SAW器件用金刚石膜的制备工艺研究

针对声表面波( SAW)器件对金刚石膜的要求,采用石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置,研究了不同气体体系对金刚石膜生长速率、电阻率、表面形貌、表层C化合态及相对含量(粒子数分数Xc)的影响.结果表明:在H2-CH3COCH3、CH4-H2-Ar和CH4-H2-N2三种气体体系下,金刚石膜的生长速率分别...     

多层式金刚石膜上沉积ZnO薄膜的研究

提出了一种制作ZnO/金刚石/硅结构声表面波器件的新工艺。利用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术,通过逐次调整气压、碳源浓度等生长参数,在硅基片上沉积了晶粒尺寸逐层减小的、光滑的多层式金刚石薄膜,表面粗糙度低于20 nm,厚度大于35μm。在金刚石膜上制作了线宽为8μm的IDT电极。尝试利用射频(RF)磁控溅射法在制备的多层式金刚石膜上生长ZnO薄膜,X-射线衍射(XRD)结果表明,当衬底温度(Th)为250℃、气压(P)为0.4 Pa时,在多层式金刚石薄膜衬底上可沉积高度c轴取向的ZnO薄膜,电阻率接近106Ω.cm,满足制作声表面波器件对衬底材料的要求。     

采用微波等离子体平整金刚石薄膜的实验研究

金刚石薄膜的表面平整是金刚石薄膜应用于光学、电学等领域的关键。采用氧气作气源，研究了微波等离子体工艺参数如微波功率、基台位置、氧气流量对平整金刚石薄膜效果的影响。处理后的样品用SEM、AFM观察表面形貌、测试了表面粗糙度。实验表明微波等离子体工艺参数对金刚石薄膜的表面平整效果有显著影响，并且这些参数是相互关联的。在适宜的条件下，金刚石薄膜的表面粗糙度明显降低，约为处理前的一半。该法可对金刚石薄膜进行原位处理，方便有效。     

用于SAW器件的C轴择优取向LiNbO3薄膜的制备及结构研究

采用射频（RF）磁控溅射法在金刚石（111）衬底上沉积LiNbO3（LN）薄膜,借助X射线衍射技术（XRD）,研究了外加偏压（0～80V）和衬底温度（200～500℃）等工艺参数对LiNbO3薄膜结构和取向性的影响。实验结果表明,在衬底温度为200℃、外加偏压为～80V的T艺条件下,LiNbO3的（006）衍射峰强度超过LN的（012）衍射峰强度,在金刚石（111）衬底上获得较高c轴取向的LN薄膜。并且对C轴择优取向LN薄膜的形成机理进行了探讨。     

AlN薄膜体声波谐振器的制备与性能分析

采用直流磁控反应溅射,在Pt电极上沉积了AlN压电薄膜,并制备了以SiO2为声反射层的体声波谐振器。用X-射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、原子力显微镜(AFM)测试表明,制备出的AlN薄膜具有高c轴择优取向、良好的柱状晶结构以及平滑的表面;用网络分析仪测试体声波谐振器得到较好的频率特性,即串、并联谐振频率分别为1.22 GHz1、.254 GHz,机电耦合系数为6.68%,带宽20 MHz。     

激光抛光化学气相沉积金刚石膜

讨论了激光抛光金刚石膜机理、影响因素,分析了激光抛光金刚石膜理论模型、激光抛光后金刚石膜的粗糙度极限,提出要实现金刚石膜特别是厚膜的精密抛光须考虑激光辅助复合抛光或其它抛光工艺。     

利用CVD方法制备金刚石冷阴极的研究

利用化学腐蚀方法制备硅微尖阵列，利用ＭＷ－ＰＣＶＤ工艺生产金刚石膜，利用扫描电镜（ＳＥＭ），Ｘ射线衍初步研究了金刚石膜的性质。表明微尖尖端具有成核优势，金刚石膜择优沿（１１１）方向生长。     

氮氩流量比对ErAlN薄膜及SAW滤波器的影响

该文采用射频反应磁控溅射方法在蓝宝石(0001)基底上沉积了不同氮氩流量比下的ErAlN薄膜,并基于ErAlN薄膜制备了声表面波(SAW)滤波器。结果表明,随着氮氩流量比的增加,薄膜结晶质量和c轴取向先变好再变差,表面粗糙度先减小后增加,当V(N₂)∶V(Ar)=12∶17时,ErAlN薄膜具有最好的结晶质量和最小的表面粗糙度。基于ErAlN薄膜制备的SAW滤波器在273～288 MHz均有谐振效应,当V(N₂)∶V(Ar)=12∶17时,SAW滤波器具有最小的插入损耗和最大的传输系数。     

大面积平坦金刚石薄膜的制备和图形化

采用直拉热丝ＣＶＤ法沉积了面积３ 英寸的金刚石薄膜。硅衬底在沉积前采用０－５ ～１μｍ 金刚石微粉研磨,使成核密度达１０１０ 个／ｃｍ２ 以上,同时调整沉积工艺,特别是降低沉积气压至０－５ ～１－５ｋＰａ,促进了金刚石的二次成核,使薄膜变得十分平坦,当薄膜厚度为５μｍ 时,表面粗糙度Ｒａ 仅为６０ｎｍ 左右。另外,以铝作为保护膜,用氧离子束刻蚀金刚石薄膜,得到宽度为３ ～５μｍ 的精细金刚石薄膜图形。     

金刚石基底上制备(002)AlN薄膜的研究

首先采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,在O2/H2/CH4混合气体气氛下利用大功率微波在(100)Si片上生长出了异质外延金刚石膜,X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对薄膜的表征分析结果表明,制备的金刚石膜具有很高的金刚石相纯度,且晶粒排列紧密;继而采用射频磁控反应溅射法,在抛光的金刚石基底上成功制备了高C轴择优取向的氮化铝(AlN)薄膜,研究了不同的溅射气压、靶基距对AlN薄膜制备的影响,XRD检测结果表明,溅射气压低,靶基距短,有利于AlN(002)面择优取向,相反则更有利于AlN薄膜的(103)面和(102)面择优取向;研究了AlN薄膜在以N终止的金刚石基底和纯净金刚石基底两种表面状态上的生长机制,结果发现,以N终止的金刚石基底非常有利于AlN(002)面择优取向生长;从Al-N化学键的形成以及溅射粒子平均自由程的角度,探讨了其对AlN薄膜择优取向的影响。     

退火对射频磁控溅射氧化锌薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射技术在SiO2/Si上淀积高c轴取向的ZnO薄膜,在氧气和氩气的混合气氛、不同温度(400~900℃)下进行快速热退火处理。利用X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对薄膜结构、形貌与界面状态性能进行了分析。研究结果表明,ZnO薄膜的晶粒尺寸随着退火温度的升高而增大,衍射峰强度增强,峰位随之偏移;SEM分析显示薄膜呈柱状生长,表现出较好的c轴取向性;TEM分析表明ZnO与下电极Pt是呈共格生长,晶格匹配很好。     

薄膜型声表面波器件的研究进展

相较于传统的压电单晶声表面波器件,薄膜型声表面波器件具有成本低、易小型化、易集成化等优点.文章对几种薄膜型声表面波器件的研究进展进行了综述.首先,总结了几种常见的薄膜制备方法.然后,根据应用范围的不同将薄膜型声表面波器件分为高频器件和高温器件.根据这两大类型,综述了近年来较典型的五种薄膜型声表面波器件,介绍其制备流程、...     

金刚石SAW滤波器的设计和制作

通信系统向高频的发展趋势使声表面波(SAW)滤波器技术面临着越来越多的挑战。利用传统材料制作SAW滤波器的中心频率很难达到GHz频段,因此探索在高声速材料基础上制作SAW滤波器成为一种必然趋势。基于高声速材料金刚石设计了IDT/ZnO/金刚石结构的薄膜SAW滤波器,设计了镜像阻抗连接IDT的结构参数,并采用ADS软件对该结构进行了建模仿真。然后,通过ZnO薄膜制备工艺和IDT电极制备工艺,获得了金刚石SAW滤波器样品。最后,采用RF探针台对所制得的样品进行了性能测试和数据分析。测试结果表明,在金刚石厚膜衬底上获得了频率超过1 GHz的SAW滤波器样品。     

基于ZnO/Si结构的声表面波器件设计研究

微机电系统(MEMS)工艺已被广泛用于制造各种硅基薄膜器件.声表面波(SAW)器件是性能优良的MEMS器件.该文利用多物理耦合场软件COMSOL Multiphysics仿真了氧化锌/硅(ZnO/Si)结构SAW谐振器,并得到其S11参数.对应于仿真,该文制造了该种结构的SAW器件.实验所用的ZnO通过射频磁控溅射制备,所制备的ZnO具有良好的(002)取向.实验测得的ZnO/Si结构SAW器件的中心频率为111.6 MHz,与仿真结构接近.     

适用SAW器件的高C轴取向ZnO薄膜制备及性能分析

探讨了高性能ZnO薄膜的制备工艺,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和高阻仪对各种条件下制备的薄膜进行了表征分析。研究表明:在一定温度范围内随退火温度上升薄膜C轴取向性更优;同时O空位的填充、自由Zn原子的氧化使得薄膜电阻率提高至107Ω·cm数量级;600℃为最佳退火处理温度,600℃退火处理的ZnO薄膜粗糙度小(RMS为2.486nm),且晶粒均匀致密,表面平整,是适于制备声表面波(SAW)器件的高C轴取向、高电阻率及较平坦的ZnO薄膜。     

金刚石薄膜上的高频高功率声表面波滤波器

设计了一种Si基金刚石薄膜上的SAW RF MEMS滤波器,其中心频率为400MHz,叉指换能器（IDT）线宽为5μm。采用中物超硬材料公司定制的硅基金刚石薄膜基片,利用射频溅射方法在金刚石薄膜上制备了厚度为2μm的ZnO压电薄膜,XRD分析证明其具有良好的C轴取向。采用剥离工艺制备IDT,通过精细的工艺控制,得到了设计的IDT图形。最后,对该滤波器样品进行了封装和测试。测试结果表明,其中心频率为378MHz,插损为15.9dB。     

声表面波器件晶圆键合工艺研究

声表面波器件向小型化、集成化、更高性能方向发展,需要制作复合单晶薄膜和采用晶圆级封装。该文针对关键工艺中的晶圆键合工艺开展研究,提出工艺要求,简述有关键合工艺要求和设备特点,并进行了金属键合工艺验证。实验证明,设备和工艺能满足产品封装要求。     

ZnO/蓝宝石结构声表面波滤波器试验研究

该文从理论上计算得到了ZnO(a面)/蓝宝石(r面)结构的声表面波相速度和机电耦合系数色散曲线。依据该色散曲线设计了ZnO(a面)/蓝宝石(r面)结构声表面波滤波器。采用在蓝宝石衬底上先制备ZnO薄膜然后再制作芯片结构的方案研制出了声表面波器件样品。研制过程中生长出了a面结构的ZnO薄膜,其中厚膜样品测试得到了3种声波模式,即模式0、1及2,模式0、1和2的频率分别为1 073.79 MHz,1 290.63 MHz和1 572.3 MHz, 因此,间接测得了模式0、1和2的相速度分别为3 865.67 m/s, 4 646.25 m/s和5 660.27 m/s。     

ZnO/蓝宝石结构声表面波滤波器试验研究

该文从理论上计算得到了ZnO(a面)/蓝宝石(r面)结构的声表面波相速度和机电耦合系数色散曲线。依据该色散曲线设计了ZnO(a面)/蓝宝石(r面)结构声表面波滤波器。采用在蓝宝石衬底上先制备ZnO薄膜然后再制作芯片结构的方案研制出了声表面波器件样品。研制过程中生长出了a面结构的ZnO薄膜,其中厚膜样品测试得到了3种声波模式,即模式0、1及2,模式0、1和2的频率分别为1 073.79 MHz,1 290.63 MHz和1 572.3 MHz,因此,间接测得了模式0、1和2的相速度分别为3 865.67m/s,4 646.25m/s和5 660.27m/s。