空腔型L波段FBAR滤波器设计

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空腔型FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator,FBAR)滤波器具有体积小、功耗低、高Q值、可集成、工作频率高等优点,是设计多功能双工器的最常用方案,但其在军、民应用都很广泛的L波段的研究并不多。针对如何设计出满足指标的空腔型L波段FBAR滤波器的问题,本文研究了复合结构FBAR纵波谐振频率的计算、FBAR滤波器的指标设计、空腔型FBAR功率容量的改进措施、空腔型FBAR滤波器的工艺设计。  根据三层结构FBAR纵波谐振频率计算方法,采用顶电极、压电层、底电极、支撑层的应力和位移边界条件推导四层复合结构FBAR纵波谐振频率计算公式;采用ADS建立FBAR的纵向振动Mason仿真模型,仿真验证公式计算的频率值。建立修正的FBAR仿真模型,分析影响FBAR滤波器性能的各种因素,采用提出的FBAR滤波器仿真设计流程,得到满足指标的窄带带通FBAR滤波器;采用有限元仿真软件ANSYS对影响空腔型FBAR功率容量的因素进行仿真分析,并提出改善其功率容量的措施。  根据空腔型FBAR中空气隙的功能和结构特征,提出有利于改进空腔型FBAR可制造性的贯穿其正面的牺牲层腐蚀工艺;采用MATLAB和Silvaco对室温条件下牺牲层腐蚀的恒扩散系数(ConstantDiffusionCoefficient,CDC)模型进行仿真,根据仿真结果设计贯穿FBAR正面的牺牲层释放窗口;采用有限元仿真软件ANSYS对无释放窗口和镂空FBAR进行谐振仿真,并分析释放窗口引起的FBAR谐振特性的变化。详细介绍滤波器贯穿腐蚀工艺的流程,采用L-Edit绘制FBAR滤波器、FBAR测试模块的版图,并对晶圆的划片槽进行设计。由于空腔型FBAR滤波器样品还处在加工阶段,未能实现指标参数的测试。
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