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氮化铝薄膜在射频滤波器中的应用

发表时间:2021-09-06 10:51作者:化合积电网址:http://www.csmc-semi.com

氮化铝(AlN)是一种六方纤锌矿结构的共价键化合物。通常状态下为灰色或灰白色,具有高热导率、高温绝缘性、介电性能好、高温下材料强度大以及热膨胀系数低等优点。AlN在射频滤波器中有两方面的应用。其中一种是作为压电薄膜用于制造薄膜体声波滤波器(FBAR)。由于AlN沿c轴取向压电效应明显,在电极材料上制备c轴择优取向的AlN薄膜可获得高性能薄膜体声波器件。氮化铝薄膜通常采用金属化合物气相沉积、脉冲激光沉积、磁控溅射等方法制备。另一方面应用场景是作为一种高温耐热陶瓷用作射频滤波器的基板。AlN热导率高,较氧化铝陶瓷高5倍以上,同时其膨胀系数低,与硅性能一致。使用氮化铝陶瓷为主要原材料制造而成的基板,具有高热导率、低膨胀系数、高强度、耐腐蚀等特性,是理想的散热基板和封装材料。


氮化铝粉体的制备方法很多,目前国内外研究的主要有以下几种方法:铝粉直接氮化法、Al2O3碳热还原法、自蔓延高温合成法、溶胶-凝胶法、等离子化学合成法、化学气相沉积法等。氮化铝粉体在制备过程中容易氧化和水解,从而影响制品的纯度和品质,因此采取适当措施来抑制和防止其氧化和水解,成为氮化铝粉体制备技术当中的重要环节和今后研究的重点。


其他还有多种压电材料也可用于射频滤波器的制造,包括石英、铌酸钾、四硼酸锂、锗酸镓锶和镓镧系列等,随着人们的不断探索,多种优异性能的压电晶体也不断被挖掘开发,但现阶段用于制造SAW滤波器的压电材料中用量最大的仍是钽酸锂和铌酸锂,而用于制造FBAR的压电材料中用量最大的则是氮化铝。其中石英是最早用于制造SAW滤波器的压电晶体,但由于其自身机电耦合系数的限制,难以应用于高频、宽带的射频滤波器,已逐步被淘汰。


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