薄膜体声波谐振器及其应用
设计，５开发
薄膜体声波谐振器及其应用
池志鹏 ，赵正平 ，吕苗 ，杨瑞霞
（１．河北工业大学信息工程学院，天津３００１３０； ２．河北半导体研究所微米纳米中心，石家庄０５００５１） Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
摘要：综合阐述薄膜体声波谐振器技术，简要介绍了薄膜体声波谐振器技术及其发展历程，对其物 理模型和等效电路模型进行了同顾，对该器件的三种结构和及其制作方法进行了分析，并讨论了其使用的 压电材料和电极材料，最后给出了该器件在微波领域的典型应用和相关指标。 关键词：体声波；谐振器；滤波器 中图分类号：ＴＮ７１ ３ ．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—３５３Ｘ（２００６）０５—０３７７—０５
Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ＣＨＩ Ｚｈｉ—ｐｅｎｇ ，ＺＨＡＯ Ｚｈｅｎｇ—ｐｉｎｇ’一，Ｌｖ Ｍｉａｏ ，ＹＡＮＧ Ｒｕｉ—ｘｉａ’ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３Ｏ０１ ３０．Ｃｈｉｎａ ２．Ｍｉｃｒｏ／Ｎａｎｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ．Ｈｅｂｅｉ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｆｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００５ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ｆＦＢＡＲ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｓｕｒｖｅｙｅｄ．Ａｆｔｅｒ ａ ｇｅｎｅｒａｌ ａｎｄ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ＦＢＡＲ．ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｔｗｏ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｍｏｄｅｌｓ ＦＢＡＲ ｗａｓ ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｒｅｅ ｄｅｖｉｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ＦＢＡＲ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ．ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｓ ｇｉｖｅｎ，ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄａｔａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ；ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｆｉｌｔｅｒ
１引言
随着无线通讯技术，特别是第三代通信系统和
蓝芽技术的迅速发展，工作在射频波段的通讯器件 的微型化、低功耗、集成化及高性能越来越受到人
们的重视。其中与超大规模集成电路工艺兼容的薄
膜体声波谐振器（ＦＢＡＲ）最引人注目，它具有
频率高、Ｑ值高、体积小、承受功率大、换能效
率高等诸多优点，己成为研究的热点之一。ＦＢＡＲ
器件早在１９８２年开始出现在文献［１】中，但当时并
没有引起人们的重视。在２００１年，ＦＢＡＲ技术首
次以双工器的形式出现在ＰＣＳ中的蜂窝电话中，到
２００２年，安捷伦公司开始大规模生产ＦＢＡＲ，此
基金项目：ＡｓＩＣ国防重点实验室资助项目（５１４３２０５０２０５ＤＺ２３０４）
Ｍａｙ ２００６ 时，ＦＢＡＲ器件开始引起业界的广泛关注。
２ Ｆ Ｂ Ａ Ｒ的理论分析
薄膜体声波谐振器技术的发展前身应该是工作
在厚度伸缩式模式下的石英谐振器，但由于石英不
能被加工成所需更薄厚度，其最高谐振频率一般只 能达到５００ＭＨｚ，于是人们将注意力转移到可以生
长为微米级别厚度的压电薄膜。随着微电子机械系
统和压电薄膜技术的发展，高性能ＵＨＦ波段ＦＢＡＲ
谐振器的制作成为可能。
ＦＢＡＲ的结构同石英谐振器相同，如图１所示。
它是由上下平面金属电极和夹在它们中间的一层压
电薄膜材料组成。当电压施加在电极上时，压电材 料由于逆压电效应产生机械形变并在薄膜内激励出
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．３１
Ｎｏ．５ ３７７ 图１ ＦＢＡＲ典型结构图
体声波，并在两电极平面之间来回反射，形成机械
谐振，谐振基频波长等于压电薄膜厚度的两倍。
由于ＦＢＡＲ压电材料中体声波传播速度一般是
５０００￣１００００ｍ／ｓ，比表面声波快，因而其结构可以
制作得更加精细，例如频率在１．６ＧＨｚ谐振器可以做
到厚度仅为３ １．ｔ ＩＴＩ，电极厚度为０．３ １．ｔ ＩＴＩ，典型面 积为０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍ。
ＦＢＡＲ谐振器性能的参数主要有串联谐振频率
并联谐振频率 、品质因数Ｑ、有效耦合系数
其中品质因数Ｑ表示在谐振频率所储存的能
量与所消耗的能量之比， 反映了相对频率带宽
的大小，其值为
Ｋ ；一 、
安捷伦公司用压电材料生产的ＦＢＡＲ的ｐ值已
经超过２５００， 已经接近理论最大值６．５％。正
是这些优异的特性，使得该公司用ＦＢＡＲ设计的滤
波器具有更低的通带内低插入损耗和更陡峭变化的
过渡带。ＦＢＡＲ器件在设计、优化、版图设计中，
广泛使用以下两种模型。
２．１ Ｍａｓｏｎ模型
Ｋ．Ｍ．Ｌａｋｉｎ将压电陶瓷振子的梅森（Ｍａｓｏｎ）
模型引入到ＦＢＡＲ的设计中【２］，成为一维模型。它反
映了ＦＢＡＲ特性阻抗与其压电材料的介电常数 Ｓ、
物体密度ｐ、弹性劲度ｃ 系数、压电应力系数ｅ、
薄膜的厚度ｈ和有效横截面积 等参数之间的关
系。该模型ＦＢＡＲ的输入阻抗为
（ ］（１－ ｇ２ ｔａｎ（ｋ ｈ／２）
（ （
＋ＺｌＺｒ＂｛－）Ｚ
ｃ１ｏｓ（）ＣＯ Ｓ２（ｋ
＋ｈ ／２） －￣－ｊ
＋１）ｓｉｎ （
ｉｋ
ｎｈ（ ）
式中，Ｚｒ和Ｚｌ是压电薄膜上下边界负载由压电
薄膜阻抗归一化的声学阻抗；Ｃ＝ ｓＡ／ｄ，Ｋ ＝ｅ ／
３７８半导体技术第３１卷第５期 。ｃ 七＝ ／ｐ／（ｃＥ＋ ／￡Ｓ）分别为压电薄膜的箝制电
容、机电耦合系数和波矢量。
ＦＢＡＲ的特性阻抗ｚ． （ ）最大和最小时对应的
频率值，分别为ＦＢＡＲ的并联谐振频率和串联谐振 频率，从而可进一步计算有效机电耦合系数Ｋ ２。
由于Ｍａｓｏｎ模型使用物体的材料参数和物理结
构描述ＦＢＡＲ的特性阻抗，与当前微波仿真软件设
计的要求不兼容，其应用范围受到了一定的限制。
２．２ ＭＢＶＤ模型
ＭＢＶＤ（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ．ｖａｎ ｄｙｋｅ）模型是
如图２所示的等效电路模型 。Ｃ．反映了压电材料
的介电性质；Ｒ ，Ｌ 和Ｃ 串联支路反应了压电材
料的机械振动性质。为了更精确描述实际ＦＢＡＲ，
又有两个电阻加在等效电路上，其中 。代表了电极
的阻值； 反映了压电材料的介质损耗和寄生的横 波模式所造成的影响，模型中Ｃ ／Ｃ值的大小同压
图２ ＭＢＶＤ模型的等效电路
电材料中电能转换成机械动能的能力成反比。该模
型的串联谐振频率和并联谐振频率分别为
厂 ＝（Ｌ ·Ｃ ）
Ｃ ） （１＋ｃ ／Ｃｐ）
该模型使用六个集总参数元件描述ＦＢＡＲ，符 合微波电路仿真软件设计的要求，便于达到一定的
滤波器频率响应指标而对电路参数进行分析和优化
电路参数的目的，但模型的缺点是仅能模拟ＦＢＡＲ
谐振频率附近的阻抗特性，并不能给出整个频域的
特性阻抗。
３结论与分析
为了保证ＦＢＡＲ具有高Ｑ值，必须保证声波在
上下压电薄膜外边界表面的高反射效率，这就要求
上下电极外表面与周围介质在声学上进行隔离。一
般情况下，压电材料上面电极平面直接与空气接触，
２００６年５月 不需要考虑隔离问题，而为解决底部电极平面同外界
保持声学隔离，主要形成了以下三种ＦＢＡＲ结构。
３．１空腔声学隔离薄膜结构
ｌ９８０年，Ｔ．Ｗ．Ｇｒｕｄｋｏｗｓｋｉ报道了图３所示
的ＦＢＡＲ结构…，该ＦＢＡＲ由平面电极间的三明治
式淀积的压电薄膜构成，底部电极置于氮化硅薄膜 上，氮化硅薄膜由衬底空腔四周边缘的顶部作为支
撑，这样，使得氮化硅与衬底形成声学隔离。此
种结构工艺上需要对衬底的底部进行腐蚀形成空
腔，如果衬底是硅材料，则一般需要用ＫＯＨ腐蚀。
这种结构的难点是由于在衬底存在空腔，使得硅片
电极 压电薄膜 电极 支撑薄膜
衬底
图３空腔声学隔离薄膜结构
变得十分脆弱易脆，并且由于使用ＫＯＨ进行湿腐 蚀时，各向异性腐蚀会在衬底底部产生５４．７。的腐
蚀倾斜角，这使得每片晶片上产出ＦＢＡＲ滤波器的 数量有所降低。
３．２空隙声学隔离薄膜结构
ｌ９８５年，Ｈ．Ｓａｔｏｈ报道了图４所示的ＦＢＡＲ结
构【４］，在衬底和谐振器之间制作空隙桥，它首先需
要在衬底上沉淀一层临时的支撑材料作为牺牲层， 然后分别沉淀底部平面电极板、压电材料和上面的
平面电极板，最后移走牺牲层，形成薄膜。由于
此种结构的ＦＢＡＲ的工艺都在衬底的上表面进行，
所以不存在上下对齐和背部大面积空腔的要求，但
这种方法也有固有的难点，就是如何在大面积的器
件上实现工艺，如采用典型的方法使用ＳｉＯ 作为牺
支撑
图４空隙声学隔离薄膜结构 设计５开发
牲层，最后用ＨＦ溶液将其腐蚀掉，其腐蚀速率为 ｌ００～３００ｎｍ／ｍｉｎ，如果对表面为１５０ ｍ×１５０ ｍ
的器件下方进行腐蚀的话，则至少需要５００ｍｉｎ，而
暴露的金属电极接触蚀刻剂超过３０ｍｉｎ时就会与压
电材料分裂。
３．３反射层声学隔离固定结构固定结构
ｌ９９５年，Ｋ．Ｍ．Ｌａｋｉｎ报道了图５所示的固定式 ＳＭＲ结构 ，薄膜谐振器直接坚固地表贴在衬底
上，由于没有空气缝隙，其结构更加稳定，但为
了获得高Ｑ值，它使用Ｂｒａｇｇ反射层使压电材料和
衬底在声学上保持隔离。Ｂｒａｇｇ反射层要求用声学
阻抗率大和阻抗率小的的材料交替层叠在衬底上，
每层厚度为谐振波长的ｌ／４，当层数充分多时，这
样使得声波有效地局限于压电薄膜内部反射。此种
结构固有的难点是Ｂｒａｇｇ反射层材料的选择是受限 制的，首先不能用金属，这是因为金属层容易形成
寄生电容而降低滤波器的电气性能，如果用电介质
材料，由于它们之间的声学阻抗的差别不是很大，
故需要很多层，这样增加了工艺复杂度，在多层电
介质上打孔也不是一件容易的事情，使其不易与其
反射 电极 压电薄膜 电极
衬底
—一低阻抗物质 —一高阻抗物质 图５反射层声学隔离固定结构
他有源器件集成。目前，由这种结构制成的谐振器
比其他结构谐振器在有效机电耦合系数上明显偏
低，这样也就降低了它的有效带宽。
４ Ｆ Ｂ Ａ Ｒ使用材料
ＦＢＡＲ的插入损耗、有效耦合系数和品质因数
等参数都与制作ＦＢＡＲ的压电材料和电极材料的性
能密切相关。射频ＦＢＡＲ要求压电材料有较高的机 电耦合系数和较低的介电常数。目前ＺｎＯ和ＡｌＮ已
被成功制成压电薄膜，它们物理性质如表ｌ所示。
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．３１
Ｎｏ ５ ３７９
AlN薄膜体声波谐振器的制备与性能分析
第２９卷第１期
２００７年２月 压电与声光
ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＥＣＴＲＩＣＳ＆ＡＣ０ＵＳＴ００ＰＴＩＣＳ ＶｏＬ ２９ ＮＯ．１
Ｆｅｂ．２００７
文章编号：１００４—２４７４（２００７）０１—０００４—０２
ＡＩＮ薄膜体声波谐振器的制备与性能分析
张 凯，顾豪爽，李位勇，胡 光，胡明哲
（湖北大学物理学与电子技术学院，湖北武汉４３００６２） 摘 要：采用直流磁控反应溅射，在Ｐｔ电极上沉积了Ａ１Ｎ压电薄膜，并制备了以ＳｉＯ 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Ａ１Ｎ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 ＧＨｚ、ｌ＿２５４ ＧＨｚ，机电耦合系数为６．６８ ，带宽２０ ＭＨｚ。
关键词：磁控溅射；氮化铝薄膜；Ｃ轴择优取向；薄膜体声波谐振器
中图分类号：ＴＮ４０５ 文献标识码：Ａ
Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ０ｆ ＡｌＮ Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
ＺＨＡＮＧ Ｋａｉ，ＧＵ Ｈａｏ－ｓｈｕａｎｇ，ＬＩ Ｗｅｉ－ｙｏｎｇ，ＨＵ Ｇｕａｎｇ，ＨＵ Ｍｉｎｇ－ｚｈｅ
（Ｔｈｅ Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００６２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａ１Ｎ ｆｉｌｍｓ ｗｅｒｅ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ Ｐｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｂｙ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｓｐｕｔｔｅ—
ｒｉｎｇ，ｏｎ ｗｈｉｃｈ ＦＢＡＲ ｗｉｔｈ ＳｉＯｚ ａｓ ｔｈｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｆｌｅｃｔ ｃｅｌｌ ｗａｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ．Ｔｈｅ ＸＲＤ，ＳＥＭ ａｎｄ ＡＦＭ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ
薄膜体声波谐振器(FBAR)谐振特性的模拟分析
第１９卷第５期 ２００６年１０月 传感技术学报 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＥＮＳＯＲＳ ＡＮＤ ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ ｖ０１．１９ Ｎｏ．５ ０ｃｔ．２００６
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＦＢＡＲｓ
ＴＡＮＧ Ｌｉａｎｇ ，ＨＡＯ Ｚｈｅｎ—ｈｏｎｇ。ＱＩＡＯ Ｄｏｎｇ—ｈａｉ （ＭＥＭＳ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｆｉｌｍ ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ（ＦＢＡＲｓ）ｗｉｔｈ ａｃｏｕｓｔｉｃ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ
ｉＳ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｍａｓｏｎ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｅ１．Ｗｉｔｈ ｔｈｉｓ ｆｏｒｍｕｌａ．ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＦＢＡＲｓ
ａｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ【ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｅ—
ｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｂｕｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ａｌｓｏ ｐｌａｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅｓ．Ｆｏｒ
ＦＢＡＲｓ ｏｖｅｒ ５ＧＨｚ，ｉｔ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｏ ｕｓｅ Ａ１Ｎ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ＺｎＯ ｆｏｒ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｙｅｒ．
传输矩阵法研究薄膜体声波谐振器
２５２ 西安科技大学 学报 ２０１０生
由转移矩阵理论知，压电层是三端１３单元：一个端１３是电端口，包括ｃａ压Ｕ和ｃａ流，；其他２个端Ｉｓｉ都
是声端１３，包括力Ｆ和质点振动速度 。如果一个声端１３连接一个声阻抗Ｚ 则电端１３可表示为
． ・【ｕ． ㈩
压ｃａ薄膜的转移矩阵［ ］为
＝ １【 １ ／
。ｍＣｏ 鸺
式中咖＝ ｃ。Ｚ。１／Ｖ是Ｍａｓｏｎ等效电路的转换比，这里ｋ 是压电
薄膜的机电耦合系数；Ｃ。＝Ｂ３３ＳＳ／ｌ是面积为Ｓ的谐振器的钳定电
容； ， 是压电薄膜垂直于表面方向的介电常数；ｚ是压电薄膜的厚
度； ＝ｐＶＳ是密度为Ｐ的压电薄膜的声阻抗；Ｖ是压电薄膜沿垂直
于表面方向的体纵波声速；日＝ｃｏｓ 一１＋ 。ｓｉｎ ，这里 ＝ｏＪｌ／Ｖ是
压电薄膜中声波相位延迟；∞＝２ 是角频率；ｚ 是电极阻抗。
同理，根据转移矩阵理论，电极层作为各向同性物质，具有２个
声学端１３，则顶电极Ｅ 的传输矩阵为
［： 】＝［ ｉ Ｃ Ｏ，Ｓ， ＂，Ｙ ｅ，ｚｉ 。ｊＺ。￣。ｌ ｓ ｉｎ，， Ｙ。ｅ 】・［ ］． Ｚ
（ｏ（Ｚｏｃ ｏｓ３＇）＋
＋ｊＺ ． ｓｉｎ ｙ ）］
２ ＣＯＳ １ ｓｉｎ （２） （ 一）＋ ｙＪ
图２阻抗传递矩阵图 Ｆｉｇ．２ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍａｔｒｉｘ ｏｆ ＦＢＡＲ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ
（３）
式中Ｆ 。因为声学自由而取为零； ，＝∞２ 。／Ｌ。是声波在顶电极中传播时产生的相位延迟；２ 。是顶电极
厚度；Ｉ／ｅ。是顶电极中的纵声波速度；ｚ。。＝ｐ 。Ｉ，ｅ Ｓ是顶电极声阻抗；ｐ 。是顶电极密度。
由公式（３）可得 ｚ ： Ｆｏ＝ ｅｌｔａｎ
底电极传输腊公式为嘲 ＣＯＳ＇ ｙ ￣：：ｊＺ嘶￣ｓｉｎ ｙ
其中各参数的定义与顶电极相似，因此
ｚ ＝ Ｆ２＝ ｅ２ｔａｎ （４）
（５）
（６）
则由公式（１）（２）（４）和（６）可得输入电阻抗为
ｚｉ ＝＝一ｕ
一 ——１ ［・——等－ ： ！ — ； — ； ： — — ：ｊ： 】． （７）
ZnO薄膜体声波谐振器性能分析和研制
第３０卷第４期
２００８年８月 压电与声光
ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＥＣＴＲＩＣＳ＆ＡＣＯＵＳＴＯＯＰＴＩＣＳ Ｖｏ１．３Ｏ ＮＯ．４
Ａｕｇ．２００８
文章编号：１００４—２４７４（２００８）０４—０３８７—０３
ＺｎＯ薄膜体声波谐振器性能分析和研制
汤 亮，郝震宏，乔东海，汪承灏
（中国科学院声学研究所，声学微机电实验室，北京１０００８０）
摘要：采用射频网络法分析了ＺｎＯ薄膜体声波谐振器的谐振特性，并考虑了介质声损耗对品质因数Ｑ值的
影响。采用硅体刻蚀工艺在硅基片上制备了以ＺｎＯ薄膜为压电膜的薄膜体声波谐振器，并对器件的性能进行了测
试。将实验与理论分析结果进行对比，发现实验器件的谐振频率与理论值一致，但器件Ｑ值却比理论值低，进一步
的分析揭示了实际器件Ｑ值偏低的原因。
关键词：滤波器；双工器；振荡器；射频微机电系统；薄膜体声波谐振器
中图分类号：ＴＮ７１３ 文献标识码：Ａ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｏｆ ａ Ｚｎｏ Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
ＴＡＮＧ Ｌｉａｎｇ，ＨＡＯ Ｚｈｅｎ－ｈｏｎｇ，ＱＩＡＯ Ｄｏｎｇ－ｈａｉ，ＷＡＮＧ Ｃｈｅｎｇ－ｈａｏ
（ＭＥＭＳ Ｌａｂ．ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｏｎａｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａ ＺｎＯ ｆｉｌｍ ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ（ＦＢＡＲ）ｗａｓ ａｎａｌｙｚｉｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＲＦ ｎｅｔ—
ｗｏｒｋ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｅｄｉａ ｗａｓ ａｌｓｏ ｔａｋｅｎ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ Ｑ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｓｏｍｅ ＦＢＡＲ ｓａｍ—
氧化锌薄膜体声波谐振器的研制
第２期 ２００８年４月 微细Ｊｊ￣－ｒ技术 ＭＩＣＲ０ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ №．２ Ａｐｒ．。２００８
文章编号：１００３，８２１３（２００８）０２．００５７．０４
氧化锌薄膜体声波谐振器的研制
汤亮，郝震宏，乔东海，汪承灏
（中国科学院声学研究所声学微机电实验室，北京１０００８０）
摘要：介绍了一种薄膜体声波谐振器和它的制备流程。该谐振器采用氧化锌压电薄膜作为压电材
料，通过从硅片背部体刻蚀硅衬底的方法得到谐振器的支持层。为了避免残余应力引起的支持层
起皱现象，采用氮化硅／二氧化硅／氮化硅复合膜作为支持层。采用直流磁控溅射的方法制备氧化
锌压电薄膜，ｘ射线衍射结果显示，氧化锌压电薄膜ｃ轴择优取向明显，衍射峰半高宽为
０．２２７ ３。，显示出较好的结晶质量；扫描电镜观察到氧化锌垂直于薄膜表面的柱形晶粒结构，薄膜
表面平整、致密。采用ＨＰ８７５３Ｄ射频网络分析仪对该薄膜体声波谐振器样品进行了测试，结果表
明，谐振器具有明显的厚度伸缩振动模式，其基频在７５０ ＭＨｚ左右，二次谐频在１．５ ＧＨｚ左右。进
一步提高氧化锌压电薄膜的性能，该谐振器可用于射频振荡源和射频前端滤波器中。
关键词：薄膜体声波谐振器；振荡器；滤波器；双工器；射频微机电系统
中图分类号：ＴＮ０１５；ＴＮ４５４；ＴＢ５５２ 文献标识码：Ａ
１ 引言
快速发展的移动通讯市场需要尺寸更小、价格
更便宜的射频系统。因此，能与ＣＭＯＳ工艺兼容并
进而能与外围电路形成单芯片系统的谐振器在世界
范围内得到了越来越多的关注。薄膜体声波谐振器
（ｆｉｌｍ ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ，ＦＢＡＲ）正是一种能与
ＣＭＯＳ工艺兼容的器件，它具有尺寸小、损耗小、功
率容量和工作频率高的特点，可以用来构成射频前
端双工器和低相噪的振荡源【卜 。
理想的ＦＢＡＲ器件跟石英晶振一样采用厚度伸
缩振动模式，主要由压电薄膜以及镀在压电薄膜上
基于AlN压电层的薄膜体声波谐振器
第２９卷第２期 ２００７年６月 湖北大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（．Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．２ ＪｕｒＬ，２００７
文章编号：１０００—２３７５（２００７）０２—０１５３—０３
基于ＡＩＮ压电层的薄膜体声波谐振器
叶 芸！，吴 雯，刘 婵，胡 光，张 凯，顾豪爽
（湖北大学物理学与电子技术学院，湖北武汉４３００６２）
摘要：以ＡＩＮ薄膜为压电层，采用体硅微细加工工艺制备背空腔型结构薄膜体声波谐振器．材料测试 结果表明，在优化溅射工艺下沉积的Ａ１Ｎ薄膜具有（００２）择优取向及良好的柱状晶结构．扫描电镜表征结果 证实所制得空腔背部平滑且各向异性较好．用网络分析仪测试可知，所制得的谐振器具有较好的频率特性：谐 振频率为２．５３７ ＧＨｚ，机电耦合系数３．７５ ，串、并联品质因数分别为１０１．８、７９．７． 关键词：薄膜体声波谐振器；氮化铝；择优取向；空腔
中图分类号：ＴＮ４０５ 文献标志码：Ａ
压电材料的选择及成膜质量是谐振器制作的关键，近年来，Ｚｎ０和ＡｌＮ薄膜成为研究的热点．ＡｌＮ 材料因其具有宽带隙、高击穿电压、高声速、高的机电耦合系数等优点而成为制作谐振器的优选材料ｌ１］． 谐振器所用Ａ１Ｎ压电薄膜的成膜质量，主要指（００２）面（ｃ轴）择优取向质量，受沉积工艺影响较大［２］，较
难控制．
为提高谐振器的品质因数，需要制作特殊结构，以利用电极与外界声阻抗失配将声波限制在压电材 料内的机理，减小声能向衬底的泄漏．目前研究的ＦＢＡＲ结构主要归为两种：一种是在电极一压电层一电
极结构下制作空腔，形成金属一空气反射界面；另一种是制作由多层高、低阻抗薄膜形成的布拉格反射 层 ｒ３］．布拉格反射层型因采用了多层结构致使器件厚度过高，不利于与其他射频芯片的集成．以Ａｇｉｌｅｎｔ
公司的Ｒｕｂｙ等人为首，其空腔型多采用填充牺牲层，然后移除的表面微加工工艺［４］，工艺过程较为繁
FBAR薄膜体声波谐振器专利技术发展与分析
科学发展 ＦＢＡＲ薄膜体声波谐振器专利技术发展与分析 崔岩 （国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心） 摘要：ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）薄膜体声波谐振器作为谐振器领域的重要分支，比声表面波滤波器（ＳＡＷＦ）、陶瓷介质滤波器具有更高 的Ｑ值，低的损耗和在高频时具备更高的功率承受能力。由薄膜体声波谐振器组成的滤波器、双工器目前已广泛应用于通信、生物、化学、物理等领域，本 文介绍了ＦＢＡＲ薄膜体声波谐振器专利技术的演进及发展，并关注近年来关于薄膜体声波谐振的专利分布。 关键词：薄膜体声波谐振器；ＦＢＡＲ：专利 一、弓Ｉ言 自２０００以来，国内关于ＦＢＡＲ薄膜体声波谐振器的专利申请逐年增 加，截止２０１３年，在中文专利数据库中已收入的国内申请已达到５４０件， 但相较于具有ＦＢＡＲ强势领域的日本、美国等国家，仍旧有很大的发展空 间。因此研究ＦＢＡＲ在专利行业中的技术发展和分布，有助于我们更加清 楚、深刻的认识到ＦＢＡＲ的发展状况、进一步掌握其专利技术的演进。 二、ＦＢＡＲ技术定义 。 ＦＢＡＲ薄膜体声波谐振器是利用材料的压电特性，将电能转换成声能 的器件，其基本的组成结构是由衬底上支撑压电薄膜、上电极、下电极、其 他层（如布拉格反射层）来构成，最常见的是一种由上电极／压电薄膜／下电 极／衬底构成的三明治结构。ＦＢＡＲ具有体积小、工作频率高、温度系数小、 损耗低的特点，能够级联构成滤波器，为高频器件提供解决方案。 三、技术发展历程 （一）技术起源 １９９１年５月ｌ７日，ＷＥｓＴＩＮＧＨＯＵＳＥ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＲＰ（ＷＥＳＥ）公司 申请了一件发明名称为微波薄膜体声波谐振器和多种滤波器组的美国专 利ｍ，自此开启关于薄膜体声波谐振器在专利领域的申请，在该专利申请 中，介绍了一种ＦＢＡＲ，被配置为在开口的基板上 通过形成于基板上的共 面的传输线连接到相关电路，这些传输线精简制作工艺，并且使得设备更 易于修改。从这篇专利中，尚未涉及对薄膜体声波谐振器本身结构的改进， 但对薄膜体声波谐振器的连接方式的改进已初见端倪。 （二）技术分解 由于ＦＢＡＲ其特性与结构本身息息相关，因此ＦＢＡＲ在专利技术中的 发展，是以对其结构进行改进来获得良好特性为目标，从目前关于ＦＢＡＲ 的专利申请中看，对ＦＢＡＲ改进的几个比较成熟专利技术分支有： （１）对衬底的改进，包括在衬底上刻蚀沟槽、刻蚀腔，形成带沟槽或者 腔的衬底。如一篇专利申请文件，其发明名称为预设空腔型ＳＯｌ基片薄膜 体声波滤波器及制作方法 ，滤波器由制作于预设空腔ＳＯｌ基片上的多个 薄膜体声波谐振器单元级联构成，谐振器包括压电薄膜、底电极和顶电极， ＳＯｌ基片的衬底硅上表面设置沟槽，带沟槽的衬底硅与顶层硅形成封闭的 空腔，本发明综合了ＳＯ１材料的优点，无需牺牲层相关工艺，工艺简单、适 合批量生产； （２）对压电薄膜的改进，包括压电薄膜的厚度、压电薄膜所选择的材 料。如一篇专利申请文件，其发明名称为体声波谐振器结构、薄膜体声波谐 振器结构以及固体装配型谐振器结构 ，包含安置在衬底上的第一电极、安 置在第一电极上方的压电层以及安置在所述第一压电层上方的第二电极， 所述压电层由掺杂多种稀士元素的压电材料组成，用以改进所述压电层的 压电特性； （３）对电极的改进，包括对电极材料的选择。如一篇专利申请文件，其 发明名称为一种薄膜体声波谐振器基片及其制备方法 ，所述薄膜体声波 谐振器基片采用Ｗ／ＤＬＣ／空气隙／ｓｉ结构，采用ｗ作为电极材料，使得薄膜 体声波谐振器具有高频、高Ｑ、很好的频率稳定性： （４）其他结构改进，如薄膜体声波谐振器的级联方式，来构成双工器、 滤波器。如一篇专利申请文件，其发明名称为一种低插损压电声波带通滤 波器及实现方法ｍ，其利用一个第‘类压电声波谐振器构成一个串联枝，利 用一个第二类压电声波谐振器构成一 个具有接地端的并联枝，通过将所述 串联枝的任一一端与所述并联枝的非接地端连接，形成一个声波带通滤波器 单元，本发明能够在不改变带外抑制的情况下降低滤波器的带插入损耗 通过以上专利技术的发明创新，获得由薄膜体声波谐振器带来的器件 高品质因素、减小寄生电容电感、减小电子设备体积和成本、减少制造工艺 成本、提高调谐范围的技术效果。根据近年来的专利申请，关于薄膜体声波 谐振器的专利发展，是对衬底、和电极的改进为主要技术发展方向，诸多的 专利申请是关于这两个技术方向的改进。 （三）专利分布 各国专利申请分布 关于薄膜体声波谐振器的专利申请，１９９１年美国首次申请了关于薄 膜体声波谐振器的专利，之后在１９９９年，欧洲国家也加入对薄膜体声波谐 振器的专利申请行列，随后我国自２０００开始有关于薄膜体声波谐振器的 专利申请，同年，日本也开始了薄膜体声波谐振器专利技术的发展，截止目 前，关于薄膜体声波谐振器的专利申请量，形成了以日本、美国为主要申请 国家的局面，薄膜体声波谐振器在各国专利技术仍然处于起步阶段，还有 很大的发展空间。 专利申请人分布 在关于薄膜体声波谐振器的专利申请中 其申请人以外国公司为主， 在１９９１年至２０１３年间的专利申请统计中，三星公司关于薄膜体声波谐振 器的专利申请量位居榜首，随后是安捷伦科技有限公司、富士通，日本的松 下、京瓷株式会社、东芝等纷纷在列。除三星外，各申请人在申请量上差距 不大，这表明各国关于薄膜体声波谐振器的专利申请竞争激烈，未出现垄 断现象。在我国，中国电子科技集团公司的申请量排在首位，但直排在全球 第２０位，其申请量相较于国外一些国家有较大差距。． 四、结语 本文主要对薄膜体声波谐振器的专利技术发展和分布作了初步分析， 从以上分析中可以看出，目前国内外关于薄膜体声波谐振器的研究和发展 才刚刚开始，我国在这个领域的探索仍旧有很大的空间。在关于薄膜体声 波谐振器专利技术的研究主要集中于对其结构的改进，能够制造出高性能 的ＦＢＡＲ薄膜体声波谐振器，日益成当今国际研究的热点。■ 参考文献 ｆｌ】谢和平．薄膜体声波谐振器的研究进展ｌＪｌ＿材料导报．２００６，２０： ３３０－３３２． ［２】刘燕翔，任天令，刘理天．采用ＰＺＴ薄膜体声波ＲＦ滤波器设计ｌＪＩ＿压 电与声光．２ｏｏ１，２３（１）：１． 【３］周斌，高杨，何移，李君儒，何婉婧．薄膜体声波谐振嚣温度一频率漂 移特性分析『Ｊ１．２０１４，３６（２）：１７１—１７５． 『４１ Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｒｐ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，Ｐａ，微波薄膜体声波谐振器 和多种滤波器组：美国，７０２６４７［Ｐ］．１９９１—０５—１７． ｆ５】中国电子科技集团公司第二十六研究所。预设空腔ＳＯｌ基片薄膜 体声波滤波器及制作方法：中国，２０１１１００３４２９．０ｆ Ｐ】．２０１１－Ｏｌ一３１． 【６］安华高科技通用ＩＰ（新加坡）公司，体声波谐振器结构、薄膜体声波 谐振器结构以及固体装配型谐振器结构：中国，２０１３１０４７１５０８．５【ＰＪ＿２０１３— １０—１１． ［７】天津理工大学，一种薄膜体声波谐振器基片及其制备方法：中国， ２Ｏ１２ｌＯ４２ｏ６８１．８ＩＰ１．２０１２－１０－２９． ［８】中兴通讯股份有限公司， 一种低插损压电声波带通滤波器及实现 方法：中国，２０１３１ＯＨＤ１０２３３．５ＩＰＩ．２０ｌ３—０１一ｌ１． ７７镧
有质量评定的射频体声波滤波器 第2部分：使用指南-最新国标
1 有质量评定的射频体声波滤波器 第2部分:使用指南
1 范围
本文件所涉及的射频（RF）体声波（BAW）滤波器，目前已被广泛应用于手机通讯、测量设备、
雷达系统以及消费品领域。本文给予射频体声波滤波器用户以实用的指导。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，
仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修订单）适用于本
文件。
3 技术考虑
用户主要关注的是滤波器性能应满足其特定规格。满足这些规格的调谐网络和射频（RF）体声波
（BAW）滤波器的选择应该是用户和制造商之间需要达成的协议。
滤波器的性能通常由随频率变化的插入损耗来表示，如图1所示。GB/T 27700.1-2023的8.5.2规
定了测量插入损耗的标准方法。插入损耗进一步细化为标称频率、最小插入损耗或最大插入损耗、通带
波动与矩形系数。滤波器性能在规定工作温度范围内的最低温度与最高温度以及环境测试前后均应满足
规范。
衰减
频率中心频率截止频率截止频率相对衰减
参考频率指定的通带指定的阻带减衰标称插入损耗
通带波纹最小插入损耗
图1 射频体声波滤波器频率响应特性
4 射频体声波滤波器基本原理
2 4.1 概述
射频（RF）体声波（BAW）滤波器具有尺寸小、重量轻、无需调整、高稳定性、高可靠性的特点。
射频体声波滤波器在声表面波（SAW）滤波器与介质滤波器领域之外增加了新的特性与应用方向。目前，
具有低插入损耗的RF-BAW滤波器广泛应用于吉赫兹（GHz）范围的多种应用领域。
RF-BAW滤波器因其小型化与低插入损耗的特点在移动通讯应用中迅速占领市场。与RF-SAW滤波器相
比，具有相同带宽的RF-BAW滤波器可较易实现低插入损耗的特性，并且具有较小的体积。但是BAW滤波
器可实现的带宽受限于所用的压电材料、设计方法等因素。用户有必要理解这些因素对BAW滤波器性能
2.8GHz薄膜体声波谐振器的研究
第３２卷第１期
２Ｏ１０年２月 压电与声光
ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣＳ＆ＡＣＯＵＳＴ０ＯＰＴＩＣＳ Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．２０ｉ０
文章编号：１００４—２４７４（２０１０）０１～０００１—０２
２．８ ＧＨｚ薄膜体声波谐振器的研究
江洪敏，马晋毅，汤劲松，周 勇，毛世平，于新晓，刘积学
（四川压电与声光技术研究所，重庆４０００６０） 摘 要：通过采用微机电系统（ＭＥＭＳ）和微声电子方法，研究了硅基片上横膈膜结构薄膜体声波谐振器 （ＦＢＡＲ）。器件的串联谐振频率 一２．７５ ＧＨｚ。并联谐振频率 一２．８ ＧＨｚ，插入损耗儿一一３．７ ｄＢ，并联谐振频 率品质因子Ｑ ＝２６０，有效机电耦合系数Ｋ：“：４．５ 。 关键词：薄膜体声波谐振器；横膈膜；微机电系统 中圈分类号：ＴＮ０１５ 文献标识码：Ａ
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ２．８ ＧＨｚ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
ＪＩＡＮＧ Ｈｏｎｇ－ｍｉｎ，ＭＡ Ｊｉｎ—ｙｉ，ＴＡＮＧ Ｊｉｎ—ｓｏｎｇ，ＺＨＯＵ Ｙｏｎｇ，ＭＡＯ Ｓｈｉ—ｐｉｎｇ，ＹＵ Ｘｉｎ—ｘｉａｏ，ＬＩＵ Ｊｉ—ｘｕｅ （Ｓｉｃｈｕａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｄ Ａｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００６０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ（ＦＢＡＲ）ｆａｂｒｉｅａｔｅｄ ｏｎ Ｓｉ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｙ ＭＥＭＳ ａｎｄ ｍｉｃｒｏ－ｅｌｅｃｔｒｏ－ａｃｏｕｓｔｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔｅｄ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｓ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ｛ ｏｆ ２．７５ ＧＨｚ ａｎｄ ａ ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ２．８ ＧＨｚ．Ｔｈｅ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｌｏｓｓ ｏｆ一３．７ ｄＢ，ｔｈｅ ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｆｒｅ— ｑｕｅｎｃｙ ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ（Ｑ）ｏｆ ２６Ｏ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｅｌｅｅｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ Ｋ：ｆｆ ｏｆ ４．５ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ；ｍｅｍｂｒａｎｅ；ＭＥＭＳ
薄膜体声波谐振器的结构参数优化分析
第２１卷第２期 ２００８年２月 传感技术学报 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＥＮＳＯＲＳ ＡＮＤ ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ Ｖ０１．２１ Ｎｏ．２ Ｆｅｂ．２００８
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
ＺＨＡＮＧＹｉ，ＢＡＯＤａ—ｑｕｎ，ＧＵＯＨａｎｇ （ＰｅｒｒＴｕｎｇ Ｓａｈ ＭＥＭＳ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ Ｆｕｊｉａｎ ３６１００５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅ ｓｅｔ ｕｐ ａ ｎｅｗ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｍｉｃｒｏ ｆｉｌｍ ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ（ＦＢＡＲ）ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｉｔｓ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｆｏｒ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ａｎｄ ｓｉｌｉｃｏｎ
ｎｉｔｒｉｄｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｌａｙｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｏｆ ＦＢＡＲ，ａｒｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｅｌ ｂｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅｍ ａｓ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ．Ｔｈｅ ＰＳＰＩＣＥ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ＦＢＡＲ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ＦＢＡＲ ａｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｏｒ