本書共8章。其中，第1章介紹濾波器的發(fā)展史，著重分析射頻濾波器的種類及體聲波濾波器的研發(fā)進展。第2、3章從體聲波濾波器的物理基礎(chǔ)出發(fā)，基于聲波的傳輸理論與材料的壓電理論推導(dǎo)出器件仿真模型，并以兩款體聲波濾波器的設(shè)計案例介紹設(shè)計方法的應(yīng)用，展現(xiàn)關(guān)鍵影響因素在設(shè)計過程中的調(diào)整規(guī)律。第4-6章依次介紹了AIN薄膜制備與表征方法、體聲波濾波器的芯片關(guān)鍵制備工藝與封裝技術(shù)，結(jié)合本書作者團隊的研究成果，表明了單晶AlN體聲波濾波器SABAR？技術(shù)路線較多晶AlN路線的優(yōu)勢。第7章著重介紹體聲波濾波器在民用通信、國防、傳感及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。第8章分析與展望了體聲波濾波器的前沿技術(shù)，涉及到SABAR？濾波器、溫度補償型體聲波濾波器、四工器、XBAR、YBAR等。
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目錄
《半導(dǎo)體科學(xué)與技術(shù)叢書》出版說明
序
前言
第1章 濾波器的發(fā)展史 1
1.1 引言 1
1.2 射頻濾波器的特性及分類 6
1.2.1 腔體濾波器 12
1.2.2 介質(zhì)濾波器 13
1.2.3 LC濾波器 14
1.2.4 IPD濾波器 17
1.2.5 低溫共燒陶瓷濾波器 20
1.2.6 聲表面波濾波器 22
1.2.7 體聲波濾波器 26
1.3 現(xiàn)代通信對射頻濾波器的要求 31
1.3.1 高頻化 31
1.3.2 寬帶化 32
1.3.3 集成化 33
1.4 體聲波濾波器的研發(fā)進展 35
1.4.1 國內(nèi)外研發(fā)進展 35
1.4.2 產(chǎn)業(yè)化進程 36
參考文獻 38
第2章 體聲波濾波器的物理基礎(chǔ) 43
2.1 固體中的振動與波 43
2.1.1 不同介質(zhì)中的聲波傳輸 43
2.1.2 固體聲波與胡克定律 44
2.2 普通彈性體的平面聲波傳輸理論 46
2.2.1 彈性體的基本聲學(xué)方程 46
2.2.2 彈性體的基本平面聲波方程 48
2.2.3 各向同性介質(zhì)的平面聲波 50
2.3 壓電體的平面聲波傳輸理論 51
2.3.1 壓電效應(yīng) 51
2.3.2 壓電方程 53
2.3.3 壓電介質(zhì)中的平面聲波 55
2.3.4 理想體聲波諧振器的平面聲波.58
2.4 體聲波諧振器的電學(xué)特性 61
2.4.1 理想體聲波諧振器的電學(xué)阻抗特性 61
2.4.2 理想體聲波諧振器中的諧振頻率分析 63
2.4.3 復(fù)合體聲波諧振器的電學(xué)阻抗特性 64
2.5 體聲波諧振器的損耗 67
2.5.1 機械損耗 67
2.5.2 電學(xué)損耗 68
2.6 體聲波濾波器的材料體系 68
2.6.1 金屬材料 69
2.6.2 電介質(zhì)材料 71
2.6.3 壓電材料 71
參考文獻 74
第3章 體聲波濾波器的理論模型及設(shè)計方法 75
3.1 體聲波諧振器的等效電路模型 75
3.1.1 BVD模型 75
3.1.2 MBVD模型 78
3.1.3 Mason模型 81
3.2 體聲波諧振器的二維/三維仿真模型 86
3.2.1 常用的電磁仿真方法及軟件 86
3.2.2 COMSOL有限元仿真 93
3.2.3 ANSYS HFSS有限元仿真 98
3.3 體聲波濾波器的拓撲結(jié)構(gòu) 104
3.3.1 梯型結(jié)構(gòu) 105
3.3.2 網(wǎng)格型結(jié)構(gòu) 107
3.3.3 混合型結(jié)構(gòu) 108
3.4 體聲波濾波器的設(shè)計方法 108
3.4.1 體聲波濾波器設(shè)計流程 108
3.4.2 體聲波濾波器設(shè)計驗證方法 109
3.5 體聲波諧振器及濾波器性能的關(guān)鍵影響因素 115
3.5.1 電極與壓電薄膜厚度比 117
3.5.2 有效機電耦合系數(shù) 122
3.5.3 級聯(lián)方式及階數(shù) 125
3.5.4 被動元件的引入 130
3.6 濾波器的設(shè)計案例 136
3.6.1 Band 40頻段濾波器設(shè)計 136
3.6.2 N79頻段濾波器設(shè)計 140
參考文獻 144
第4章 AlN薄膜的制備與表征方法.148
4.1 AlN薄膜的制備方法 148
4.1.1 磁控濺射 148
4.1.2 脈沖激光沉積 152
4.1.3 分子束外延 160
4.1.4 金屬有機化學(xué)氣相沉積 168
4.1.5 兩步生長法 179
4.1.6 物理氣相傳輸法 180
4.1.7 其他制備方法 185
4.2 單晶AlN薄膜制備的研究現(xiàn)狀 194
4.2.1 高溫生長技術(shù) 194
4.2.2 多步 AlN 層設(shè)計 196
4.2.3 遷移增強技術(shù) 198
4.2.4 橫向外延生長技術(shù) 201
4.3 單晶AlN薄膜體聲波濾波器的優(yōu)勢 207
4.4 體聲波濾波器單晶AlN薄膜的需求 214
4.4.1 殘余應(yīng)力與翹曲 214
4.4.2 晶體質(zhì)量 217
4.4.3 表面均勻性 219
4.5 體聲波濾波器中單晶AlN薄膜的表征方法 222
4.5.1 壓電系數(shù) 222
4.5.2 X射線衍射 225
4.5.3 原子力顯微鏡 228
4.5.4 膜厚分析 230
4.5.5 應(yīng)力分析 234
參考文獻 236
第5章 體聲波濾波器的關(guān)鍵制備工藝 252
5.1 濾波器工藝流程概述 253
5.1.1 空氣隙型體聲波濾波器工藝流程 256
5.1.2 背硅刻蝕型體聲波濾波器工藝流程 259
5.1.3 固態(tài)裝配型體聲波濾波器工藝流程 262
5.2 濾波器光刻工藝 264
5.2.1 光刻工藝概述 264
5.2.2 光刻工藝的發(fā)展歷程 266
5.2.3 光刻工藝的基本流程 267
5.2.4 雙面圖形對準(zhǔn)技術(shù) 269
5.2.5 金屬電極的圖形化技術(shù) 271
5.3 濾波器刻蝕工藝 273
5.3.1 刻蝕工藝概述 273
5.3.2 干法刻蝕工藝 274
5.3.3 空腔刻蝕工藝 276
5.3.4 深硅刻蝕工藝 277
5.3.5 薄膜修整工藝 279
5.4 濾波器鍵合工藝 281
5.4.1 鍵合工藝概述 281
5.4.2 金硅共晶鍵合工藝 283
5.4.3 低溫富錫金鍵合工藝 285
參考文獻 286
第6章 體聲波濾波器的封裝技術(shù) 289
6.1 CSP 封裝技術(shù) 289
6.1.1 CSP 封裝概述 289
6.1.2 CSP 封裝工藝流程 290
6.2 晶圓級封裝技術(shù) 293
6.2.1 晶圓級封裝概述 293
6.2.2 晶圓級封裝工藝流程 294
6.2.3 晶圓級封裝的細分技術(shù) 302
6.2.4 小結(jié) 305
參考文獻 305
第7章 體聲波濾波器的應(yīng)用 307
7.1 4G 通信頻段 307
7.2 5G 通信頻段 309
7.2.1 N41頻段 312
7.2.2 N77、N78、N79(3300～5000 MHz)頻段 314
7.2.3 更高頻段 315
7.3 體聲波濾波器在國防領(lǐng)域的應(yīng)用 316
7.3.1 體聲波濾波器在衛(wèi)星中的應(yīng)用 316
7.3.2 體聲波濾波器在相控雷達中的應(yīng)用 318
7.3.3 體聲波濾波器在宇宙飛船中的應(yīng)用 319
7.4 體聲波濾波器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 321
7.4.1 體聲波濾波器在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用 321
7.4.2 體聲波濾波器在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 325
7.4.3 體聲波濾波器在消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用 328
參考文獻 332
第8章 體聲波濾波器的前沿技術(shù) 334
8.1 單晶AlN體聲波濾波器 335
8.1.1 體聲波濾波器的性能瓶頸 335
8.1.2 壓電材料質(zhì)量與體聲波濾波器性能 335
8.1.3 單晶AlN壓電材料發(fā)展歷程 336
8.1.4 SABAR全新結(jié)構(gòu)的實現(xiàn) 338
8.1.5 SABAR的設(shè)計 340
8.1.6 SABAR的材料生長 342
8.2 溫度補償型體聲波濾波器 347
8.3 具有叉指換能器的體聲波濾波器 351
8.3.1 反對稱型蘭姆波 351
8.3.2 XBAR 353
8.3.3 基于XBAR的5G濾波器 355
8.3.4 YBAR 359
8.4 四工器 365
8.5 體聲波濾波器在L-PAMiD上的應(yīng)用 367
8.6 多諧振器級聯(lián)濾波器370
8.6.1 不同類型Si基諧振器級聯(lián) 370
8.6.2 濾波器級聯(lián)效果 371
8.6.3 BAW器件與其他器件結(jié)合方式 372
8.6.4 BAW與IPD的混合.373
參考文獻 374
《半導(dǎo)體科學(xué)與技術(shù)叢書》已出版書目 378
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