论文部分内容阅读
近些年来,新兴消费电子的巨大需求带动了基于半导体微纳加工技术的MEMS产业的蓬勃发展,薄膜体声波谐振器(FBAR)作为MEMS领域增长飞快的产品正在受到广泛的关注与研究。FBAR具有尺寸小(μm级)、谐振频率高(GHz)、品质因数高(1000)、功率容量大、滚降效应好等优良特性,其滤波器正在逐步取代传统的声表面波(SAW)滤波器和陶瓷滤波器,在无线通信射频领域发挥巨大作用,其高灵敏度的优势也能应用到生物、物理、医学等传感领域。本文基于FBAR的基本结构,优化了背刻蚀型FBAR的工艺流程,以石墨烯作为电极制备新型的FBAR,器件具有优异的谐振性能,并以PI为基底制备了 FBAR磁性传感器,还在柔性玻璃上实现了 FBAR的柔性透明化。主要的研究内容和成果如下:1、研究了背刻蚀FBAR的工艺与不同器件结构。在硅基底上制备了高c轴生长的氧化锌薄膜,表征其薄膜质量,优化刻蚀工艺提高了 FBAR背刻蚀器件的成品率。在薄氧化硅的硅片上制备了金为电极的FBAR器件,通过优化电极形状提升了器件性能,所制备的FBAR器件谐振频率为1.672GHz,Q值优化到1672的超高值。同时在厚氧化硅硅片上制备了铝为电极的FBAR器件,与薄氧化层器件相比具有谐振性能较好的两个谐振峰。2、制备了基于石墨烯电极的FBAR。进行理论仿真分析了石墨烯电极的优势。在背刻蚀器件的基础上,将上电极替换为石墨烯,优化转移工艺与制备流程,实现了多层石墨烯及石墨片作为FBAR电极的新型器件结构,其中6-8层石墨烯器件谐振频率1.277GHz,Q值高达650,优于铝电极器件,石墨片器件谐振频率1.398GHz,Q值为350,与ITO为电极的器件性能相当。3、获得了 PI型的磁性FBAR传感器。运用COMSOL有限元仿真验证了 PI型FBAR的理论可能性,实验中用镍为电极制备了 FBAR磁性传感器,其在磁场下谐振频率有7kHz左右的上升,提出了磁致伸缩的传感机理并通过Mason模型进行ADS电路仿真加以验证。4、以willow glass为衬底制备了柔性透明FBAR。研究了在柔性玻璃上的FBAR制备工艺,制备的器件在弯曲后仍有谐振性能,谐振频率为1.77GHz,Q值为443,优于PET与纸衬底的柔性FBAR性能,在施加压力下,谐振频率会有1MHz左右的较大偏移。