声波器件.pdf

摘要
申请专利号：	CN201110339535.8	申请日：	2011.11.01
公开号：	CN102468818A	公开日：	2012.05.23
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H03H 9/25申请日:20111101\|\|\|公开
IPC分类号：	H03H9/25; H03H9/02	主分类号：	H03H9/25
申请人：	太阳诱电株式会社
发明人：	西原时弘; 谷口真司; 横山刚; 坂下武
地址：	日本东京都
优先权：	2010.11.01 JP 2010-245452
专利代理机构：	北京三友知识产权代理有限公司 11127	代理人：	李辉;张旭东
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内容摘要

本发明提供一种声波器件，该声波器件包括：第一压电薄膜谐振器，其包括第一下电极、第一上电极和夹在第一下电极和第一上电极之间的第一压电膜；去耦合器膜，其设置在第一上电极上；以及第二压电薄膜谐振器，其设置在去耦合器膜上，并包括第二下电极、第二上电极和夹在第二下电极和第二上电极之间的第二压电膜，其中第一压电膜和第二压电膜包括氮化铝，并包括增大氮化铝的压电常数的元素。

权利要求书

1：一种声波器件，该声波器件包括：第一压电薄膜谐振器，该第一压电薄膜谐振器包括第一下电极、第一上电极和夹在第一下电极和第一上电极之间的第一压电膜；去耦合器膜，该去耦合器膜设置在第一上电极上；以及第二压电薄膜谐振器，该第二压电薄膜谐振器设置在所述去耦合器膜上，并包括第二下电极、第二上电极和夹在第二下电极和第二上电极之间的第二压电膜，其中，第一压电膜和第二压电膜包括氮化铝，并包括增大氮化铝的压电常数的元素。2：根据权利要求 1 所述的声波器件，其中，包括在第一压电膜中的所述元素的量不同于包括在第二压电膜中的所述元素的量。3：根据权利要求 1 所述的声波器件，其中，所述元素包括钪和铒中的一种。4：一种声波器件，该声波器件包括：第一压电薄膜谐振器，该第一压电薄膜谐振器包括第一下电极、第一上电极和夹在第一下电极和第一上电极之间的第一压电膜；去耦合器膜，该去耦合器膜设置在第一上电极上；以及第二压电薄膜谐振器，该第二压电薄膜谐振器设置在所述去耦合器膜上，并包括第二下电极、第二上电极和夹在第二下电极和第二上电极之间的第二压电膜，其中，第一上电极和第二下电极的厚度不同于第一下电极和第二上电极的厚度。5：根据权利要求 4 所述的声波器件，其中，第一上电极和第二下电极的厚度大于第一下电极和第二上电极的厚度。6：根据权利要求 1 至 5 中的任意一项所述的声波器件，其中，所述去耦合器膜是单层膜。7：根据权利要求 1 至 5 中的任意一项所述的声波器件，其中，所述去耦合器具有高于或等于 5M 瑞利的声阻抗。8：根据权利要求 1 至 5 中的任意一项所述的声波器件，其中，所述去耦合器膜包括硅氧化物。9：根据权利要求 1 至 5 中的任意一项所述的声波器件，其中，第一下电极、第一上电极、第二下电极、第二上电极具有高于或等于 50M 瑞利并且低于或等于 120M 瑞利的声阻抗。10：根据权利要求 1 至 5 中的任意一项所述的声波器件，其中，第一下电极、第一上电极、第二下电极、第二上电极中的每个都包括 Ir、 W、 Ru、 Rh、 Mo、 Pt 和 Ta 中的至少一种。11：根据权利要求 1 至 5 中的任意一项所述的声波器件，该声波器件还包括基底，所述基底被设置以在第一下电极和所述基底之间形成腔体。

说明书

声波器件
    【技术领域】
     本发明的特定方面涉及声波器件。背景技术压电薄膜谐振器用作蜂窝电话等的高频电路。存在薄膜体声谐振器 (FBAR) 型和固态封装谐振器 (SMR) 型的压电薄膜谐振器。在近几年，常常要求天线双工器的接收端处的平衡输出。但是，利用 FBAR 或 SMR 的滤波器不能够将不平衡的信号转换为平衡的信号，反向转换也不行。因此，研发了能够将不平衡的信号转换为平衡的信号和能够进行反向转换的耦合谐振器滤波器 (CRF) 结构 ( 例如，参见非专利文献 1(Improved Resonator Filter Performance using a Carbon-doped Oxide de-coupling Layer″， IEEE Ultrasonics Symp.， 2009))。CRF 具有多个压电薄膜谐振器和去耦合器膜。这些压电薄膜谐振器被叠置以将去耦合器膜夹在它们之间。
     非专利文献 2(Advanced Materials 2009， 21， pp.593-596) 描述了通过将 Sc( 钪 ) 添加到氮化铝中增大压电常数。非专利文献 3(Mater.Res.Soc Symp.Proc， Vol.1129， 2009， pp.21-25) 描述了通过将 Er( 铒 ) 添加到氮化铝中增大压电常数。
     在 CRF 中，低频侧的反对称模式和高频侧的对称模式中的两个谐振特性显现出来。当两个谐振频率之间的过大的间距导致频带中心附近发生损耗时，可通过减小去耦合器膜的声阻抗来抑制频带中心附近处的损耗。但是，去耦合器膜的声阻抗的减小将增加去耦合器本身导致的损耗。
     发明内容
     根据本发明的一个方面，本发明提供一种声波器件，该声波器件包括：第一压电薄膜谐振器，该第一压电薄膜谐振器包括第一下电极、第一上电极和夹在第一下电极和第一上电极之间的第一压电膜；去耦合器膜，该去耦合器膜设置在第一上电极上；和第二压电薄膜谐振器，该第二压电薄膜谐振器设置在去耦合器膜上，并包括第二下电极、第二上电极和夹在第二下电极和第二上电极之间的第二压电膜，其中第一压电膜和第二压电膜包括氮化铝，并包括增大氮化铝的压电常数的元素。附图说明
     图 1A 是 FBAR 型压电薄膜谐振器的平面图；图 1B 是沿着图 1A 的 A-A 线截取的剖视图；图 2 是另一个示例性 FBAR 型压电薄膜谐振器的剖视图；图 3 是 SMR 型压电薄膜谐振器的剖视图；图 4 是根据比较例 1 的 CRF 的剖视图；图 5 是根据比较例 2 的 CRF 的剖视图；图 6 是根据比较例 1 的模拟的 CRF 的示意性剖视图；图 7A 是阻抗 - 频率特性的曲线图；图 7B 是通带 (S21) 特性的曲线图；图 8 是与去耦合器膜的声阻抗相关联的谐振频率间距比的曲线图；图 9 是去耦合器膜的衰减 - 声阻抗特性的曲线图；图 10A 是在去耦合器膜是硅氧化物膜的情况下的比较例 1 的阻抗 - 频率特性的曲图 10B 是与介电常数、弹性常数和压电常数的变化相关联的谐振频率间距比的曲线图；
     线图；图 11A 是在低频侧的对称模式中的谐振 / 反谐振频率之间的间距 ΔfL 的曲线图；
     图 11B 是与介电常数、弹性常数和压电常数的变化相关联的谐振 / 反谐振频率之间的间距比的曲线图；
     图 12A 是在高频侧的对称模式中的谐振 / 反谐振频率之间的间距比 ΔfH 的曲线图；
     图 12B 是与介电常数、弹性常数和压电常数的变化相关联的谐振 / 反谐振频率之间的间距比的曲线图；
     图 13A 是阻抗 - 频率特性的曲线图；
     图 13B 是通带特性的曲线图；
     图 14 是与压电常数的变化相关联的位于通带的中心处的插入损耗的曲线图；
     图 15 是根据实施例 2 的模拟的 CRF 的结构示图；
     图 16A 是阻抗 - 频率特性的曲线图；
     图 16B 是通带特性的示图；图 17 是与膜厚度 T1/ 膜厚度 T2 相关联的谐振频率间距 Δf 的示图；图 18A 是阻抗 - 频率特性的曲线图；图 18B 是通带特性的曲线图；图 19 是与电极膜的声阻抗相关联的谐振频率之间的间距比的曲线图；图 20A 和图 20B 是根据实施例 4 的声波器件的剖视图；和图 21A 和图 21B 是根据实施例 4 的另一个声波的剖视图。具体实施方式
     首先，将描述压电薄膜谐振器。存在 FBAR 型和 SMR 型谐振器。图 1A 是 FBAR 的平面图。图 1B 是沿着图 1A 的 A-A 线截取的剖视图。FBAR 通常包括基底 50、下电极 52、压电膜 54 和上电极 56。下电极 52 和上电极 56 设置在基底 50 上，以将压电膜 54 夹在中间。上电极 56 和下电极 52 跨过压电膜 54 彼此面对的部分 ( 谐振区 60) 的下方形成有穿过基底 50 的腔体 58。
     图 2 是另一个示例性 FBAR 的剖视图。基底 50 的上表面是平坦的，下电极 52 被形成为使得在基底 50 和下电极 52 之间形成腔体 58。例如，腔体 58 具有圆顶形形状。基底 50 和下电极 52 之间的腔体 58 可以是在基底 50 中形成的凹陷。
     图 3 是 SMR 的剖视图。谐振区 60 的下电极 52 下方形成有声反射膜 62。声反射膜 62 是这样的膜，即，在该膜中，具有高的声阻抗和 λ/4 的厚度的膜与具有低声阻抗和 λ/4的厚度的膜交替地叠置。这里， λ 是声波的波长。在图 1A 至图 3A 中示出的压电薄膜谐振器中， Mo( 钼 )、 W( 钨 )、 Ru( 钌 ) 等通常用于下电极 52 和上电极 56。通常用 AlN( 氮化铝 ) 形成压电膜 54。通常用 Si( 硅 ) 形成基底 50。
     接着，将描述 CRF。图 4 是根据比较例 1 的 CRF 的剖视图。在基底 50 上叠置有第一压电薄膜谐振器 10 和第二压电薄膜谐振器 20。第一压电薄膜谐振器 10 包括第一下电极 12、第一压电膜 14 和第一上电极 16。第二压电薄膜谐振器 20 包括第二下电极 22、第二压电膜 24 和第二上电极 26。在第一压电薄膜谐振器 10 和第二压电薄膜谐振器 20 之间形成有单层去耦合器膜 30。在谐振区中，在第一下电极 12 下方设置有腔体 58。
     图 5 是根据比较例 2 的 CRF 的剖视图。与比较例 1 对比，去耦合器膜 30 具有多个叠置的膜，诸如膜 32 和 34。在第一下电极 12 下方形成有声反射膜 62。其它部件与图 4 中示出的比较例 1 的部件相同，这里省略对它们的描述。
     与采用由多个膜构成的去耦合器膜 30 的比较例 2 比较，由于在比较例 1 中，利用单层膜形成去耦合器膜 30，因此使用少量的制造工序，并且容易控制膜的厚度。但是，存在将在以下描述的问题。
     模拟利用单层膜形成的去耦合器膜 30。图 6 是根据比较例 1 的模拟的 CRF 的示意性剖视图。CRF 100 包括第一压电薄膜谐振器 10、第二压电薄膜谐振器 20 和去耦合器膜 30。第一压电薄膜谐振器 10 包括第一下电极 12、第一上电极 16 和夹在电极 12 和 16 之间的第一压电膜 14。去耦合器膜 30 设置在第一上电极 16 上。第二压电薄膜谐振器 20 设置在去耦合器膜 30 上，并包括第二下电极 22、第二上电极 26 和夹在电极 22 和 26 之间的第二压电膜 24。第一压电薄膜谐振器 10 和第二压电薄膜谐振器 20 叠置以将去耦合器膜 30 夹在中间。第一下电极 12 和第二上电极 26 分别连接到输入 / 输出端子 40 和 42。第一上电极 16 和第二下电极 22 接地。
     在以下条件下执行模拟。第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 中的每个是具有 100nm 的厚度的 Ru 膜。第一压电膜 14 和第二压电膜 24 中的每个是具有 800nm 的厚度的 AlN 膜，去耦合器膜 30 为 450nm 厚。在模拟中，改变去耦合器膜 30 的声阻抗。
     图 7A 是比较例 1 的阻抗 - 频率特性的曲线图。图 7B 是比较例 1 的通带 (S21) 特性的曲线图。阻抗是当输入 / 输出端子 40 接地时的特性。通带特性对应于输入 / 输出端子 40 和 42 之间的 S21。在图 7A 和图 7B 中，实线、虚线和点线分别指示在去耦合器膜 30 的声阻抗为 12.7M 瑞利、 7.6M 瑞利和 2.5M 瑞利的条件下的模拟结果。应当理解的是， 12.7M 瑞利对应于硅氧化物膜的声阻抗。
     如图 7A 所例示， CRF 具有在低频侧 ( 该频率被称作 far) 的反对称模式中的谐振特性和在高频侧 ( 该频率被称作 fsr) 的对称模式中的另一个谐振特性。所述两个模式 fsr 和 far 的谐振频率之间的间距被称作谐振频率间距 Δf。图 8 例示与去耦合器膜 30 的声阻抗相关的谐振频率间距比。谐振频率间距比被定义为 (fsr-far)/(fsr+far)×2×100。如图 8 所例示，谐振频率间距比随着去耦合器膜 30 的声阻抗的增加而单纯增加。如图 7B 所例示，由于阻抗失匹配，谐振频率之间的大的间距导致通信频带的频带中心处的损耗增加。另一方面，谐振频率之间的小的间距减小通信频带的频带中心处的损耗。因此，根据图 7A 至图 8，去耦合器膜 30 的减小的声阻抗将减小谐振频率之间的间距 Δf，从而减小通信频带的频带中心处的损耗。
     但是，图 7A 至图 8 所例示的模拟不考虑去耦合器膜 30 自身的损耗。图 9 例示与去耦合器膜 30 的声阻抗相关的衰减量。在前述非专利文献 1 中描述了图 9。如图 9 所示，随着去耦合器膜 30 的声阻抗减小，去耦合器膜 30 的传播损耗增大。因此，上述去耦合器膜 30 的声阻抗的简单变化导致通带的频带中心处的损耗和传播损耗之间的权衡关系。
     例如，参照图 9，具有 5M 瑞利或更大的声阻抗的去耦合器膜 30 能够减小传播损耗。例如，具有 13M 瑞利的声阻抗的硅氧化物 ( 例如， SiO2) 膜能够抑制去耦合器膜 30 的传播损耗。但是，这种情况增加谐振频率之间的间距 Δf，因而减小在通带的中心处的损耗。
     如上所述，将单层膜用于去耦合器膜 30 导致通带的频带中心处的损耗和传播损耗之间的权衡关系。根据以下描述的实施方式的各方面，以上问题被考虑进来。
     实施方式 1
     实施方式 1 提高压电膜的压电常数。首先，对提高压电膜的压电常数的意义进行描述。在模拟中使用的每个膜的结构与比较例 1 的相同。去耦合器膜 30 是硅氧化物膜并具有 12.7M 瑞利的声阻抗。
     图 10A 是其中去耦合器膜 30 是硅氧化物膜的比较例 1 的阻抗 - 频率特性的曲线图。两个模式之间的间距被设置为谐振频率之间的间距 Δf。图 10B 是与压电膜 14 和 24 的介电常数 ( 白色圆形 )、弹性常数 ( 黑色圆形 ) 和压电常数 ( 白色三角形 ) 的变化相关的谐振频率间距比 (fsr-far)/(fsr+far)×2×100 的曲线图。这些变化是通过利用具有主轴为 (002) 方向的取向的氮化铝的标准参数值作为基准值进行归一化的值。介电常数 (ε33)、弹性常数 (c33) 和压电常数 (e33) 的标准值分别是 8.91×1011F/m、 4.29×10-11Pa 和 1.55C/ m2。应当注意，压电薄膜谐振器利用向上和向下传播的声波。因此，介电常数 (ε33)、弹性常数 (c33) 和压电常数 (e33) 主要影响具有主轴为 (002) 方向的取向的氮化铝的属性。因此，这些参数用于模拟中。
     如图 10B 所示，对于介电常数和压电常数的变化，谐振频率之间的间距不发生大的变化。相反，随着弹性常数的减小，谐振频率之间的间距增大，但这不是优选的。
     机电耦合常数 k33 由以下表达式表示，并且弹性常数的减小意味着机电耦合常数的增加。
     k332 ＝ e332/(ε33·c33)
     图 11A 例示在低频侧的对称模式中的谐振频率和反谐振频率之间的间距 ΔfL。图 11B 例示与压电膜 14 和 24 的介电常数 ( 白色圆形 )、弹性常数 ( 黑色圆形 ) 和压电常数 ( 白色三角形 ) 的变化相关的谐振 / 反谐振频率间距比 (fL2-fL1)/(fL2+fL1)×2×100 的曲线图。这些变化是通过利用具有主轴为 (002) 方向的取向的氮化铝的标准参数值作为基准值进行归一化的值。如图 11B 所例示，随着介电常数和弹性常数减小，谐振频率和反谐振频率之间的间距 ΔfL 增大。相反地，随着压电常数增大，在低频侧，对称模式中的谐振频率和反谐振频率之间的间距 ΔfL 增大。当针对介电常数和弹性常数的间距 ΔfL 的变化与针对压电常数的相同时，使用压电常数最有效地增加间距 ΔfL。介电常数和弹性常数的减小和压电常数的增大意味着机电耦合常数 k33 的增大。
     图 12A 例示在高频侧的对称模式中的谐振频率和反谐振频率之间的间距 ΔfH。图 12B 例示与介电常数 ( 白色圆形 )、弹性常数 ( 黑色圆形 ) 和压电常数 ( 白色三角形 ) 的变化相关的谐振 / 反谐振频率间距比 (fH2-fH1)/(fH2+fH1)×2×100 的曲线图。这些变化是通过利用具有主轴为 (002) 方向的取向的氮化铝的标准参数值作为基准值进行归一化的值。如图 12B 所示，随着介电常数和弹性常数减小，谐振频率和反谐振频率之间的间距 ΔfH 增大。相反地，在高频侧，随着压电常数增大，对称模式中的谐振频率和反谐振频率之间的间距 ΔfH 增大。当针对介电常数和弹性常数的间距 ΔfH 的变化与针对压电常数的相同时，使用压电常数最有效地增加间距 ΔfH。介电常数和弹性常数的减小和压电常数的增大意味着机电耦合常数 k33 的增大。
     谐振频率和反谐振频率之间的大间距 ΔfL 和 ΔfH 极大地提高 CRF 的通带的中心处的损耗。因此，压电膜的压电常数的增大最有效地降低在 CRF 的通带的中心处的损耗。
     在以下条件下执行模拟。第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 中的每个是具有 85nm 的厚度的 W 膜。第一压电膜 14 和第二压电膜 24 中的每个是具有 680nm 的厚度的氮化铝膜。去耦合器膜 30 是具有 385nm 的厚度的硅氧化物膜。第一压电膜 14 和第二压电膜 24 的压电常数相对于氮化铝的压电常数 (e33) 的标准基准值变化。
     图 13A 例示阻抗 - 频率特性。图 13B 例示通带特性。在图 13A 和图 13B 中，实线、 2 虚线和点线分别指示在压电常数 (e33) 为 1.55C/m ( 氮化铝的标准值 )、 1.55×1.5C/m2( 氮化铝的标准值的 1.5 倍 ) 和 1.55×2C/m2( 氮化铝的标准值的两倍 ) 的条件下的模拟结果。如图 13A 所例示，当第一压电膜 14 和第二压电膜 24 的压电常数增大时，在两种模式下的谐振频率之间的间距 Δf 彼此基本相同，而在这两种模式下的谐振频率和反谐振频率之间的间距 ΔfL 和 ΔfH 增大。如图 13B 所例示，当压电膜的压电常数增大时，在通带的中心处的损耗减小。
     图 14 例示与压电常数的变化相关的通带的中心处的插入损耗。利用氮化铝的标准值 1.55C/m2 对压电常数 (e33) 归一化。如图 14 所示，压电常数的增大将减小通带的中心处的插入损耗。当压电常数的变化为 2 时，插入损耗最小。随着压电常数的变化从 2 开始增加，插入损耗增大。
     例如，为了在通带的频带中心处实现 -6dB 或更小的插入损耗，优选的是，压电常数 (e33) 应当为氮化铝的标准值的 11 至 3.9 倍。为了实现 -4dB 或更小的插入损耗，优选的是，压电常数 (e33) 应当为氮化铝的标准值的 1.3 至 3.3 倍。
     如上所述，第一压电膜 14 和第二压电膜 24 的压电常数的增大将减小频带中心处的损耗。例如，为了增大第一压电膜 14 和第二压电膜 24 的压电常数，将 Sc( 钪 ) 或 Er( 铒 ) 添加到氮化铝中，如非专利文献 2 和 3 所述。
     在实施方式 1 中，第一压电膜 14 和第二压电膜 24 中的每个由包括增大压电常数的元素的氮化铝制成。换句话说，与不向第一压电膜 14 或第二压电膜 24 添加元素的情况相比，添加元素以增大压电常数。例如，添加钪或铒。这可抑制在通带的频带中心处的损耗。除钪或铒之外，还可利用提高氮化铝的压电常数的其它元素。
     诸如氮化铝的压电常数的材料常数取决于结晶取向。结晶取向被底层膜的粗糙度极大地影响。例如，在通过溅射形成氮化铝的情况下，底层膜的差的粗糙度可劣化氮化铝的取向并且减小压电常数。因此，第一压电膜 14 和第二压电膜 24 可具有不同的谐振特性。因此，添加到第一压电膜 14 和第二压电膜 24 中的元素的量可彼此不同。这允许第一压电膜 14 和第二压电膜 24 具有几乎相同的压电常数和几乎相同的谐振特性。另外，上层膜的粗糙度比下层膜的粗糙度更易受到劣化。因此，第二压电膜 24 的第一取向趋于比第一压电膜 14 的更易劣化。为此，第二压电薄膜谐振器 20 的谐振特性趋于比压电薄膜谐振器 10 的谐振特性更易劣化。因此，使添加到第二压电膜 24 中的元素的量不同于添加到第一压电膜 14 中的元素的量。例如，增大将添加到第二压电膜 24 中的元素的量。因此，可控制第二压电薄膜谐振器 20 和第一压电薄膜谐振器 10 具有基本相同的谐振特性。
     实施方式 2
     实施方式 2 具有这样的示例性结构，其中电极具有不同的膜厚度。图 15 例示根据实施方式 2 的模拟的 CRF 的结构。如图 15 所例示， T1 指示第一下电极 12 和第二上电极 26 中的每个的膜厚度， T2 指示第一上电极 16 和第二下电极 22 中的每个的膜厚度。其它布置与图 1 所示的相同。并且在此省略对它们的描述。在以下条件下执行模拟。第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 中的每个都是 Ru 膜。第一压电膜 14 和第二压电膜 24 中的每个是具有 800nm 的厚度和 1.55C/m2 的压电常数 (e33) 的 AlN 膜。去耦合器膜 30 是 450nm 厚的硅氧化物膜。在模拟中，改变第一下电极 12 和第二上电极 26 的膜厚度 T1、以及第一上电极 16 和第二下电极 22 的膜厚度 T2。T1 和 T2 之和固定设为 200nm。图 16A 是阻抗 - 频率特性的曲线图。图 16B 是通带特性的曲线图。图 17 是与 T1/ T2 相关的谐振频率之间的间距 Δf 的曲线图。在图 16A 和图 16B 中，实线指示在 T1 为 100nm 并且 T2 为 100nm(T1/T2 ＝ 1.0) 的条件下的模拟结果。虚线指示在 T1 为 60nm 并且 T2 为 140nm(T1/T2 ＝ 0.43) 的条件下的模拟结果。点线指示在 T1 为 140nm 并且 T2 为 60nm(T1/ T2 ＝ 2.33) 的条件下的模拟结果。如图 16A 和图 17 所示，当 T1/T2 减小时，两种模式下的谐振频率之间的间距减小。因此，如图 16B 所示，频带中心处的损耗减小。
     在实施方式 2 中，使第一上电极 16 和第二下电极 22 的厚度大于第一下电极 12 和第二上电极 26 的厚度。因此，可减小通带的频带中心处的损耗。例如，当第一上电极 16 和第二下电极 22 的膜厚度彼此不同，并且第一下电极 12 和第二上电极 26 的膜厚度彼此不同时，优选的是，第一上电极 16 和第二下电极 22 中膜厚度更薄的一个的膜厚度应大于第一下电极 12 和第二上电极 26 中膜厚度更厚的一个的膜厚度。
     例如，当采用具有高的声阻抗的诸如硅氧化物的去耦合器膜 30 时，谐振频率之间的间距增加。因此， T1/T2 减小，并且通带的中心处的损耗因而受到抑制。相反地，在利用具有低的声阻抗 ( 例如在图 7 中可为 2.5M 瑞利 ) 的去耦合器膜 30 的情况下，谐振频率之间的间距减小。因此， T1/T2 增大，并且实现宽频带。如上所述，具有不大于 5M 瑞利的小声阻抗的去耦合器膜 30 的使用使得可将第一上电极 16 和第二下电极 22 的厚度设置为小于第一下电极 12 和第二上电极 26 的厚度。
     如上所述，调整 T1 和 T2 的比以控制谐振频率之间的间距，并且最终控制 CRF 的频带特性。为了调整 T1 和 T2，第一上电极 16 和第二下电极 22 可具有与第一下电极 12 和第二上电极 26 的膜厚度不同的膜厚度。
     实施方式 3
     实施方式 3 具有这样的示例性结构，其中电极具有不同声阻抗。在以下条件下，通过利用具有与图 6 中所示的结构相同的结构的 CRF 来执行模拟。第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 由 Ru 制成并且厚度为 100nm。第一压电膜 14 和第
     二压电膜 24 中的每个为具有 800nm 的厚度和等于 1.55C/m2 的 1.5 倍的压电常数 (e33) 的 AlN 膜。去耦合器膜 30 是具有 450nm 的厚度的硅氧化物膜。在模拟中，改变第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 的声阻抗。由于改变声阻抗使频率发生变化，因此通过将每个层的膜厚度乘以相同的校正系数来进行厚度校正，使得频率基本彼此相等。
     图 18A 是阻抗 - 频率特性的曲线图。图 18B 是通带特性的曲线图。图 19 是与电极膜的声阻抗相关的谐振频率间距比的示图。在图 18A 和图 18B 中，长短交替的点划线指示在第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 具有 109M 瑞利的声阻抗并且由 Ir( 铱 ) 制成的条件下的模拟结果。实线指示在第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 具有 82M 瑞利的声阻抗并且由 W( 钨 ) 制成的条件下的模拟结果。虚线指示在第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 具有 58M 瑞利的声阻抗并且由 Mo( 钼 ) 制成的条件下的模拟结果。点线指示在第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 具有 23M 瑞利的声阻抗并且由 Ti( 钛 ) 制成的条件下的模拟结果。如图 18A 和图 19 所示，当电极的声阻抗增大时，谐振频率之间的间距减小。如图 18B 所示，当电极的声阻抗增大时，通带的频带中心处的损耗减小。具体地说，如图 19 所示，当第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 具有不小于 50M 瑞利的声阻抗时，谐振频率之间的间距饱和。电极的声阻抗优选地不小于 60M 瑞利，并且更优选地不小于 70M 瑞利。表 1 示出了金属元素的声阻抗。
     [ 表 1]
     元素声阻抗 (M 瑞利 )
     Ir 109 W 82 Ru 72 Rh 67 Mo 58 Pt 57 Ta 56从表 1 中将看出，优选的是，在第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 中包括 Ir( 铱 )、 W( 钨 )、 Ru( 钌 )、 Rh( 铑 )、 Mo( 钼 )、 Pt( 铂 ) 和 Ta( 钽 ) 中的至少一种，以将这些电极的声阻抗设置为等于或高于 50M 瑞利。优选的是，第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 中的每个是 Ir 膜、 W 膜、 Ru 膜、 Rh 膜、 Mo 膜、 Pt 膜或 Ta 膜。更优选地，在第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 中采用 Ir。优选地，第一下电极 12、第一上电极 16、第二下电极 22 和第二上电极 26 具有不大于 120M 瑞利的声阻抗，这是由于 Ir 具有最高的声阻抗。
     实施方式 4
     实施方式 4 具有这样的示例性结构，其是根据实施方式 1 至 3 的 CRF 各自形成在基底上的示例。图 20A 至图 21B 是根据实施方式 4 的声波器件的剖视图。如图 20A 所示，第一压电薄膜谐振器 10 和第二压电薄膜谐振器 20 叠置在基底 50 上，使得去耦合器膜 30 夹在谐振器 10 和 20 之间。基底 50 可由硅、玻璃或蓝宝石制成。在谐振区域中，在第一下电极 12 和基底 50 之间形成有腔体 58。例如，腔体 58 具有圆顶形形状。其它部件与图 6 中所示的相同，并且在此省略对它们的描述。
     如图 20B 所示，基底 50 具有在谐振区中穿过基底 50 的腔体 58。其他部件与图 20A 中所示的相同，并且在此省略对其的解释。如图 21A 所示，腔体 58 可通过在根据基底 50 的谐振区的区域中形成的凹陷来形成。如图 21B 所示，代替腔体 58，可在第一下电极 12 下方设置声反射膜 62。声反射膜 62 的结构与图 3 中所示的相同，并且在此将省略对它的描述。
     在实施方式 1 至 4 中，如图 5 所示，去耦合器膜 30 可为多层膜。多层膜的去耦合器膜 30 减小谐振频率之间的间距，并减小了通带的频带中心处的损耗。相反，可容易地形成单层膜的去耦合器膜 30。但是，谐振频率之间的间距增大，并且在通带的频带中心处的损耗增大。因此，当去耦合器膜 30 是单层膜时，优选地，使用实施方式 1 至 4 之一的结构来减小在通带的频带中心处的损耗。
     另外，如图 7A 至图 8 所示，去耦合器膜 30 的不小于 5M 瑞利的声阻抗将增大谐振频率之间的间距并且劣化通带的频带中心处的损耗。在这种情况下，优选地，采用根据实施方式 1 至 4 的结构之一。当去耦合器膜 30 的声阻抗大于或等于 7M 瑞利时，优选地，采用根据实施方式 1 至 4 的结构之一。当去耦合器膜 30 的声阻抗不小于 10Mryal 时，更优选地，采用根据实施方式 1 至 4 的结构之一。
     如图 7A 和图 8 所示，当去耦合器膜 30 包括硅氧化物时，谐振频率之间的间距增大并且通带的频带中心的损耗增大。因此，在这种情况下，优选地，采用实施方式 1 至 4 的结构之一。去耦合器膜 30 可为硅氧化物膜或添加了硅氧化物的膜。例如，硅氧化物膜可包括 F( 氟 ) 以便改善温度特性。
     已经描述了本发明的实施方式。本发明不限于这些特定实施方式，而是可在权利要求限定的本发明的范围内变化或改变。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102468818 A (43)申请公布日 2012.05.23 C N 1 0 2 4 6 8 8 1 8 A *CN102468818A* (21)申请号 201110339535.8 (22)申请日 2011.11.01 2010-245452 2010.11.01 JP H03H 9/25(2006.01) H03H 9/02(2006.01) (71)申请人太阳诱电株式会社地址日本东京都 (72)发明人西原时弘谷口真司横山刚坂下武 (74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司 11127 代理人李辉张旭东 (54) 发明名称声波器件 (57。

2、) 摘要本发明提供一种声波器件，该声波器件包括：第一压电薄膜谐振器，其包括第一下电极、第一上电极和夹在第一下电极和第一上电极之间的第一压电膜；去耦合器膜，其设置在第一上电极上；以及第二压电薄膜谐振器，其设置在去耦合器膜上，并包括第二下电极、第二上电极和夹在第二下电极和第二上电极之间的第二压电膜，其中第一压电膜和第二压电膜包括氮化铝，并包括增大氮化铝的压电常数的元素。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页说明书8页附图17页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 8 页附图 17 页 1/1页 2 1。

3、.一种声波器件，该声波器件包括：第一压电薄膜谐振器，该第一压电薄膜谐振器包括第一下电极、第一上电极和夹在第一下电极和第一上电极之间的第一压电膜；去耦合器膜，该去耦合器膜设置在第一上电极上；以及第二压电薄膜谐振器，该第二压电薄膜谐振器设置在所述去耦合器膜上，并包括第二下电极、第二上电极和夹在第二下电极和第二上电极之间的第二压电膜，其中，第一压电膜和第二压电膜包括氮化铝，并包括增大氮化铝的压电常数的元素。 2.根据权利要求1所述的声波器件，其中，包括在第一压电膜中的所述元素的量不同于包括在第二压电膜中的所述元素的量。 3.根据权利要求1所述的声波器件，其中，所述元素包括钪和铒中的一种。

4、。 4.一种声波器件，该声波器件包括：第一压电薄膜谐振器，该第一压电薄膜谐振器包括第一下电极、第一上电极和夹在第一下电极和第一上电极之间的第一压电膜；去耦合器膜，该去耦合器膜设置在第一上电极上；以及第二压电薄膜谐振器，该第二压电薄膜谐振器设置在所述去耦合器膜上，并包括第二下电极、第二上电极和夹在第二下电极和第二上电极之间的第二压电膜，其中，第一上电极和第二下电极的厚度不同于第一下电极和第二上电极的厚度。 5.根据权利要求4所述的声波器件，其中，第一上电极和第二下电极的厚度大于第一下电极和第二上电极的厚度。 6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的声波器件，其中，所述去耦合器膜是单。

5、层膜。 7.根据权利要求1至5中的任意一项所述的声波器件，其中，所述去耦合器具有高于或等于5M瑞利的声阻抗。 8.根据权利要求1至5中的任意一项所述的声波器件，其中，所述去耦合器膜包括硅氧化物。 9.根据权利要求1至5中的任意一项所述的声波器件，其中，第一下电极、第一上电极、第二下电极、第二上电极具有高于或等于50M瑞利并且低于或等于120M瑞利的声阻抗。 10.根据权利要求1至5中的任意一项所述的声波器件，其中，第一下电极、第一上电极、第二下电极、第二上电极中的每个都包括Ir、W、Ru、Rh、Mo、Pt和Ta中的至少一种。 11.根据权利要求1至5中的任意一项所述的声波器件，该声波。

6、器件还包括基底，所述基底被设置以在第一下电极和所述基底之间形成腔体。权利要求书CN 102468818 A 1/8页 3 声波器件技术领域 0001 本发明的特定方面涉及声波器件。背景技术 0002 压电薄膜谐振器用作蜂窝电话等的高频电路。存在薄膜体声谐振器(FBAR)型和固态封装谐振器(SMR)型的压电薄膜谐振器。在近几年，常常要求天线双工器的接收端处的平衡输出。但是，利用FBAR或SMR的滤波器不能够将不平衡的信号转换为平衡的信号，反向转换也不行。因此，研发了能够将不平衡的信号转换为平衡的信号和能够进行反向转换的耦合谐振器滤波器(CRF)结构(例如，参见非专利文献1。

7、(Improved Resonator Filter Performance using a Carbon-doped Oxide de-coupling Layer，IEEE Ultrasonics Symp.，2009)。CRF具有多个压电薄膜谐振器和去耦合器膜。这些压电薄膜谐振器被叠置以将去耦合器膜夹在它们之间。 0003 非专利文献2(Advanced Materials 2009，21，pp.593-596)描述了通过将Sc(钪) 添加到氮化铝中增大压电常数。非专利文献3(Mater.Res.Soc Symp.Proc，Vol.1129，2009， pp.21-25)描述了通过将E。

8、r(铒)添加到氮化铝中增大压电常数。 0004 在CRF中，低频侧的反对称模式和高频侧的对称模式中的两个谐振特性显现出来。当两个谐振频率之间的过大的间距导致频带中心附近发生损耗时，可通过减小去耦合器膜的声阻抗来抑制频带中心附近处的损耗。但是，去耦合器膜的声阻抗的减小将增加去耦合器本身导致的损耗。发明内容 0005 根据本发明的一个方面，本发明提供一种声波器件，该声波器件包括：第一压电薄膜谐振器，该第一压电薄膜谐振器包括第一下电极、第一上电极和夹在第一下电极和第一上电极之间的第一压电膜；去耦合器膜，该去耦合器膜设置在第一上电极上；和第二压电薄膜谐振器，该第二压电薄膜谐振器设置在去耦。

9、合器膜上，并包括第二下电极、第二上电极和夹在第二下电极和第二上电极之间的第二压电膜，其中第一压电膜和第二压电膜包括氮化铝，并包括增大氮化铝的压电常数的元素。附图说明 0006 图1A是FBAR型压电薄膜谐振器的平面图； 0007 图1B是沿着图1A的A-A线截取的剖视图； 0008 图2是另一个示例性FBAR型压电薄膜谐振器的剖视图； 0009 图3是SMR型压电薄膜谐振器的剖视图； 0010 图4是根据比较例1的CRF的剖视图； 0011 图5是根据比较例2的CRF的剖视图； 0012 图6是根据比较例1的模拟的CRF的示意性剖视图；说明书CN 102468818 A 2/8页。

10、4 0013 图7A是阻抗-频率特性的曲线图； 0014 图7B是通带(S21)特性的曲线图； 0015 图8是与去耦合器膜的声阻抗相关联的谐振频率间距比的曲线图； 0016 图9是去耦合器膜的衰减-声阻抗特性的曲线图； 0017 图10A是在去耦合器膜是硅氧化物膜的情况下的比较例1的阻抗-频率特性的曲线图； 0018 图10B是与介电常数、弹性常数和压电常数的变化相关联的谐振频率间距比的曲线图； 0019 图11A是在低频侧的对称模式中的谐振/反谐振频率之间的间距fL的曲线图； 0020 图11B是与介电常数、弹性常数和压电常数的变化相关联的谐振/反谐振频率之间的间距比的曲线图； 00。

11、21 图12A是在高频侧的对称模式中的谐振/反谐振频率之间的间距比fH的曲线图； 0022 图12B是与介电常数、弹性常数和压电常数的变化相关联的谐振/反谐振频率之间的间距比的曲线图； 0023 图13A是阻抗-频率特性的曲线图； 0024 图13B是通带特性的曲线图； 0025 图14是与压电常数的变化相关联的位于通带的中心处的插入损耗的曲线图； 0026 图15是根据实施例2的模拟的CRF的结构示图； 0027 图16A是阻抗-频率特性的曲线图； 0028 图16B是通带特性的示图； 0029 图17是与膜厚度T1/膜厚度T2相关联的谐振频率间距f的示图； 0030 图18A是阻抗-频。

12、率特性的曲线图； 0031 图18B是通带特性的曲线图； 0032 图19是与电极膜的声阻抗相关联的谐振频率之间的间距比的曲线图； 0033 图20A和图20B是根据实施例4的声波器件的剖视图；和 0034 图21A和图21B是根据实施例4的另一个声波的剖视图。具体实施方式 0035 首先，将描述压电薄膜谐振器。存在FBAR型和SMR型谐振器。图1A是FBAR的平面图。图1B是沿着图1A的A-A线截取的剖视图。FBAR通常包括基底50、下电极52、压电膜54和上电极56。下电极52和上电极56设置在基底50上，以将压电膜54夹在中间。上电极56和下电极52跨过压电膜54彼此面对的部分(。

13、谐振区60)的下方形成有穿过基底 50的腔体58。 0036 图2是另一个示例性FBAR的剖视图。基底50的上表面是平坦的，下电极52被形成为使得在基底50和下电极52之间形成腔体58。例如，腔体58具有圆顶形形状。基底 50和下电极52之间的腔体58可以是在基底50中形成的凹陷。 0037 图3是SMR的剖视图。谐振区60的下电极52下方形成有声反射膜62。声反射膜 62是这样的膜，即，在该膜中，具有高的声阻抗和/4的厚度的膜与具有低声阻抗和/4 说明书CN 102468818 A 3/8页 5 的厚度的膜交替地叠置。这里，是声波的波长。在图1A至图3A中示出的压电薄膜谐振器中，Mo。

14、(钼)、W(钨)、Ru(钌)等通常用于下电极52和上电极56。通常用AlN(氮化铝) 形成压电膜54。通常用Si(硅)形成基底50。 0038 接着，将描述CRF。图4是根据比较例1的CRF的剖视图。在基底50上叠置有第一压电薄膜谐振器10和第二压电薄膜谐振器20。第一压电薄膜谐振器10包括第一下电极 12、第一压电膜14和第一上电极16。第二压电薄膜谐振器20包括第二下电极22、第二压电膜24和第二上电极26。在第一压电薄膜谐振器10和第二压电薄膜谐振器20之间形成有单层去耦合器膜30。在谐振区中，在第一下电极12下方设置有腔体58。 0039 图5是根据比较例2的CRF的剖视图。与比。

15、较例1对比，去耦合器膜30具有多个叠置的膜，诸如膜32和34。在第一下电极12下方形成有声反射膜62。其它部件与图4中示出的比较例1的部件相同，这里省略对它们的描述。 0040 与采用由多个膜构成的去耦合器膜30的比较例2比较，由于在比较例1中，利用单层膜形成去耦合器膜30，因此使用少量的制造工序，并且容易控制膜的厚度。但是，存在将在以下描述的问题。 0041 模拟利用单层膜形成的去耦合器膜30。图6是根据比较例1的模拟的CRF的示意性剖视图。CRF 100包括第一压电薄膜谐振器10、第二压电薄膜谐振器20和去耦合器膜 30。第一压电薄膜谐振器10包括第一下电极12、第一上电极16和。

16、夹在电极12和16之间的第一压电膜14。去耦合器膜30设置在第一上电极16上。第二压电薄膜谐振器20设置在去耦合器膜30上，并包括第二下电极22、第二上电极26和夹在电极22和26之间的第二压电膜24。第一压电薄膜谐振器10和第二压电薄膜谐振器20叠置以将去耦合器膜30夹在中间。第一下电极12和第二上电极26分别连接到输入/输出端子40和42。第一上电极16和第二下电极22接地。 0042 在以下条件下执行模拟。第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26中的每个是具有100nm的厚度的Ru膜。第一压电膜14和第二压电膜24中的每个是具有800nm的厚度的AlN。

17、膜，去耦合器膜30为450nm厚。在模拟中，改变去耦合器膜30 的声阻抗。 0043 图7A是比较例1的阻抗-频率特性的曲线图。图7B是比较例1的通带(S21)特性的曲线图。阻抗是当输入/输出端子40接地时的特性。通带特性对应于输入/输出端子40和42之间的S21。在图7A和图7B中，实线、虚线和点线分别指示在去耦合器膜30的声阻抗为12.7M瑞利、7.6M瑞利和2.5M瑞利的条件下的模拟结果。应当理解的是，12.7M 瑞利对应于硅氧化物膜的声阻抗。 0044 如图7A所例示，CRF具有在低频侧(该频率被称作far)的反对称模式中的谐振特性和在高频侧(该频率被称作fsr)的对称模式中的。

18、另一个谐振特性。所述两个模式fsr 和far的谐振频率之间的间距被称作谐振频率间距f。图8例示与去耦合器膜30的声阻抗相关的谐振频率间距比。谐振频率间距比被定义为(fsr-far)/(fsr+far)2100。如图8所例示，谐振频率间距比随着去耦合器膜30的声阻抗的增加而单纯增加。如图7B所例示，由于阻抗失匹配，谐振频率之间的大的间距导致通信频带的频带中心处的损耗增加。另一方面，谐振频率之间的小的间距减小通信频带的频带中心处的损耗。因此，根据图7A 至图8，去耦合器膜30的减小的声阻抗将减小谐振频率之间的间距f，从而减小通信频带说明书CN 102468818 A 4/8页 6 的。

19、频带中心处的损耗。 0045 但是，图7A至图8所例示的模拟不考虑去耦合器膜30自身的损耗。图9例示与去耦合器膜30的声阻抗相关的衰减量。在前述非专利文献1中描述了图9。如图9所示，随着去耦合器膜30的声阻抗减小，去耦合器膜30的传播损耗增大。因此，上述去耦合器膜 30的声阻抗的简单变化导致通带的频带中心处的损耗和传播损耗之间的权衡关系。 0046 例如，参照图9，具有5M瑞利或更大的声阻抗的去耦合器膜30能够减小传播损耗。例如，具有13M瑞利的声阻抗的硅氧化物(例如，SiO 2 )膜能够抑制去耦合器膜30的传播损耗。但是，这种情况增加谐振频率之间的间距f，因而减小在通带的中心处的损耗。

20、。 0047 如上所述，将单层膜用于去耦合器膜30导致通带的频带中心处的损耗和传播损耗之间的权衡关系。根据以下描述的实施方式的各方面，以上问题被考虑进来。 0048 实施方式1 0049 实施方式1提高压电膜的压电常数。首先，对提高压电膜的压电常数的意义进行描述。在模拟中使用的每个膜的结构与比较例1的相同。去耦合器膜30是硅氧化物膜并具有12.7M瑞利的声阻抗。 0050 图10A是其中去耦合器膜30是硅氧化物膜的比较例1的阻抗-频率特性的曲线图。两个模式之间的间距被设置为谐振频率之间的间距f。图10B是与压电膜14和24的介电常数(白色圆形)、弹性常数(黑色圆形)和压电常数(白色三。

21、角形)的变化相关的谐振频率间距比(fsr-far)/(fsr+far)2100的曲线图。这些变化是通过利用具有主轴为 (002)方向的取向的氮化铝的标准参数值作为基准值进行归一化的值。介电常数(33)、弹性常数(c33)和压电常数(e33)的标准值分别是8.9110 11 F/m、4.2910 -11 Pa和1.55C/ m 2 。应当注意，压电薄膜谐振器利用向上和向下传播的声波。因此，介电常数(33)、弹性常数(c33)和压电常数(e33)主要影响具有主轴为(002)方向的取向的氮化铝的属性。因此，这些参数用于模拟中。 0051 如图10B所示，对于介电常数和压电常数的变化，谐振频率。

22、之间的间距不发生大的变化。相反，随着弹性常数的减小，谐振频率之间的间距增大，但这不是优选的。 0052 机电耦合常数k33由以下表达式表示，并且弹性常数的减小意味着机电耦合常数的增加。 0053 k33 2 e33 2 /(33c33) 0054 图11A例示在低频侧的对称模式中的谐振频率和反谐振频率之间的间距fL。图 11B例示与压电膜14和24的介电常数(白色圆形)、弹性常数(黑色圆形)和压电常数 (白色三角形)的变化相关的谐振/反谐振频率间距比(fL2-fL1)/(fL2+fL1)2100的曲线图。这些变化是通过利用具有主轴为(002)方向的取向的氮化铝的标准参数值作为基准值进行。

23、归一化的值。如图11B所例示，随着介电常数和弹性常数减小，谐振频率和反谐振频率之间的间距fL增大。相反地，随着压电常数增大，在低频侧，对称模式中的谐振频率和反谐振频率之间的间距fL增大。当针对介电常数和弹性常数的间距fL的变化与针对压电常数的相同时，使用压电常数最有效地增加间距fL。介电常数和弹性常数的减小和压电常数的增大意味着机电耦合常数k33的增大。 0055 图12A例示在高频侧的对称模式中的谐振频率和反谐振频率之间的间距fH。图 12B例示与介电常数(白色圆形)、弹性常数(黑色圆形)和压电常数(白色三角形)的变说明书CN 102468818 A 5/8页 7 化相关的谐振。

24、/反谐振频率间距比(fH2-fH1)/(fH2+fH1)2100的曲线图。这些变化是通过利用具有主轴为(002)方向的取向的氮化铝的标准参数值作为基准值进行归一化的值。如图12B所示，随着介电常数和弹性常数减小，谐振频率和反谐振频率之间的间距fH 增大。相反地，在高频侧，随着压电常数增大，对称模式中的谐振频率和反谐振频率之间的间距fH增大。当针对介电常数和弹性常数的间距fH的变化与针对压电常数的相同时，使用压电常数最有效地增加间距fH。介电常数和弹性常数的减小和压电常数的增大意味着机电耦合常数k33的增大。 0056 谐振频率和反谐振频率之间的大间距fL和fH极大地提高CRF的通带的。

25、中心处的损耗。因此，压电膜的压电常数的增大最有效地降低在CRF的通带的中心处的损耗。 0057 在以下条件下执行模拟。第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26中的每个是具有85nm的厚度的W膜。第一压电膜14和第二压电膜24中的每个是具有680nm的厚度的氮化铝膜。去耦合器膜30是具有385nm的厚度的硅氧化物膜。第一压电膜14和第二压电膜24的压电常数相对于氮化铝的压电常数(e33)的标准基准值变化。 0058 图13A例示阻抗-频率特性。图13B例示通带特性。在图13A和图13B中，实线、虚线和点线分别指示在压电常数(e33)为1.55C/m 2 (氮化铝的。

26、标准值)、1.551.5C/m 2 (氮化铝的标准值的1.5倍)和1.552C/m 2 (氮化铝的标准值的两倍)的条件下的模拟结果。如图13A所例示，当第一压电膜14和第二压电膜24的压电常数增大时，在两种模式下的谐振频率之间的间距f彼此基本相同，而在这两种模式下的谐振频率和反谐振频率之间的间距fL和fH增大。如图13B所例示，当压电膜的压电常数增大时，在通带的中心处的损耗减小。 0059 图14例示与压电常数的变化相关的通带的中心处的插入损耗。利用氮化铝的标准值1.55C/m 2 对压电常数(e33)归一化。如图14所示，压电常数的增大将减小通带的中心处的插入损耗。当压电常数的。

27、变化为2时，插入损耗最小。随着压电常数的变化从2开始增加，插入损耗增大。 0060 例如，为了在通带的频带中心处实现-6dB或更小的插入损耗，优选的是，压电常数(e33)应当为氮化铝的标准值的11至3.9倍。为了实现-4dB或更小的插入损耗，优选的是，压电常数(e33)应当为氮化铝的标准值的1.3至3.3倍。 0061 如上所述，第一压电膜14和第二压电膜24的压电常数的增大将减小频带中心处的损耗。例如，为了增大第一压电膜14和第二压电膜24的压电常数，将Sc(钪)或Er(铒) 添加到氮化铝中，如非专利文献2和3所述。 0062 在实施方式1中，第一压电膜14和第二压电膜24中的每个由。

28、包括增大压电常数的元素的氮化铝制成。换句话说，与不向第一压电膜14或第二压电膜24添加元素的情况相比，添加元素以增大压电常数。例如，添加钪或铒。这可抑制在通带的频带中心处的损耗。除钪或铒之外，还可利用提高氮化铝的压电常数的其它元素。 0063 诸如氮化铝的压电常数的材料常数取决于结晶取向。结晶取向被底层膜的粗糙度极大地影响。例如，在通过溅射形成氮化铝的情况下，底层膜的差的粗糙度可劣化氮化铝的取向并且减小压电常数。因此，第一压电膜14和第二压电膜24可具有不同的谐振特性。因此，添加到第一压电膜14和第二压电膜24中的元素的量可彼此不同。这允许第一压电膜 14和第二压电膜24具有几乎相。

29、同的压电常数和几乎相同的谐振特性。说明书CN 102468818 A 6/8页 8 0064 另外，上层膜的粗糙度比下层膜的粗糙度更易受到劣化。因此，第二压电膜24的第一取向趋于比第一压电膜14的更易劣化。为此，第二压电薄膜谐振器20的谐振特性趋于比压电薄膜谐振器10的谐振特性更易劣化。因此，使添加到第二压电膜24中的元素的量不同于添加到第一压电膜14中的元素的量。例如，增大将添加到第二压电膜24中的元素的量。因此，可控制第二压电薄膜谐振器20和第一压电薄膜谐振器10具有基本相同的谐振特性。 0065 实施方式2 0066 实施方式2具有这样的示例性结构，其中电极具有不同的膜厚。

30、度。图15例示根据实施方式2的模拟的CRF的结构。如图15所例示，T1指示第一下电极12和第二上电极26 中的每个的膜厚度，T2指示第一上电极16和第二下电极22中的每个的膜厚度。其它布置与图1所示的相同。并且在此省略对它们的描述。在以下条件下执行模拟。第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26中的每个都是Ru膜。第一压电膜14和第二压电膜24中的每个是具有800nm的厚度和1.55C/m 2 的压电常数(e33)的AlN膜。去耦合器膜30是450nm厚的硅氧化物膜。在模拟中，改变第一下电极12和第二上电极26的膜厚度T1、以及第一上电极16和第二下电极22的膜。

31、厚度T2。T1和T2之和固定设为200nm。 0067 图16A是阻抗-频率特性的曲线图。图16B是通带特性的曲线图。图17是与T1/ T2相关的谐振频率之间的间距f的曲线图。在图16A和图16B中，实线指示在T1为100nm 并且T2为100nm(T1/T21.0)的条件下的模拟结果。虚线指示在T1为60nm并且T2为 140nm(T1/T20.43)的条件下的模拟结果。点线指示在T1为140nm并且T2为60nm(T1/ T22.33)的条件下的模拟结果。如图16A和图17所示，当T1/T2减小时，两种模式下的谐振频率之间的间距减小。因此，如图16B所示，频带中心处的损耗减小。 0068。

32、在实施方式2中，使第一上电极16和第二下电极22的厚度大于第一下电极12和第二上电极26的厚度。因此，可减小通带的频带中心处的损耗。例如，当第一上电极16和第二下电极22的膜厚度彼此不同，并且第一下电极12和第二上电极26的膜厚度彼此不同时，优选的是，第一上电极16和第二下电极22中膜厚度更薄的一个的膜厚度应大于第一下电极12和第二上电极26中膜厚度更厚的一个的膜厚度。 0069 例如，当采用具有高的声阻抗的诸如硅氧化物的去耦合器膜30时，谐振频率之间的间距增加。因此，T1/T2减小，并且通带的中心处的损耗因而受到抑制。相反地，在利用具有低的声阻抗(例如在图7中可为2.5M瑞利)。

33、的去耦合器膜30的情况下，谐振频率之间的间距减小。因此，T1/T2增大，并且实现宽频带。如上所述，具有不大于5M瑞利的小声阻抗的去耦合器膜30的使用使得可将第一上电极16和第二下电极22的厚度设置为小于第一下电极12和第二上电极26的厚度。 0070 如上所述，调整T1和T2的比以控制谐振频率之间的间距，并且最终控制CRF的频带特性。为了调整T1和T2，第一上电极16和第二下电极22可具有与第一下电极12和第二上电极26的膜厚度不同的膜厚度。 0071 实施方式3 0072 实施方式3具有这样的示例性结构，其中电极具有不同声阻抗。在以下条件下，通过利用具有与图6中所示的结构相同的结。

34、构的CRF来执行模拟。第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26由Ru制成并且厚度为100nm。第一压电膜14和第说明书CN 102468818 A 7/8页 9 二压电膜24中的每个为具有800nm的厚度和等于1.55C/m 2 的1.5倍的压电常数(e33)的 AlN膜。去耦合器膜30是具有450nm的厚度的硅氧化物膜。在模拟中，改变第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26的声阻抗。由于改变声阻抗使频率发生变化，因此通过将每个层的膜厚度乘以相同的校正系数来进行厚度校正，使得频率基本彼此相等。 0073 图18A是阻抗-频率特性的曲线图。

35、。图18B是通带特性的曲线图。图19是与电极膜的声阻抗相关的谐振频率间距比的示图。在图18A和图18B中，长短交替的点划线指示在第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26具有109M瑞利的声阻抗并且由Ir(铱)制成的条件下的模拟结果。实线指示在第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26具有82M瑞利的声阻抗并且由W(钨)制成的条件下的模拟结果。虚线指示在第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26具有 58M瑞利的声阻抗并且由Mo(钼)制成的条件下的模拟结果。点线指示在第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电。

36、极26具有23M瑞利的声阻抗并且由Ti(钛)制成的条件下的模拟结果。如图18A和图19所示，当电极的声阻抗增大时，谐振频率之间的间距减小。如图18B所示，当电极的声阻抗增大时，通带的频带中心处的损耗减小。 0074 具体地说，如图19所示，当第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26具有不小于50M瑞利的声阻抗时，谐振频率之间的间距饱和。电极的声阻抗优选地不小于60M瑞利，并且更优选地不小于70M瑞利。表1示出了金属元素的声阻抗。 0075 表1 0076 元素 Ir W Ru Rh Mo Pt Ta 声阻抗(M瑞利) 109 82 72 67 58 57 56 0。

37、077 从表1中将看出，优选的是，在第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26中包括Ir(铱)、W(钨)、Ru(钌)、Rh(铑)、Mo(钼)、Pt(铂)和Ta(钽)中的至少一种，以将这些电极的声阻抗设置为等于或高于50M瑞利。优选的是，第一下电极 12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26中的每个是Ir膜、W膜、Ru膜、Rh膜、Mo 膜、Pt膜或Ta膜。更优选地，在第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26中采用Ir。优选地，第一下电极12、第一上电极16、第二下电极22和第二上电极26 具有不大于120M瑞利的声阻抗，这是由于Ir具有最。

38、高的声阻抗。 0078 实施方式4 0079 实施方式4具有这样的示例性结构，其是根据实施方式1至3的CRF各自形成在基底上的示例。图20A至图21B是根据实施方式4的声波器件的剖视图。如图20A所示，第一压电薄膜谐振器10和第二压电薄膜谐振器20叠置在基底50上，使得去耦合器膜30 夹在谐振器10和20之间。基底50可由硅、玻璃或蓝宝石制成。在谐振区域中，在第一下电极12和基底50之间形成有腔体58。例如，腔体58具有圆顶形形状。其它部件与图6中所示的相同，并且在此省略对它们的描述。 0080 如图20B所示，基底50具有在谐振区中穿过基底50的腔体58。其他部件与图20A 中所示的。

39、相同，并且在此省略对其的解释。如图21A所示，腔体58可通过在根据基底50的说明书CN 102468818 A 8/8页 10 谐振区的区域中形成的凹陷来形成。如图21B所示，代替腔体58，可在第一下电极12下方设置声反射膜62。声反射膜62的结构与图3中所示的相同，并且在此将省略对它的描述。 0081 在实施方式1至4中，如图5所示，去耦合器膜30可为多层膜。多层膜的去耦合器膜30减小谐振频率之间的间距，并减小了通带的频带中心处的损耗。相反，可容易地形成单层膜的去耦合器膜30。但是，谐振频率之间的间距增大，并且在通带的频带中心处的损耗增大。因此，当去耦合器膜30是单层膜时，优选。

40、地，使用实施方式1至4之一的结构来减小在通带的频带中心处的损耗。 0082 另外，如图7A至图8所示，去耦合器膜30的不小于5M瑞利的声阻抗将增大谐振频率之间的间距并且劣化通带的频带中心处的损耗。在这种情况下，优选地，采用根据实施方式1至4的结构之一。当去耦合器膜30的声阻抗大于或等于7M瑞利时，优选地，采用根据实施方式1至4的结构之一。当去耦合器膜30的声阻抗不小于10Mryal时，更优选地，采用根据实施方式1至4的结构之一。 0083 如图7A和图8所示，当去耦合器膜30包括硅氧化物时，谐振频率之间的间距增大并且通带的频带中心的损耗增大。因此，在这种情况下，优选地，采用实施方式。

41、1至4的结构之一。去耦合器膜30可为硅氧化物膜或添加了硅氧化物的膜。例如，硅氧化物膜可包括 F(氟)以便改善温度特性。 0084 已经描述了本发明的实施方式。本发明不限于这些特定实施方式，而是可在权利要求限定的本发明的范围内变化或改变。说明书CN 102468818 A 10 1/17页 11 说明书附图CN 102468818 A 11 2/17页 12 图2 图3 说明书附图CN 102468818 A 12 3/17页 13 图4 说明书附图CN 102468818 A 13 4/17页 14 图5 说明书附图CN 102468818 A 14 。

42、5/17页 15 图6 说明书附图CN 102468818 A 15 6/17页 16 图7A 图7B 说明书附图CN 102468818 A 16 7/17页 17 图8 图9 说明书附图CN 102468818 A 17 8/17页 18 图10A 图10B 说明书附图CN 102468818 A 18 9/17页 19 图11A 图11B 说明书附图CN 102468818 A 19 10/17页 20 图12A 图12B 说明书附图CN 102468818 A 20 11/17页 21 图13A 图13B 说明书附图CN 102468818 A 21 12/17页 22 图14 图15 说明书附图CN 102468818 A 22 13/17页 23 图16A 图16B 说明书附图CN 102468818 A 23 14/17页 24 图17 图18A 说明书附图CN 102468818 A 24 15/17页 25 图18B 图19 说明书附图CN 102468818 A 25 16/17页 26 图20A 图20B 说明书附图CN 102468818 A 26 17/17页 27 图21A 图21B 说明书附图CN 102468818 A 27 。

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