框架结构对薄膜体声波谐振器性能提升的研究
The Performance Improvement of Thin Film Bulk Acoustic Resonators by Frame Structure
- 电子学报 2024年52卷第2期 页码：407-413
- 作者机构：
1.北京邮电大学集成电路学院,北京 100876
2.北京邮电大学电子工程学院,北京 100876
3.苏州汉天下电子有限公司,江苏苏州 215000
- 作者简介：
[ "吴永乐 男，1983年出生，湖南岳阳人．北京邮电大学集成电路学院教授、博士生导师．主要研究方向为微波基础理论、微波电路、多维复合天线与射频芯片等． E-mail: ywu@bupt.edu.cn" ]
[ "吴昊鹏 男，1995年出生，山东淄博人．北京邮电大学电子工程学院电子科学与技术专业博士研究生．主要研究方向为薄膜体声波器件，混合滤波器器件． E-mail: wuhaopeng@bupt.edu.cn" ]
[ "赖志国 男，1977年出生，浙江乐清人．苏州汉天下电子有限公司CTO．主要研究方向为移动终端射频前端芯片． E-mail: zhiguo.lai@huntersuntech.com" ]
[ "蔡洵 男，1990年出生，湖北荆州人．2016年毕业于西南科技大学电子工程系，获硕士学位．毕业后加入汉天下电子有限公司．主要研究方向为体声波滤波器件的设计与模型开发．E-mail: xun.cai@huntersuntech.com" ]
[ "唐滨 男，1987年出生，吉林吉林人．本科毕业于天津大学测控技术与仪器专业．研究生毕业于天津大学仪器科学与技术专业．现工作于苏州汉天下电子有限公司工艺研发部．专注FBAR领域10余年，获专利20余项．成功量产多款FBAR产品． E-mail: xiafei.wang@huntersuntech.com" ]
[ "杨清华 男，1976年出生，贵州凯里人．北京邮电大学电子工程学院高级工程师（教授级）．苏州汉天下电子有限公司董事长．主要研究方向为微波电路与射频芯片等． E-mail: aaron.yang@bupt.edu.cn" ]
[ "杨雨豪 男，1996年出生，四川乐山人．北京邮电大学电子工程学院电子科学与技术专业博士研究生．主要研究方向为微波无源器件，集成无源元件技术． E-mail: yangyuhao1996@gmail.com" ]
[ "王卫民 女，1977年出生，山东临沂人．北京邮电大学电子工程学院教授、博士生导师．主要研究方向为微波电路、电磁场基础理论与天线测试．E-mail: wangwm@bupt.edu.cn" ]
- 基金信息：国家自然科学基金(U20A20203;61971052);北京邮电大学中央高校基本科研业务费行动计划项目(2021XD-A07-2);广东省重点领域研发计划项目(2020B0101080001)
DOI：10.12263/DZXB.20220346
中图分类号： TN385;收稿：2022-04-04，
修回：2023-05-15，
纸质出版：2024-02-25
- 稿件说明：
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吴永乐,吴昊鹏,赖志国,等.框架结构对薄膜体声波谐振器性能提升的研究[J].电子学报,2024,52(02):407-413.
WU Yong-le, WU Hao-peng, LAI Zhi-guo, et al.The Performance Improvement of Thin Film Bulk Acoustic Resonators by Frame Structure[J].Acta Electronica Sinica, 2024, 52(02): 407-413.
吴永乐,吴昊鹏,赖志国,等.框架结构对薄膜体声波谐振器性能提升的研究[J].电子学报,2024,52(02):407-413. DOI：10.12263/DZXB.20220346
WU Yong-le, WU Hao-peng, LAI Zhi-guo, et al.The Performance Improvement of Thin Film Bulk Acoustic Resonators by Frame Structure[J].Acta Electronica Sinica, 2024, 52(02): 407-413. DOI：10.12263/DZXB.20220346
摘要
本文研究了框架结构（Frame）对薄膜体声波谐振器（Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR）提升性能的作用，从两种Frame结构对体声波能量的反射匹配基础理论出发，针对其功能特点，以实验的方式确定了低频和高频多组框架微结构的组合，对多组FBAR进行了版图绘制以及光刻流片，最终通过片上测试得到了所有分组的谐振器性能．对测试得到的性能进行了分组统计筛选，从测试结果来看，经过优选之后的Frame结构分组无论是对低频还是高频FBAR谐振器都具有提升性能的作用．对低频（1.7 GHz附近）FBAR来说，并联谐振品质因数可以提升1 000以上．对高频（5.5 GHz附近）FBAR来说，并联谐振品质因数可以提升300以上．对横向寄生模式较强的高频FBAR，优选的Frame结构可以提升谐振器的横向寄生模式抑制，使串联谐振频率之下的阻抗相位波动减少5°以上．
Abstract
The effect of frame on the performance improvement of thin film bulk acoustic resonator(FBAR)is studied. Based on the basic theory of reflection and matching of two kinds of frame structures to keep acoustic energy
according to their functional characteristics
several groups of frame microstructure combinations of low frequency and high frequency are determined experimentally
and the two groups of FBAR are taped out. Finally
the resonator of all groups is obtained by on-wafer test. The selected frame structure group can improve the performance of both low-frequency and high-frequency FBAR. For low frequency (around 1.7 GHz) FBAR
the quality factor of parallel resonance can be increased by more than 1 000. For high frequency (around 5.5 GHz) FBAR
the quality factor of parallel resonance can be increased by more than 300. For the high frequency FBAR with strong transverse parasitic mode
the optimized frame structure can improve the transverse parasitic suppression and reduce the impedance phase fluctuation under the series resonant frequency by more than 5°.
关键词
Keywords
references
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