论文摘要
近年来,随着射频无线通信技术和半导体工艺的迅猛发展,质量传感器的研制成为人们关注的热点。传统的质量传感器正在向微型化、集成化、智能化、信息化转变。而以薄膜体声波谐振（FBAR）技术为基础的微质量传感器因其具有体积小、损耗低、灵敏度高、品质因数高、工作频率高、温度稳定性好、价格低廉、可与半导体工艺兼容等优势,显示出广阔的应用前景。同时,对用于液态质量检测的FBAR传感器在环境监测、分析化学、生命科学等领域具有划时代的意义。本论文围绕FBAR质量传感器的研制进行讨论,主要针对AlN压电薄膜的制备、FABR谐振器的设计与工艺研究、FBAR微质量传感器的性能分析及优化等三部分内容展开探讨。论文的主要工作包括以下内容：1.利用射频磁控溅射法分别制备了C轴择优取向的AlN薄膜和C轴倾斜的AlN薄膜,通过改变溅射气压、衬底温度、氮气氩气分压比等工艺参数条件,制备了能适用于FBAR传感器的高质量薄膜。采用两步气压法制备C轴倾斜的A1N柱状晶薄膜。在Pt/Ti电极上以15-1.5Pa两步气压时得到了与C轴倾斜50的A1N柱状晶薄膜。对两步气压下薄膜形核生长的动力学进行了分析：在第一步较高溅射气压时,薄膜生长是随机取向的；在第二步较低溅射气压下,以入射的粒子流方向进行择优取向生长的晶粒比其它取向的晶粒生长得更快,生长成为倾斜的AlN薄膜。2.讨论了衬底温度对Mo-Ti布拉格声反射层粗糙度影响。沉积了界面清晰,表面平滑的布拉格声反射层,为FBAR传感器的制备奠定了基础。3.采用半导体制造工艺分别在Mo和Pt电极上制备了SMR型FBAR传感器,器件的频率响应特性测试结果表明以Mo为底电极的FBAR传感器谐振频率为3.7GHz,插入损耗为-43.9dB,以Pt为底电极的FBAR传感器谐振频率为2.45GHz,插入损耗为-50dB,最后对以Mo为底电极的FBAR传感器灵敏度进行了计算,得到其理论值为1.554×106Hz·cm2/ng。
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