[发明专利]FBAR设计及设计检验方法

说明书

本发明公开了一种FBAR设计及设计检验方法。把应用需求转化为技术要求的输入，从关键指标开始，通过理论基础，建立仿真模型，进行优化，再而制备初样。从理论到设计，再到生产，而对生产制品逆推设计参数，使得可以和制备前设计比较，建立起设计和产品之间相互推演的关系，即实现设计和设计检验。本发明是对FBAR应用在滤波器和功分器上的设计，提供一套系统的，行之有效的方法，使得能够对FBAR进行设计，并在设计实现过程中去解决存在的一些问题，结合考虑工艺以能够制备实现，这样包括设计检验部分，能够对设计和制备之间可循环流程，以进一步改进。

技术领域

本发明涉及射频技术和MENS技术领域，具体涉及FBAR的设计制造和FBAR滤波器的制造方法。

背景技术

为满足更多通信功能和更好的通信体验，现代通信技术需要满足更高的效率和集成化的要求。由FBAR级联构造的滤波器，具有高Q值，低插损，矩形系数好，方向选择性好，具有很好的零深，带外抑制好等等性能上的优势，而且，体积小，与COMS工艺兼容，可以做集成。另外的，工作频率可以做到高频，因此，由FBAR级联构造的滤波器，能够很好的满足现代通信技术的这些要求。

FBAR(film bulk acoustic resonator，薄膜腔声谐振)是具有压电效应材料和能够形成(逆)压电效应结构的所构造的元器件。使用硅底板、借助MEMS技术以及薄膜技术而制造出来的。FBAR的工作原理是，在电极-压电材料-电极组成的“三明治”结构构成的核心部分中，通过在电极施加电压，压电材料产生形变，而当施加的是交变电压时，此时结构会产生逆压电效应。这个过程中，电能转化成机械能，通过声波在结构中传播，而在引起振动的同时，振动也会产生电信号，即通过压电效应，把机械能转化成电能，信号输出来。压电效应和逆压电效应同时存在，相互作用，并在相互作用的过程能够产生谐振，从而把信号选择出来。

FBAR技术的出现，凭借其高性能，小型化，可集成化，具有广泛的应用前景。当今通信频率分配已经变得愈发的拥挤，频谱之间的空隙变得更小，甚至是紧邻着，而FBAR构造的滤波器，能够很好的解决频谱拥挤问题。FBAR在射频通信领域已被确认可广泛使用，市场对产品的需求很大，而与此同时，在传感器等其他领域也具有很广的应用前景。

然而，目前国内对FBAR技术研究及使用还不成熟，FBAR涉及的层面较多，包括设计和制造工艺方面都在技术上都有许多难点。对FBAR的设计，需要一套系统的，行之有效的方法，去解决设计上存在的一些问题，结合考虑工艺以能够制备实现，并能够对设计和制备之间可循环的，以进一步改进。而现有技术并没有提供有效的方法去实现。

发明内容

针对现有技术中在FBAR设计上存在的问题，本发明实施例提供一种FBAR设计及设计检验方法，是对FBAR应用在滤波器和功分器上的设计，提供一套系统的，行之有效的方法，使得能够对FBAR进行设计，并去解决设计上在实现过程中出现的一些问题，结合考虑工艺以能够制备实现。

本发明提供的一种FBAR设计及设计检验方法，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f_s和f_p；

(2)根据FBAR的谐振频率，确定该FBAR压电材料理论机电耦合系数选取机电耦合系数不小于该理论值的压电材料作为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2H_a；

(4)根据工艺条件及各层厚度比例对性能的影响，确定FBAR实际压电层厚度2h_a；

(5)通过理想压电层厚度与实际确定压电厚度差值获得FBAR其他振荡层等效压电层厚度，根据工艺和比例关系对性能的影响，把等效压电层厚度转化为至少包括上下电极的其他振荡层材料厚度；