FBAR器件梯形结构

本章介绍了FBAR器件梯形结构中，通过MEMS+建立参数化串并联模型，导入到CoventorWare中划分网格，接合Python脚本进行压电分析和结果处理过程。其中压电材料是ZnO，上下电极材料为铝。

图1 器件示意图

1.1.1.1MEMS+ FBAR参数化建模

首先需要在MaterialDataBase中添加并修改对应材料参数，然后保存，进入ProcessEditor中定义器件工艺步骤，包括上下电极、压电材料的沉积过程，需要注意的是在工艺步骤中定义的沉积厚度是可以进行参数化的。

图2 材料定义

图3 工艺流程定义

然后就可以利用定义的参数，采用RigidPlate单元在Innovator中建立FBAR参数化模型。

图4 模型搭建

图5 参数化设置

导出模型前，我们可以通过“Top”这个参数将串联模型修改为并联模型，如图，注意到两个模型之间只有顶电极厚度区别，所以我们将Top的值修改为并联模型的0.275um，保存后导出到CoventorWare进行下一步分析。

图6 模型导出

1.1.1.2CoventorWare中网格划分

将MEMS+中导入的并联模型打开，并把‘三明治’结构添加到网格划分的部分。需要注意的是，添加网格划分区域以后，会有两个导体和一个介电层模型存在。

图7 设置划分网格区域

将周围15个面定义成fix的集合，以及将压电层上下表面定义为TopELe和BtmEle，方便后面加载约束条件。

图8 定义面集合

采用六面体主导的方法，水平方向上定义整体网格尺寸为12um，然后对中间压电层厚度方向上定义为0.3um的网格尺寸，划分好网格如图所示。

图9 网格划分

1.1.1.3FastPZE求解

在提交给FastPZE求解器之前，需要设置模态和谐响应分析范围，如图所示。

图10 设置模态和谐响应分析

设置位移边界条件和电势边界条件，并保存为Python脚本。

图11 导出脚本

在命令窗口，首先导入FastPZE模块，然后输入之前导出的脚本、模型名称、顶电极名称、分析名称等，进行求解，如下图所示。

图12 导入FastPZE求解器并设置模型

同样地，在结果后处理中可以查看谐振频率和对应振型。

图13 振型和频率

利用如下命令，绘出阻抗曲线如下。

图14 阻抗曲线

提取Python脚本110-126行命令，绘出S参数曲线如下。

图15 S参数

抽取BVD等效参数

图16 BVD等效参数提取

串并联器件阻抗曲线

图17 梯形结构串并联阻抗曲线