[發明專利]一種基于微機械間接熱電式功率傳感器的倍頻器及制法

有效

• 申請號: 201310245085.5
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103346738A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 廖小平;楊國
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03B19/00
• 分類號: H03B19/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于微機械間接熱電式功率傳感器的倍頻器，其特征在于：包括襯底（1）、設置在襯底（1）上的功合器和MEMS間接式微波功率傳感器、以及外接的壓控振蕩器和除法器，在襯底（1）上定義一條對稱軸線；所述功合器形成沿對稱軸線對稱的結構，包括地線（2）、共面波導傳輸線（3）、兩段不對稱共面帶線（4）、隔離電阻（5）、兩組固支梁（12）和錨區（13）；所述MEMS間接式微波功率傳感器包括兩組終端電阻（6）、金屬熱偶臂（7）、半導體熱偶臂（8）、金屬連接線（9）和兩個直流輸出塊（10）；

所述地線（2）形成沿對稱軸線對稱的結構，包括對稱位于對稱軸線兩側且不相接觸的兩段側邊地線、對稱位于對稱軸線上的一段公共地線；

所述共面波導傳輸線（3）形成沿對稱軸線對稱的結構，包括位于對稱軸線兩側且不相連接的兩段輸入共面波導傳輸線、對稱位于對稱軸線上的一段輸出共面波導傳輸線；所述兩段輸入共面波導傳輸線分別與兩段不對稱共面帶線（4）輸入端相連接；所述兩段不對稱共面帶線（4）輸入端通過隔離電阻（5）隔離，所述兩段不對稱共面帶線（4）輸出端相連接后接入輸出共面波導傳輸線；所述兩段不對稱共面帶線（4）和隔離電阻（5）形成沿對稱軸線對稱的結構；所述兩段輸入共面波導傳輸線分別作為參考信號輸入端口和反饋信號輸入端口，所述輸出共面波導傳輸線作為信號輸出端口；

所述兩組固支梁（12）分別設置在對稱軸線的兩側且相對對稱軸線對稱，所述固支梁（12）跨接在位于同一側的輸入共面波導傳輸部分的上方，兩端分別通過錨區（13）固定在位于同一側的地線（2）側邊地線和公共地線上；

所述輸出共面波導傳輸線分別與兩段側邊地線通過一組終端電阻（6）相連接，所述兩組終端電阻（6）分別對應設置有一組熱電偶；所述兩組熱電偶的一端通過金屬連接線（9）串聯連接，另一端分別通過金屬連接線（9）與直流輸出塊（10）相連接；其中一個直流輸出塊（10）與壓控振蕩器的輸入端相連接，另一個直流輸出塊（10）接地；所述熱電偶由金屬熱偶臂（7）和半導體熱偶臂（8）組成；

所述壓控振蕩器的輸出端與除法器輸入端相連，所述除法器的輸出端與反饋信號輸入端口相連。

2.根據權利要求1所述的一種基于微機械間接熱電式功率傳感器的倍頻器，其特征在于：所述共面波導傳輸線（3）和固支梁（12）之間設有氮化硅介質層（11），所述氮化硅介質層（11）覆蓋在共面波導傳輸線（3）上。

3.一種如權利要求1所述基于微機械間接熱電式功率傳感器的倍頻器的制備方法，其特征在于包含如下步驟：

（1）制作砷化鎵襯底：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10¹⁸cm^-3，其方塊電阻值為100～130Ω/□；

（2）光刻并隔離外延的N^＋砷化鎵，形成熱電堆的半導體熱偶臂的圖形和歐姆接觸區；

（3）反刻N^＋砷化鎵，形成其摻雜濃度為10¹⁷cm^-3的熱電堆的半導體熱偶臂；

（4）光刻：去除將要保留金鍺鎳/金地方的光刻膠；

（5）濺射金鍺鎳/金，其厚度共為

（6）剝離，形成熱電堆的金屬熱偶臂；

（7）光刻：去除將要保留氮化鉭地方的光刻膠；

（8）濺射氮化鉭，其厚度為1μm；

（9）剝離；

（10）光刻：去除將要保留第一層金的地方的光刻膠；

（11）蒸發第一層金，其厚度為0.3μm；

（12）剝離，形成共面波導傳輸線、不對稱共面帶線、地線、MEMS固支梁的錨區、直流輸出塊和金屬連接線；

（13）反刻氮化鉭，形成終端電阻，其方塊電阻為25Ω/□；

（14）淀積氮化硅：用等離子體增強型化學氣相淀積法工藝生長厚的氮化硅介質層；

（15）光刻并刻蝕氮化硅介質層：保留在MEMS固支梁下方共面波導傳輸線上的氮化硅；

（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固支梁與其下方在主線共面波導傳輸線上氮化硅介質層之間的距離；光刻聚酰亞胺犧牲層，僅保留固支梁下方的犧牲層；

（17）蒸發鈦/金/鈦，其厚度為蒸發用于電鍍的底金；

（18）光刻：去除要電鍍地方的光刻膠；

（19）電鍍金，其厚度為2μm；

（20）去除光刻膠：去除不需要電鍍地方的光刻膠；

（21）反刻鈦/金/鈦，腐蝕底金，形成共面波導傳輸線、不對稱共面帶線、地線、MEMS固支梁、直流輸出塊和金屬連接線；

（22）將該砷化鎵襯底背面減薄至100μm；

（23）釋放聚酰亞胺犧牲層：顯影液浸泡，去除MEMS固支梁下的聚酰亞胺犧牲層，去離子水稍稍浸泡，無水乙醇脫水，常溫下揮發，晾干；

（24）外接壓控振蕩器和除法器。