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      雙懸臂梁開關(guān)砷化鎵基低漏電流微波相位檢測(cè)器的制造方法

      文檔序號(hào):9395702閱讀:490來(lái)源:國(guó)知局
      雙懸臂梁開關(guān)砷化鎵基低漏電流微波相位檢測(cè)器的制造方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明提出了雙懸臂梁開關(guān)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(cè)器,屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 最近幾年里,混雜信號(hào)雷達(dá)和通信系統(tǒng)的出現(xiàn),及其對(duì)微波元件方面的要求,推動(dòng) 了微波相位測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。快速電子掃描相控陣和脈沖壓縮雷達(dá)的發(fā)展使有源的和無(wú)源 的射頻元件的相位傳輸特性顯得更為重要了。所W,在運(yùn)些領(lǐng)域中微波相位的檢測(cè)有著重 要的作用和意義。此外,同傳統(tǒng)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(chǎng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于微波電路中。 而應(yīng)用MEMS技術(shù)與傳統(tǒng)的HEMT器件相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了同一電路不同模式切換,可控等功能。 本發(fā)明即是基于GaAsMMIC工藝設(shè)計(jì)的一種雙懸臂梁開關(guān)柵HEMT微波相位檢測(cè)器。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003] 技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種雙懸臂梁開關(guān)柵HEMT微波相位檢測(cè)器。實(shí) 現(xiàn)了一個(gè)電路多種功能、低功耗、低成本。而且,當(dāng)只有一個(gè)懸臂梁開關(guān)柵被下拉,對(duì)應(yīng)下方 形成二維電子氣溝道;另外一個(gè)懸臂梁開關(guān)柵處于懸浮狀態(tài),對(duì)應(yīng)下方為高阻區(qū);有利于 增大器件反向擊穿電壓。
      [0004] 技術(shù)方案:與傳統(tǒng)HEMT管的柵極不同,本發(fā)明中兩個(gè)懸臂梁設(shè)計(jì)在兩個(gè)柵極上方 起開關(guān)的作用,用W控制HEMT管的信號(hào)傳輸偏置電壓經(jīng)高頻扼流圈輸入懸臂梁上,下拉電 極接地,待測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)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(dǎo)通,信號(hào)經(jīng)HEMT管傳輸?;诖斯ぷ髟肀景l(fā)明將 信號(hào)放大模塊與相位檢測(cè)模塊集成到一起,應(yīng)用雙懸臂梁開關(guān)柵選通不同的輸入信號(hào),使 得同一電路可W在信號(hào)放大與相位檢測(cè)兩種不同模式下切換, 陽(yáng)0化]本發(fā)明的雙懸臂梁開關(guān)神化嫁基低漏電流微波相位檢測(cè)器由雙懸臂梁開關(guān)HEMT管與低通濾波器級(jí)聯(lián)構(gòu)成,雙懸臂梁開關(guān)HEMT管為增強(qiáng)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(shè)有本征GaAs層,在本征GaAs層上設(shè)有本征 AlGaAs隔離層,在本征AlGaAs隔離層上設(shè)有N+AlGaAs層,柵極位于GaAs襯底上,柵極的上 方設(shè)有懸臂梁,懸臂梁的一端固定在錯(cuò)區(qū)上,兩個(gè)錯(cuò)區(qū)制作在N+AlGaAs層上,下拉電極制 作在懸臂梁正下方的柵級(jí)的外側(cè),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(shè)計(jì)與肥MT管的闊值電壓相等;當(dāng)懸臂梁上偏置 電壓達(dá)到或大于闊值電壓時(shí),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(dǎo)通;柵極通過N+AlGaAs層控制供給溝道的載流子的數(shù)量,載流子被限制在 本征GaAs層中的勢(shì)阱內(nèi),形成一個(gè)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(jīng)高頻扼流圈輸入懸臂梁上,下拉電極接地,待測(cè)信號(hào) 與參考信號(hào)分別通過雙懸臂梁輸入;當(dāng)兩個(gè)懸臂梁都被下拉而導(dǎo)通時(shí),輸入信號(hào)通過雙懸 臂梁開關(guān)肥MT管實(shí)現(xiàn)信號(hào)相乘,經(jīng)低通濾波器后濾除高頻分量,得到與相位差相關(guān)的分量 完成相位檢測(cè),輸出相位檢測(cè)信號(hào);當(dāng)雙懸臂梁開關(guān)HEMT管的僅其中一個(gè)懸臂梁被下拉而 導(dǎo)通,對(duì)應(yīng)下方為二維電子氣溝道,另外一個(gè)懸臂梁處于懸浮狀態(tài),對(duì)應(yīng)下方為高阻區(qū),形 成一個(gè)被二維電子氣溝道與高阻區(qū)串聯(lián)具有高擊穿電壓的放大器,選通的信號(hào)輸入雙懸臂 梁開關(guān)HEMT管實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大,輸出放大信號(hào),使得同一電路可W在信號(hào)放大與相位檢測(cè)兩 種不同模式下切換。
      [0008] 所述的雙懸臂梁開關(guān)GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測(cè)器在工作中,懸臂梁開 關(guān)的引入使得HEMT管具有更好的信號(hào)可控性,為電路實(shí)現(xiàn)多種模式之間切換提供了可能, 同時(shí)降低了柵極漏電流,降低了漏電流功耗。
      [0009] 本發(fā)明中,在傳統(tǒng)HEMT管的柵極上方設(shè)計(jì)懸臂梁,并與HEMT管柵極外側(cè)的下拉電 極和絕緣層共同構(gòu)成一個(gè)懸臂梁開關(guān)結(jié)構(gòu)。該懸臂梁開關(guān)的下拉偏置電壓設(shè)計(jì)與肥MT管 的闊值電壓相等。當(dāng)偏置電壓達(dá)到或大于闊值電壓時(shí),懸臂梁才會(huì)下拉到貼在柵極上,對(duì)應(yīng) 下方形成二位電子氣溝道,從而使肥MT管導(dǎo)通。懸臂梁開關(guān)的引入使得肥MT管具有更好 的信號(hào)可控性,為電路實(shí)現(xiàn)多種模式之間切換提供了可能。對(duì)于傳統(tǒng)的集成電路而言,其信 號(hào)放大模塊與相位檢測(cè)模塊是獨(dú)立分開的,分開的電路模塊不僅提高了成本,而且無(wú)形中 增加了功率消耗;而本發(fā)明將信號(hào)放大模塊與相位檢測(cè)模塊集成到一起,應(yīng)用雙懸臂梁開 關(guān)選通不同的輸入信號(hào),使得同一電路可W在信號(hào)放大與相位檢測(cè)兩種不同模式下切換, 實(shí)現(xiàn)了一個(gè)電路多種功能、低功耗、低成本。而且,當(dāng)只有一個(gè)懸臂梁被下拉,對(duì)應(yīng)下方形成 二維電子氣溝道;另外一個(gè)懸臂梁處于懸浮狀態(tài),對(duì)應(yīng)下方為高阻區(qū);有利于增大器件的 反向擊穿電壓。
      [0010] 有益效果:本發(fā)明的雙懸臂梁開關(guān)GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測(cè)器通過引 入懸臂梁開關(guān)結(jié)構(gòu),使得器件具有更好的信號(hào)控制性,同時(shí)降低了柵極漏電流,降低了漏電 流功耗。本發(fā)明將信號(hào)放大模塊與相位檢測(cè)模塊集成到一起,通過雙懸臂梁開關(guān)選通不同 的輸入信號(hào),就可W在同一電路下實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大與相位檢測(cè)兩種不同模式下切換,實(shí)現(xiàn)了 一個(gè)電路多種功能、低功耗、低成本。而且,當(dāng)只有一個(gè)懸臂梁被下拉,其對(duì)應(yīng)下方形成二維 電子氣溝道;另外一個(gè)懸臂梁處于懸浮狀態(tài),對(duì)應(yīng)下方為高阻區(qū);有利于增大器件反向擊 穿電壓。
      【附圖說(shuō)明】
      [0011] 圖1為本發(fā)明雙懸臂梁開關(guān)GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測(cè)器的俯視圖。
      [0012] 圖2為圖1雙懸臂梁開關(guān)GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測(cè)器P-P'向的剖面 圖。
      [0013] 圖3為圖1雙懸臂梁開關(guān)GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測(cè)器A-A'向的剖面 圖。
      [0014] 圖4為圖1雙懸臂梁開關(guān)HEMT管的兩個(gè)懸臂梁均下拉時(shí)的溝道示意圖。
      [0015] 圖5為圖1雙懸臂梁開關(guān)HEMT管的單個(gè)懸臂梁下拉時(shí)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(qū)5,懸臂梁6,柵極7,下拉電極8,絕緣層9,錯(cuò)區(qū)10,通孔11,引線12,輸入引 線13,雙懸臂梁開關(guān)HEMT管14,低通濾波器15,高頻扼流圈16,相位檢測(cè)輸出17,信號(hào)放大 輸出18。
      【具體實(shí)施方式】
      [0017] 本發(fā)明是由雙懸臂梁開關(guān)HEMT管14與低通濾波器15級(jí)聯(lián)構(gòu)成,雙懸臂梁開關(guān) 肥MT管14為增強(qiáng)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(shù)量。載流子被限 制在本征GaAs層3中的勢(shì)阱內(nèi),形成一個(gè)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(fā)明中的HEMT管14的柵極7的上方,設(shè)計(jì)兩個(gè)懸臂梁6 ;懸臂梁6的兩個(gè)錯(cuò)區(qū) 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(cè),下拉電極8上方是一層絕緣層9。偏置電壓經(jīng)高頻扼流圈16輸入懸臂梁 6上,下拉電極8接地。
      [0019] 本發(fā)明中,懸臂梁的下拉偏置電壓設(shè)計(jì)為與肥MT管的闊值電壓相等。待測(cè)信號(hào)與 參考信號(hào)分別通過雙懸臂梁6輸入,當(dāng)偏置電壓達(dá)到或大于闊值電壓時(shí),懸臂梁6才會(huì)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(dǎo)通;通過控制懸臂梁6的 下拉選通不同的輸入信號(hào),從而使得同一電路可W在信號(hào)放大與相位檢測(cè)兩種不同模式下 切換,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)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(cè)模式:當(dāng)雙懸臂梁開關(guān)HEMT管14的兩個(gè)懸臂梁6都被下拉而導(dǎo)通時(shí),如 圖4所示雙懸臂梁HEMT管1下方形成溝道,輸入信號(hào)通過雙懸臂梁開關(guān)HEMT管14實(shí)現(xiàn)信 號(hào)相乘,經(jīng)低通濾波器15后完成相位檢測(cè),輸出相位檢測(cè)信號(hào)17。具體地,參考信號(hào)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(cè)信號(hào)Ub接在較高的柵極端;直
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