發展具厚電極之高品質鐵電可變電容

隨著半導體製程持續的進步，高頻（射頻/微波/毫米波）主動元件的性能亦大幅地提升。然而，高頻 被動元件的進展卻落後甚多，並且逐漸成為電路設計上的瓶頸。鐵性材料具有多種特殊的電磁性質， 可應用在多功能高頻被動元件的製作上，對積體被動元件的研發上作出根本性的改變。其中，鐵電材 料具有可隨外加電場而改變的電容率，可用於製作可變電容元件。與可變電容二極體及微機電系統可 變電容相較，鐵電可變電容更適於射頻電路之應用，是一值得發展的研究項目。發展鐵電可變電容技 術將使得可調式射頻電路更易實現，讓無線前端設計更有彈性。鐵電可變電容在學術研究或產業應用上仍有相當大的發展空間。平行板鐵電可變電容的下電極是 其高頻損耗的主要來源之一；厚度不足且導電度不佳的下電極是造成損耗無法降低的一大瓶頸，導致 鐵電可變電容難以應用於商用射頻頻段（低於10 GHz)的電子電路中。本研究計晝「發展具厚電極之 高品質鐵電可變電容」的目的即是要解決此一問題。本計晝所採用的方法是先使用較薄的下電極來當 作成長鐵電薄膜的基礎，以獲得較佳的薄膜-電極界面，提升薄膜的品質，降低薄膜所造成的損耗； 在成長薄膜的高溫製程之後，我們將再利用其他製程工序去揭露下電極，並將之鍍厚，以減少電極所 造成的損耗。本計晝預計使用的揭露下電極的方法有以下兩種：（a)蝕刻下電極下方的基板，即製作 貫孔，及（b)雷射剝離平行板電容結構並轉移至另一塊基板。我們將以這兩種方式進行高品質鐵電可 變電容開發；我們預計在5 V或更低的偏壓下，達到50%以上的電容值變化，並在2.4 GHz下，達到 100的Q值。這樣的性能將可取代市售離散式的GaAs-based可變電容二極體，同時也比積體電路製程 中的可變電容都更好。最後，我們將把製作出的鐵電可變電容應用於相位偏移器及可調式天線等射頻 電路中，展示其實用性。