掺杂AlScN薄膜提升FBAR性能：机电耦合系数与宽带化关键

本文主要探讨了基于掺杂压电薄膜的FBAR（薄膜体声波谐振器）的制备与研究。FBAR作为一种高性能的微电子器件，因其体积小、工作频段高和性能强大，在通信和信号处理等领域有着广阔的应用前景，尤其是作为滤波器的关键元件，其压电薄膜性能对其性能至关重要。 本文的核心技术是采用了磁控溅射方法，在6英寸硅片上成功制备了AlScN压电薄膜。磁控溅射是一种精密的薄膜沉积技术，通过精确控制溅射气体、电压和磁场等因素，可以得到高质量的薄膜材料。AlScN薄膜表现出优异的(002)面择优取向，这有助于提升其晶体结构的有序性和性能。摇摆曲线的半峰宽仅为1.75°，这意味着薄膜的表面平整度极佳，有助于减少高频信号的散射和失真。 薄膜的厚度均匀性达到了0.6%，这是衡量薄膜质量的重要指标，良好的厚度均匀性有助于减小多晶薄膜中的晶粒尺寸和缺陷，从而提高FBAR的稳定性和可靠性。此外，研究发现薄膜的应力为10.63 MPa，而且这种应力是可调的，这对于调整谐振器的频率响应具有重要作用。 最令人关注的是，通过在AlN中掺杂Sc元素，作者成功地提高了AlScN压电薄膜的机电耦合系数，达到7.53%。机电耦合系数是衡量压电材料将电能转化为机械振动效率的关键参数，这个数值的提升意味着FBAR的转换效率和带宽得到了显著增强，对于实现FBAR滤波器的宽带化具有重要的理论和技术支持。 总结来说，这篇文章详细介绍了掺杂压电薄膜技术在FBAR制造中的应用，尤其是在优化材料性能和提高滤波器性能方面的重要突破。这一研究不仅推动了压电薄膜材料的发展，也为高性能微型电子设备的设计提供了新的可能性。