薄膜體聲波諧振器（FBAR）技術(shù)的若干問題研究.pdf

1、集成化、微型化是無線射頻終端的發(fā)展趨勢，薄膜體聲波諧振器(FBAR)作為目前唯一有望集成的射頻濾波器技術(shù)，正成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的介質(zhì)濾波器和聲表濾波器(SAW)相比，F(xiàn)BAR具有體積小、工作頻率高、插入損耗低、帶外抑制大、高Q、大功率容量、低溫度系數(shù)以及良好的抗靜電沖擊能力和半導(dǎo)體工藝兼容性等優(yōu)點(diǎn)。 AlN薄膜的制備是FBAR的核心技術(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，主要對FBAR器件的建模與分析、AlN薄膜的制備、薄膜材料微波復(fù)介電

2、常數(shù)的測量與評價(jià)以及FBAR器件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等四部分內(nèi)容進(jìn)行了分析和研究，主要取得了以下成果： 1.提出了一種能普適多種FBAR結(jié)構(gòu)的解析等效電路模型和三維電磁場模型，基于此建立了ADS仿真庫，實(shí)現(xiàn)了HFSS對FBAR的電聲協(xié)仿真。用實(shí)測數(shù)據(jù)對上述模型進(jìn)行了驗(yàn)證，模型仿真所得的S參數(shù)曲線與實(shí)測曲線諧振頻率相近、曲線形狀相似，證明了其準(zhǔn)確性。 2.在對反應(yīng)濺射機(jī)理進(jìn)行建模分析的基礎(chǔ)上，提出并實(shí)現(xiàn)了一種以氮?dú)饬髁孔鳛榭刂屏俊?/p>

3、陰極電壓作為定位量、能使陰極靶處于金屬態(tài)與中毒態(tài)之間的過渡態(tài)、無遲滯現(xiàn)象的高速沉積c軸擇優(yōu)取向AlN薄膜的工藝方法。沉積速率在500W射頻功率的情況下達(dá)到2.3μm/h，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果遠(yuǎn)高于國內(nèi)研究者所報(bào)道的數(shù)據(jù)，具有重要的實(shí)用價(jià)值。 3.介質(zhì)薄膜的微波復(fù)介電常數(shù)的測試評價(jià)是國內(nèi)外還沒有解決的難題，我們發(fā)明了一種利用微擾原理對介質(zhì)薄膜復(fù)介電常數(shù)進(jìn)行精確測量的方法與裝置，并申請了發(fā)明專利。利用該方法測量AlN薄膜的相對介電常數(shù)，誤差

4、在5％左右。 4.在上述ADS仿真庫的基礎(chǔ)上提出并設(shè)計(jì)了由多個(gè)諧振器組成的WCDMA零中頻非平衡和平衡接收濾波器。仿真結(jié)果表明：非平衡濾波器具有良好的發(fā)送頻帶噪聲抑制能力，符合WCDMA強(qiáng)Tx干擾信號抑制的需求；平衡濾波器具有很好的共模抑制能力，可減少零中頻接收機(jī)的二次互調(diào)干擾。 5.在雙面拋光的(111)硅片上設(shè)計(jì)并制作了高模FBAR的原型器件。用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測得器件的頻率分布間隔為22MHz，與理論預(yù)測和ADS仿真