导　　师： 李国强; 洪晓松

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 随着移动通信技术的发展,射频前端芯片中的滤波器已经成为了发展最快、最关键的模块,第五代通讯技术(5G)对小体积、高功率容量、高性能射频滤波器有着强劲的需求。薄膜体声波滤波器(FBAR)具有优异可靠的滤波性能,体积小,功耗低,易于集成等优点,被认为是手机、平板电脑等通信终端的射频滤波器的最佳解决方案。国外几家公司和研究所针对目前通信频段所设计的FBAR滤波器早已成功商用,基于多晶AlN作为压电材料的FBAR技术成熟,目前研究人员更多地关注宽带滤波器和高频滤波器的制备。应用于未来高频、高功率容量工作场合的压电薄膜厚度不过几百纳米,却要求有稳定的机械结构和很小的残余应力。因此,本论文的目标在于提出一种不同于现有工艺的工艺路线,研究微加工系统(MEMS)中的薄膜沉积、光刻、刻蚀、腐蚀等工艺,制造出FBAR滤波器裸芯片并测试其电学性能和传输性能;同时应用电路仿真模型和有限元分析方法研究FBAR器件的谐振性能。本论文的研究工作涉及一维仿真、三维仿真、器件加工工艺和片上测试几个方面,主要研究成果和创新点如下:首先,利用ADS软件的原理图中目标和优化控件设计了四阶梯形滤波器中各谐振器的最佳谐振面积和各膜层厚度;在Comsol软件中建立了二维和三维模型,在此基础上研究了电势分布和位移特性,对比一维ADS模型导纳曲线模拟了寄生杂波;进一步,利用单晶AlN在更薄厚度上较小的声波机械损耗和热损耗的优势,提出了将单晶AlN应用于FBAR制备的Bonding倒装工艺。在实际过程中,分析解决了AlN/Si薄膜残余应力大,加工难度高的问题,优化了AuSn键合层材料、结构和键合条件,用Ti取代Pt做阻挡层得到了理想的键合效果,研究了混酸湿法腐蚀液和电感耦合等离子体刻蚀(ICP)的方法去除残余的衬底硅的工艺;最后,测试了Ti/AlN/

关 键 词： 薄膜体声波滤波器 单晶氮化铝 优化控件 有限元仿真 键合倒装

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