@unpublished{upm15765,
            year = {2013},
            note = {Unpublished},
             doi = {10.20868/UPM.thesis.15765},
          school = {Telecomunicacion},
           title = {Ultra high frequency thin film saw devices},
          author = {Rodriguez Madrid, Juan},
             url = {https://oa.upm.es/15765/},
        abstract = {Durante los {\'u}ltimos a{\~n}os el flujo de datos en la transmisi{\'o}n que tiene lugar en los sistemas de comunicaci{\'o}n ha aumentado considerablemente de forma que d{\'i}a a d{\'i}a se requieren m{\'a}s aplicaciones trabajando en un rango de frecuencias muy alto (3-30 GHz). Muchos de estos sistemas de comunicaci{\'o}n incluyen dispositivos de onda ac{\'u}stica superficial (SAW) y por tanto se hace necesario el aumento de frecuencia a la que {\'e}stos trabajan. Pero este incremento de frecuencia de los dispositivos SAW no s{\'o}lo es utilizado en los sistemas de comunicaci{\'o}n, varios tipos de sensores, por ejemplo, aumentan su sensibilidad cuando la frecuencia a la que trabajan tambi{\'e}n lo hace.  Tradicionalmente los dispositivos SAW se han fabricado sobre cuarzo, LiNbO3 y LiTaO3 principalmente. Sin embargo la principal limitaci{\'o}n de estos materiales es su velocidad SAW. Adem{\'a}s, debido a la alta temperatura a la que se depositan no pueden ser integrados en la tecnolog{\'i}a de fabricaci{\'o}n CMOS. El uso de la tecnolog{\'i}a de capa delgada, en la que un material piezoel{\'e}ctrico es depositado sobre un substrato, se est{\'a} utilizando en las {\'u}ltimas d{\'e}cadas para incrementar la velocidad SAW de la estructura y poder obtener dispositivos trabajando en el rango de frecuencias requerido en la actualidad. Por otra parte, esta tecnolog{\'i}a podr{\'i}a ser integrada en el proceso de fabricaci{\'o}n CMOS.  Durante esta tesis nos hemos centrado en la fabricaci{\'o}n de dispositivos SAW trabajando a muy alta frecuencia. Para ello, utilizando la tecnolog{\'i}a de capa delgada, hemos utilizado la estructura nitruro de aluminio (AlN) sobre diamante que permite conseguir velocidades SAW del sustrato que no se pueden alcanzar con otros materiales. El dep{\'o}sito de AlN se realiz{\'o} mediante sputtering reactivo. Durante esta tesis se han realizado diferentes experimentos para optimizar dicho dep{\'o}sito de forma que se han obtenido los par{\'a}metros {\'o}ptimos para los cuales se pueden obtener capas de AlN de alta calidad sobre cualquier tipo de sustrato. Adem{\'a}s todo el proceso se realiz{\'o} a baja temperatura para que el procesado de estos dispositivos pueda ser compatible con la tecnolog{\'i}a CMOS.   Una vez optimizada la estructura AlN/diamante, mediante litograf{\'i}a por haz de electrones se fabricaron resonadores SAW de tama{\~n}o nanom{\'e}trico que sumado a la alta velocidad resultante de la combinaci{\'o}n AlN/diamante nos ha permitido obtener dispositivos trabajando en el rango de 10-28 GHz con un alto factor de calidad y rechazo fuera de la banda. Est{\'a}s frecuencias y prestaciones no han sido alcanzadas por el momento en resonadores de este tipo.  Por otra parte, se han utilizado estos dispositivos para fabricar sensores de presi{\'o}n de alta sensibilidad. Estos dispositivos son afectados altamente por los cambios de temperatura. Se realiz{\'o} tambi{\'e}n un exhaustivo estudio de c{\'o}mo se comportan en temperatura estos resonadores, entre -250?C y 250?C (rango de temperaturas no estudiado hasta el momento) diferenci{\'a}ndose dos regiones una a muy baja temperatura en la que el dispositivo muestra un coeficiente de retraso en frecuencia (TCF) relativamente bajo y otra a partir de los -100?C en la que el TCF es similar al observado en la bibliograf{\'i}a.  Por tanto, durante esta tesis se ha optimizado el dep{\'o}sito de AlN sobre diamante para que sea compatible con la tecnolog{\'i}a CMOS y permita el procesado de dispositivos trabajando a muy alta frecuencia con altas prestaciones para comunicaciones y sensores.   ABSTRACT  The increasing volume of information in data transmission systems results in a growing demand of applications working in the super-high-frequency band (3-30 GHz). Most of these systems work with surface acoustic wave (SAW) devices and thus there is a necessity of increasing their resonance frequency. Moreover, sensor application includes this kind of devices. The sensitivity of them is proportional with its frequency.  Traditionally, quartz, LiNbO3 and LiTaO3 have been used in the fabrication of SAW devices. These materials suffer from a variety of limitations and in particular they have low SAW velocity as well as being incompatible with the CMOS technology. In order to overcome these problems, thin film technology, where a piezoelectric material is deposited on top of a substrate, has been used during the last decades. The piezoelectric/substrate structure allows to reach the frequencies required nowadays and could be compatible with the mass electronic production CMOS technology.  This thesis work focuses on the fabrication of SAW devices working in the super-high-frequency range. Thin film technology has been used in order to get it, especially aluminum nitride (AlN) deposited by reactive sputtering on diamond has been used to increase the SAW velocity. Different experiments were carried out to optimize the parameters for the deposit of high quality AlN on any kind of substrates. In addition, the system was optimized under low temperature and thus this process is CMOS compatible.  Once the AlN/diamond was optimized, thanks to the used e-beam lithography, nanometric SAW resonators were fabricated. The combination of the structure and the size of the devices allow the fabrication of devices working in the range of 10-28 GHz with a high quality factor and out of band rejection. These high performances and frequencies have not been reached so far for this kind of devices.  Moreover, these devices have been used as high sensitivity pressure sensors. They are affected by temperature changes and thus a wide temperature range (-250?C to 250?C) study was done. From this study two regions were observed. At very low  temperature, the temperature coefficient of frequency (TCF) is low. From -100?C upwards the TCF is similar to the one appearing in the literature.  Therefore, during this thesis work, the sputtering of AlN on diamond substrates was optimized for the CMOS compatible fabrication of high frequency and high performance SAW devices for communication and sensor application.}
}