[发明专利]一种测量薄膜体声波谐振器本征Q值的方法

说明书

技术领域

本发明涉及射频谐振器技术领域，尤其涉及一种测量薄膜体声波谐振器本征Q值的方法。

背景技术

在无线通信领域，高通信频率、高传输速率、高密集复用和高集成化成为未来的发展趋势，这就对无线收发机的射频、滤波器的滤波特性提出了更高要求。高Q值、可集成化滤波器的谐振器技术正处于蓬勃发展中。薄膜体声波谐振器(FBAR)由于其高工作频率、高Q值、低温度系数、高功率承载能力、可集成及小体积的特点，在无线通信领域得到了广泛的应用。

随着集成电路制造技术的进步，FBAR的性能有了大幅度的提高，Q值越来越高，滤波特性越来越好。但是由于电路制造过程中存在的寄生效应(比如PAD和互联线引进的寄生参数)，FBAR的Q值将显著降低，同时FBAR的谐振频率也出现一定程度的偏移。这些效应对于FBAR的设计过程产生了比较大的影响，制造出来的器件会与原有设计性能有较大的偏差。

目前，FBAR的Q值测定主要使用的是S参数测试方法。但是这些方法所得到的结果没有排除寄生参数的影响，使得其与本征Q值存在偏差。

发明内容

本发明提供了一种测量薄膜体声波谐振器本征Q值的方法，解决了现有方法测得的Q值与本征Q值存在较大偏差的问题。

一种测量薄膜体声波谐振器本征Q值的方法，包括以下步骤：

(1)基于Packaging Modified Butterworth-Van Dyke(PMBVD)模型将由薄膜体声波谐振器及其寄生电路构成的整体电路拆分成三个级联的二端口网络；二端口网络；

其中第一二端口网络为输入寄生电路的模型、第二二端口网络为FBAR本身的模型，第三二端口网络为输出寄生电路的模型。

(2)读取若干个工作频率下整体电路的S参数并转换成对应的T参数，利用公式T₂＝TT₁^-1T₃^-1计算得到相应工作频率下第二二端口网络的T参数，转换成S参数S，S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂为S矩阵中的四个数值，确定所有工作频率下S₁₁和S₁₂的最小值以及相对应的工作频率w_S和w_P；T₁表示第一二端口网络的T参数，T₂表示第二二端口网络的T参数，T₃表示第三二端口网络的T参数，T表示整体电路的T参数；

当工作频率小于本征串联谐振频率，工作频率增大，S₁₁随之减小，而当工作频率大于本征串联谐振频率，工作频率增大，S₁₁随之增大。当工作频率小于本征并联谐振频率，工作频率增大，S₂₁随之减小，而当工作频率大于本征并联谐振频率，工作频率增大，S₂₁随之增大。通过计算一系列工作频率下第二二端口网络的S参数S中S₁₁值和S₁₂值，可以拟合得到它们两者与工作频率之间的关系曲线，从而确定它们在所有工作频率下的最小值。

通过制造厂商的说明文件，可以得到第一二端口网络和第三二端口网络的寄生参数值，通过寄生参数值可以计算得到它们两者的T参数。

通过射频探针台及网络分析仪可以测量得到整体电路的S参数，转换得到它的T参数。

为了减少取值次数，可以事先测得整体电路中的FBAR的串联谐振频率和并联谐振频率，在工作频率取值时，选择串联谐振频率和并联谐振频率周围区间的频率值，该区间在±0.01～0.1GHz，取值幅度可以选择在0.001GHz，为了处理方便，可以选取最接近最低点的值，所测得的工作频率w_S和w_P即分别是本征串联谐振频率和并联谐振频率。

(3)利用式(1)求得本征Q值；