aln薄膜腔声谐振器的制备研究

《aln薄膜腔声谐振器的制备研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要无线通信技术的迅速发展，对射频终端滤波器性能提出了新的挑战。与传统的介质滤波器和表声波滤波器相比。薄膜腔声谐振器滤波器因其工作频率高、功率容量大、损耗低、体积小、可与半导体硅工艺兼容等优势而被认为是最佳的GHz器件解决方案，成为射频通讯领域的研究热点之一。以安捷伦公司为首的一些国外企业及研究院校都陆续研制出了自己的薄膜腔声谐振器滤波器产品，并逐步推向市场，国内在这方面的技术则较为薄弱。为指导完成薄膜腔声谐振器的设计与制作，首要工作是器件的性能模拟。本文从基本的压电方程和运动学方程出发，推导了谐振器的一维Mason等效电路模型与MBVD模型，比较了两种

2、模型的特点，并模拟了器件的频率特性，为器件的制备与分析奠定了理论基础。AIN压电薄膜作为薄膜腔声谐振器的优选压电材料，是器件制作的材料基础。本文采用射频磁控反应溅射技术，通过优化溅射工艺条件，沉积出了重复性好的高质量c轴择优取向AIN薄膜，薄膜x射线衍射仅呈现(002)峰，摇摆曲线半高宽为4。，且有良好的柱状晶结构，平滑的表面，适于器件应用的需要。薄膜腔声谐振器制备中所涉及的MEMS工艺有：掩模板设计、光刻、电极剥离、AIN薄膜的沉积与刻蚀、掩膜层的反应离子刻蚀以及硅的深度湿法刻蚀。在确定整体工艺流程，并优化各个环节的工艺参数后，最终成功制备出了薄膜腔声

3、谐振器原型器件。将制得的谐振器构成单端口网络测试其频率特性，并与模拟结果进行比较，分析了器件性能的影响因素及相关规律。结果表明，薄膜腔声谐振器的性能与A1N压电薄膜、上电极、支撑层的厚度，谐振区面积，以及谐振区形状有关。所制备的薄膜腔声谐振器性能可达：串、并联谐振频率1．759GHz和1．786GHz，有效机电耦合系数3．75％，品质因数79．5。关键词：薄膜腔声谐振器；氮化铝；磁控反应溅射；微机电系统AbstractTherapiddevelopmentofthewirelesscommunicationstechnologyhasraisednewc

4、hallengetotheperformanceoftheradiofrequencyfront—endfilters．Thefilmbulkacousticresonatorfilters(FBAR)havetheadvantagesofhighfrequencyoperation，highpowerhandingcapabilities，lowinsertionloss，miniaturescale，andcarlbecompatiblewiththevolumesiliconprocessingtechnologies，comparedtothec

5、onventionalmicrowaveceramicfiltersandsurfaceacousticwave(SAW)filters．Therefore，FBARdevicesisconsideredasthebestsolutiontotherecentproblemsandbecomeoneofthemostactiveresearchareasinwirelesscommunications．ManycompaniesandresearchcentersabroadhaverealizedtheirownFBARproductsandputth

6、emintothecellularphonemarketgradually．However,FBARtechnologyinourcountryiscomparedweaker．TheprincipalworkforinstructingthedesignandfabricationofFBARisthesimulationoftheperformanceofthedevices．WedeductedtheonedimensionalMasonmodelandMBVDmodeloftheFBARbasedonthepiezoelectricequatio

7、nsandkinematicsequations．Thetwomodelswerecomparedandthecharacteristicsoftheresonatorsweresimulatedinthethesis．ThesimulationofthedevicescanberegardedasthetheorybasisofthefabricationandanalysisoftheFBAR．Thequalityofthealuminumnitride(A1N)films，astheoptimumpiezoelectricmaterialsfort

8、heFBAR，isverycriticalforthefabricationof