论单片微声薄膜射频信号处理器的相关技术

本文选择空气隙结构的FBAR器件为研究对象,采用专业设计仿真软阿金对滤波器进行系统设计仿真,选择使用生产型的工艺方法进行滤波器研制,采用POST-CMOS技术,首次实现国内FBAR滤波器单片集成。采用专业的ADS与COMSOL仿真软件,压电层AIN薄膜厚度会对频率产生影响,电极膜与压电膜厚度比直接影响有效电耦合系数,电极面积与形状对寄生振动产生影响。综合各种因素优化设计出FBAR谐振器,从电路结构综合考虑,实现滤波器拓扑结构及封装设计。采用磁控溅射制备FBAR器件核心功能材料AIN压电薄膜,在Mo电极上生长的AIN择优选取向最优,膜厚均匀性达0.5%,选用ICP干法刻蚀工艺进行Mo电极蚀刻。拟定FBAR工艺流程,版图设计与工艺流程设计正确,晶圆应力得到有效控制,研制出谐振器性能谐振频率比设计频率稍大,压电层AIN薄膜有效机电耦合系数约6%。成功研制出FBAR谐振器,进行滤波器设计,研制出滤波器性能中心频率为1.95 GHz,带外抑制在40db以上,封装尺寸为3 mm×3 mm×1.3 mm。最终将FBAR滤波器与FRIC进行单片集成,集成后单片微声薄膜射频信号处理器与RFIC相比,接受通道本振泄露,性能参数有较大的改善。接受通道镜像抑制提高到45.8 dbc,发射通道边带抑制提高到52 dbc,发射通道本振泄露减小到-57 dbm。