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FBAR濾波器的工作原理及制備方法

2013-12-02 來源:微波射頻網 字號:
(1)壓電耦合系數Kt,決定了電能和機械能之間的轉換比例,也決定了基于FBAR的射頻濾波器的帶寬

(2)相對介電常數εr,和電極面積、壓電薄膜厚度一起決定著FBAR的電學阻抗值,高的介電常數可以減小FBAR的尺寸
(3)聲速v。根據v=f*λ在頻率一定時,聲速愈小,則器件的厚度和尺寸愈小
(4)材料固有損耗。損耗小則濾波器的插入損耗亦小,目前ALN和ZnO已成功應用于FBAR濾波器,基于PzT的FBAR濾波器因損耗過大而尚未有商業化的產品推出。ALN損耗最小。
(5)溫度系數。溫度系數影響著振蕩頻率隨溫度變化的漂移,ALN的溫度系數較ZnO低許多。
(6)熱導率。熱導率高則功率容量大。ALN的熱導率極好。
(7)化學穩定性。化學穩定性影響到器件在潮濕環境中的可靠性,ALN要比ZnO穩定得多。

此外,鋅、鉛、鋯等材料對于CMOS工藝來說是很危險的材料,因為它們會嚴重地降低半導體中載流子的壽命,而ALN不存在這一問題。

薄膜的制備也是不容忽視的問題。所以,綜合各方面考慮,ALN是比較適合的壓電材料,雖然乍看上去不如ZnO和PZT。

至于電極材料的選擇,以低損耗高聲速為原則,ZnO優于AL,而且ZnO和ALN薄膜之間不會形成像AL和ALN薄膜之間的無定形層。

結語

近年來,隨著壓電薄膜材料制備手段的完善、半導體工藝技術的發展,FBAR相關技術也得到了快速發展。FBAR可以制成高性能濾波器、雙工器、振蕩器等多種射頻集成微波器件和高靈敏傳感器等。FBAR是目前唯一可以與RFIC以及MMIC集成的射頻濾波器解決方案,且FBAR能以更低的價格提供更有益的性能,具有很強的市場競爭力。在下一代無線通信系統和無線接入領域,FBAR器件將會有更廣闊的市場前景。

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