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(lái)的一款新型產(chǎn)品。下面小編帶領(lǐng)大家來(lái)看看村田制作所得這款產(chǎn)品。

　　這種用膜結(jié)構(gòu)的方法產(chǎn)生的BAW器件需要淀積的層數(shù)是最少的。這種方法的缺點(diǎn)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(wèn)題。

　　為實(shí)現(xiàn)將聲波從襯底隔離開(kāi)，還可以用聲波鏡來(lái)實(shí)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(zhǎng)的1/4，這樣就構(gòu)建了一個(gè)有效的聲波鏡。這種制鏡機(jī)理在光學(xué)中很普遍。在每個(gè)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(huì)按合適的相位疊加。這種類(lèi)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(jié)構(gòu)的BAW要好很多。在劃片和裝配所需的各種標(biāo)準(zhǔn)工序中，沒(méi)有機(jī)械損壞的風(fēng)險(xiǎn)。壓電層和電極層上受到的層壓力也不會(huì)造成問(wèn)題。對(duì)需要有很大功率承受能力的BAW而言，存在一條直接穿過(guò)鏡子的垂直傳熱通路是很有利的，這樣可以明顯降低對(duì)周?chē)h(huán)境的熱阻抗。SMR類(lèi)的FBAR在用于IC集成時(shí)有很明顯的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗梢员磺度氲浇惶娴慕饘?氧化物堆中，而這種金屬-氧化物堆一般先進(jìn)的IC工藝都可以提供。事實(shí)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B(niǎo)AW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(shè)備和基底結(jié)構(gòu)。制作BAW所需的大多數(shù)工序可以直接在標(biāo)準(zhǔn)IC生產(chǎn)設(shè)備上完成，而不需要任何改變。光刻也不是問(wèn)題，0.8微米的特征尺寸就足夠了。一個(gè)BAW器件所需的光刻步驟在5個(gè)到10個(gè)之間。BAW中的缺陷密度也是次要問(wèn)題，相當(dāng)大的顆粒也不會(huì)導(dǎo)致諧振器失效。

　　最關(guān)鍵的工序是足夠高品質(zhì)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(huì)嚴(yán)重降低壓電藕合因子和品質(zhì)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(gè)參數(shù)必須考慮：

　　壓電藕合系數(shù)kt2。它決定了電域與機(jī)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(lái)制作滿足移動(dòng)電話應(yīng)用的帶寬要求的濾波器。從這個(gè)指標(biāo)來(lái)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(gè)指標(biāo)上AlN和ZnO很接近，r都大約是10。PZT在這個(gè)指標(biāo)上優(yōu)勢(shì)明顯，它的r可高達(dá)400。從聲學(xué)性能考慮，介電常數(shù)為100時(shí)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(shí)現(xiàn)更小的器件。從這個(gè)指標(biāo)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(jīng)過(guò)驗(yàn)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(duì)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(dāng)?shù)偷摹?/p>

編輯：admin  最后修改時(shí)間：2018-01-05