[發明專利]基于微機械固支梁電容式功率傳感器的倍頻器及制備方法

有效

• 申請號: 201310245642.3
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103326668A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 廖小平;喬威
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03B19/00
• 分類號: H03B19/00;G01R21/02;B81B7/02
• 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.基于微機械固支梁電容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）上的共面波導信號線（2）、地線（3）、兩對MEMS固支梁結構、功合器、終端匹配電阻（9）和MEMS固支梁結構電容式功率傳感器，以及外接電容三點式壓控振蕩器和除法器，在所述襯底（1）上定義一條對稱軸線；?

所述地線（3）以對稱軸線為中心形成對稱分布，包括對稱分布于該對稱軸線的兩條側邊地線和一條位于對稱軸線上的中心地線；所述兩條側邊地線上各有一個對稱分布的缺口；所述共面波導信號線（2）以對稱軸線為中心形成對稱分布，包括對稱分布于該對稱軸線的兩條輸入共面波導信號線和一條位于對稱軸線上的輸出共面波導信號線；所述兩條輸入共面波導信號線分別作為輸入信號和反饋信號的輸入端；所述輸出共面波導信號線與側邊地線之間設有終端匹配電阻（9）；?

所述功合器以對稱軸線為中心形成對稱分布，包括對稱分布于該對稱軸線的兩條不對稱共面帶線信號線（8）和隔離電阻（7）；所述的兩條不對稱共面帶線信號線（8）的輸入端通過隔離電阻（7）隔離，且分別與兩條輸入共面波導信號線相連；所述的兩條不對稱共面帶線信號線（8）的輸出端相連后接入所述輸出共面波導信號線；?

所述兩對MEMS固支梁結構分別記為第一對固支梁結構和第二對固支梁結構；所述第一對MEMS固支梁結構包括相對對稱軸線對稱的兩個第一固支梁（41），所述兩個第一固支梁（41）分別橫跨在相應側的輸入共面波導信號線的上方，所述第一固支梁（41）的兩端分別通過錨區（5）固定在中心地線和同一側的側邊地線上；所述第二對MEMS固支梁結構包括相對對稱軸線對稱的兩個第二固支梁（42），所述兩個第二固支梁（42）分別通過錨區（5）連接同一側的側邊地線的缺口兩端；?

所述MEMS固支梁結構電容式功率傳感器，包括一個第三固支梁結構、兩個傳感電極（10）、兩個壓焊塊（12）；所述第三固支梁結構中的第三固支梁（43）位于所述輸出共面波導信號線的上方、第三固支梁（43）的兩端分別通過錨區（5）與兩側的側邊地線相連；所述兩個傳感電極（10）均位于第三固支梁結構下方且對稱分布于輸出共面波導信號線和對應側邊地線之間，所述傳感電極（10）與其上方的第三固支梁（43）之間形成可變電容；所述兩個傳感電極（10）各自通過一條連接線（11）與其同側一個壓焊塊（12）相連，與兩個傳感電極（10）相連的兩條連接線（11）分別穿過兩側的側邊地線的缺口；所述另一個壓焊塊（12）通過一條連接線（11）與其中一條側邊地線相連；?

所述外接電容三點式壓控振蕩器的兩個輸入端分別與所述兩個壓焊塊（12）相連；所述外接壓控振蕩器的輸出信號經過除法器后作為反饋信號連接至所述輸入共面波導信號線。?

2.根據權利要求1所述的基于微機械固支梁電容式功率傳感器的倍頻器，其特征?在于：在所述第一對MEMS固支梁結構中，第一固支梁（41）對應下方的輸入共面波導信號線上覆蓋有絕緣介質層（6）；在所述第二對MEMS固支梁結構中，第二固支梁（42）下方的連接線（11）上覆蓋有絕緣介質層（6）；在所述MEMS固支梁結構電容式功率傳感器中的固支梁結構中，第三固支梁（43）下方的傳感電極（10）和輸出共面波導信號線上覆蓋有絕緣介質層（6）。?

3.根據權利要求1所述的基于微機械固支梁電容式功率傳感器的倍頻器，其特征在于：所述襯底（1）的材料為砷化鎵。?

4.根據權利要求1所述的基于微機械固支梁電容式功率傳感器的倍頻器，其特征在于：所述隔離電阻（7）和終端匹配電阻（9）的材料為氮化鉭。?

5.根據權利要求1所述的基于微機械固支梁電容式功率傳感器的倍頻器，其特征在于：所述絕緣介質層（6）的材料為氮化硅。?

6.基于微機械固支梁電容式功率傳感器的倍頻器的制備方法，包括以下步驟：?

1）準備砷化鎵襯底：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：去除將要保留氮化鉭地方的光刻膠；?

3）濺射氮化鉭，其厚度為1μm；?

4）剝離；?

5）光刻：去除將要保留第一層金的地方的光刻膠；?

6）蒸發第一層金，其厚度為0.3μm；?

7）剝離，初步形成CPW信號線和地線、ACPS信號線和地線、MEMS固支梁的錨區、傳感電極、傳感電極的壓焊塊、輸出壓焊塊以及連接線?

8）反刻氮化鉭，形成終端電阻和隔離電阻，其方塊電阻為25Ω/□；?

9）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；?

10）光刻并刻蝕氮化硅介質層：保留在MEMS固支梁下方CPW信號線上的氮化硅；?

11）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梁與氮化硅介質層所在平面的距離；光刻聚酰亞胺犧牲層，僅保留固支梁下方的犧牲層；?

12）蒸發鈦/金/鈦，其厚度為蒸發用于電鍍的底金；?

13）光刻：去除要電鍍地方的光刻膠；?

14）電鍍金，其厚度為2μm；?

15）去除光刻膠：去除不需要電鍍地方的光刻膠；?

16）反刻鈦/金/鈦，腐蝕底金，形成CPW信號線、地線、ACPS信號線、MEMS固支梁、壓焊塊和金屬連接線；?

17）將該砷化鎵襯底背面減薄至100μm；?

18）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。?