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5Gスマートフォン向けBAW・SAWフィルタの新しい薄膜材料特性とウエハ評価法、新しい配向材料

5Gスマートフォン向けBAW・SAWフィルタの新しい薄膜材料特性とウエハ評価法、新しい配向材料

東京都 開催

開催日

  • 2020年4月22日(水) 10時00分 16時00分

受講対象者

  • 圧電・弾性波デバイスの研究開発・生産製造に携わる方
    • 成膜装置メーカー
    • RF部品メーカー
    • MEMSメーカー
    • 半導体部品メーカー
    • スパッタ関連材料メーカー
    • 計測器メーカー など

修得知識

  • BAW・SAWフィルタや圧電デバイスの設計に必要な材料選定
  • BAW・SAWフィルタや圧電デバイスの設計に必要な圧電体の音響特性の異方性の扱い
  • BAW・SAWフィルタや圧電デバイスのウエハ付き圧電薄膜の音響特性、圧電性の評価法
  • 線形システム (オシロスコープとネットワークアナライザ)
  • 圧電薄膜のスパッタ成長のノウハウ
  • 圧電薄膜の配向制御と新しいデバイス応用

プログラム

 スマートフォンには数々の無線周波数から欲しい周波数帯を送受信するためのフィルタが搭載されています。国際ローミングの影響などの影響で一台あたりの無線フィルタの数は増える一方で5Gの普及に伴ってますます大きなビジネスになっています。圧電・弾性波デバイス分野は開発に必要な技術水準が高く、人件費の安い他国に真似されにくいのも大きな特長です。しかし逆に、大学などでは一般には扱われない固体音響学や高周波技術の積み重ねであり、半導体分野などに比べて新規に参入するのが難しい分野ともいえます。
 本講習会では、できるかぎり数式表現を避けて、参考書や教科書、論文などの独学では修得しにくい内容に焦点を当てて、講義を行います。

  1. 5Gスマートフォン向けフィルタRFフィルタの動向
    1. なぜ圧電材料フィルタに圧電材料が使われるか
    2. BAWフィルタ、SAWフィルタ、LCフィルタ
    3. BAW材料特性の重要性
    4. 圧電材料のトレードオフ
    5. 圧電単結晶の薄片化、貼り付け、Smart cut LiNbO3など
    6. 新材料:ScAlN薄膜
    7. ScAlN薄膜の代替材料
  2. 基板付き薄膜共振子のkt2測定法の比較
    1. 本題に入る前に (基礎事項の確認)
      1. 線形システムとインパルス応答
      2. ネットワークアナライザとオシロスコープの位置づけ
      3. 基板付き薄膜共振子 (HBAR) のタイムドメインと周波数ドメイン特性
      4. 圧電体を用いた超音波の送受波
    2. 電気機械結合係数: kt2
    3. 熱電と圧電の結合係数のアナロジー:kとZT
    4. 圧電薄膜のkt2値抽出法
    5. d33メータは圧電薄膜の評価には使えない
    6. IEEE Standardによるkt2 決定方法:共振 – 反共振法
    7. ウエハ付き圧電薄膜のkt2抽出法:変換損失測定[1,2]
    8. 基板付き薄膜の時間応答波形 (インパルス応答)
    9. 変換損失周波数特性AlN/石英ガラス
    10. kt2値の測定プロセス
    11. Mason等価回路モデル
    12. kt2 増大の例:AlNとScAlNの比較
    13. 標準的な方法:共振反共振法との相関
    14. 信号処理で誤差は発生しないのか?
    15. 新しいウエハ付き薄膜のkt2抽出法:共振周波数比法3
    16. 共振周波数比法 (自立薄膜構造)
    17. 共振周波数比法 (基板付き薄膜構造)
    18. ウエハ付の抽出法とIEEE Standardの方法の相間
  3. ScAlNの電気機械結合係数と音響特性
    1. 本題に入る前に (基礎事項の確認)
      1. ウルツ鉱 (AlN, ScAlN, GaN, ZnOなど) の一軸異方性
      2. 歪みと応力の工学的表記
      3. フックの法則 (異方性を考慮)
      4. 弾性定数 (異方性を考慮)
      5. 圧電基本式
      6. 一軸異方性材料の圧電性 (3方向が分極方向)
      7. 結晶中の音波伝搬 (一軸異方性結晶)
      8. 座標回転 (弾性定数と圧電定数)
      9. 波動方程式の解 (一軸異方性結晶の例)
      10. 音速の異方性 (一軸異方性結晶ZnOの例)
      11. 変位の傾きの異方性 (一軸異方性結晶ZnOの例)
      12. 電気機械結合係数の異方性 (一軸異方性結晶ZnOの例)
      13. 傾斜配向ScAlN薄膜におけるk15’のSc濃度依存性
    2. 電気機械結合係数と結晶配向性の関係
    3. ScAlN薄膜試料の結晶配向性
    4. 電気機械結合係数kt2のSc濃度依存性
    5. 縦波音速V33Eと横波音速V44 EのSc濃度依存性
    6. Brillouin 散乱法
    7. Brillouin 散乱スペクトルの例と音速測定
    8. 縦波音速V11Eと横波音速V66 EのSc濃度依存性
    9. 弾性定数のSc濃度依存性 (密度汎関数理論と比較)
  4. ScAlN薄膜の成長
    1. ScAl合金ターゲットの真空鋳造還元処理
    2. スパッタ成膜中の高速負イオン測定
    3. Scから発生する酸素の影響
    4. Scから発生する高速酸素負イオン (プレスパッタの効果)
  5. ScAlN極性反転構薄膜共振子
    1. AlN薄膜の極性
    2. 極性反転ScAlN FBARの特性
    3. エネルギー閉じ込めモード共振子への応用
    4. RFバイアススパッタ法による低エネルギー正イオン照射成膜
    5. 極性の判定方法 (プレステスト)
  6. c軸平行AlN極性反転構薄膜共振子
    1. イオンビームを用いた配向性制御 (c軸平行薄膜)
    2. 厚みすべりモード共振子の特長
    3. 非線形光学素子への応用
  7. 圧電トランス薄膜音響共振子
    1. 電波のエネルギーハーベスティング (レクテナ)
    2. 電波増幅の必要性
    3. 従来の昇圧回路 (チャージポンプ)
    4. 左右傾斜反転構造ScAlN薄膜
    5. 傾斜配向ScAlN薄膜におけるk15’のSc濃度依存性
    6. 圧電トランスのモデル化
    7. 圧電トランス共振子の実測特性と理論特性の比較
    • 質疑応答

講師

  • 柳谷 隆彦
    早稲田大学 先進理工学部 電気・情報生命工学科
    准教授

会場

すみだ産業会館

9F 会議室4

東京都 墨田区 江東橋3丁目9番10号 丸井共同開発ビル8・9階
すみだ産業会館の地図

主催

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お問い合わせ

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受講料

1名様
: 50,000円 (税別) / 55,000円 (税込)

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