全球移动通信的主流频段主要集中在0.9～6GHz范围内。随着第五代移动通信技术（5G）在全球范围内的迅速商业化,移动信息市场的规模不断扩大,服务形式也随之持续变革,越来越多的功能模块被加入到无线终端中,整体利用频段不断向高频发展。与传统腔体、介质、声表面波滤波器（SAW）相比,体声波滤波器（BAW）具有体积更小、损耗更低、可集成、高品质因数、高带外抑制、高工作频率和高功率承受能力等优点,是5G中高频（＞3GHz）通讯最有潜力的射频滤波器。目前BAW滤波器中,基于多晶氮化铝（Al N）的薄膜体声波谐振器（FBAR）滤波器应用最为成功,已被广泛应用于4G通讯时代,但在芯片结构设计、Al N材料生长、芯片工艺制备等方面,依然存在众多亟待提升的问题,制约着FBAR滤波器往更高频、更高功率容量方向发展。如何建立更为有效的FBAR滤波器等效模型,进一步提升Al N压电薄膜质量、简化FBAR滤波器制备工艺进而提升良率,成为5G时代FBAR滤波器的重点研究方向。为此,本论文围绕Si衬底上Al N基FBAR滤波器的设计及设计检验方法、高质量Al N薄膜生长、FBAR滤波器微机械加工（MEMS）工艺三个方面展开研究,取得的主要成果如下:（1）采用ADS软件基于Mason/MBVD等效电路模型进行FBAR滤波器的设计与设计检验方法研究。根据应用需求,从关键指标开始,结合理论基础,建立仿真模型,进行优化,再而制备初样。从需求到设计,再到制备,后对制备出的样品逆推设计参数,可以和制备前设计比较,建立起设计和样品之间相互推演的关系,即实现设计和设计检验。本论文通过对Band40和N79频段滤波器进行设计,研究了电极与压电薄膜厚度比、有效机电耦合系数、以及引入电感对谐振器及滤波器的影响,建立起一套系统的、行之有效的设计检验方法,结合器件制备,对芯片设计和制备之间进行循环验证,实现滤波器的设计优化改进。（2）采用金属有机化学气相沉积法（MOCVD）和物理气相沉积（PVD）两步生长法制备了高质量氮化铝（Al N）薄膜。首先,采用磁控溅射的方法对体声波谐振器用氮化铝（Al N）进行了制备表征研究,分别研究了射频功率、氩气流量、氮气流量对Al N（002）取向、表面粗糙度、应力的影响,同时研究了修膜对Al N表面粗糙度、应力的影响。其次,为了克服溅射Al N质量难以进一步提高的瓶颈,设计了一种结合MOCVD和PVD技术的两步生长方法,在Si衬底上生长高质量Al N薄膜。通过系统地研究两步法生长的Al N薄膜表面形貌和结晶质量,揭示了Si衬底上高温结合常温生长Al N的生长机理。MOCVD的高温环境可以为反应原子提供足够的能量,达到适合单晶材料生长的能量窗口,从而制备出低缺陷密度的高质量单晶Al N薄膜缓冲层,继续采用PVD生长Al N,因单晶Al N缓冲层表面平整,缺陷密度低,可以提高Al N表面的浸润性,减弱Al原子的表面迁移势垒,提高迁移率,可促进溅射Al N薄膜的二维生长,进而得到高质量的Al N压电薄膜,Al N（0002）取向半高宽比仅用磁控溅射方法降低了一半,最终制备出了Al N（0002）摇摆曲线半峰宽为0.68°的高质量Al N薄膜。（3）采用MEMS工艺将Si衬底上两步生长法制备的高质量Al N薄膜应用于FBAR谐振器和滤波器的制备,研究并得出了各关键制备工艺的最优条件,并对制备出的谐振器和滤波器的传输性能进行了研究。采用两步法生长的高质量Al N薄膜制备的谐振器串联谐振点Q值达到了3456,比采用普通溅射Al N薄膜制备的谐振器串联谐振点Q值提高了138%,机电耦合系数也相对提高了5.3%,原因在于两步法制备的高质量Al N薄膜中的缺陷以及晶界密度比PVD溅射的Al N薄膜大幅度降低,从而有效降低了体声波滤波器的损耗。本论文通过对设计流程的优化梳理、高质量Al N压电薄膜两步生长法的机理分析以及滤波器MEMS制备工艺的优化,实现了高性能FBAR及其滤波器芯片的制备,为Si衬底上高质量Al N薄膜生长及滤波器制备提供了重要参考。