6C和图6D，种子层的最佳面积曲线R31和R41可彼此不同、第一电极的最佳面积曲线R32和R42可彼此不同、压电层的最佳面积曲线R33和R43可彼此不同、第二电极的最佳面积曲线R34和R44可彼此不同，并且保护层的最佳面积曲线R35和R45可彼此不同。
种子层的最佳面积曲线R31和R41可以是基于包含AlN的种子层的值，压电层的最佳面积曲线R33和R43可以是基于包含ScAlN的压电层的值，保护层的最佳面积曲线R35和R45可以是基于包含SiO
种子层的整体最佳面积(深度×宽度)可大于保护层的整体最佳面积(深度×宽度)，保护层的整体最佳面积(深度×宽度)可大于压电层的整体最佳面积(深度×宽度)，并且压电层的整体最佳面积(深度×宽度)可大于第一电极和/或第二电极的整体最佳面积(深度×宽度)。
因此，根据本公开的实施例的体声波谐振器可包括多个凹入区，并且多个凹入区中的形成在种子层中的凹入区的最佳面积(深度×宽度)可大于形成在保护层中的凹入区的最佳面积(深度×宽度)，多个凹入区中的形成在保护层中的凹入区的最佳面积(深度×宽度)可大于形成在压电层中的凹入区的最佳面积(深度×宽度)，并且多个凹入区中的形成在压电层中的凹入区的最佳面积(深度×宽度)可大于形成在第一电极和/或第二电极中的凹入区的最佳面积(深度×宽度)。例如，每个组件的深度和宽度中的一个可以是相同的，并且另一个可以是不同的。
因此，在根据本公开的实施例的体声波谐振器中，由于多个凹入区中的每个可具有接近最佳面积(深度×宽度)的结构，因此体声波谐振器可具有基于凹入区的宽度(接近根据式4和式5的宽度)的改进的性能(例如，寄生噪声降低、(反)谐振频率的锐度等)。
图7A和图7B是示出当在种子层、第一电极、压电层、第二电极和保护层中的每个中形成具有相同深度的凹入区时，与有效区相比的频散曲线的差异的曲线图。
参照图7A和图7B，根据有效区的频率(Freq)的kx、根据种子层的频率(Freq)的kx、根据保护层的频率(Freq)的kx、压电层PZL的频率(Freq)的kx、以及第一电极BE和第二电极TE的频率(Freq)的kx可彼此不同。图6C和图6D中所示的最佳面积曲线可以是基于此的值。频散曲线的位移量根据凹入区形成在哪个层上而不同，因此，满足有效区的截止频率的kx的值可彼此不同。由于该效应，凹入区的最佳面积对于每个层可以是不同的。
图7A和图7B中所示的kx的特定值可根据种子层、第一电极、压电层、第二电极和保护层中的每个的位置、材料、密度、刚度和厚度而略微变化，该值是当凹入区的深度为10nm时的值。根据本公开的实施例的体声波谐振器可根据RF信号的频率处于TE1模式或SE2模式。TE1模式是一阶厚度纵向振动模式并且可以是体声波谐振器的主要模式。SE2模式是二阶剪切水平模式。
图8A和图8B是示出最佳面积曲线的曲线图，其中压电层的厚度变量被添加到位于种子层、第一电极、压电层、第二电极和保护层的上表面上的凹入区的最佳面积曲线。
图8A示出了当压电层的厚度为345nm时的最佳面积曲线，并且图8B示出了当压电层的厚度为600nm时的最佳面积曲线。
参照图8A和图8B，种子层的最佳面积曲线R51和R61、第一电极的最佳面积曲线R52和R62、压电层的最佳面积曲线R53和R63、第二电极的最佳面积曲线R54和R64以及保护层的最佳面积曲线R55和R65在凹入区的深度D小于压电层的厚度的1％时可具有陡峭的斜率，并且在凹入区的深度D是压电层的厚度的1％或更大时可具有平缓的斜率。
也就是说，不管根据本公开的实施例的体声波谐振器的凹入区的位置或数量如何，凹入区的深度D可以是压电层的厚度的1％或更多。因此，由于最佳面积(深度×宽度)可以是稳定的，因此受到制造体声波谐振器的工艺的分散的影响可以是小的。然而，根据体声波谐振器的结构、形状、材料和所需标准，凹入区的深度D也可被设计为小于压电层的厚度的1％。
图9A和图9B是示出根据位于种子层、第一电极、压电层、第二电极和保护层的上表面上的凹入区的深度的最佳面积的变化的曲线图。
图9A示出了当压电层的厚度为345nm时的最佳面积曲线，并且图9B示出了当压电层的厚度为600nm时的最佳面积曲线。
参照图9A和图9B，第一电极的最佳面积曲线R72和R82、压电层的最佳面积曲线R73和R83以及第二电极的最佳面积曲线R74和R84可在特定最佳面积中具有饱和的特性，并且种子层的最佳面积曲线R71和R81以及保护层的最佳面积曲线R75和R85可不具有使最佳面积饱和的特性，并且当深度更深时可饱和。
压电层的最佳面积曲线的最佳面积曲线R73和R83中的最佳面积(深度×宽度)可在约0.02(μm)
根据本公开的实施例的体声波谐振器的压电层可具有凹入区，凹入区的深度D和宽度W的乘积(D×W)可大于等于0.012(μm)
此外，图9A的最佳面积曲线的值是基于厚度为130nm的保护层、厚度为174nm的第二电极、厚度为215nm的第一电极以及厚度为57nm的种子层的值，并且图9B的最佳面积曲线的值是基于厚度为130nm的保护层、厚度为120nm的第二电极、厚度为161nm的第一电极以及厚度为57nm的种子层的值。
例如，由于第二电极的厚度可以是174nm或更小，因此在第二电极的上表面中形成的凹入区的深度D可以是第二电极的厚度的5/174倍或更大且小于第二电极的厚度。因此，由于最佳面积(深度×宽度)可以是稳定的，因此受到制造体声波谐振器的工艺的分散的影响可以是小的。
图10A和图10B是示出根据存在凹入区或者不存在凹入区的低于谐振频率的频率范围内的寄生噪声的差异的曲线图。
参照图10A和图10B，由于具有凹入区的体声波谐振器的S参数(S11)SR的纹波可小于不具有凹入区的体声波谐振器的S参数(S11)SW的纹波，因此具有凹入区的体声波谐振器可具有更低的寄生噪声。
图11A是示出根据凹入区的宽度和深度的乘积的寄生噪声的曲线图。
参照图11A，当第一电极和/或第二电极的凹入区的宽度和深度的乘积大于等于0.010(μm)
因此，根据本公开的实施例的体声波谐振器可具有凹入区，在凹入区中，第一电极和/或第二电极的凹入区的宽度和深度的乘积大于等于0.010(μm)
图11B是示出根据第一电极和/或第二电极的凹入区的谐振频率的最佳面积的曲线图。
参照图11B，第一电极和/或第二电极的凹入区的最佳面积(宽度×深度)的曲线SN可以是谐振频率的指数函数，并且可以是基于多个点(根据制造的数据)的近似曲线。图11B中的值是基于4900(μm)
因此，根据本公开的实施例的体声波谐振器的第一电极和/或第二电极的凹入区的[{ln(D×W)}/{-0.59×F}]可以是大于等于[[ln{0.008(μm)
图12是示出根据凹入区的宽度的寄生噪声的曲线图。
参照图12A，当第一电极和/或第二电极的凹入区的深度D2为8nm时，当凹入区的宽度为1.4μm时，寄生噪声可最低。当凹入区具有大的深度D1时，寄生噪声最低处对应的凹入区的宽度可更短，并且当凹入区具有小的深度D3时，寄生噪声最低处对应的凹入区的宽度可更长。
例如，当第一电极和/或第二电极的凹入区的深度是10nm时，凹入区的最佳宽度可以是3.6μm。例如，当第一电极和/或第二电极的凹入区的深度是20nm时，凹入区的最佳宽度可以是1.8μm。
图12B是示出压电层的凹入区的根据谐振频率变化的最佳面积的曲线图。
参照图12B，压电层的凹入区的最佳面积(宽度×深度)的曲线SN可以是谐振频率的指数函数，并且可以是基于多个点(根据制造的数据)的近似曲线。图12B的值是基于4900(μm)
因此，根据本公开的实施例的体声波谐振器的凹入区的[{ln(D×W)}/{-0.412×F}]可大于等于[[ln{0.015(μm)
图13是示出根据本公开的实施例的体声波谐振器的具体形式的示图。
参照图13，根据本公开的实施例的体声波谐振器可包括基板110、腔(或气腔)112、绝缘层120、牺牲层130、蚀刻停止层132、种子层138、第一电极140、压电层150、第二电极160、保护层170、插入层172和金属垫180中的至少一部分。图13所示的结构的至少一部分可具有与图1所示的体声波谐振器的结构的至少一部分相同的材料，或者可通过与形成图1所示的体声波谐振器的结构的至少一部分的工艺相同或相似的工艺形成。
压电层150、第二电极160和/或保护层170可包括凹入区，并且还可包括凸起区和有效区。
插入层172可形成在第一电极140的上表面上，使得压电层150、第二电极160和/或保护层170具有凹入区。例如，插入层172和蚀刻停止层132可具有与绝缘层120的材料相同或相似的绝缘材料，并且可在与形成绝缘层120的工艺相同或相似的工艺中形成。
如上所述，根据本公开的一个或更多个实施例，体声波谐振器可减少体声波谐振器的寄生噪声，可更急剧地形成体声波谐振器的谐振频率，并且可减少谐振频率附近的插入损耗。因此，可改善包括体声波谐振器的滤波器的滚降特性，并且还可减少能量损耗(例如，插入损耗和回波损耗)。
虽然上面已经示出和描述了具体的示例实施例，但是在理解本公开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，而是由权利要求及其等同方案限定，并且在权利要求及其等同方案的范围内的全部变型将被解释为被包含在本公开中。