薄膜體聲波諧振器

隨着薄膜與微納製造技術的發展，電子器件正向微型化、高密集複用、高頻率和低功耗的方向迅速發展。近年來發展起來的薄膜體聲波諧振器（FBAR）採用一種先進的諧振技術,它是通過壓電薄膜的逆壓電效應將電能量轉換成聲波而形成諧振，這一諧振技術可以用來製作薄膜頻率整形器件等先進元器件，薄膜體聲波諧振器（FBAR）聲波器件具有體積小,成本低,品質因數（Q）高、功率承受能力強、頻率高（可達1-10GHz）且與IC技術兼容等特點，適合於工作在1-10 GHz的RF系統應用，有望在未來的無線通訊系統中取代傳統的聲表面波（SAW）器件和微波陶瓷器，因此在新一代無線通信系統和超微量生化檢測領域具有廣闊的應用前景。

早在1965年Newell便製成了布拉格反射形的薄膜諧振器。1967年製成CdS薄膜諧振器1980年實現了在 Si芯片上生長znO製成諧振頻率為500MHz，Q值為9000的薄膜諧振器。目前國際上的體聲波諧振器技術發展很快，微型化 、性能優良和 VLSI工藝兼容的體聲波諧振器及其濾波器 日益成為當今國際研究的熱點，出現了一批具有代表性的研究成果。其中以麻省理工學 院微系統實驗室採用A1N作為壓電材料製成的體聲波諧振器為代表。他們於 1997年採用硅刻蝕技術和鍵合技術，構造出使壓電膜懸空的密封腔，得到了中心頻率為1.35GHz、Q值為540、Keff為6.4、插損為3dB的薄膜體聲波諧振器。1998年他們利用布拉格反射層技術得到的體聲波諧振器頻率在1.8GHz，帶寬為3.6Ao(即25MHz)，Q值為400 P.B.Kirby等於2000年研製的體聲波濾波器則採用 PZT作為壓電材料，在頻率1.6GHz時，Q值為53，Kt為19.1%，帶寬 IOOMHz，插損為 3dB。2001年Agilent Technologies公司利用AIN FBAR製造的 Duplexer，現在已經開始銷售，頻率約1.9GHz，其 Q值高達 2500，Kt為6.5，插損小於3dB。韓國的K.W.Kim等在 2002年研製了用於2GHz頻段的AlNTFBAR，Q值為 577.18，Kt為4.3 ，帶寬52MHz，插損為 2～3dB。2003年日本的 Motoaki Hara等在 Transducer0上發表了他們關於AINTFBAR的研究成果。該諧振器的基模位於2GHz，Q值達780，Keff為 5.36。2003年韓國的LG公司研究得到了AINTFBAR，中心頻率約1.9GHz，Q值為1530，Keff為 6.8 ～7.3 ，插損0.45dB，隔離度 28dB。2004年韓國科技研究所微系統研究中心在超薄硅基片(50~m)上製作 了薄膜體聲波諧振器，中心頻率達 2.5GHz，具有很好的柔韌性，通過MEMS工藝加工易與MMIC集成，降低了器件的損耗。2005年Fujitsu Laboratories Ltd利用A1N薄膜作的TFBAR。中心頻率達到10.3GHz，Q值為508，插入損耗僅為ldB ^[1]  。