[发明专利]FBAR设计及设计检验方法

权利要求书

1.一种FBAR设计及设计检验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据FBAR滤波器工作频率要求，所述FBAR滤波器的级联构造原理，确定FBAR谐振频率；

(2)根据FBAR的谐振频率，确定所述FBAR的压电材料理论机电耦合系数k_t²，选取机电耦合系数不小于所述理论机电耦合系数k_t²的压电材料作为FBAR压电层材料；

(3)根据理想压电层谐振条件，获得理想压电层厚度；

(4)根据工艺条件及FBAR振荡薄膜各层厚度比例对性能的关系，确定FBAR实际压电层厚度；

(5)通过理想压电层厚度与实际压电厚度差值获得FBAR振荡薄膜中其他振荡层等效压电层厚度，根据工艺条件和比例关系对性能的关系，把等效压电层厚度转化为其他振荡层材料厚度，所述其他振荡层至少包括上电极层和下电极层；

(6)在仿真软件中构造FBAR的Mason模型，调整厚度以满足工作频率要求，进而级联构造滤波器，进行仿真优化，满足性能要求，获得FBAR各层厚度和面积；

(7)通过FEM多维仿真，对结构和性能确认和优化，最终确定FBAR结构和尺寸数据，结合工艺，绘制版图，制备掩膜板；

(8)根据工艺，流片制备FBAR，及FBAR应用滤波器，对FBAR测试提取MBVD参数，对滤波器指标测试；

(9)根据所提取的MBVD参数，在仿真软件中构造MBVD模型FBAR及滤波器仿真，进行设计检验，或进一步优化；

(10)通过MBVD参数数据推导出Mason模型所需参数，带入Mason模型FBAR和滤波器中仿真，比对设计数据，进行设计检验，或进一步优化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定FBAR的谐振频率，具体为：

根据所述FBAR滤波器的工作频率，由FBAR滤波器的工作频段，最大两倍于FBAR的谐振频率之差，确定FBAR的谐振频率之差；

对于串联FBAR，并联谐振频率f_p为FBAR滤波器通带最高频，串联谐振频率f_s为FBAR滤波器通带中频；对于并联FBAR，并联谐振频率f_p为FBAR滤波器通带中频，串联谐振频率f_s为FBAR滤波器通带最低频，从而确定FBAR并联谐振频率f_p和串联谐振频率f_s。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据以下公式计算压电材料的理论机电耦合系数：

为理论机电耦合系数，选取机电耦合系数不小于所述理论机电耦合系数的压电材料作为FBAR压电层材料。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据理想压电谐振条件，获得理想压电层厚度，具体为：

理想压电谐振条件公式满足：

根据所述理想压电谐振条件公式，计算得到理想压电层厚度：

其中，θ是相偏移角，k是波数，H_a为理想压电层厚度一半，v_a为设计压电材料纵波声速。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述等效压电层厚度为理想压电层厚度减去初始压电层厚度；

通过等效压电层厚度，结合各层选用的材料，根据工艺和比例关系对性能的影响，获取除压电层外其他各层材料厚度，具体为：

通过公式

或

把等效压电层厚度转化成除压电层外其他各层的厚度；其中，2h_n，n＝1,2,3……，2h_n为其他各层材料的厚度，v_n，n＝1,2,3……，v_n代表其他各层材料的纵波声速，存在以下关系：

2H_a＝2h_a+2h₁+2h₂+......+2h_n (6)

2h_a为初始压电层厚度，所述等效压电层厚度至少包括上下电极材料厚度的转化。