ZnO 压电薄膜的制作与分析 - 吴凤科技大学.PDF

ZnO壓電薄膜的製作與分析 作者一 ：邱添財 作者二：紀慶煜 作者三：陳義坤 指導老師：戴國圓老師 摘要 近年來行動通訊的相關產業逐漸受人 重視，相關的元件和技術，也因市場機制， 而熱門起來，其中又以振盪器和濾波器更 是通訊技術中，最重要的元件之一，而未 來的走勢是元件微小化或 SOC化，又因行 動通訊的頻段日益擁擠，使得過去的 SAW 圖 1 FBAR之架構 濾波器也無法適用 GHz 以上，因此薄膜体 製作FBAR重要的是壓電層 (ZnO)的 c 聲波共振器 ( FBAR ：Film Bulk Acoustic 軸优選指向好不好，一般要長 ZnO的方法 Resonator ) 才會成為研究的潮流，它可以 有很多，但本實驗以旋轉塗佈 (spin coating) 上看 20 GHz 。FBAR和 SAW 濾波器都是 和熱處理來長 ZnO ，其優點是儀器和藥品 用彈性機械波的原理產生共振，而不同的 容易取得且成本低，而缺點是 ZnO的結晶 是在於 SAW是振動於表面結構上，而 較大造成膜核粗糙。 FBAR是在整体結構中產生共振的。而好 處是有較好的功率承受能力，及較高的頻 二、工作原理 率，低損失，面積也可小到幾百微米，也 壓電現象之由來 [3][4] 可和 IC整合而在晶圓上大量生產 [1] 。 在製作薄膜中，影響薄膜的因素有溶 壓電現象 ( piezoelectricity )是機械能 與電能互換的現象；在 1880 年被居里兄弟 劑的性質和濃度、轉速的高低、轉速時間 長短、溫度的高低和烤的時間。而溶劑以 ( Pierre Curie ＆ Jacques Curie )所發現的 ，之後就有更多不同壓電特性材料被開發 親水性的甲醇最能披覆，而轉速上在 4000 出來。 rpm得到高c軸的(002)，至於溫度上以350 晶體中的晶胞來看，具有壓電現象的 ℃可以有好的結晶面。 晶體結構皆無對稱性或較低對稱性( 即正 關鍵字：薄膜型塊體聲波諧振器 (FBAR) 、 負電荷之幾何中心點不在同一點上)，因而 氧化鋅 (ZnO) 產生電隅極 ( electric dipole ) ，將其電荷量 乘以正負電荷間的距離，便可得到電極距 一、前言 FBAR的結構大致分成：電極層、壓 ( electric dipole moment ) ，電偶極矩方向是 由負電荷指向正電荷，其單位為庫倫-米 電層、支撐層，如下圖1 [1][2]。而壓電 層常用的壓電材料有 AlN 、ZnO 、PZT 等， (cl-m) ，而單位體積內之總電偶極矩稱為極