雙懸臂梁開關砷化鎵基低漏電流微波相位檢測器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明提出了雙懸臂梁開關GaAs(神化嫁）基低漏電流HEMT(高電子遷移率晶體 管）微波相位檢測器，屬于微電子機械系統的技術領域。
【背景技術】
[0002] 最近幾年里，混雜信號雷達和通信系統的出現，及其對微波元件方面的要求，推動 了微波相位測量技術的發展。快速電子掃描相控陣和脈沖壓縮雷達的發展使有源的和無源 的射頻元件的相位傳輸特性顯得更為重要了。所W，在運些領域中微波相位的檢測有著重 要的作用和意義。此外，同傳統的M0SFET器件相比，高速電子遷移率晶體管肥MT低噪聲、 高功率增益、低功耗、高載流子速度和較大的擊穿電場等優點被廣泛地應用于微波電路中。 而應用MEMS技術與傳統的HEMT器件相結合，實現了同一電路不同模式切換，可控等功能。 本發明即是基于GaAsMMIC工藝設計的一種雙懸臂梁開關柵HEMT微波相位檢測器。

【發明內容】

[0003] 技術問題：本發明的目的是實現一種雙懸臂梁開關柵HEMT微波相位檢測器。實 現了一個電路多種功能、低功耗、低成本。而且，當只有一個懸臂梁開關柵被下拉，對應下方 形成二維電子氣溝道；另外一個懸臂梁開關柵處于懸浮狀態，對應下方為高阻區；有利于 增大器件反向擊穿電壓。
[0004] 技術方案：與傳統HEMT管的柵極不同，本發明中兩個懸臂梁設計在兩個柵極上方 起開關的作用，用W控制HEMT管的信號傳輸偏置電壓經高頻扼流圈輸入懸臂梁上，下拉電 極接地，待測信號與參考信號分別通過雙懸臂梁輸入。雙懸臂梁被下拉到與柵極接觸，下方 溝道處形成二維電子氣2DEG，HEMT管導通，信號經HEMT管傳輸。基于此工作原理本發明將 信號放大模塊與相位檢測模塊集成到一起，應用雙懸臂梁開關柵選通不同的輸入信號，使 得同一電路可W在信號放大與相位檢測兩種不同模式下切換， 陽0化]本發明的雙懸臂梁開關神化嫁基低漏電流微波相位檢測器由雙懸臂梁開關HEMT管與低通濾波器級聯構成，雙懸臂梁開關HEMT管為增強型，基于半絕緣GaAs襯底制作，弓I 線和輸入引線都是Au制作；在GaAs襯底上設有本征GaAs層，在本征GaAs層上設有本征 AlGaAs隔離層，在本征AlGaAs隔離層上設有N+AlGaAs層，柵極位于GaAs襯底上，柵極的上 方設有懸臂梁，懸臂梁的一端固定在錯區上，兩個錯區制作在N+AlGaAs層上，下拉電極制 作在懸臂梁正下方的柵級的外側，下拉電極上方是一層絕緣層。
[0006] 所述的懸臂梁，其下拉偏置電壓設計與肥MT管的闊值電壓相等；當懸臂梁上偏置 電壓達到或大于闊值電壓時，懸臂梁被下拉到貼在柵極上，柵極下方形成二維電子氣溝道， 從而使HEMT管導通；柵極通過N+AlGaAs層控制供給溝道的載流子的數量，載流子被限制在 本征GaAs層中的勢阱內，形成一個二維電子氣2DEG，本征AlGaAs隔離層把N+AlGaAs層中 的離化施主與2DEG中的自由電子分隔開，確保了溝道中的高遷移率。
[0007] 所述的懸臂梁，其偏置電壓經高頻扼流圈輸入懸臂梁上，下拉電極接地，待測信號 與參考信號分別通過雙懸臂梁輸入；當兩個懸臂梁都被下拉而導通時，輸入信號通過雙懸 臂梁開關肥MT管實現信號相乘，經低通濾波器后濾除高頻分量，得到與相位差相關的分量 完成相位檢測，輸出相位檢測信號；當雙懸臂梁開關HEMT管的僅其中一個懸臂梁被下拉而 導通，對應下方為二維電子氣溝道，另外一個懸臂梁處于懸浮狀態，對應下方為高阻區，形 成一個被二維電子氣溝道與高阻區串聯具有高擊穿電壓的放大器，選通的信號輸入雙懸臂 梁開關HEMT管實現信號放大，輸出放大信號，使得同一電路可W在信號放大與相位檢測兩 種不同模式下切換。
[0008] 所述的雙懸臂梁開關GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測器在工作中，懸臂梁開 關的引入使得HEMT管具有更好的信號可控性，為電路實現多種模式之間切換提供了可能， 同時降低了柵極漏電流，降低了漏電流功耗。
[0009] 本發明中，在傳統HEMT管的柵極上方設計懸臂梁，并與HEMT管柵極外側的下拉電 極和絕緣層共同構成一個懸臂梁開關結構。該懸臂梁開關的下拉偏置電壓設計與肥MT管 的闊值電壓相等。當偏置電壓達到或大于闊值電壓時，懸臂梁才會下拉到貼在柵極上，對應 下方形成二位電子氣溝道，從而使肥MT管導通。懸臂梁開關的引入使得肥MT管具有更好 的信號可控性，為電路實現多種模式之間切換提供了可能。對于傳統的集成電路而言，其信 號放大模塊與相位檢測模塊是獨立分開的，分開的電路模塊不僅提高了成本，而且無形中 增加了功率消耗；而本發明將信號放大模塊與相位檢測模塊集成到一起，應用雙懸臂梁開 關選通不同的輸入信號，使得同一電路可W在信號放大與相位檢測兩種不同模式下切換， 實現了一個電路多種功能、低功耗、低成本。而且，當只有一個懸臂梁被下拉，對應下方形成 二維電子氣溝道；另外一個懸臂梁處于懸浮狀態，對應下方為高阻區；有利于增大器件的 反向擊穿電壓。
[0010] 有益效果：本發明的雙懸臂梁開關GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測器通過引 入懸臂梁開關結構，使得器件具有更好的信號控制性，同時降低了柵極漏電流，降低了漏電 流功耗。本發明將信號放大模塊與相位檢測模塊集成到一起，通過雙懸臂梁開關選通不同 的輸入信號，就可W在同一電路下實現信號放大與相位檢測兩種不同模式下切換，實現了 一個電路多種功能、低功耗、低成本。而且，當只有一個懸臂梁被下拉，其對應下方形成二維 電子氣溝道；另外一個懸臂梁處于懸浮狀態，對應下方為高阻區；有利于增大器件反向擊 穿電壓。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發明雙懸臂梁開關GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測器的俯視圖。
[0012] 圖2為圖1雙懸臂梁開關GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測器P-P'向的剖面 圖。
[0013] 圖3為圖1雙懸臂梁開關GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測器A-A'向的剖面 圖。
[0014] 圖4為圖1雙懸臂梁開關HEMT管的兩個懸臂梁均下拉時的溝道示意圖。
[0015] 圖5為圖1雙懸臂梁開關HEMT管的單個懸臂梁下拉時的溝道示意圖。
[0016] 圖中包括：N+AlGaAs層1，本征AlGaAs隔離層2,本征GaAs層3,GaAs襯底4， N+GaAs有源區5,懸臂梁6,柵極7,下拉電極8,絕緣層9,錯區10,通孔11，引線12,輸入引 線13,雙懸臂梁開關HEMT管14,低通濾波器15,高頻扼流圈16,相位檢測輸出17,信號放大 輸出18。
【具體實施方式】
[0017] 本發明是由雙懸臂梁開關HEMT管14與低通濾波器15級聯構成，雙懸臂梁開關 肥MT管14為增強型，基于半絕緣GaAs襯底4制作，其引線12和輸入引線13都是Au制作 的。HEMT管14的柵極7通過N+AlGaAs層1控制供給溝道的載流子的數量。載流子被限 制在本征GaAs層3中的勢阱內，形成一個二維電子氣（2DEG)。本征AlGaAs隔離層2把 N+AlGaAs層1中的離化施主與2DEG中的自由電子分隔開，確保了溝道中的高遷移率。
[0018] 本發明中的HEMT管14的柵極7的上方，設計兩個懸臂梁6 ;懸臂梁6的兩個錯區 10制作在N+AlGaAs層1上，懸臂梁6的下拉電極8制作在懸臂梁6的正下方，HEMT管14 的柵極7的外側，下拉電極8上方是一層絕緣層9。偏置電壓經高頻扼流圈16輸入懸臂梁 6上，下拉電極8接地。
[0019] 本發明中，懸臂梁的下拉偏置電壓設計為與肥MT管的闊值電壓相等。待測信號與 參考信號分別通過雙懸臂梁6輸入，當偏置電壓達到或大于闊值電壓時，懸臂梁6才會下拉 到貼在柵極7上，下方形成二維電子氣溝道，從而使HEMT管14導通；通過控制懸臂梁6的 下拉選通不同的輸入信號，從而使得同一電路可W在信號放大與相位檢測兩種不同模式下 切換，實現了一個電路多種功能、低功耗、低成本。其兩種模式工作原理可W解釋如下：
[0020] 相位檢測模式：當雙懸臂梁開關HEMT管14的兩個懸臂梁6都被下拉而導通時，如 圖4所示雙懸臂梁HEMT管1下方形成溝道，輸入信號通過雙懸臂梁開關HEMT管14實現信 號相乘，經低通濾波器15后完成相位檢測，輸出相位檢測信號17。具體地，參考信號11"接 到電位接近于地的輸入柵極，有較靈敏的控制作用；而待測信號Ub接在較高的柵極端；直