【摘 要】
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随着信息化时代的发展,薄膜体声波谐振器（FBAR）具有体积小、高频和高Q值等优势,被广泛应用在射频和传感领域。紫外传感技术具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点在民用和军用等领域都拥有巨大的应用潜力。AlN材料具有声速高、物理化学性质稳定、与COMS工艺相兼容等优势,有望与其他元件集成制备小型无源的高灵敏度紫外传感器,具有研究价值与应用前景。论文提出一种将金属-半导体-金属（MSM,Metal-Semi
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随着信息化时代的发展,薄膜体声波谐振器（FBAR）具有体积小、高频和高Q值等优势,被广泛应用在射频和传感领域。紫外传感技术具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点在民用和军用等领域都拥有巨大的应用潜力。AlN材料具有声速高、物理化学性质稳定、与COMS工艺相兼容等优势,有望与其他元件集成制备小型无源的高灵敏度紫外传感器,具有研究价值与应用前景。论文提出一种将金属-半导体-金属（MSM,Metal-Semiconductor-Metal）与FBAR相结合的紫外传感器,研究器件性能,探索器件的制备流程。论文的主要研究内容如下:（1）研究了MSM与FBAR结合的紫外传感机理,通过仿真计算器件的理论性能。利用等效电路法将MSM紫外探测器和FBAR结合形成MSM-FBAR紫外探测器,仿真不同连接方式对紫外探测的影响,并深入探究并联结构器件的设计方法。结果显示:当Ni-ε-Ga2O3 MSM器件的电极宽度为5μm、叉指间距为4μm时,在FBAR的参数为:kt~2为12%,Rs为0Ω,C0为0.7 p F,fs为500 MHz,Qs为2000,Qp为5000时,器件得到最佳阻抗灵敏度为100 kΩ/（μW/mm~2）;当kt~2为20%,Rs为0Ω,静态电容与MSM等效电容数值相近时,器件得到最佳频率灵敏度为1.4 MHz/（μW/mm~2）。（2）研究了Al0.8Sc0.2N和外延AlN的刻蚀工艺。通过对电感耦合等离子体（ICP,Inductively Coupled Plasma）刻蚀设备程序进行优化,最终实现Al Sc N与光刻胶的刻蚀选择比为0.7:1、刻蚀速率为79 nm/min、刻蚀倾角为20.2°、表面粗糙度为1.28 nm。研究了外延AlN薄膜的去除工艺,对比了干法与湿法的刻蚀形貌,以及薄膜在不同腐蚀液中的湿法腐蚀情况,最终在KOH溶液得到最优的表面粗糙度为1.3 nm。（3）利用MEMS技术制备了AlN seed/Mo/AlN/Mo/AlN FBAR器件,和基于外延ε-Ga2O3的MSM器件,表征它们的紫外探测性能,研究两者结合之后器件的紫外响应,并对此结构进行制备。制备的FBAR器件谐振频率在2.49 GHz、Qp值为369和kt~2=6.4%;所制备的MSM-FBAR器件谐振频率为2.5 GHz、Qp值为319、kt~2=3%,阻抗灵敏度为0.9 MHz/（μW/mm~2）、阻抗灵敏度为27Ω/（μW/mm~2）。最后设计了MSM-FBAR异质集成的紫外传感器。
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