体声波谐振器和滤波器

本申请是申请日为2017年01月25日、申请号为201710060870.1的发明专利申请“体声波谐振器、滤波器和体声波谐振器的制造方法”的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种体声波谐振器和滤波器。

背景技术

随着移动通信设备、化学和生物设备等的发展，在所述设备中会需要小型、轻量的滤波器、振荡器、谐振元件、声波谐振质量传感器等。

薄膜体声波谐振器(FBAR)已经被用于实现所述小型、轻量的滤波器、振荡器、谐振元件、声波谐振质量传感器等。

所述FBAR可以以低成本批量化生产且尺寸可实现为超小型化。另外，所述FBAR可提供高品质(Q)因数值(滤波器的一个重要特性)，甚至可被用于微波频带和/或实现个人通信系统(PCS)和数字无线系统(DCS)的特定频带。

通常，FBAR可包括通过在基板上顺序地堆叠第一电极、压电主体和第二电极而实现的谐振部(即，谐振单元)。

当将电能施加到第一电极和第二电极以在压电层中感应出电场时，电场会在压电层中产生压电现象，使得谐振部沿预定方向振动。结果，可沿与谐振部振动的方向相同的方向产生体声波，从而产生谐振。

利用使用体声波(BAW)的FBAR，如果增大压电主体的有效机电耦合系数(K

发明内容

提供本发明内容以简化形式介绍以下在具体实施方式中进一步描述的选择的发明构思。本发明内容不意图限定所要求保护的主题的关键特征或基本特征，本发明内容也不意图用于帮助确定所要求的保护的主题的范围。

根据本公开的一方面，一种体声波谐振器包括：基板；第一电极，设置在基板之上；压电主体，设置在第一电极上，并包括多个压电层，所述多个压电层中的每个包括具有掺杂材料的氮化铝；第二电极，设置在压电主体上，其中，所述多个压电层中的至少一个是在压应力下形成的受压压电层。

所述体声波谐振器还可包括形成在第一电极与基板之间的气腔。

所述掺杂材料可包括从由钪、铒、钇、镧、钛、锆和铪组成的组中选择的一种或其组合。

所述多个压电层中的每个中包含的掺杂材料的含量可以为1at％至20at％。

所述多个压电层中的受压压电层的c轴晶格常数可比所述多个压电层中的其余压电层的各自的c轴晶格常数大。

所述受压压电层可在压应力下形成为使得所述受压压电层在c轴方向上的晶格常数与所述受压压电层在a轴方向上的晶格常数的比(c/a)比所述多个压电层中的在未施加压应力的状态下形成的另一压电层在c轴方向上的晶格常数与所述另一压电层在a轴方向上的晶格常数的比(c/a)大。

所述受压压电层可设置在压电主体的与第一电极直接接触的部分中。

所述受压压电层的密度可超过3.4681g/cm

所述多个压电层中的另一压电层可形成在受压压电层上，与在具有相同掺杂但在施加拉应力或未施加应力下形成因而不存在受压压电层的另一氮化铝压电层上形成的其他压电层相比，所述另一压电层每单位面积产生的异常生长数更少。

受压压电层的折射率可超过2.1135。

压电主体的残余应力可以为拉应力。

可在压应力下形成第一电极，使得与在未施加应力的状态下形成的第一电极相比，在压应力下形成的第一电极在a轴方向上的晶格常数更大。

第一电极可由从由金(Au)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、钌(Ru)、铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)、镍(Ni)和铱(Ir)组成的组中选择的一种或他们的合金形成。

第一电极可包括钼(Mo)或其合金，第一电极的晶格常数的值可大于

根据本公开的一方面，一种滤波器可包括被构造为信号滤波器的多个薄膜体声波谐振器，其中，所述多个薄膜体声波谐振器中的至少一个具有如上所述的体声波谐振器构造。

根据本公开的一方面，一种薄膜体声波谐振器包括基板、谐振单元和设置在谐振单元之下的气腔，所述谐振单元包括：第一电极，设置在基板之上；压电主体，具有在不同的施加应力下形成的至少两个压电层；第二电极，设置在压电主体上。

谐振单元可具有残余拉应力，压电主体可具有在压应力下形成的至少一个压电层以及在拉应力下形成的与所述至少一个压电层直接相邻的至少一个直接相邻的压电层。

所述至少两个压电层中的每个可以为掺杂的氮化铝压电层，其中，所述掺杂的氮化铝压电层具有密排六方堆叠(HCP)结构。

在压应力下形成的所述至少一个压电层中的压电层具有其晶格与在压应力下形成的第一电极的晶格结构匹配的密排六方堆叠结构。

第一电极可在压应力下形成并具有体心立方晶格(BCC)结构。

压电主体的压电层可在压应力下形成为具有其晶格与在压应力下形成的第一电极的晶格结构匹配的HCP结构。

根据本公开的一方面，一种体声波谐振器的制造方法包括：在施加的压应力下形成第一电极；在第一电极上形成压电主体，所述压电主体包括在不同的施加应力下形成的至少两个压电层，所述至少两个压电层包括在施加压应力下形成的压电层；在压电主体上形成第二电极，其中，通过第一电极、压电主体和第二电极形成的谐振单元具有残余拉应力。

形成压电主体的步骤可包括在压应力下形成压电层以具有HCP结构，所述HCP结构的晶格与具有不同的晶格结构的第一电极的晶格结构匹配。

形成压电主体的步骤可包括在施加的净拉应力下形成压电主体。

形成压电主体的步骤可包括形成至少两个压电层，所述至少两个压电层中的每个为具有各自的掺杂剂的氮化铝压电层，其中，每个掺杂的氮化铝压电层具有密排六方堆叠(HCP)结构，其中，第一电极可具有体心立方晶格(BCC)结构。

其他特征和方面将通过下面的具体实施方式、附图和权利要求而显而易见。

附图说明

通过以下结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和优势将被更清楚地理解，在附图中：

图1是示意性地示出根据一个或更多个实施例的薄膜体声波谐振器的截面图；

图2是示出图1的谐振部的示例的图1的A部分的示例示意性放大图；

图3示出了示出两个示例薄膜体声波谐振器的有效机电耦合系数(K

图4是使用扫描电子显微镜(SEM)观察到的掺杂有钪的氮化铝中产生的异常生长的图像；

图5示出了示出表1中的示例样品的X射线衍射(XRD)摇摆曲线的各个测量结果的曲线图；

图6示出了分别示出表1中的示例样品的XRD摇摆曲线的半高宽(FWHM)和每单位面积产生的相应的异常生长数的测量结果的两个曲线图；

图7示出了分别示出在生长相应的压电层时对于施加不同的应力的密度和折射率的测量结果的两个曲线图；

图8示出了示出在第一电极的生长条件不同的情况下相应的压电主体的XRD摇摆曲线的各个FWHM的测量结果的曲线图；

图9示出了示出在相应的压电主体的生长条件不同的情况下第一电极的XRD摇摆曲线的各个FWHM的测量结果的曲线图；

图10示出了示出在第一电极的生长条件不同的情况下、相应的压电主体每单位面积的各自的异常生长数的曲线图；

图11A至图11C是在拉应力下生长第一电极和压电主体的情况下、通过透射电子显微镜(TEM)观察的不同倍数下的第一电极与压电主体之间的边界的图像；

图12A至图12C是在拉应力下生长第一电极且将压电主体中的受压压电层设置为与第一电极接触的情况下、通过TEM观察的不同倍数下的第一电极与压电主体之间的边界的图像；

图13A至图13C是在压应力下生长第一电极且将压电主体中的受压压电层设置为与第一电极接触的情况下、通过TEM观察的不同倍数下的第一电极与压电主体之间的边界的图像；

图14是示出根据一个或更多个实施例的彼此匹配的第一电极和压电主体的晶格结构的示图；

图15示出了分别示出通过XRDθ-2θ扫描测量的对于不同的残余应力的压电主体的c轴晶格常数和晶格常数变化的测量结果的两个曲线图；

图16示出了分别示出在形成第一电极和压电主体的条件不同时通过XRDθ-2θ扫描测量的压电主体的c轴的晶格常数和第一电极的a轴的晶格常数的测量结果的两个曲线图；

图17示出了使用高分辨(HR)-TEM观察的表6的三个样品的与第一电极相邻的各个压电层的三个图像；

图18和图19是根据不同的实施例的滤波器的示意性电路图；

图20是示出根据一个或更多个实施例的用于生长压电主体和电极的溅射设备和溅射工艺；

图21示出了根据一个或更多个实施例的用于溅射工艺的示例控制器。

在整个附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同或相似的元件。附图可不按比例绘制，为了清楚、示出和方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和绘制。

具体实施方式

提供以下的具体实施方式，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，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改以及等同物在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并不限于在此所阐述的示例，而是除了必须以特定顺序进行的操作之外，可在理解了本申请的公开内容后做出将是显而易见的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略对本领域中已知的特征的描述。

在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且不应该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为了示出在理解了本申请的公开内容后将是显而易见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方式。

图1是示意性地示出根据一个或更多个实施例的薄膜体声波谐振器的截面图。

参照图1，根据一个或更多个实施例，声波谐振器100可以是薄膜体声波谐振器(FBAR)，并且可包括基板110、绝缘层120、气腔112和谐振部135。

仅作为示例，基板110可以是硅基板，绝缘层120可设置在基板110的上表面上以将基板110与谐振部135彼此电绝缘。

仅作为示例，绝缘层120可通过仅作为示例的化学气相沉积工艺、RF磁溅射工艺和蒸镀工艺中的一种在基板110上形成二氧化硅(SiO

气腔112可形成在基板110上。气腔112可位于谐振部135下方并可用作阻抗以防止由谐振部135产生的声波泄露，其中，谐振部135可在谐振部135的电极的激励下沿预定方向振动。在制造声波谐振器100的过程中，可通过以下方法来形成气腔112：首先在绝缘层120上形成气腔牺牲层图案，然后在气腔牺牲层图案之上形成膜130，接下来通过蚀刻工艺蚀刻并去除膜130之下的气腔牺牲层图案。膜130还可用作抗氧化膜，或可用作保护基板110的保护层。

在实施例中，声波谐振器100还包括形成在膜130上的氮化铝(AlN)种子层，例如，AlN种子层设置在膜130与谐振部135的第一电极140之间。

另外，在实施例中，在形成气腔牺牲层图案之前在绝缘层120上另外地形成蚀刻阻止层。这里，蚀刻阻止层可保护基板110和绝缘层120免受在形成气腔112时为了去除牺牲层图案会施加的蚀刻工艺的影响，并且还可用作在蚀刻阻止层上沉积其他几层的基底。

谐振部135可包括第一电极140、压电主体150和第二电极160。第一电极140、压电主体150和第二电极160可被顺序地堆叠。

第一电极140可在绝缘层120之上从膜130上和气腔112之上的上部的一个区域延伸，压电主体150可在气腔112之上形成在第一电极140上，第二电极160可在绝缘层120之上从压电主体150上和气腔112之上的上部的另一区域延伸。因此，在气腔112之上可存在第一电极140、压电主体150和第二电极160沿竖直方向叠置的第一电极140、压电主体150和第二电极160的公共区域。

压电主体150产生将电能转换成具有声波形式的机械能的压电效应，并可包括例如添加有掺杂材料的氮化铝(AlN)的一个或更多个压电层。掺杂材料可以是稀土金属，例如，仅作为示例，掺杂材料可包括从由钪(SC)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)组成的组中选择的至少一种或他们的组合。可选地，仅作为示例，掺杂材料可以是从由钛(Ti)、锆(Zr)和铪(Hf)组成的组中选择的至少一种或他们的组合。例如，压电层中包含的掺杂材料的含量可以为1at％(原子百分比)～20at％。

谐振部135可被理解为具有有效区(active region)和无效区(inactiveregion)。当将诸如射频信号的电能施加到第一电极140和第二电极160时，谐振部135的有效区通过压电主体150中产生的压电现象振动和谐振。谐振部135可对应于第一电极140、压电主体150和第二电极160在气腔112上沿竖直方向彼此叠置的区域。有效区可被限制于谐振部135，例如，利用气腔112提供对声能从谐振部135泄露的阻抗。因此，谐振部135的无效区是即使将电能施加到第一电极140和第二电极160也不通过压电现象谐振的区域，并对应于声波谐振器100的谐振部135的在有效区域外侧的区域。

通过利用压电现象，谐振部135可用于选择性地改变(例如，通过或输出)具有特定频率的射频信号。详细地讲，谐振部135可根据其频率与对应于谐振部135的振动的谐振频率一致而通过或输出射频信号，该振动取决于压电主体150的特定压电现象，该谐振频率例如取决于压电主体150的厚度。

保护层170可设置在谐振部135的第二电极160上以防止第二电极160向外暴露和氧化，用于施加电信号的电极垫180可形成在第一电极140和第二电极160中的每个上。例如，电极垫180可向外暴露以用于外部连接。

图2是示出谐振部135的示例的图1的A部分的示例示意性放大图。

参照图2，根据一个或更多个实施例的薄膜体声波谐振器的谐振部135可具有第一电极140、压电主体150和第二电极160堆叠的结构。

仅作为示例，第一电极140、压电主体150和第二电极160可利用诸如图20中示出的溅射设备形成。图20示出了根据一个或更多个实施例的溅射设备和溅射工艺。图21还示出了用于溅射工艺(诸如图20中的溅射工艺)的示例控制器21。根据实施例，图21的控制器21也可控制图20的溅射设备。虽然以下包括用于形成压电层、具有多个层的压电主体和/或压电主体被构造为接触其的电极的工艺的解释，但实施例不限于与特定层形成设备或工艺(诸如图20的示例溅射设备和工艺)相同。

参照图20的示例，示例溅射设备可包括室11、支撑构件12和靶13。作为将要生长材料的基体的基础构件14可设置在支撑构件12上，随着溅射工艺的执行，将要生长的材料可沉积在基础构件14上，从而可生长形成层15。例如，可将氩气(Ar)和氮气(N

支撑构件12可连接到射频(RF)偏置功率部，以调节在生长第一电极140、压电主体150和第二电极160的各个工艺中正在生长的材料的应力(stress)。例如，根据RF偏置功率，应力可被调节为不同的压应力或拉应力。图21的控制器21可在例如处理器22中包括RF偏置功率部。图21的控制器21还可包括存储器23、用户界面24和显示器25，其中，处理器22可被构造为控制溅射设备以执行在此描述的溅射工艺中的任意一个或任意组合。另外，存储器23还可以是存储指令的非暂时性计算机可读存储介质，仅作为示例，当通过处理器22执行该指令时，使得这样的溅射设备或其他层形成设备执行在此描述的工艺中的任意一个或任意组合。

返回到图2，第一电极140可使用钼(Mo)作为靶13来生长。然而，第一电极140不限于由钼形成，仅作为示例，第一电极140可以由选自由金(Au)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、钌(Ru)、铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)、镍(Ni)和铱(Ir)组成的组中的一种或他们的合金形成。在这种情况下，可例如通过控制器21和/或图20的溅射设备的RF偏置功率的控制来将生长的第一电极140的应力调节为例如压应力以改善晶体取向。在下文中，关于在例如溅射工艺、或者对于溅射设备的操作的其他操作或不同的溅射工艺过程中调节应力的解释应被理解为适合于通过控制器21的操作和控制来执行。可选地，或另外地，可通过与控制器21的用户界面的用户交互诸如基于显示器25的信息或提示来实现这样的操作控制。

因此，在形成第一电极140之后，可使压电主体150形成在第一电极140上。

图3示出了示出两个示例薄膜体声波谐振器的有效机电耦合系数(K

通过图3可理解的是，随着每个压电主体150的残余应力逐渐变大，从示例的-600MPa(压应力)到示例的600MPa(拉应力)，压电主体150的有效机电耦合系数(K

然而，在将包括添加有掺杂材料的氮化铝的压电主体形成为使得其残余应力变为拉应力的情况下，如图4(示出了使用扫描电子显微镜(SEM)观察的掺杂有钪的氮化铝中产生的异常生长155的图像)所示，可能存在压电主体150中产生的异常生长的数量增多的问题。

在晶粒生长时，这些异常生长可主要产生在表面能可能低的位置，随着压电主体150中产生的异常生长155的数量增多，在薄膜体声波谐振器中，沿纵向方向可存在声波损失，沿横向方向可存在声波增大。增大的横向声波会导致噪声增大，沿纵向损失的声波会导致品质因数低。

因此，会期望压电主体150按照以下方式由添加有掺杂材料的氮化铝形成：在仍将压电主体150的总残余应力保持为拉应力以提高K

在根据一个或更多个实施例的薄膜体声波谐振器中，构成压电主体150的多个压电层151和152中的至少一个可使用添加有掺杂材料的氮化铝在形成压电主体150的工艺中在压应力下形成，从而可防止压电主体150中产生异常生长或使该异常生长最小化，从而压电主体150可具有高的K

如上所述，在形成压电主体的工艺中构成压电主体150的多个压电层中的在压应力下形成的至少一个压电层可以是在受压的情况下形成的压电层，在下文中称为受压压电层(compressive piezoelectric layer)。

如下更详细的描述，在一个或更多个实施例中，这样的受压压电层在c轴方向上的晶格常数与受压压电层在a轴方向上的晶格常数的比可高于非受压压电层(即，不在受压情况下形成的压电体)在c轴方向上的晶格常数与非受压压电层在a轴方向上的晶格常数的比，例如，仅作为示例，受压压电层的密度可超过3.4681g/cm

另外，在一个或更多个实施例中，受压压电层可设置在压电主体150的下部以接触第一电极140，这可降低或防止(例如，显著地降低或防止)在使用添加有掺杂材料的氮化铝形成压电主体150的受压压电层和任何其余压电层的工艺中产生的异常生长。

在形成压电主体150之后，可例如通过图20的在上述控制下的溅射设备在压电主体150上形成第二电极160。

第二电极160可设置为面对第一电极140，且压电主体150置于第一电极140与第二电极160之间。

与第一电极140相似，第二电极160可由钼形成，但不限于此。例如，仅作为示例，第二电极160可由选自由金(Au)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、钌(Ru)、铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)、镍(Ni)和铱(Ir)组成的组中的一种或他们的合金形成。

一个或更多个实施例包括形成谐振部135以及图1的声波谐振器的其余层以形成根据一个或更多个实施例的声波谐振器，其中，谐振部135包括第一电极140、在至少两种不同的受压条件下形成的多个压电层和第二电极160。在一个或更多个实施例中，至少第一电极140以及多个压电层中的与第一电极140直接相邻的直接相邻压电层在受压的情况下形成，多个压电层中的至少一个其他层在压力为零或拉应力的情况下形成。另外，在一个或更多个实施例中，形成有第一电极140、多个压电层和第二电极160的谐振部的残余应力为拉应力。

在下文中，将通过实验和比较示例更详细地描述实施例。然而，例如，这样的示例仅用于帮助增进对本公开的具体理解，本公开的范围不受这样的实验示例的限制。在实验和比较示例中，通过生长Sc含量为6.25at％的ScAlN来形成压电层。

如下面的表1所示，形成压电主体的工艺分为形成四个示例压电层的工艺。然而，压电层的数量或这种工艺的划分不限于此。

通过实施在各个状态下生长压电层的方法来获取如下面的实验示例的各个压电层形成物，其中，根据一个或更多个实施例，例如通过调节施加到图20的示例溅射设备的支撑构件(在其上生长相应的晶体结构)的RF偏置功率，将压应力或拉应力施加到相应的谐振部的相应的压电层或一个或更多个电极。

在表1中，在硅晶圆上生长压电主体样品#1-1、#1-2、#1-3、#1-4、#1-5和#1-6。

表1：

从构成压电主体的多个压电层中的第一压电层沿堆叠方向顺序地限定表1中的各个压电主体的第一压电层至第四压电层。

“压电主体的目标残余应力”意指在形成压电主体后各个压电主体的总残余应力。

另外，作为对表1的说明，以下的表2表示表1中提及的对于各个生长层的各个生长条件◇、◆、□和■。在表2中，RF偏置功率是指施加到图20中的溅射设备中的支撑构件的偏置功率，应力意指施加到根据RF偏置功率生长的相应的压电层的应力。

表2：

例如，对于压电主体样品#1-1，形成的压电主体的所有压电层利用109.25的RF偏置功率并在-300MPa(即，压应力)下形成，这使得压电主体的残余应力为压应力。相反，对于压电主体样品#1-2，在利用122.75的RF偏置功率并在-600MPa下形成形成的压电主体的第一压电层之后，利用68.75的RF偏置功率并在+600MPa(即，拉应力)下形成形成的压电主体的第二压电层至第四压电层，这使得残余应力为残余拉应力。

图5示出了示出对于表1中的示例样品#1-1、#1-2、#1-3、#1-4、#1-5和#1-6的X射线衍射(XRD)摇摆曲线的各个测量结果的曲线图。在下面的表3中更详细地示出了摇摆曲线的示出的各个中心值的测量结果。

表3

通过表3可理解的是，所有样品示出了具有高晶体取向的大约1.41至1.5的优异的半高宽(FWHM)。

可确认的是，特别是样品#1-2具有最低的FWHM，从而具有最高的晶体取向。

另外，可确认的是，样品#1-2呈现出最低的FWHM和最高的强度。

在构成压电主体的多个压电层中的第一层(即，设置为直接与第一电极接触的压电层)形成为受压压电层的这种情况下，压电主体可具有示例样品的最低的FWHM并具有示例样品的最高的晶体取向。

样品#1-2可具有示例样品的这样好的结果的原因可以是：在紧密地形成第一(最下面的)压电层的情况下，第一压电层成为开始形成压电主体的其余压电层的基体，由于为形成压电主体的第一压电层选择的方法，因此可改善生长在第一压电层上的其余压电层的排列。

也就是说，在根据一个或更多个实施例的薄膜体声波谐振器中，受压压电层可设置或形成在压电主体的下部(例如，压电主体的最下面的压电层)与第一电极直接接触，以提高压电主体的接下来形成的压电层的晶体取向，从而与不包括压电主体(具有任何这样选择形成的压电主体或在压电主体与谐振部的第一电极之间具有如在此所述的关系)的通常的薄膜体声波谐振器相比，可改善薄膜体声波谐振器的性能。

图6示出了分别示出表1中的示例样品#1-1、#1-2、#1-3、#1-4、#1-5和#1-6的XRD摇摆曲线的FWHM和对于每个样品而言每单位面积产生的相应的异常生长数的测量结果的两个曲线图，其中，在表4中更详细地示出了FWHM和异常生长数的测量结果。

表4：

这里，对于图6和表4中示出的测量结果，在14μm×12μm的面积内测量了异常生长数。

通过图6和表4还可理解的是，在样品#1-1、#1-2、#1-3、#1-4、#1-5和#1-6中，第一层形成为受压压电层的样品#1-2具有最低的FWHM，并可呈现出最优异的晶体取向和最少的异常生长。

如上所述，至少在开始形成压电主体时紧密地形成第一压电层(其中，最下面的压电层成为基体)的情况下的示例实验结果中，改善了在第一层上生长的其余压电层的排列，例如显著地降低了异常生长。

根据图6和表4的结果，可确定的是，至少对于在形成压电主体时最初沉积的压电层的沉积条件为压应力条件(其中，通过提高RF偏置功率增大离子轰击能量)的示例样品而言，对于压电主体的第一压电层和其余压电层，即使压电主体的总残余应力是拉应力，晶粒取向也可以是优异的并且也可抑制异常生长。

因此，在根据一个或更多个实施例的薄膜体声波谐振器中，掺杂有示例的钪的示例氮化铝可用作压电主体的材料，并且形成的压电主体的残余应力可以是拉应力，因此薄膜体声波谐振器可具有非常高的有效机电耦合系数K

图7示出了分别示出在生长相应的压电层时对于施加不同的应力的密度和折射率的测量结果，其中，下面的表5更具体地示出了图7的测量结果。

现在将参照图7和下面的表5的示例样品#2-1、#2-2和#2-3更详细地描述根据一个或更多个实施例的薄膜体声波谐振器中包括的受压压电层。

表5：

这里，图7和表5中的样品#2-1、#2-2和#2-3是分别在-600MPa(压应力)、0MPa和600MPa(拉应力)下形成的掺杂有钪的氮化铝的样品。

使用X射线反射仪(XRR)测量每个样品的密度，使用椭偏仪(ellipsometer)来测量折射率。

通过图7和表5可理解的是，在生长氮化铝时，对于施加不同应力时密度的改变和对于施加不同应力时折射率的改变之间存在相似的趋势，即，当形成各个样品压电层过程中施加的应力从-600MPa(压应力)到600MPa(拉应力)时，样品压电层的密度和折射率都降低。

为了确定在压应力下形成的压电层的晶格常数的改变的相关趋势，将描述在压应力下形成的氮化铝的情况。

氮化铝可具有密排六方堆叠(HCP)结构，氮化铝的c轴的晶格常数可以为

然而，在氮化铝在压应力下形成的情况下，氮化铝的c轴的晶格常数与氮化铝的a轴的晶格常数的比(c/a)可变得高于1.6。相反，在氮化铝在拉应力下形成的情况下，氮化铝的c轴的晶格常数与氮化铝的a轴的晶格常数的比(c/a)可低于1.6。

在掺杂有钪的氮化铝的晶体结构中，意味着氮化铝的一些铝可被钪取代，形成的掺杂的氮化铝的晶格常数可与未掺杂的氮化铝的晶格常数不同。然而，掺杂有钪的氮化铝的晶体结构可仍具有HCP结构，掺杂的氮化铝的c轴的晶格常数与掺杂的氮化铝的a轴的晶格常数的比(c/a)的变化可呈现出与形成掺杂的氮化铝时施加到掺杂的氮化铝的应力相似的趋势。例如，对于在压应力下形成的掺杂有钪的氮化铝，c轴的晶格常数与a轴的晶格常数的比(c/a)可大于在0MPa下形成的掺杂有钪的氮化铝的比(c/a)，而在拉应力下形成的掺杂有钪的氮化铝的c轴的晶格常数与a轴的晶格常数的比(c/a)可小于在0MPa下形成的掺杂有钪的氮化铝的比(c/a)。

因此，在一个或更多个实施例中，受压的压电层在c轴方向上的晶格常数与受压的压电层在a轴方向上的晶格常数的比(c/a)可大于在未施加应力的状态下形成的压电层的相应的晶格常数的比(c/a)。

另外，如图7和表5所示，这种受压的压电层的密度可超过3.4681g/cm

下面的表6示出表示形成示例声波谐振器的谐振部的各个压电层与第一电极所施加的条件不同的另外的压电主体样品#3-0、#3-1、#3-2、#3-3、#3-4、#3-5和#3-6。这些实验结果是基于使用钼形成第一电极、基于表6中用于形成第一电极所指示的条件、并且基于各个压电主体均包括形成在各个第一电极上的四个掺杂有钪的氮化铝压电层。

与压电主体形成在各个硅晶圆基体上的表1中的以上样品#1-1、#1-2、#1-3、#1-4、#1-5和#1-6不同，每个压电主体形成在已形成的第一电极上。

对于表6，表6中使用的指示各个不同的形成条件的标识◇、◆、□和■的说明可参见以上的表2。

表6：

下面的表7示出了样品#3-0、#3-1、#3-2、#3-3、#3-4、#3-5和#3-6中的每个压电主体的FWHM以及样品#3-0、#3-1、#3-2、#3-3、#3-4、#3-5和#3-6中的相应的第一电极的FWHM的测量结果。

表7：

图8示出了示出在第一电极的生长条件不同的情况下相应的压电主体的XRD摇摆曲线的各个FWHM的测量结果的曲线图；图9示出了示出在相应的压电主体的生长条件不同的情况下第一电极的XRD摇摆曲线的各个FWHM的测量结果的曲线图；图10示出了示出在第一电极的生长条件不同的情况下相应的压电主体每单位面积的各自的异常生长数的曲线图。

通过图8、图9和表7可理解的是，随着第一电极在其下形成的压应力增大，相应的压电主体和第一电极的FWHM减小，从而改善了晶体取向。

详细地讲，可理解的是，在第一电极由钼(Mo)形成的情况下，改善了钼的晶体结构的(110)面的晶体取向，在压电主体由掺杂有钪的氮化铝形成的情况下，改善了掺杂有钪的氮化铝的晶体结构中的(0002)面的晶体取向。

另外，通过图10，可理解的是，在表6中的1组和2组中的两组中，随着第一电极在其下形成的压应力增大，异常生长数减少。

也就是说，可理解的是，在形成压电主体之前第一电极成为基体并紧密地形成的情况下，在第一电极上生长的压电主体也形成为具有高的晶体取向，从而可减少相应的压电主体中的其余压电层中的异常生长数。

图11A至图11C是在拉应力下生长的第一电极和压电主体的情况(样品#3-1)下通过透射电子显微镜(TEM)观察的不同倍数下的第一电极与压电主体之间的边界的图像；图12A至图12C是在拉应力下生长第一电极且将压电主体中的受压压电层设置为与第一电极接触的情况(样品#3-4)下通过透射电子显微镜(TEM)观察的不同倍数下的第一电极与压电主体之间的边界的图像；图13A至图13C是在压应力下生长第一电极且将压电主体中的受压压电层设置为与第一电极接触的情况(样品#3-6)下通过透射电子显微镜(TEM)观察的不同倍数下的第一电极与压电主体之间的边界的图像。

通过高分辨TEM通过对各个第一电极(Mo)和各个压电主体(ScAlN)之间的界面进行拍照来获取图11A至图13C中的图像。

参照图11A、图12A和图13A，示出的第一电极呈现为深色层，相邻的压电主体呈现为相对厚的比较亮的层。

可理解的是，示出的压电主体中出现的黑点表示压电主体中的缺陷，图11B中的缺陷明显多于图12B和图13B中的缺陷，图13B中的缺陷最不明显。

另外，通过图12B和图12C，可理解的是，示出的第一电极与示出的压电主体之间的接触边界具有曲线形状。在第一电极和压电主体彼此接触的边界具有这种曲线形状的情况下，会降低相应的薄膜体声波谐振器的性能。

与此不同，通过图13B和图13C可理解的是，第一电极与电压主体之间的接触边界基本上平坦或平滑而不具有这种曲线形状。

图14是示出根据一个或更多个实施例的彼此匹配的第一电极和压电主体的晶格结构的示图。将参照图14描述在由钼形成的第一电极上生长掺杂有钪的氮化铝的工艺。

钼的晶体结构为体心立方(BCC)晶格，钼的(110)面的面密度最高。

与此不同，掺杂有钪的氮化铝的晶体结构为HCP。

在于第一电极上形成压电主体的情况下，当将(110)面的钼原子中的围绕位于中心的一个钼原子的钼原子的中心彼此连接时，出现图14中示出的六边形。

掺杂有钪的氮化铝的HCP的(0002)面可设置在该六边形中。

图15示出了分别示出通过XRDθ-2θ扫描测量的对于不同的残余应力的这种压电主体的c轴晶格常数和晶格常数变化的两个曲线图。通过图15，可确定的是，残余应力为压应力时c轴晶格常数增大，残余应力为拉应力时c轴晶格常数减小。

图16示出了分别示出在形成第一电极和压电主体的条件不同时压电主体的c轴的晶格常数和第一电极的a轴的晶格常数的测量结果的两个曲线图。

通过图16，可确定的是，由于压电主体的总残余应力为拉应力(300MPa)，因此掺杂有钪的氮化铝的c轴晶格常数为常数值。然而，可理解的是，当残余应力为压应力时，第一电极的a轴的晶格常数显著增大。

也就是说，残余应力为压应力的第一电极的a轴的晶格常数可具有大于

图17示出了使用高分辨(HR)-TEM观察的表6的三个样品的与第一电极相邻的各个ScAlN压电层(例如，均对应于图2中的第一压电层151)的三个图像(顺序地对应于表6中的样品#3-1、#3-4和#3-6)。由于难以通过XRDθ-2θ扫描测量ScAlN的a轴的晶格常数，因此使用HR-TEM测量以下表8中示出的各个形成的ScAlN的a轴的晶格常数。

因此，表8示出了通过测量a轴的晶格常数计算的第一电极与这种样品压电主体之间的潜在晶格失配。

表8：

通过图15至图17以及表8可理解的是，在第一电极在压应力下形成且接触第一电极的压电层为在压应力下形成的压电层的情况下，潜在的晶格失配最低。

也就是说，在第一电极在压应力下形成且接触第一电极的压电层为在压应力下形成的受压压电层的情况下，改善了压电主体的晶体取向，从而可改善薄膜体声波谐振器的性能。

图18和图19是根据不同的实施例的示意性电路图。

例如，图18和图19的滤波器中使用的多个体声波谐振器中的每个可对应于参照图1和图2示出并描述的薄膜体声波谐振器。

参照图18，根据一个或更多个实施例的滤波器1000可形成为具有梯形滤波器结构。详细地讲，滤波器1000可包括多个薄膜体声波谐振器1100和1200。

第一薄膜体声波谐振器1100可串联连接在输入输入信号RF

参照图19，根据一个或更多个实施例的滤波器2000可形成为梯形滤波器结构。详细地讲，滤波器2000可包括多个薄膜体声波谐振器2100、2200、2300和2400，可对平衡输入信号RF

如上所述，在根据一个或更多个实施例的薄膜体声波谐振器中，压电主体可包括多个压电层，压电层中的至少一个可以是在压应力下生长的受压压电层，从而可防止压电主体(例如添加有掺杂材料的氮化铝)的异常生长，从而使形成的薄膜体声波谐振器可具有高的有效机电耦合系数。

因此，一个或更多个实施例可提供一种薄膜体声波谐振器或滤波器以及方法、控制器和存储指令(仅作为示例，当通过一个或更多个处理器执行该指令时，该指令使得在此描述的工艺中任意一个或任意组合以及形成的谐振部(具有第一电极、多层压电主体和第二电极)和包括其的声波谐振器的性能提高)的非暂时性计算机可读存储介质，其中，仅作为示例，可改善压电主体中涉及的有效机电耦合系数，并可降低或防止构成压电主体并具有添加到其中的掺杂材料的压电层的异常生长，或使其最小化。

通过硬件组件实现图20和图21中的控制器和溅射设备(执行在本申请中描述的操作)，所述硬件组件被构造为通过硬件组件执行在本申请中描述的操作。可用于合适地执行在本申请中描述的操作的硬件组件的示例包括控制器、传感器、产生器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器和被构造为执行本申请中描述的操作的任意其他电子组件。在另一示例中，通过计算机硬件(例如，通过一个或更多个处理器或计算机)实现执行在本申请中描述的操作的一个或更多个硬件组件。可通过一个或更多个处理元件(诸如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元)、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或被构造为以限定的方式响应和执行指令以实现期望结果的任何其他装置或装置的组合来实现处理器或计算机。在一个示例中，处理器或计算机包括或连接到存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器。由处理器或计算机实现的硬件组件可执行指令或软件(诸如操作系统(OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用)，以执行在本申请中描述的操作。硬件组件还可响应于指令或软件的执行来访问、操作、处理、创建并存储数据。为了简明，可在本申请中描述的示例的描述中使用单数术语“处理器”或“计算机”，但是在其他示例中，可使用多个处理器或计算机，或者处理器或计算机可包括多个处理元件或多种类型的处理元件或者包括两者。例如，通过单个处理器、两个或更多个处理器、或者处理器和控制器可实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。通过一个或更多个处理器、或者处理器和控制器可实现一个或更多个硬件组件，通过一个或更多个其他处理器、或者另一处理器和另一控制器可实现一个或更多个其他硬件组件。一个或更多个处理器、或者处理器和控制器可实现单个硬件组件或两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有不同处理配置中的任何一个或多个，不同处理配置的示例包括单处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理、单指令多数据(SIMD)多处理、多指令单数据(MISD)多处理和多指令多数据(MIMD)多处理。

仅作为示例，至少在图1至图3、图14、图17以及图20和图21中示出的执行在本申请中描述的操作的方法通过计算机硬件(例如，通过一个或更多个处理器或计算机)来执行，如上所述，所述计算机硬件被实现为执行指令或软件，以执行通过方法执行的在本申请中描述的操作。例如，可通过单处理器、或者两个或更多个处理器、或者处理器和控制器执行单操作或者两个或更多个操作。可通过一个或更多个处理器、或者处理器和控制器来执行一个或更多个操作，可通过一个或更多个其他处理器、或者另一处理器和另一控制器执行一个或更多个其他操作。一个或更多个处理器、或者处理器和控制器可执行但操作或者两个或更多个操作。

用于控制计算机硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)、实现硬件组件并执行上述方法的指令或软件可被写为计算机程序、代码段、指令或他们的任何组合，以独立地或共同地将一个或更多个处理器或计算机指示或配置为用于执行由硬件组件执行的操作和如上所述的方法的机器或专用计算机。在一个示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或计算机直接执行的机器代码，诸如由编译器产生的机器代码。在另一示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或计算机使用解释器执行的更高级代码。可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的对应描述使用任意程序语言编写指令或软件，其中，附图中示出的框图和流程图以及说明书中的对应描述公开了用于执行由硬件组件执行的操作和如上所述的方法的算法。

用于控制计算机硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)、实现硬件组件并执行以上描述的方法的指令或软件以及任何关联的数据、数据文件和数据结构可被记录、存储或固定在一个或更多个非暂时性计算机可读存储介质中或其上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘和被构造为以非暂时方式存储指令或软件以及任何关联的数据、数据文件和数据结构并将指令或软件以及任何关联的数据、数据文件和数据结构提供给处理器或计算机使得一个或更多个处理器或计算机可执行指令的任何其他装置。在一个示例中，指令或软件以及任何关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统中，从而由一个或更多个处理器或计算机以分布方式存储、访问并执行指令和软件以及任何关联的数据、数据文件和数据结构。

虽然本公开包括具体示例，但将明显的是，在理解了本申请的公开内容后，在不脱离权利要求以及其等同物的精神和范围的情况下，可在形式和细节方面对这些示例做出各种改变。在此描述的示例仅被视为描述意义，而不出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述被视为适用于其他示例中的类似的特征或方面。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来组合所描述的系统、架构、装置或电路、和/或由其他组件或其等同物来替换或增补所描述的系统、架构、装置或电路，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物限定，并且权利要求及其等同物的范围内的全部改变将被理解为包括在本公开中。