[發明專利]基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統及其制備方法

有效

• 申請號: 201510084666.4
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104655921B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 王德波;何素峰
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01R21/00
• 分類號: G01R21/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

本發明公開了基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統及其制備方法，該方法用于在線式測量，在中心信號線傳輸過程中，MEMS懸臂梁與傳輸線之間會產生靜電力，使懸臂梁下拉，那么懸臂梁與測試電極之間的間距變小，從而其電容值發生改變，通過測量變化的電容值，得到與之一一對應的微波功率。本發明的基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統包括砷化鎵襯底，在襯底上設有面波導中心信號線(A)、并聯的MEMS懸臂梁結構(B)以及電容式微波功率傳感器(C)。當微波信號在面波導中心信號線上傳輸時，兩個并聯的MEMS懸臂梁在靜電力的作用下產生位移，待測功率由電容式微波功率傳感器檢測。

技術領域

本發明涉及微電子機械系統技術領域，特別涉及一種基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統及其制備方法。

背景技術

在微電子機械系統(即：MEMS)的微波研究中，微波功率是表征微波信號的一個重要參數。在微波信號的產生、傳輸及接收各個環節的研究中，微波功率的檢測是必不可少的。常見的在線式微波功率檢測系統是基于熱電轉換原理的耦合式微波功率檢測系統，但該檢測系統動態范圍小、靈敏低。由于MEMS懸臂梁結構對微波功率信號更加敏感，而且MEMS懸臂梁感應微波信號產生的位移較之MEMS固支梁更大，系統測量的動態范圍由懸臂梁的位移決定，因此本發明能夠很好地解決上述的問題。

發明內容

本發明目的在于提供了一種基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統，與傳統的在線式微波功率檢測系統相比，該系統大大的提高了微波功率檢測的動態范圍和靈敏度。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：本發明提供了一種基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統，該系統包括共面波導中心信號線1、懸臂梁2、測試電極3、壓焊塊一4、地線5、空氣橋6、測試電極傳輸線7、壓焊塊二8、砷化鎵襯底9；所述的砷化鎵襯底9上方設有共面波導傳輸線，在共面波導中心信號線(1)上方設有懸臂梁2；懸臂梁2下方設有測試電極3，測試電極3通過金線連接測試電極傳輸線7；測試電極傳輸線7通過金線連接壓焊塊二8；壓焊塊一4通過金線連接懸臂梁2；空氣橋6通過金線連接地線5；所述的共面波導傳輸線是由共面波導中心信號線1、共面波導地線5和空氣橋6組成。

本發明所述的測試電極(3)的傳輸線從懸臂梁(2)的平行方向引出。

本發明還提供了一種基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統的制備方法，該方法包括如下步驟：

步驟1：準備砷化鎵襯底；選用的是未摻雜的砷化鎵襯底；

步驟2：濺射鈦/金/鈦；濺射用于電鍍共面波導傳輸線、測試電極和并聯結構MEMS懸臂梁的底金，鈦/金/鈦的厚度為

步驟3：淀積氮化硅介質層；用等離子體增強化學氣相淀積法方法生長的氮化硅介質層；

步驟4：光刻并刻蝕氮化硅介質層；保留并聯結構MEMS懸臂梁下方CPW的中心信號線、測試電極傳輸線上和測試電極上的氮化硅；

步驟5：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并聯結構MEMS懸臂梁與氮化硅介質層之間的高度，光刻聚酰亞胺犧牲層，僅保留并聯結構MEMS懸臂梁下的犧牲層；

步驟6：電鍍金；電鍍共面波導傳輸線和并聯結構MEMS懸臂梁，厚度為2μm；

步驟7：去除光刻膠、釋放犧牲層；用顯影液釋放懸臂梁結構下方的聚酰亞胺犧牲層，并用無水乙醇脫水，形成并聯結構的MEMS懸臂梁。

有益效果：

1、本發明靈敏度很高，設計了兩個并聯的MEMS懸臂梁，由于MEMS懸臂梁結構對微波功率信號更加敏感，采用并聯的MEMS懸臂梁結構從而可以大大提高器件的靈敏度。