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薄膜体声波谐振器
阅读:401时间:2018-06-08 09:51:55

薄膜体声波谐振器其英文全称是Film Bulk Acoustic Resonator,缩写为FBAR。不同于以前的滤波器,是使用硅底板、借助MEMS技术以及薄膜技术而制造出来的。在无线收发器中实现镜像消除、寄生滤波和信道选择等功能,有较高Q值和易实现微型化等特点。

简介

  随着薄膜与微纳制造技术的发展,电子器件正向微型化、高密集复用、高频率和低功耗的方向迅速发展。近年来发展起来的薄膜体声波谐振器(FBAR)采用一种先进的谐振技术,它是通过压电薄膜的逆压电效应将电能量转换成声波而形成谐振,这一谐振技术可以用来制作薄膜频率整形器件等先进元器件,薄膜体声波谐振器(FBAR)声波器件具有体积小,成本低,品质因数(Q)高、功率承受能力强、频率高(可达1-10GHz)且与IC技术兼容等特点,适合于工作在1-10 GHz的RF系统应用,有望在未来的无线通讯系统中取代传统的声表面波(SAW)器件和微波陶瓷器,因此在新一代无线通信系统和超微量生化检测领域具有广阔的应用前景。

研究进展

  早在1965年Newell便制成了布拉格反射形的薄膜谐振器。1967年制成CdS薄膜谐振器1980年实现了在Si芯片上生长znO制成谐振频率为500MHz,Q值为9000的薄膜谐振器。目前国际上的体声波谐振器技术发展很快,微型化、性能优良和VLSI工艺兼容的体声波谐振器及其滤波器日益成为当今国际研究的热点,出现了一批具有代表性的研究成果。其中以麻省理工学院微系统实验室采用A1N作为压电材料制成的体声波谐振器为代表。他们于1997年采用硅刻蚀技术和键合技术,构造出使压电膜悬空的密封腔,得到了中心频率为1.35GHz、Q值为540、Keff为6.4、插损为3dB的薄膜体声波谐振器。1998年他们利用布拉格反射层技术得到的体声波谐振器频率在1.8GHz,带宽为3.6Ao(即25MHz),Q值为400P.B.Kirby等于2000年研制的体声波滤波器则采用PZT作为压电材料,在频率1.6GHz时,Q值为53,Kt为19.1%,带宽IOOMHz,插损为3dB。2001年AgilentTechnologies公司利用AINFBAR制造的Duplexer,现在已经开始销售,频率约1.9GHz,其Q值高达2500,Kt为6.5,插损小于3dB。韩国的K.W.Kim等在2002年研制了用于2GHz频段的AlNTFBAR,Q值为577.18,Kt为4.3,带宽52MHz,插损为2~3dB。2003年日本的MotoakiHara等在Transducer0上发表了他们关于AINTFBAR的研究成果。该谐振器的基模位于2GHz,Q值达780,Keff为5.36。2003年韩国的LG公司研究得到了AINTFBAR,中心频率约1.9GHz,Q值为1530,Keff为6.8~7.3,插损0.45dB,隔离度28dB。2004年韩国科技研究所微系统研究中心在超薄硅基片(50~m)上制作了薄膜体声波谐振器,中心频率达2.5GHz,具有很好的柔韧性,通过MEMS工艺加工易与MMIC集成,降低了器件的损耗。2005年FujitsuLaboratoriesLtd利用A1N薄膜作的TFBAR。中心频率达到10.3GHz,Q值为508,插入损耗仅为ldB。

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