基于CMOS工藝的高性能射頻濾波器
此款高性能射頻濾波器是村田制作所基于CMOS工藝的制作出來的一款新型產品。下面小編帶領大家來看看村田制作所得這款產品。
這種用膜結構的方法產生的BAW器件需要淀積的層數(shù)是最少的。這種方法的缺點是由于頂部有易碎的膜，從而造成晶片的處理很困難，此外還有其它一些魯棒性的問題。
為實現(xiàn)將聲波從襯底隔離開，還可以用聲波鏡來實現(xiàn)。用若干聲阻抗高和低的層交替堆疊，且這些層的厚度都等于主諧振波長的1/4，這樣就構建了一個有效的聲波鏡。這種制鏡機理在光學中很普遍。在每個高阻抗層和低阻抗層之間的界面上，大部分的聲波被反射，又由于這些層的厚度是/4，因而反射波會按合適的相位疊加。這種類型的BAW被稱為固態(tài)裝配諧振器（SMR）。
就魯棒性而言，SMR比膜結構的BAW要好很多。在劃片和裝配所需的各種標準工序中，沒有機械損壞的風險。壓電層和電極層上受到的層壓力也不會造成問題。對需要有很大功率承受能力的BAW而言，存在一條直接穿過鏡子的垂直傳熱通路是很有利的，這樣可以明顯降低對周圍環(huán)境的熱阻抗。SMR類的FBAR在用于IC集成時有很明顯的優(yōu)點，因為它可以被嵌入到交替的金屬-氧化物堆中，而這種金屬-氧化物堆一般先進的IC工藝都可以提供。事實上，在IC工藝上集成SMR，總的工序和掩膜層數(shù)都得到節(jié)省。
村田制作所BAW的制作
表面波器件只能做在象鉭酸鋰或鈮酸鋰這樣特殊的單晶基底上。而BAW器件可以做在可選的任意基底上，比如硅就可以做為很好的基底，因而可以直接利用主流IC制造廠現(xiàn)有的工藝、設備和基底結構。制作BAW所需的大多數(shù)工序可以直接在標準IC生產設備上完成，而不需要任何改變。光刻也不是問題，0.8微米的特征尺寸就足夠了。一個BAW器件所需的光刻步驟在5個到10個之間。BAW中的缺陷密度也是次要問題，相當大的顆粒也不會導致諧振器失效。
最關鍵的工序是足夠高品質的壓電層淀積。盡管壓電層是多晶的，但要求所有晶粒的C軸方向完全一致。方向不一致的晶粒會嚴重降低壓電藕合因子和品質因子。BAW器件所用材料最流行的有氮化鋁（AlN）、氧化鋅（ZnO）和鋯鈦酸鉛（PZT）。從BAW器件的性能出發(fā)，所用的材料有幾個參數(shù)必須考慮：
壓電藕合系數(shù)kt2。它決定了電域與機械域間能量交換的程度。藕合系數(shù)太低的壓電層將不能用來制作滿足移動電話應用的帶寬要求的濾波器。從這個指標來看，PZT最優(yōu)（kt2=8-15%），其次是ZnO（kt2=7.5%）和AlN（kt2=6.5%）。
介電常數(shù)r。諧振器的阻抗水平由諧振器的尺寸、壓電層厚度、介電常數(shù)共同決定。有較高的介電常數(shù)r，則可減少諧振器的尺寸。在這個指標上AlN和ZnO很接近，r都大約是10。PZT在這個指標上優(yōu)勢明顯，它的r可高達400。從聲學性能考慮，介電常數(shù)為100時就可以理想地工作在1GHz的頻率上。
聲速vL（縱向）。低聲速材料可以使用較薄的壓電層，從而實現(xiàn)更小的器件。從這個指標看，ZnO和PZT優(yōu)于AlN。
固有材料損耗。ZnO和AlN都是在BAW濾波器中經過驗證的材料。目前PZT在呈現(xiàn)足夠低的固有衰減方面還不成功。
溫度系數(shù)。由于壓電層決定了諧振頻率，因而它的溫度系數(shù)對器件的溫漂有巨大的影響。于ZnO相比，AlN的溫度系數(shù)是相當?shù)偷摹?/p>
編輯：admin 最后修改時間：2018-01-05
