[發(fā)明專利]無(wú)線接收式微電子機(jī)械微波頻率檢測(cè)系統(tǒng)及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010103655.3
• 申請(qǐng)日: 2010-02-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101788605A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖小平;王德波;易真翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R23/02
• 分類號(hào): G01R23/02;G01R23/06;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出了基于微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的無(wú)線接收式微波頻率 檢測(cè)系統(tǒng)，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在微波研究中，微波頻率是表征微波信號(hào)的一個(gè)重要參數(shù)，微波頻率的檢 測(cè)在微波無(wú)線應(yīng)用和測(cè)量技術(shù)中占有非常重要的地位。傳統(tǒng)的微波頻率檢測(cè)器 是基于二極管的，它的缺點(diǎn)需要消耗直流功率、測(cè)量的信號(hào)幅度比較小。近20 多年來(lái)，隨著MEMS技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研 究，使得采用MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)微波頻率檢測(cè)系統(tǒng)成為可能。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)線接收式微電子機(jī)械微波頻率檢測(cè) 系統(tǒng)及其制備方法，可對(duì)微波信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量信號(hào)的幅度范圍大、 不需要消耗直流功率，而且便于集成。

技術(shù)方案：本發(fā)明的微電子機(jī)械微波頻率檢測(cè)系統(tǒng)以砷化鎵為襯底，在襯 底上設(shè)有微波天線、一分三功分器、共面波導(dǎo)傳輸線、二合一功合器、MEMS 懸臂梁電容式微波功率傳感器和MEMS熱電式微波功率傳感器：微波天線的輸 入端接待測(cè)微波信號(hào)，輸出端接一分三功分器的輸入端，一分三功分器的輸出 端分三路信號(hào)輸出，第一路輸出信號(hào)通過(guò)共面波導(dǎo)傳輸線接MEMS懸臂梁電容 式微波功率傳感器的輸入端，MEMS懸臂梁電容式微波功率傳感器的輸出端接 MEMS熱電式微波功率傳感器；一分三功分器的第二路輸出信號(hào)通過(guò)共面波導(dǎo) 傳輸線接二合一功合器；一分三功分器的第三路信號(hào)輸出通過(guò)λ/2共面波導(dǎo)傳 輸線接二合一功合器；二合一功合器的輸出端通過(guò)MEMS懸臂梁電容式微波功 率傳感器接MEMS熱電式微波功率傳感器；

微波天線采用的是共面波導(dǎo)天線，實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的無(wú)線接收而達(dá)到微波頻 率無(wú)線檢測(cè)的目的。

一分三功分器由共面波導(dǎo)構(gòu)成的端口一、端口二、端口三、端口四、不對(duì) 稱共面帶線和氮化鉭電阻組成；端口一通過(guò)不對(duì)稱共面帶線分別接端口三和端 口四，通過(guò)共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)接端口二，在與端口二、端口三之間以及端口二、端 口四相接的帶線之間連接有氮化鉭電阻，

共面波導(dǎo)傳輸線由地線和中心信號(hào)線組成.

二合一功合器由共面波導(dǎo)構(gòu)成的端口七、端口八、端口九、不對(duì)稱共面帶 線和氮化鉭電阻組成，端口七與端口八通過(guò)不對(duì)稱共面帶線分別接端口九，在 與端口七與端口八相接的兩不對(duì)稱共面帶線間連接有氮化鉭電阻。

MEMS懸臂梁電容式微波功率傳感器以砷化鎵為襯底，在襯底上的中間設(shè) 有CPW的信號(hào)線，在CPW的信號(hào)線的兩旁分別設(shè)有CPW的地線，懸臂梁膜 橋下面設(shè)有傳感電極，傳感電極通過(guò)膜橋連接線連接到電容檢測(cè)端口的一個(gè)端， CPW的地線連接電容檢測(cè)端口的另一個(gè)端，在膜橋連接線下方的CPW的地線 與懸臂梁下方的CPW的信號(hào)線、傳感電極上都設(shè)有氮化硅介質(zhì)層；

MEMS熱電式微波功率傳感器由共面波導(dǎo)末端并聯(lián)的兩個(gè)電阻，熱偶，增 加冷端溫度穩(wěn)定性的金屬塊和熱偶電壓檢測(cè)端口組成。

微電子機(jī)械微波頻率檢測(cè)系統(tǒng)的制備方法為：

1)準(zhǔn)備砷化鎵襯底：選用的是未摻雜的半絕緣砷化鎵襯底；

2)在襯底上離子注入N⁺型的GaAs，形成熱偶的GaAs臂；

3)在襯底上淀積、刻蝕氮化鉭，形成一分三功分器和二合一功合器的匹配 電阻，即氮化鉭電阻，

4)在襯底上濺射金，剝離去除光刻膠：形成熱偶的金臂、微波天線、一分 三功分器、共面波導(dǎo)傳輸線、二合一功合器、傳感電極，濺射的厚度為0.3μm；

5)淀積氮化硅介質(zhì)層：用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積法工藝生長(zhǎng)的 氮化硅介質(zhì)層；

6)光刻并刻蝕氮化硅介質(zhì)層；保留懸臂梁下方CPW的中心信號(hào)線、膜橋 連接線下方的CPW地線和傳感電極上的氮化硅；

7)淀積并光刻聚酰亞胺犧牲層：淀積1.6μm厚的聚酰亞胺犧牲層，聚酰亞 胺犧牲層的厚度決定了懸臂梁膜橋與氮化硅介質(zhì)層之間的高度，光刻聚酰亞胺 犧牲層，僅保留懸臂梁膜橋下的犧牲層；

8)濺射鈦/金/鈦：濺射用于電鍍微波天線、一分三功分器、共面波導(dǎo)傳輸 線、二合一功合器和懸臂梁膜橋的底金，鈦/金/鈦的厚度為500/1500/

9)電鍍金：電鍍微波天線、一分三功分器、共面波導(dǎo)傳輸線、二合一功合 器(D)和懸臂梁膜橋，厚度為2μm；