基于傾斜AlN薄膜的體聲波諧振器制備及性能分析.pdf

1、近半個(gè)世紀(jì)以來,生物傳感器的研發(fā)一直都是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。其中壓電生物傳感器是近20年來發(fā)展起來的一種新型生物傳感器,而壓電生物傳感器中的薄膜體聲波傳感器(FBAR),與QCR和SAW相比,采用壓電薄膜作為壓電材料,利用壓電薄膜中縱?；蚣羟心Ｊ降捏w聲波來傳感,具有體積小、靈敏度高、品質(zhì)因數(shù)高、損耗低、頻率可以達(dá)到GHz,溫度穩(wěn)定性好、可以與半導(dǎo)體工藝集成等突出優(yōu)點(diǎn)。在未來的信息時(shí)代,具有更廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)對(duì)FBAR生物傳感器的研

2、究大多停留在理論研究階段,僅提出了質(zhì)量傳感器的可行之處,對(duì)器件實(shí)際應(yīng)用檢測(cè),尤其是液相檢測(cè)方面的研究尚且較少。
　　 本文從壓電方程出發(fā),推導(dǎo)壓電薄膜的波動(dòng)方程及振動(dòng)模式,進(jìn)而介紹薄膜體聲波諧振器的工作原理及其分別用于氣相、固相、液體的工作模式,并提出采用生長(zhǎng)傾斜取向柱狀晶薄膜,來獲得厚度剪切工作模式的方法。
　　 本文采用射頻磁控反應(yīng)濺射法,在優(yōu)化工藝下沉積出重復(fù)性好的高質(zhì)量C軸取向A1N薄膜,薄膜X射線衍射峰呈(00

3、2)取向,具有良好的柱狀晶結(jié)構(gòu),表面平滑,適于FBAR應(yīng)用的需要。另外采用兩步氣壓法,旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤,使襯底與靶材相對(duì)位置偏離,制備出了傾斜角度達(dá)到25°的C軸傾斜取向.AlN薄膜,并對(duì)其生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了研究,為后續(xù)用于液相檢測(cè)的FBAR生物傳感器制備奠定了材料基礎(chǔ)。
　　 另采用半導(dǎo)體制造工藝制備了完整的FBAR生物傳感器器件,所涉及的半導(dǎo)體制備工藝有:掩模版設(shè)計(jì)、光刻、電極剝離、A1N薄膜的沉積等。在確定整個(gè)工藝流程,并優(yōu)化各個(gè)環(huán)節(jié)