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FBAR濾波器的工作原理及制備方法

2013-12-02 來源:微波射頻網 字號:
3、固態裝配型結構

固態裝配型結構

此種FBAR是采用布拉格反射層技術限制聲波于壓電震蕩堆之內。由一層四分之一波長厚度的高聲學阻抗材料和一層四分之一波長厚度的低聲學阻抗材料交替構成。層數越多則反射系數越大,制得的器件Q值也越高,但無論如何其反射效果終不如前兩種結構的反射效果好,故基于布拉格反射層的FBAR其Q值不如前兩者高。

FBAR器件的制備

理想的空氣隙型FBAR為三明治結構,即上電極/壓電層/下電極,在硅表面和FBAR的下電極表面之間刻蝕出一個空氣隙以形成空氣界面。實際的空氣隙型FBAR諧振器包括上電極/壓電層/下電極/支撐層,在硅表面和支撐層下表面之間刻蝕出一個空氣隙以形成空氣界面,從而在FBAR基片上下界面形成空氣反射層,在二個空氣界面之間形成駐波,將聲波能量限制在FBAR基片中。

下面我們看看空氣隙型FBAR器件的制備流程。

空氣隙型FBAR器件的制備流程

1. 在準備好的硅片上表面蝕刻一凹槽(空氣隙),然后再沉積一層薄的SiO2緩沖層,用來保護硅襯底。
2. 填充犧牲層,如Ti,磷石英玻璃PSG
3. 利用化學機械拋光表面,去掉多余犧牲層
4. 淀積下電極,光刻成所需圖形,然后用反應射頻磁控濺射淀積高C軸取向的壓電薄膜ALN
5. 使用RIE刻蝕技術刻蝕壓電薄膜,形成將底電極引出的通孔
6. 淀積上電極,光刻形成所需圖形
7. 腐蝕去除犧牲層,形成空氣隙

適用于FBAR的材料分析

目前應用于FBAR壓電薄膜的材料主要有ALN、ZnO和PzT,金屬電極的材料有Mo、A1等,布拉格反射層的材料有w、si02、ALN等。

選擇壓電薄膜的材料時有幾個必須考慮的參數:

表1 壓電材料參數表
Tab.1 Comparison of piezoelectric materials for FBAR

參數 ALN ZnO PZT
Kt2/% 6.5 7.5 8~15
εr 9.5 9.2 80~400
縱向聲道/(m·s-1 10 400 6 350 4 000~6 000
固有材料損耗 很低 高,且隨頻率遞增
CMOS兼容性 兼容 不兼容 不兼容
沉積速率

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