新型薄膜體聲波諧振器(FBAR)技術(shù)研究.pdf

1、近些年來，新興消費(fèi)電子的巨大需求帶動了基于半導(dǎo)體微納加工技術(shù)的MEMS產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，薄膜體聲波諧振器（FBAR）作為MEMS領(lǐng)域增長飛快的產(chǎn)品正在受到廣泛的關(guān)注與研究。FBAR具有尺寸?。é蘭級）、諧振頻率高（GHz）、品質(zhì)因數(shù)高（1000）、功率容量大、滾降效應(yīng)好等優(yōu)良特性，其濾波器正在逐步取代傳統(tǒng)的聲表面波（SAW）濾波器和陶瓷濾波器，在無線通信射頻領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，其高靈敏度的優(yōu)勢也能應(yīng)用到生物、物理、醫(yī)學(xué)等傳感領(lǐng)域。本文基于F

2、BAR的基本結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了背刻蝕型FBAR的工藝流程，以石墨烯作為電極制備新型的FBAR，器件具有優(yōu)異的諧振性能，并以 PI為基底制備了FBAR磁性傳感器，還在柔性玻璃上實(shí)現(xiàn)了FBAR的柔性透明化。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了背刻蝕FBAR的工藝與不同器件結(jié)構(gòu)。在硅基底上制備了高c軸生長的氧化鋅薄膜，表征其薄膜質(zhì)量，優(yōu)化刻蝕工藝提高了FBAR背刻蝕器件的成品率。在薄氧化硅的硅片上制備了金為電極的FBAR器件，通過優(yōu)化電極形狀提

3、升了器件性能，所制備的FBAR器件諧振頻率為1.672GHz，Q值優(yōu)化到1672的超高值。同時在厚氧化硅硅片上制備了鋁為電極的FBAR器件，與薄氧化層器件相比具有諧振性能較好的兩個諧振峰。⑵制備了基于石墨烯電極的FBAR。進(jìn)行理論仿真分析了石墨烯電極的優(yōu)勢。在背刻蝕器件的基礎(chǔ)上，將上電極替換為石墨烯，優(yōu)化轉(zhuǎn)移工藝與制備流程，實(shí)現(xiàn)了多層石墨烯及石墨片作為FBAR電極的新型器件結(jié)構(gòu)，其中6-8層石墨烯器件諧振頻率1.277GHz，Q值高達(dá)6

4、50，優(yōu)于鋁電極器件，石墨片器件諧振頻率1.398GHz，Q值為350，與ITO為電極的器件性能相當(dāng)。⑶獲得了PI型的磁性FBAR傳感器。運(yùn)用COMSOL有限元仿真驗(yàn)證了PI型FBAR的理論可能性，實(shí)驗(yàn)中用鎳為電極制備了FBAR磁性傳感器，其在磁場下諧振頻率有7kHz左右的上升，提出了磁致伸縮的傳感機(jī)理并通過Mason模型進(jìn)行ADS電路仿真加以驗(yàn)證。⑷以willow glass為襯底制備了柔性透明FBAR。研究了在柔性玻璃上的FBAR制