【技术实现步骤摘要】
FBAR设计及设计检验方法
本专利技术涉及射频技术和MENS
,具体涉及FBAR的设计制造和FBAR滤波器的制造方法。
技术介绍
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(filmbulkacousticresonator,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 ...
【技术保护点】
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
【技术特征摘要】
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;(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,代入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fp为FBAR滤波器通带最高频,串联谐振频率fs为FBAR滤波器通带中频;对于并联FBAR,并联谐振频率fp为FBAR滤波器通带中频,串联谐振频率fs为FBAR滤波器通带最低频,从而确定FBAR并联谐振频率fp和串联谐振频率fs。3.如权利要求1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1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,Ha为理想压电层厚度一半,va为设计压电材料纵波声速。5.如权利要求1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,2hn(n=1,2,3……)其他各层材料的厚度,vn(n=1,2,3……)为代表其他各层材料的纵波声速,存在以下关系:2Ha=2ha+2h1+2h2+......+2hn(6)2ha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。6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在FBAR仿真软件中,构造FBAR的Mason模型并进行仿真,具体为:在ADS软件中,根据FBAR电学阻抗模型构造FBAR的Mason模型等效电路表达式;所述FBAR电学阻抗模型表达式为:其中,ω是角速度,C0是静态电容,zt是压电层的压电薄膜与上电极层交界面向上看的归一化声学阻抗,zb是压电层的压电薄膜与下电极层交界面向下看的归一化声学阻抗,进行数学变换,等效成:其中,Zt为压电层的压电薄膜上表面的输入阻抗,Zp为压电层...
【专利技术属性】
技术研发人员:李国强,
申请(专利权)人:河源市众拓光电科技有限公司,
类型:发明
国别省市:广东,44
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