薄膜腔声谐振滤波器(FBAR)因为其优异的性能和良好的兼容性,因而在无线领域中有着广泛的应用。随着第五代移动通信技术(5G)的问世,通信领域对高性能谐振器的要求越来越高。在5G技术的新标准之下,我们需要有更多的高性能滤波器来实现不同频带的分配,并且扩展现有的频带。在薄膜腔声谐振滤波器中,接近主谐振频率处出现的寄生模式(或寄生横向模式)的出现,会降低谐振器的性能和品质因数(Q),并且在滤波器的通带中产生纹波。目前已有许多研究来改善这种主谐振模式中存在的杂散抑制的寄生模式。为提高FBAR的Q值并防止能量的横向泄漏,较早提出的在FBAR的上电极边缘采用框架结构的做法,实现了很好滤波性能的效果。在目前的文献中,单阶框架,双阶框架,双-双阶框架已在最近的文献中被介绍,它们反映了兰姆波向谐振腔有源区横向泄漏的情况。本文提出了一种更先进的三阶框架结构设计方法,这种设计方法能够有效反映出器件有源区的兰姆模式。为获得高Q值和更好的机电耦合效应,优化设计是必要和有效的,这也是5G通信系统的需要。我们利用参数优化方法得到了设计模型框架的各阶参数。本文对台阶的宽度和厚度进行设置,使得涉及压电激励最强共振模式的位移在中心区域非常均匀。由于CMOS的兼容性,高导热性和化学稳定性的原因,氮化铝被用作压电材料,且以氮化铝为压电材料的FBAR已被大量用于商业射频前端的制造之中。本文对FBAR的仿真是基于OnScale软件完成设计的。本文采用二维有限元方法(FEM)分析确定了 FBAR三阶的模型效果,且与单阶和双阶的FBAR进行了分析比较,本文设计的FBAR显示了更高Q值特性,并有效抑制了反谐振频率下的杂散共振情况。本文设计FBAR所用材料是以钼作为顶部以及底部的电极,以氮化硅作为支撑层。在三维建模中,本文也使用了另一种优化技术“切趾”,并与简单的FBAR进行了比较,以了解其对侧向泄露的影响。本文提出的FBAR导纳响应的等效电修正Butterworth-Van-Dyke(mBVD)模型,与本文设计的谐振器有较好的吻合,并为其在高频通信系统中的最终应用奠定了基础。然后,我们对三阶FBAR进行了优化设计,设计了一种工作频率为(4.04-4.14)GHz、带宽为100 MHz的高Q值FBAR,其The Qs,Qp,和keff2值分别为8197、3981和5.81%,这与5G应用中的“低于6GHz”的频谱来说是合适的。本文也将仿真结果与其他先进的FBAR进行了比较,其中三阶FBAR的有效设计在电气和机械性能上都表现出了更好的性能。