纳米薄膜固体装配型体声波谐振器的研究

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薄膜体声波谐振器(FBAR)技术在无线通信射频(RF)前端滤波器应用中发挥着重要的作用,随着移动终端设备的尺寸不断缩小、功能更加复杂以及功耗不断减小,固体装配型(SMR)FBAR器件由于较高的机械强度和可靠性、与集成电路工艺兼容性这些优点,已成为RF前端滤波器最佳的发展方向之一。本文进行了关于高频SMR-FBAR器件的研究,取得创新成果如下:  1.以氧化锌(ZnO)薄膜为压电层,通过在ZnO中掺杂一定含量的镁(Mg)原子,得出了三元合金材料MgxZn1-xO是一种新型压电材料的结论,并且通过理论和试验证明该材料在声波速度和电阻率有一定的提升,拥有优秀的RF特性以及应用于高频单片微波集成电路(MMIC)的潜力。  2.利用磁控溅射技术制备了纳米级沿c轴择优取向的压电薄膜。通过研究溅射工艺参数对压电薄膜沿c轴生长和表面粗糙度的影响,得到了MgxZn1-xO薄膜最佳的溅射工艺参数,并在不同厚度的金属电极上制备了沿c轴择优取向和满足器件需求的压电薄膜,并掌握了薄膜的优化工艺。  3.通过磁控溅射工艺和微加工工艺制备了频率在2.4GHz处的SMR器件,并测得有效机电耦合系数为4.081%,并联谐振品质因数与串联谐振品质因数分别为638和604。  4.制备了厚度为342.7纳米的MgxZn1-xO薄膜,并在此基础上制备了X波段的SMR器件,测得反射系数达到了-4.4dB,对超高频器件有了初步的探索。  通过本文课题的研究,在纳米压电薄膜和高频SMR器件制备取得了一定的进展。随着无线通信频谱拥挤程度不断提高,基于纳米级和新型压电薄膜的高频SMR-FBAR器件可立体集成在硅工艺上,具有较大的发展潜力。
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