ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКРОЭЛЕКТРОННОГО ОАВ-РЕЗОНАТОРА С ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЛОЕМ ИЗ НИТРИДА АЛЮМИНИЯ, С ЭЛЕКТРОДАМИ И АКУСТИЧЕСКИМ ОТРАЖАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК АЛЮМИНИЯ И МОЛИБДЕНА
ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКРОЭЛЕКТРОННОГО ОАВ-РЕЗОНАТОРА С ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЛОЕМ ИЗ НИТРИДА АЛЮМИНИЯ, С ЭЛЕКТРОДАМИ И АКУСТИЧЕСКИМ ОТРАЖАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК АЛЮМИНИЯ И МОЛИБДЕНА
Авторы
Козлов Александр Геннадьевич, д-р техн. наук, сотрудник АО «ОНИИП», главный научный сотрудник ИРФЭ ОНЦ СО РАН, e-mail: trs@oniip.ru.
Торгаш Татьяна Николаевна, канд. техн. наук, сотрудник АО «ОНИИП», старший научный сотрудник ИРФЭ ОНЦ СО РАН, e-mail: trs@oniip.ru.
Ключевые слова
микроэлектронный резонатор; объемная акустическая волна; брэгговский акустический отражатель; входной импеданс; тонкопленочный электрод
Аннотация
Аналитически исследованы зависимости характеристик брэгговского акустического отражателя резонаторов и собственно резонаторов с верхним электродом из алюминия или молибдена от толщины данных электродов. Определены частотные зависимости модуля и аргумента входного акустического импеданса и коэффициента отражения брэгговского отражателя и его пропускающей способности. Установлено, что частоты последовательного и параллельного резонансов резонатора сдвигаются в область низких частот, а интервал между ними уменьшается с увеличением толщины верхнего электрода. Наибольший сдвиг частот наблюдается для электрода из молибдена. Зависимость отношения интервала между резонансными частотами к частоте параллельного резонанса от толщины верхнего электрода имеет максимум и уменьшается относительно него на 5 % для алюминиевого электрода и на 25 % для молибденового электрода с ростом толщины до 150 нм.
Литература
1. Hashimoto K. RF Bulk Acoustic Wave Filters for Communications. Norwood, MA: Artech House, 2009. 275 pp.
2. Gevorgian S. S., Tagantsev A. K., Vorobiev A. K. Tuneablefilm bulk acoustic wave resonators. London : Springer-Verlag, 2013. 253 p.
3. Hagelauer A., Fattinger G., Ruppel C. C. W., Ueda M., Hashimoto K., Tag A. Microwave acoustic wave devices: Recent advances on architectures, modeling, materials, and packaging // IEEE Trans. Microwave Theory Techn. 2018.Vol. 66, pp. 4548–4562.
4. Liu Y., Cai Y., Zhang Y., Tovstopyat A., Liu S., Sun C. Materials, design, and characteristics of bulk wave resonator: a review // Micromachines. Vol. 11, 630 (26 p.).
5. Chen D., Xua Y., Wang J., Zhang L., Wang X., Liang M. The AlN based solidly mounted resonators consisted of the all-metal conductive acoustic Bragg reflectors // Vacuum. 2010. Vol. 85, pp. 302–306.
6. Enlund J., Martin D., Yantchev V., Katardjiev I. Solidly mounted thin film electro-acoustic resonator utilizing a conductive Bragg reflector // Sensors and Actuators A. 2008. Vol. 141, pp. 598–602.
7. Enlund J., Katardjiev I., Martin D. M. Fabrication and evaluation of an “electrodeless” solidly mounted thin film electroacoustic resonator // Proceedings of IEEE Ultrasonics Symposium. 2005, pp. 1837–1839.
8. Wei C.-L., Chen Y.-C., Cheng C.-C., Kao K.-S. Solidly mounted resonators consisting of a molybdenum and titanium Bragg reflector // Applied Physics A. Materials Science & Processing. 2008. Vol. 90, pp. 501–506.
9. Mihai A. P., Adabi M., Liu W., Hill H., Klein N., Petrov P. K. Metallic multilayers for X-band Bragg reflector applications // arXiv:1506.07702v1 [cond-mat.mtrl-sci] 25 Jun 2015. pp. 1–5.
10. Akiyama M., Nagao K., Ueno N., Tateyama H., Yamada T. Influence of metal electrodes on crystal orientation of aluminum nitride thin films // Vacuum.2004. Vol. 74, pp. 699–703.
11. Lee S.-H., Yoon K. H., Lee J.-K. Influence of electrode configurations on the quality factor and piezoelectric coupling constant of solidly mounted bulk acoustic wave resonators // J. Appl. Phys. 2002.Vol. 92, pp. 4062–4069.
12. Kamohara T., Akiyama M., Kuwano N. Influence of molybdenum bottom electrodes on crystal growth of aluminum nitride thin films // J. Cryst. Growth. 2008. Vol. 310, pp. 345–350.
13. Akiyama M., Ueno N., Nagao K., Yamada T. Growth of highly c-axis oriented aluminum nitride thin films on β-tantalum bottom electrodes // J. Mater. Sci. 2006.Vol. 41, pp. 4691–4694.
14. Bradley P., Kim J., Ye S., Nikkel P., Bader S., Feng C. 2X size and cost reduction of film bulk acoustic resonator (FBAR) chips with tungsten electrodes for PCS/GPS/800 MHz multiplexers // Proceedings of the 2006 IEEE Ultrasonics Symposium. 2006. pp. 1144–11473.
15. Muralt P., Antifakos J., Cantoni M., Lanz R., Martin F. Is there a better material for thin film BAW applications than A1N? // Proceedings of the 2005 IEEE Ultrasonics Symposium. 2005, pp. 315–320.
16. Ueda M., Nishihara T., Taniguchi S., Yokoyama T., Tsutsumi J., Iwaki M., Satoh Y. Film Bulk Acoustic Resonator using High-Acoustic-Impedance Electrodes // Jpn. J. Appl. Phys. 2007. Vol. 46, pp. 4642–4646. 17. Clement M., Iborra E., Olivares J., Rimmer N., Giraud S., Bila S., Reinhardt A. DCS Tx filters using AlN resonators with iridium electrodes // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 2010. Vol. 57, pp. 518–523.
18. Kamohara T., Akiyama M., Ueno N., Nonaka K., Kuwano N. Influence of aluminum nitride interlayers on crystal orientation and piezoelectric property of aluminum nitride thin films prepared on titanium electrodes // Thin Solid Films. 2007. Vol. 515, pp. 4565–4569.
19. Knapp M. D., Hoffmann R., Lebedev V., Cimalla V., Ambacher O. Graphene as an active virtually massless top electrode for RF solidly mounted bulk acoustic wave (SMR-BAW) resonators // Nanotechnology. 2018. Vol. 29, 105302(10 p.).
20. DeMiguel-Ramos M., Rughoobur G., Flewitt A. J., Mirea T., Diaz-Duran B., Olivares J., Clement M., Iborra E. Transparent thin film bulk acoustic wave resonators // Proceedings of the 2016 European Frequency and Time Forum (EFTF). 2016, pp. 1–4.
21. Танская Т. Н., Зима В. Н., Козлов А. Г. Сравнительный анализ технологии изготовления и характеристик тонкопленочных СВЧ резонаторов на ОАВ // Обмен опытом в области создания сверхширокополосных радиоэлектронных систем : материалы VI Общероссийской научно-технической конференции. Омск, 2016. С. 355–367.
22. Зима В. Н., Торгаш Т. Н., Козлов А. Г. Исследование влияния шероховатости поверхности пленок алюминия на добротность микроэлектронного ОАВ-резонатора // Техника радиосвязи. 2018. Вып. 1 (36). С. 112–120.
23. Кайно Г. Акустические волны : Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов : пер. с англ. М. : Мир, 1990. 656 с.
24. Танская Т. Н., Козлов А. Г., Зима В. Н. Исследование влияния диэлектрического слоя в брэгговском отражателе на характеристики тонкопленочного ОАВ-резонатора // Техника радиосвязи. 2016. Вып. 4 (31). С. 110–118.
25. Marksteiner S., Kaitila J., Fattinger G. G., Aigner R. Optimization of acoustic mirrors for solidly mounted BAW resonators // IEEE Ultrasonics Symposium. 2005, pp. 329–332.
26. Lakin K. M., McCarron K. T., Rose R. E. Solidly Mounted Resonators and Filters // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1995, pp. 905–908.
27. Olivares J., Wegmann E., Clement M., Capilla J., Iborra E., Sangrador J. Wide Bandwidth Bragg Mirrors for Multi-band Filter Chips // IEEE Ultrasonics Symposium. 2009, pp. 2119–2122.
Для цитирования
Козлов А. Г., Торгаш Т. Н. Характеристики микроэлектронного ОАВ-резонатора с пьезоэлектрическим слоем из нитрида алюминия, с электродами и акустическим отражателем на основе пленок алюминия и молибдена // Техника радиосвязи. 2022. Выпуск 3 (54). С. 123–136.