高性能AlN薄膜体声波谐振器的研究

报道了一种空气隙型S波段薄膜体声波谐振器,该谐振器采用一维Mason模型进行仿真,电极材料选用Mo,压电薄膜材料选用AlN,通过对AlN薄膜制备条件的优化,得到了半高宽为3.32°的AlN压电薄膜,并用于研制薄膜体声波谐振器。测试结果表明,其串联谐振频率和并联谐振频率分别为2 185 MHz和2 217 MHz,有效机电耦合系数(kt2)为3.56%,在串联谐振频率和并联谐振频率处的品质因数(Q)值分别为1 571.89和586.62,kt2Q达到了55.96。根据实测结果提取了MBVD模型的参数,并将实测结果与MBVD拟合结果进行了对比,两者吻合得很好。

S波段FBAR滤波器芯片的研制

采用完全自主的薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器设计、工艺技术,制备了S波段FBAR滤波器芯片。该FBAR滤波器的电路结构为梯形结构,采用一维Mason模型进行了仿真、优化。在工艺上采用空气隙型结构,突破了高c轴取向AlN压电薄膜淀积、精密空气腔制作等关键工艺技术,制备的4节FBAR滤波器中心频率为2 340MHz,3dB带宽为25MHz,中心插损为3.8dB,矩形系数达2.24∶1,输入、输出阻抗均为50Ω,芯片体积仅为1mm×1mm×0.3mm,该性能与同频率、同带宽的介质滤波器性能进行了对比,体积可缩小几千倍,矩形系数优于介质滤波器。

用于C波段的薄膜体声波谐振器滤波器

研制了一种工作于C波段的薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器。首先利用FBAR的一维Mason等效电路模型对谐振器进行设计,然后采用实际制作的谐振器模型构成阶梯型结构FBAR滤波器,利用ADS软件对FBAR滤波器进行电路原理图以及版图设计优化。仿真结果表明,滤波器的中心频率为5.5 GHz,中心插损为1.79 dB,1 dB带宽为115 MHz,5.3 GHz处抑制为40.29 dBc,5.7 GHz处抑制为64.32 dBc。采用空气隙结构实现了C波段FBAR滤波器芯片,并采用陶瓷外壳进行气密封装。测试结果显示,滤波器的中心插损为2.19 dB,1 dB带宽为111 MHz,5.3 GHz处抑制为26.88 dBc,5.7 GHz处抑制为60.96 dBc。对测试结果与仿真结果的差异进行了分析。