ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2025, № 11 · ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Исследование механических напряжений конструкционных слоев микроэлектронного ОАВ-резонатора от температуры формирования

Н.А. Чириков1,2, Т.Н. Улаева1,2, А.Н. Кузнецов1,2, Н.М. Жилин1,2

1 Омский научный центр СО РАН (Институт радиофизики и физической электроники), Омск, Россия
2 Омский научно-исследовательский институт приборостроения, Омск, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2025.11.2 УДК 53.096 EDN NLMVAL

Аннотация

Исследованы тонкие пленки молибдена, алюминия, диоксида кремния и нитрида алюминия, полученные методом магнетронного распыления, предназначенные для использования в качестве слоев микроэлектронного резонатора на объемных акустических волнах. Определено влияние температуры подложки в процессе магнетронного распыления на механические напряжения в пленках. Выбраны оптимальные технологические режимы магнетронного распыления, при которых получены минимальные значения механических напряжений в пленках. На их основе изготовлены опытные образцы микроэлектронных резонаторов, работающие на частоте 3,9 ГГц с добротностью 573 единицы.

  • ОАВ-резонатор
  • брэгговский отражатель
  • температурная зависимость
  • механические напряжения
  • тонкие пленки
Abstract (in English)

Mechanical stress analysis of structural layers in a microelectronic BAW resonator at different deposition temperatures

Thin films of molybdenum, aluminum, silicon dioxide, and aluminum nitride were deposited by magnetron sputtering for use as the constituent layers of a bulk acoustic wave (BAW) microelectronic resonator. The effect of substrate temperature during sputtering on the mechanical stress in the films was determined. Optimal sputtering conditions were identified that minimize intrinsic stress across the films. Based on these conditions, prototype microelectronic resonators were fabricated, operating at 3.9 GHz with a quality factor of 573.

Для цитирования

Чириков Н.А., Улаева Т.Н., Кузнецов А.Н., Жилин Н.М. Исследование механических напряжений конструкционных слоев микроэлектронного ОАВ-резонатора от температуры формирования // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.11.2

Литература

  1. Ruppel C. C. W. Acoustic wave filter technology-a review // IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control. - 2017. - Т. 64. - №. 9. - С. 1390-1400.
  2. Y. Liu Y. et al. Materials, design, and characteristics of bulk acoustic wave resonator: A review //Micromachines. - 2020. - Т. 11. - №. 7. - С. 630.
  3. Ha T. D. Effects of material and dimension on TCF, frequency, and Q of radial contour mode AlN-on-Si MEMS resonators //Journal of Electronic Science and Technology. - 2021. - Т. 19. - №. 4. - С. 100120.
  4. Li C. et al. Advancements in Super-High Frequency Al (Sc) N BAW Resonators for 5G and Beyond //Acoustics. - MDPI, 2025. - Т. 7. - №. 3. - С. 58.
  5. Sun S. J., Lin R. C. Topological effect design for enhancing solidly mounted resonators performance //Journal of Applied Physics. - 2025. - Т. 138. - №. 9.
  6. Zha X. H. et al. Surface and bulk acoustic wave resonators based on aluminum nitride for bandpass filters //AAPPS Bulletin. - 2024. - Т. 34. - №. 1. - С. 14.
  7. Bi F. Z., Barber B. P. Bulk acoustic wave RF technology // IEEE microwave magazine. - 2008. - Т. 9. - №. 5. - С. 65-80.
  8. Villa-López F. H. et al. Design and modelling of solidly mounted resonators for low-cost particle sensing //Measurement Science and Technology. - 2015. - Т. 27. - №. 2. - С. 025101.
  9. Enlund J., Katardjiev I., Martin D. M. Fabrication and evaluation of an" electrodeless" solidly mounted thin film electroacoustic resonator //IEEE Ultrasonics Symposium, 2005. - IEEE, 2005. - Т. 3. - С. 1837-1839.
  10. Mansfeld G. D., Alekseev S. G., Kotelyanskii I. M. Bulk acoustic wave microwave composite resonators and filters with acoustic isolation of resonating layers //1998 IEEE Ultrasonics Symposium. Proceedings (Cat. No. 98CH36102). - IEEE, 1998. - Т. 1. - С. 963-966.
  11. Stoney G. G. The tension of metallic films deposited by electrolysis //Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character. - 1909. - Т. 82. - №. 553. - С. 172-175.
  12. Зима В. Н. Измерение механических напряжений в тонких пленках с помощью интерферометра МИИ-4 //Техника средств связи. - 1986. - №. 1. - С. 49-51.
  13. Раскатов В. М. и др. Машиностроительные материалы: Краткий справочник. Изд. 3-е //М.: Машиностроение. - 1980.
  14. Shen Y. G. Effect of deposition conditions on mechanical stresses and microstructure of sputter-deposited molybdenum and reactively sputter-deposited molybdenum nitride films //Materials Science and Engineering: A. - 2003. - Т. 359. - №. 1-2. - С. 158-167.
  15. Thornton J. A., Hoffman D. W. Stress-related effects in thin films //Thin solid films. - 1989. - Т. 171. - №. 1. - С. 5-31.
  16. Vovk T. and Youssfi A. Dependence of stress in thin Al films on deposition and post-deposition temperature conditions // Zenodo, 2020.
  17. Choi J. K. et al. Residual stress analysis of SiO2 films deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition //Surface and Coatings Technology. - 2000. - Т. 131. - №. 1-3. - С. 153-157.
  18. Panda P. et al. Reduction of residual stress in AlN thin films synthesized by magnetron sputtering technique //Materials Chemistry and Physics. - 2017. - Т. 200. - С. 78-84.