[發(fā)明專利]微機械懸臂梁開關(guān)在線式微波功率檢測器及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110283705.5
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102375090A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖小平;劉合超;張志強
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01R21/02
• 分類號: G01R21/02;B81B7/00;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: 張惠忠

1.一種微機械懸臂梁開關(guān)在線式微波功率檢測器，其特征在于：該結(jié)構(gòu)包括砷化鎵襯底（24），由微帶線構(gòu)成的主線（5），副線（6），耦合傳輸線（7），MEMS懸臂梁（12），MEMS懸臂梁的錨區(qū)（13），驅(qū)動電極（15），壓焊塊（17），輸出壓焊塊（22），空氣橋（18），引線（16）半導(dǎo)體熱偶臂（20），金屬熱偶臂（21）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機械懸臂梁開關(guān)在線式微波功率檢測器，其特征在于：一個耦合度可調(diào)的基于MEMS懸臂梁開關(guān)（12）的微波功率耦合器，其可以實現(xiàn)緊耦合6dB，以及松耦合3dB兩個工作模式；通過驅(qū)動電極（15）上有無驅(qū)動電壓來控制懸臂梁開關(guān)的下拉和保持，從而使主傳輸線（5）與耦合傳輸線（7）連接或斷開，使得耦合器的耦合區(qū)為主線耦合區(qū)（10）和副線耦合（11），或僅僅是由相靠近的主、副線相耦合；該耦合器隔離端接隔離電阻（19），用于吸收由于輸入端口（1）阻抗失配引起的隔離端口處的微波功率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機械懸臂梁開關(guān)在線式微波功率檢測器，其特征在于：耦合器耦合輸出端口（3）接由半導(dǎo)體熱偶臂（20）和金屬熱偶臂（21）組成的熱堆，無論耦合器工作在何種模式下，由主線耦合到副線的微波功率將從耦合輸出端口（3）輸出，并直接被熱電偶吸收，根據(jù)Seebeck效益，熱電偶將微波功率轉(zhuǎn)化為熱電勢，在輸出壓焊塊以穩(wěn)定電壓的形式輸出。

4.一種如權(quán)利要求1所述的微機械懸臂梁開關(guān)在線式微波功率檢測器的制備方法，其特征在于制備方法為：

1）準(zhǔn)備砷化鎵襯底（24）：選用外延的半絕緣砷化鎵襯底，其中外延N^＋?砷化鎵的摻雜濃度為為10¹⁸cm^-3，其方塊電阻值為100～130Ω/；

2）在外延的N^＋?砷化鎵襯底涂覆光刻膠，保留預(yù)備制作歐姆接觸區(qū)和初步形成熱電堆的半導(dǎo)體熱偶臂（20）的光刻膠，然后去除光刻膠地方的外延的N^＋?砷化鎵被隔離，形成歐姆接觸區(qū)和初步形成熱電堆的半導(dǎo)體熱偶臂（20）；

3）反刻步驟2）中初步形成的熱電堆半導(dǎo)體熱偶臂（20），完全形成其摻雜濃度為10¹⁷cm^-3的熱電堆的半導(dǎo)體熱偶臂（20）；

4）光刻：去除不制作凸點（9）地方的光刻膠；

5）刻蝕，形成帶凸點（9）形狀的砷化鎵襯底；

6）在步驟3）得到的襯底上涂覆光刻膠，去除預(yù)備制作熱電堆的金屬熱偶臂（21）處的光刻膠；

7）在襯底（24）上濺射金鍺鎳/金，其厚度共為2700?；

8）剝離去除步驟6）中留下的光刻膠，連帶去除了光刻膠上的金鍺鎳/金，形成熱電堆的金屬熱偶臂（21）；

9）在步驟8）得到的襯底上涂覆光刻膠，去除預(yù)備制作隔離電阻（19）處的光刻膠；

10）在襯底上濺射氮化鉭，其厚度為1μm；

11）將步驟9）中留下的光刻膠剝離去除，連帶去除光刻膠上面的氮化鉭，初步形成由氮化鉭構(gòu)成的隔離電阻（19）；

12）在砷化鎵襯底（24）上涂覆光刻膠，去除預(yù)備制作由微帶線構(gòu)成的主線（5），副線（6），耦合傳輸線（7），MEMS懸臂梁（12）、MEMS懸臂梁的錨區(qū)（13）、驅(qū)動電極（15）、壓焊塊（17）、輸出壓焊塊（22）、空氣橋（18）以及引線（16）；

13）在襯底（24）上通過蒸發(fā)方式生長一層金，其厚度為0.3μm；

14）將步驟12）留下的光刻膠去除，連帶去除了光刻膠上面的金，初步形成由微帶線構(gòu)成的主線（5），副線（6），耦合傳輸線（7），MEMS懸臂梁（12）、MEMS懸臂梁的錨區(qū)（13）、驅(qū)動電極（15）、壓焊塊（17）、輸出壓焊塊（22）、空氣橋（18）以及引線（16）；

15）反刻氮化鉭，形成與隔離端口（4）相連接的隔離電阻（19）；

16）淀積并光刻聚酰亞胺犧牲層：在砷化鎵襯底上涂覆1.6μm厚的聚酰亞胺犧牲層，要求填滿凹坑，聚酰亞胺犧牲層的厚度決定了MEMS懸臂梁（12）與其下方驅(qū)動電極（15）上氮化硅介質(zhì)層（14）之間的距離以及空氣橋（18）的高度；光刻聚酰亞胺犧牲層，僅保留MEMS懸臂梁（12）和空氣橋（18）下方的犧牲層

17）通過蒸發(fā)方式生長用于電鍍的底金：蒸發(fā)鈦/金/鈦，作為底金，其厚度為500/1500/300?；

18）涂覆光刻膠，去除預(yù)備制作由微帶線構(gòu)成的主線（5），副線（6），耦合傳輸線（7），MEMS懸臂梁（12）、MEMS懸臂梁的錨區(qū)（13）、驅(qū)動電極（15）、壓焊塊（17）、輸出壓焊塊（22）、空氣橋（18）以及引線（16）地方的光刻膠；

19）電鍍一層金，其厚度為2μm；

20）去除步驟18）中留下的光刻膠；

21）反刻鈦/金/鈦，腐蝕底金，形成由微帶線構(gòu)成的主線（5），副線（6），耦合傳輸線（7），MEMS懸臂梁（12）、MEMS懸臂梁的錨區(qū)（13）、驅(qū)動電極（15）、壓焊塊（17）、輸出壓焊塊（22）、空氣橋（18）以及引線（16）；

22）將該砷化鎵襯底（24）背面減薄至100μm；

23）襯底背面干法刻蝕制作通孔（23）；

24）在該砷化鎵襯底（24）背面蒸發(fā)一層金；

25）釋放聚酰亞胺犧牲層：顯影液浸泡，去除MEMS懸臂梁（12）和空氣橋（18）下的聚酰亞胺犧牲層，去離子水稍稍浸泡，無水乙醇脫水，常溫下?lián)]發(fā)，晾干。