FBAR设计及设计检验方法与流程
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(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。
技术实现要素：
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fs和fp；
(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
(3)根据理想压电层谐振条件，获得理想压电层厚度2ha；
(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2ha；
(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；
(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。
本发明公实施提供的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。本发明提供的fbar设计和设计检验方法，从原理和理论上就能开始设计，降低了fbar的设计门槛，同时使得设计和制造紧密关联，很好的为理论和实践找到衔接，使得对fbar和滤波器的分析和制备可以从多个切入点都能够行之有效。
优选地，确定fbar的谐振频率，具体为：
对于级联构造的fbar滤波器，初始设计首要关注工作频率要求。fbar滤波器的工作频率与fbar谐振频率是紧密相关的，根据最基本fbar级联实现滤波功能的原理可知，根据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(需要说明的是，因考虑到实际工艺中，同一晶圆片上一般是均匀同等的压电层，机电耦合系数保持一致，而最大两倍于fbar的谐振频率之差，是在不以牺牲带外或其他性能而换取带宽的情况。另外，差值取正)，确定fbar的谐振频率之差；
对于fbar滤波器，最简单的级联结构是一个串联的fbar和一个并联的fbar。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。
优选地，根据以下公式计算压电材料的理论机电耦合系数：
根据所确定的fbar谐振器的谐振频率，代入公式(1)中，可以初步确定压电材料的机电耦合系数。不过这时根据上式所计算出来的机电耦合系数，作为参考，应该被认为是理想的，称为理论机电耦合系数，因为谐振频率的确定，其实已经把矩形系数设定为1了。实际设计出来的fbar滤波器矩形系数很难做到1，只能接近于1，所以可以选择稍大的机电耦合系数的材料，或者，选定材料所制备达到压电层的机电耦合系数大于计算所得。初次仿真设计中，设定的机电耦合系数数据应不小于该计算所得的数据。
优选地，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。
理想压电层，指的是，对于基本的电极层-压电层-电极层构成的压电核心结构，声波从电极层与压电层接触一面经过电极层到达另一表面而全部反射，而又把电极层设定为无限薄，即存在电极层，方便分析，先假定电极层厚度无限薄，因此根据公式算出来的厚度就全是压电层的厚度。这是第一步，可以对频率和厚度建立起联系有个概念，随后将对厚度进行分配。
但电极层厚度忽略不计，这样声波传输路径全被限制在压电层内。
各层材料厚度可以看成是从理想压电材料厚度分配出去的，同样材料的压电层，可以从这个厚度直接减去，但不同材料的厚度，需要通过建立起谐振频率和各层材料厚度的关系式，这样，相当于进行不同材料的厚度和对应所计算分配的压电材料厚度换算。
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。压电层厚度不能太薄或者太厚，过薄对于压电效应的有效性会是一个问题，而太厚的话，压电层的制备难度会增加，而且，对于多层结构，其他层的厚度便会被局限，会带来其他的一些问题。电极也是如此，过薄损耗，过厚有电容效应，或者弱化谐振，谐振频率也会降低。各层材料的厚度都要有一个合适的范围，而在这个合适的范围内，也要根据工艺方案和设备性能做出选择。综合考虑，对于初始的设计，初始压电层厚度可以取理想计算的压电层厚度的一半值。
优选地，等效压电层厚度为理想压电层厚度减去初始压电层厚度；剩余的厚度即等效压电厚度是除压电层其他结构层的厚度等效压电层的厚度，再而把等效压电层厚度转化为除压电层其他结构层的厚度。
通过等效压电层厚度，结合各层选用的材料，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。
根据fbar结构分布，压电层及厚度确定后，对于其他层，首要的要根据层的功能确定材料，这样才能去考虑把剩余所等效的压电层厚度去转换成相应材料的厚度，即相应层的厚度。
一般的，对于分配后计算得到的电极材料厚度，上下电极各取一半。而其他材料层的厚度，可以结合工艺条件，按比例分配，先给一个初始值。
优选地，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，
根据式(8)，在ads中对fbar构造mason模型，把各层材料参数输入进去。
根据公式(4)或(5)，联合(6)计算得到各层材料的厚度，这些计算值在mason中来看，相当于只考虑到了纵波声速，而对于声阻抗来说，是密度与声速的乘积，因此，对于不同材料而言，只考虑到声速的因素等效计算得到的厚度数据，代入mason模型中，仿真运行得到的谐振频率会与设计预计有偏差，应在mason模型中对fbar的厚度参数进行调整。
优选地，调整优化初始压电层厚度和除压电层层外其他各层材料厚度，具体包括：将获取到的压电层以及其他各层选用的材料、材料的厚度值输入mason模型，并在考虑声阻抗的影响因素下，对压电层和其他各层的厚度进行适应性调整。
优选地，根据fbar滤波器的级联构造结构，进行仿真优化，获得满足性能要求的fbar各层厚度和面积，具体为：采用阶梯级联fbar方式构造滤波器，包括至少两种频率的fbar，其中，高频的fbar用作串联，低频的fbar用作并联，两个fbar的面积给定初始值，通过调整fbar各层厚度和面积，以及增加用作串联的fbar和/或用作并联的fbar个数以增加级联级数，采用手动调谐或设定目标自动优化，仿真获得满足性能要求，得到fbar各层厚度和面积数据。
fbar级联构造滤波器时，至少包含两种频率的fbar。在fbar级联构造滤波器的最基本结构中，高频的用作串联，低频的用作并联。两个的面积给定一个初始值，不宜过大或过小，可以是一样的。
一般采用阶梯型级联方式，级数依次增加，每次增加后仿真运行观察结果，直至基本满足带宽要求即可。级数不宜过多，否则会引入较大插损，增加封装面积，后续排版变得复杂。初步确定了级联后，进行优化，对单个fbar的各层厚度比，以及串并联的面积比进行调整，若调整优化下来发现某fbar面积过大，串联支路上的划分单个fbar成两个串联fbar，并联之路上的话单个fbar分成两个并联fbar。而对于幅度的调整，通过一些基本规律可以获得很多改变的技巧，如在并联支路上并联一fbar，人为制造零点，改善带外抑制，而与此同时，带内插损也会有些改善，等等，不过很多方面都要有所权衡，最终目的是设计出符合要求的滤波器，而还要结合考虑工艺条件。
根据在ads中得到的fbar尺寸数据和级联方式，继续在三维电磁仿真软件中建模，仿真设计获得最接近ads中优化结果。设计出满足要求的滤波器后，fbar也被设计出来，结合工艺方案，进行版图的设计。存在不同的工艺方案，可以绘制多套版图。
有多种绘图软件可实现版图的设计，但都要结合工艺方案，绘制出来的版图是工艺方案的体现，因此，一套工艺方案在最终会有多张版图设计，合为对应一套工艺方案的一套版图设计。
对于方便衡量的尺寸单位，晶圆片尺寸以寸计量，而fbar或滤波器的尺寸较大的也以微米计，理论上在晶圆片上可以容纳等单位换算的器件个数，因此，若是做研究，一套版图中可以包含多种fbar，以及滤波器，合理排版设计。一套版图中，可以针对不同的fbar或滤波器，绘制不同的版图，但工艺体现是完整的，即只是对不同图形的处理，或者不同工艺但不影响既定工艺流程，都应属于一套版图范畴。做研究或预留检测的情况下，可以不用考虑封装，直接对裸芯片测试，因此在版图的设计时，需要考虑馈电口的设计。
根据绘制的版图，制备掩模板，制定工艺流程，并根据所述工艺流程，制造fbar。包括各种fbar，以及滤波器，有了版图，制备掩膜板，后续可以通过工艺去实现。主要是对fbar进行设计，但考虑到应用以及设计检验，滤波器是fbar在这些方面的一些体现，因此在此过程中设计的滤波器也一并考虑，从多维观察比较，直观一点，相互检验。
根据设计的版图，制备掩膜板，制定工艺流程，再而生产制造fbar和fbar滤波器。
设计好版图，制备掩膜板，所制备的掩膜板包含生产制造fbar和滤波器的部分工艺，实际生产制造要完善成整套工艺流程。对于达到能够进行器件测试的要求，即能对设计检验，因此工艺流程可缩短至生产制造出裸芯片即可。
生产制造在无尘间完成，根据制定的工艺流程，结合绘制的掩膜板，在衬底上依次生长各层材料，厚度按照仿真数据所给出的，其中，空腔深度另外给出，约2um～3um，但确定一深度后，所有fbar应基本保持一致，便于工艺实现。制备是对设计的实现，二者紧密结合，对于其他一些方面的考虑，在本发明给出的fbar设计方法中都有所考虑，此处对系统方法说明，其他涉及并不详尽说明。
优选地，在制造出fbar，及使用所述fbar级联构建的fbar滤波器后，对fbar测试提取mbvd参数，对滤波器指标测试，具体为：
挑选经检验合格的样品，放置于探针平台上，进行点触，通过矢量网络分析仪获得测试数据。
对所述fbar样品提取mbvd模型中的六个参数，具体为：
(1)在s11曲线图上，format选logmag，设最大和最小两个追踪的mark点，所在的频率点分别为fp和fs。(注意，fs<fp)
(2)在fs点附近，数值大3db所包含的带宽，即为qso，在fp点附近，数值小3db所包含的带宽，即为qpo。
(3)由
(4)在s11曲线图上，format选imaginary，在离开谐振的区域一段较相近(平坦)的曲线上，标记若干个make点。一般的，电容表示为
(5)通过电容比的定义公式，已知r和co，可以算出cm。
(6)根据公式
(7)在s11曲线图上，format选real，在离开谐振的区域一段较相近(平坦)的曲线上，标记若干个make点。把这些标记点的数值取平均值，即为rs+ro。
(8)接下来纯数学计算，设rso＝rs+ro，因此ro＝rso-rs。把qs表达式qe代入qso和qpo表达式中，可以算出rm和ro，最后，算出rs。其中，包含各q值等式给出如下：
对fbar滤波器指标测试，探针置于滤波器端口处，根据技术指标要求，设置不同s网络参数和mark点，直接测试获得。
对于测试获得的数据，可以直接和设计数据比较，若出现偏差，便需要把测试数据再转换为设计数据，进行设计检验。
优选的，通过mbvd参数数据推导出mason模型所需参数，具体通过以下关系获得：
把所获得的mason模型所需参数代入仿真中，对结果进行比对，分析数值变化的影响。进一步的，可进行调整，或者因为实际制备获得的材料相关实际属性参数，对设计参数进行修改，亦即可以重新设计。
优选的，由所提取mbvd参数，直接建立mbvd模型，和mbvd参数转化为mason模型进行fbar和滤波器仿真是等效的。进一步的，再对fbar参数调整或优化而重新设计，mbvd模型和mason模型电路仿真是等效的，并且两者可以根据需要交叉使用。具体为：
通过构建fbar的mbvd电路模型，把所提取的mbvd参数代入模型中仿真，通过对参数人工调谐或设置目标自动优化，进行重新仿真设计，把获得的参数转化代入fem多维仿真，进行后续步骤。
或者，把所提取的mbvd参数，转化为mason模型中所需参数，重新进行在仿真软件中构造fbar的mason模型，仿真优化，及后续步骤。
所述步骤，并非一定需要按方法给出的一种步骤顺序来，因为从不同状态，即切入点不同，有些步骤是可以跳过的，而对于不同的目的，流程方向便会不一样，因此可以有多种组合，而这些步骤，是包括多种情况下的要点，根据需要对要点选择和组合。
这样使得也可以对实物器件进行设计分析，结合使用fib和fem等实验和观察测试手段，获取厚度尺寸和面积，及分布排列等，切入到方法中给出的步骤要点中，得到分析结果。
本发明具有以下优点：
1、降低了fbar的设计门槛，从原理和理论上就能开始设计，很好的为理论和实践找到衔接。
2、本发明是一套系统的，循序渐进的设计方法，对于fbar所涉及到的多层面通过构造起框架，一系列或者有所针对，能很快进行把握和定位。
3、对设计的完善性提供了思路和方法，并为拓展留下接口。在实际研发和制备过程中，会遇到问题或者出现新的情况，本发明提供了设计检验方法，并使得设计和设计检验形成反馈式的流程，不断促进改进。
4、本发明把设计和制备同时考虑，并把应用融合在设计理念当中，这样，设计、制备和应用进行整合，是一体，而其中一方面又能快速适应其他方面的变化需求，这对于适应市场和新技术能够很快的进行反应。
附图说明
图1为一种fbar结构示意图；
图2为本发明fbar设计及设计检验方法流程示意图；
图3为本发明一种实施例fbar滤波器级联构造示意图；
图4为实施例fbar滤波器运行效果图；
图5a为其中一种fbar的mason仿真图；
图5b为fbar电路模块化仿真图；
图6为实施例一种fbar运行仿真结果图；
图7为实施例一种fbar的mbvd仿真。
附图中：11、硅衬底；12、空腔；13、支撑层；14、下电极层；15、压电层；16、上电极层；17、空腔结构。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明实施例提供的一种fbar的结构如图1所示，包括单晶制成的硅衬底11，在硅衬底11上刻蚀出空腔12，硅衬底11上设置支撑层13，支撑层13与硅衬底11一起将空腔12形成密闭的空间。在支撑层上设置下电极层14、压电层15，压电层上设置上电极层16。上电极层16、压电层15和下电极层14形成电极-压电层-电极的核心层。特别地，在上电极层16上设置有空腔结构17，即核心层的下方有空腔12，核心层的上方有空腔结构17，空腔12和空腔结构17构成了振荡声波的全反射面。根据其他需求和工艺条件，在电极-压电层-电极的核心层之间，还可以增加其他一些层，如实际制备中，上电极层16之上还可以设置调谐层，或做隔绝空气做保护作用的保护层。下电极层14下也不一定需要支撑层13，即下电极和压电层直接设置在硅衬底11上，或者也可以在支撑层的位置设置温补层。
如图2所示，本发明实施例提供的一种fbar设计及设计检验方法，包括以下步骤：
21.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fs和fp；
22.根据fbar的谐振频率，确定该fbar压电材料理论机电耦合系数
23.根据理想压电层谐振条件，获得理想压电层厚度2ha；
24.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2ha；
25.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；
26.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；
27.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；
28.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；
29.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。
优选地，确定fbar的谐振频率，具体为：
对于级联构造的fbar滤波器，初始设计首要关注工作频率要求。fbar滤波器的工作频率与fbar谐振频率是紧密相关的，根据最基本fbar级联实现滤波功能的原理可知，根据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(需要说明的是，因考虑到实际工艺中，同一晶圆片上一般是均匀同等的压电层，机电耦合系数保持一致，而最大两倍于fbar的谐振频率之差，是在不以牺牲带外或其他性能而换取带宽的情况。另外，差值取正)，确定fbar的谐振频率之差；
对于fbar滤波器，最简单的级联结构是一个串联的fbar和一个并联的fbar。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。
优选地，根据以下公式计算压电材料的理论机电耦合系数：
根据所确定的fbar谐振器的谐振频率，代入公式(1)中，可以初步确定压电材料的机电耦合系数。不过这时根据上式所计算出来的机电耦合系数，作为参考，应该被认为是理想的，称为理论机电耦合系数，因为谐振频率的确定，其实已经把矩形系数设定为1了。实际设计出来的fbar滤波器矩形系数很难做到1，只能接近于1，所以可以选择稍大的机电耦合系数的材料，或者，选定材料所制备达到压电层的机电耦合系数大于计算所得。初次仿真设计中，设定的机电耦合系数数据应不小于该计算所得的数据。
优选地，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。
理想压电层，指的是，对于基本的电极层-压电层-电极层构成的压电核心结构，声波从电极层与压电层接触一面经过电极层到达另一表面而全部反射，而又把电极层设定为无限薄，即存在电极层，方便分析，先假定电极层厚度无限薄，因此根据公式算出来的厚度就全是压电层的厚度。这是第一步，可以对频率和厚度建立起联系有个概念，随后将对厚度进行分配。
但电极层厚度忽略不计，这样声波传输路径全被限制在压电层内。
各层材料厚度可以看成是从理想压电材料厚度分配出去的，同样材料的压电层，可以从这个厚度直接减去，但不同材料的厚度，需要通过建立起谐振频率和各层材料厚度的关系式，这样，相当于进行不同材料的厚度和对应所计算分配的压电材料厚度换算。
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。压电层厚度不能太薄或者太厚，过薄对于压电效应的有效性会是一个问题，而太厚的话，压电层的制备难度会增加，而且，对于多层结构，其他层的厚度便会被局限，会带来其他的一些问题。电极也是如此，过薄损耗，过厚有电容效应，或者弱化谐振，谐振频率也会降低。各层材料的厚度都要有一个合适的范围，而在这个合适的范围内，也要根据工艺方案和设备性能做出选择。综合考虑，对于初始的设计，初始压电层厚度可以取理想计算的压电层厚度的一半值。
优选地，等效压电层厚度为理想压电层厚度减去初始压电层厚度；剩余的厚度即等效压电厚度是除压电层其他结构层的厚度等效压电层的厚度，再而把等效压电层厚度转化为除压电层其他结构层的厚度。
通过等效压电层厚度，结合各层选用的材料，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。
根据fbar结构分布，压电层及厚度确定后，对于其他层，首要的要根据层的功能确定材料，这样才能去考虑把剩余所等效的压电层厚度去转换成相应材料的厚度，即相应层的厚度。
一般的，对于分配后计算得到的电极材料厚度，上下电极各取一半。而其他材料层的厚度，可以结合工艺条件，按比例分配，先给一个初始值。
优选地，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，
根据式(8)，在ads中对fbar构造mason模型，把各层材料参数输入进去。
根据公式(4)或(5)，联合(6)计算得到各层材料的厚度，这些计算值在mason中来看，相当于只考虑到了纵波声速，而对于声阻抗来说，是密度与声速的乘积，因此，对于不同材料而言，只考虑到声速的因素等效计算得到的厚度数据，代入mason模型中，仿真运行得到的谐振频率会与设计预计有偏差，应在mason模型中对fbar的厚度参数进行调整。
优选地，调整优化初始压电层厚度和除压电层层外其他各层材料厚度，具体包括：将获取到的压电层以及其他各层选用的材料、材料的厚度值输入mason模型，并在考虑声阻抗的影响因素下，对压电层和其他各层的厚度进行适应性调整。
优选地，根据fbar滤波器的级联构造结构，进行仿真优化，获得满足性能要求的fbar各层厚度和面积，具体为：采用阶梯级联fbar方式构造滤波器，包括至少两种频率的fbar，其中，高频的fbar用作串联，低频的fbar用作并联，两个fbar的面积给定初始值，通过调整fbar各层厚度和面积，以及增加用作串联的fbar和/或用作并联的fbar个数以增加级联级数，采用手动调谐或设定目标自动优化，仿真获得满足性能要求，得到fbar各层厚度和面积数据。
fbar级联构造滤波器时，至少包含两种频率的fbar。在fbar级联构造滤波器的最基本结构中，高频的用作串联，低频的用作并联。两个的面积给定一个初始值，不宜过大或过小，可以是一样的。
一般采用阶梯型级联方式，级数依次增加，每次增加后仿真运行观察结果，直至基本满足带宽要求即可。级数不宜过多，否则会引入较大插损，增加封装面积，后续排版变得复杂。初步确定了级联后，进行优化，对单个fbar的各层厚度比，以及串并联的面积比进行调整，若调整优化下来发现某fbar面积过大，串联支路上的话分单个fbar成两个串联fbar，并联之路上的话单个fbar分成两个并联fbar。而对于幅度的调整，通过一些基本规律可以获得很多改变的技巧，如在并联支路上并联一fbar，人为制造零点，改善带外抑制，而与此同时，带内插损也会有些改善，等等，不过很多方面都要有所权衡，最终目的是设计出符合要求的滤波器，而还要结合考虑工艺条件。
根据在ads中得到的fbar尺寸数据和级联方式，继续在三维电磁仿真软件中建模，仿真设计获得最接近ads中优化结果。设计出满足要求的滤波器后，fbar也被设计出来，结合工艺方案，进行版图的设计。存在不同的工艺方案，可以绘制多套版图。
有多种绘图软件可实现版图的设计，但都要结合工艺方案，绘制出来的版图是工艺方案的体现，因此，一套工艺方案在最终会有多张版图设计，合为对应一套工艺方案的一套版图设计。
对于方便衡量的尺寸单位，晶圆片尺寸以寸计量，而fbar或滤波器的尺寸较大的也以微米计，理论上在晶圆片上可以容纳等单位换算的器件个数，因此，若是做研究，一套版图中可以包含多种fbar，以及滤波器，合理排版设计。一套版图中，可以针对不同的fbar或滤波器，绘制不同的版图，但工艺体现是完整的，即只是对不同图形的处理，或者不同工艺但不影响既定工艺流程，都应属于一套版图范畴。做研究或预留检测的情况下，可以不用考虑封装，直接对裸芯片测试，因此在版图的设计时，需要考虑馈电口的设计。
根据绘制的版图，制备掩模板，制定工艺流程，并根据所述工艺流程，制造fbar。包括各种fbar，以及滤波器，有了版图，制备掩膜板，后续可以通过工艺去实现。主要是对fbar进行设计，但考虑到应用以及设计检验，滤波器是fbar在这些方面的一些体现，因此在此过程中设计的滤波器也一并考虑，从多维观察比较，直观一点，相互检验。
根据设计的版图，制备掩膜板，制定工艺流程，再而生产制造fbar和fbar滤波器。
设计好版图，制备掩膜板，所制备的掩膜板包含生产制造fbar和滤波器的部分工艺，实际生产制造要完善成整套工艺流程。对于达到能够进行器件测试的要求，即能对设计检验，因此工艺流程可缩短至生产制造出裸芯片即可。
生产制造在无尘间完成，根据制定的工艺流程，结合绘制的掩膜板，在衬底上依次生长各层材料，厚度按照仿真数据所给出的，其中，空腔深度另外给出，约2um～3um，但确定一深度后，所有fbar应基本保持一致，便于工艺实现。制备是对设计的实现，二者紧密结合，对于其他一些方面的考虑，在本发明给出的fbar设计方法中都有所考虑，此处对系统方法说明，其他涉及并不详尽说明。
优选地，在制造出fbar，及使用所述fbar级联构建的fbar滤波器后，对fbar测试提取mbvd参数，对滤波器指标测试，具体为：
挑选经检验合格的样品，放置于探针平台上，进行点触，通过矢量网络分析仪获得测试数据。
对所述fbar样品提取mbvd模型中的六个参数，具体为：
(1)在s11曲线图上，format选logmag，设最大和最小两个追踪的mark点，所在的频率点分别为fp和fs。(注意，fs<fp)
(2)在fs点附近，数值大3db所包含的带宽，即为qso，在fp点附近，数值小3db所包含的带宽，即为qpo。
(3)由
(4)在s11曲线图上，format选imaginary，在离开谐振的区域一段较相近(平坦)的曲线上，标记若干个make点。一般的，电容表示为
(5)通过电容比的定义公式，已知r和co，可以算出cm。
(6)根据公式
(7)在s11曲线图上，format选real，在离开谐振的区域一段较相近(平坦)的曲线上，标记若干个make点。把这些标记点的数值取平均值，即为rs+ro。
(8)接下来纯数学计算，设rso＝rs+ro，因此ro＝rso-rs。把qs表达式qe代入qso和qpo表达式中，可以算出rm和ro，最后，算出rs。其中，包含各q值等式给出如下：
对fbar滤波器指标测试，探针置于滤波器端口处，根据技术指标要求，设置不同s网络参数和mark点，直接测试获得。
对于测试获得的数据，可以直接和设计数据比较，若出现偏差，便需要把测试数据再转换为设计数据，进行设计检验。
优选的，通过mbvd参数数据推导出mason模型所需参数，具体通过以下关系获得：
把所获得的mason模型所需参数代入仿真中，对结果进行比对。理论机电耦合系数理论机电耦合系数理论机电耦合系数理论机电耦合系数理论机电耦合系数
下面以一个具体的fbar设计实例说明本发明提供的fbar设计及设计检验方法：
fbar从设计到制造涉及许多方面，本发明实施例中，为简明说明本发明方法，振荡层结构仅包含核心结构-上电极层-压电层-下电极层，而材料也给出的是，压电层为aln，上、下电极层材料都为mo。另外，给出一种实施例fbar滤波器的设计指标：工作频率范围2300mhz～2400mhz，插损≤3db，带外抑制≥30db。
根据需要设计制造的fbar滤波器的工作频率要求：工作频率范围2300mhz～2400mhz，插损≤3db，带外抑制≥30db，以及fbar级联构造fbar滤波器的原理，确定谐振器的基频fp。根据工作频率范围，首先可以得到，串联fbar，并联谐振频率fps＝2400mhz，串联谐振频率fss＝2350mhz，并联fbar，并联谐振频率fpp＝2350mhz，串联谐振频率fsp＝2300mhz。
根据公式(1)计算得到
但因为也考虑到分析时默认为矩形系数是1的情况，而实际制备中，aln的机电耦合系数可以做到更高，因此，
根据理想压电层谐振的条件，得到理想情况下压电层的厚度。由公式(3)，计算得到理想压电层厚度，串联fbar:2hap＝2.36um，并联fbar:2haps＝2.41um。
根据结构的考虑以及厚度比的考虑，确定压电层的厚度。这里，串联fbar压电层厚度2hap取1.2um，并联fbar压电层厚度2has取1.2um。
理想压电层厚度减去确定的压电层厚度，剩余的厚度是电极和其他材料层等效的压电层厚度，因此需要把这个厚度转化为电极和其他材料层的厚度。对实施例做简化处理，层结构仅保留核心工作的“三明治”结构，因此除了aln层，剩下的就是电极mo层了。
并串联fbar等效的aln层厚度分别是1.21um和1.16um，由公式(4)或(5)，把等效的aln层厚度转化为电极总厚度，于是有，并联电极总厚度2h1s＝659.56nm，串联电极总厚度2h1p＝659.39nm。
考虑到结构和工艺，厚度比对机电耦合系数的影响，以及后续可能存在频偏而需要调谐，因此并联fbar的上下电极厚度分别设为259.56nm和400nm，串联fbar的上下电极厚度分别设为259.39nm和400nm。
在ads软件中，用mason模型建立仿真。打开ads软件，构造mason模型，层次结构清晰，把各层材料参数输入进去。首先构造最基本的fbar滤波器单元，包含一个串联fbar和一个并联fbar，初始面积都设为10000um2。但计算时为使分析不变得复杂，考虑因素没有全部考虑，因此在mason模型中，需要调整各层的厚度，也即把fbar调整修正到所需频率范围内。
级联构造滤波器，确定面积，以及进一步优化厚度尺寸。级联构造滤波器，按照串并相间隔依次增加fbar个数，但在增加fbar之前，都应把增加之前的级联构造调谐至最优，可以通过改变面积和上电极厚度尺寸进行优化。并联类fbar不一定都要求一致，串联的也是，但串联的不一致性不能过大，否则对通带有影响。后续需要增加fbar，可以和前一级的一样，也可以是初始值，因为都需要继续优化。随着fbar个数的增加，带内纹波，带外抑制，矩形系数等会得到改善，但同时也会增加带内插损，因此级联fbar个数也不宜过多，以尽量少fbar个数满足性能要求。
具体优化还有其他一些方式，并联支路并联谐振点不一的fbar，或者串联电感等，可以改善设计性能，但本发明以对fbar设计为主，对fbar滤波器的设计只是以应用而涉及，这里并不去深入。而且，这里fbar滤波器的设计可以从简。
本实施例通过对fbar厚度和面积仿真优化，以及构造级联方式，获得一种符合要求的设计，fbar滤波器级联构造图如图3，运行结果如图4所示，给出其中一种fbar的mason仿真图如图5a所示，可对参数自行命名，以及开通调谐和优化功能，进行模块化，方便级联，如图5b所示，运行仿真结果如图6所示。
获得最优fbar滤波器性能，也即确认了fbar各项参数。继而在三维电磁软件中进行仿真，把级联方式以最优性能的实物空间分布表现出来。设计出滤波器后，级联构造滤波器的fbar各参数也确定了，包括各层厚度和面积，上、下电极层形状，以及空间分布，然后进行版图的设计。一张版图上，可以有fbar和fbar滤波器，因为对主要考虑对fbar的设计，因此fbar的分配可以多些。
版图的设计更多的要去对工艺进行考虑，因此版图在某种程度上是工艺的体现，所以先要有确定的工艺，才能绘制版图，制备掩膜板。
制备fbar。制备fbar有一套工艺流程，结合绘制的版图制备的掩膜板，在衬底上依次生长各层材料，厚度按照上面仿真数据给出的来。其中，空腔深度另外给出，设为3um。
通过测试，提取mbvd六个参数。制备出一批fbar，对各型号做好标识，使用矢量网络仪，在探针平台上，对样品进行测试。在矢量网络仪上进行测试设置，s参数选取s11曲线，通过改变数据格式，获得mbvd模型中六个参数所需的计算数据，通过相应的计算公式推导得出。这里，给出一种fbar的mbvd六个参数：rs＝1.01ohm；r0＝0.85ohm；rm＝0.3376ohm；c0＝1.3132pf；cm＝56.4ff；lm＝83.4526nh。mbvd模型仿真如图7所示。
通过提取的六个参数，通过公式，推导出fbar的尺寸数据。在提取mbvd六个参数的过程中，对fbar和滤波器进行了测试，可以和仿真结果进行对比。但实际制备出来的会和设计有些偏差，就要去纠正过来，首先还得知道制备出来的和设计存在多少误差，因此通过公式(9)(10)(11)(12)重新得到
重新建立mason模型，把推导出来的数据代入。通过前面的设计和制备，相对应的数据比对，可以发现制备误差和设计误差，于是进行调整，或有重大改变，重新设计。这样，重复上面的过程，使得不断把设计和制备结果接近。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
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