基于GaAs基低漏电流双固支梁开关频率检测器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明提出了基于GaAs(神化嫁）基低漏电流双固支梁开关HEMT(高电子迁移率 晶体管）的频率检测器，属于微电子机械系统（MEM巧的技术领域。
【背景技术】
[0002] 在微波技术领域，微波频率是表征微波信号的一个重要参数。随着微波通信、雷达 检测和导航技术的发展，微波频率检测系统的应用也变得越来越广泛。微波频率检测的方 法主要有计数法、光子法、谐振法和矢量合成法。矢量合成法与前=种方法相比，具有工作 频带宽、结构简单的优点。
[0003] 目前电路和器件的小型化仍然是一个重要的课题。电路和器件的小型化，不仅可 W节约巧片的面积，降低生产成本，同时还增加了电子系统的便携性。通过多功能电路，即 一个电路实现多种功能，可W有效的实现巧片面积的减小，具有可观的市场应用价值。随着 MEMS技术的快速发展，对梁结构有了比较深入的研究和认识，使本发明基于GaAs基低漏电 流双固支梁开关HEMT的频率检测器成为了可能。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明的目的是提供一种基于GaAs基低漏电流双固支梁开关HEMT的 频率检测器，两个固支梁在HEMT栅极的上方，由偏置电压控制其状态，作用相当于开关，在 HEMT处于非工作状态时，由于固支梁处于悬浮态，栅极漏电流减小，降低了静态功耗。通过 改变梁的状态和A/4延迟线的设计，电路可W实现频率检测和信号放大两种功能，节约了 巧片的面积，降低了成本。
[0005] 技术方案；本发明是一种基于GaAs基低漏电流双固支梁开关频率检测器，GaAs 基低漏电流双固支梁开关HEMTW半绝缘的GaAs为衬底，在衬底上设有本征GaAs层，本征 GaAs层上设有本征AlGaAs层、源区和漏区，本征AlGaAs层上设有N+AlGaAs层，在N+AlGaAs 层上设有栅极金属层，栅极金属层的上方设有两个固支梁；固支梁材料为Au，横跨在两个 错区上，错区和输入引线相连，作为HEMT微波信号和直流偏置信号的输入端；其中，微波 信号由微波信号输入端口输入，通过隔直电容后分为两路，分别经分别经A/100延迟线和 入/4延迟线再经输入引线和错区输入到两个固支梁上；直流偏置信号由第一置端口和第 二偏置端口输入，通过高频扼流圈分别经输入引线和错区输入到两个固支梁上；在固支梁 的下方各有两个下拉电极，下拉电极接地，下拉电极的上面覆盖一层绝缘的氮化娃介质层， 固支梁的下拉电压设置为HEMT的阔值电压；本征GaAs层和本征AlGaAs层间的异质结形成 的二维电子气通道，在非工作状态时被肖特基接触的耗尽区阻断，在施加偏置电压使固支 梁下拉时，肖特基接触的耗尽区变窄，二维电子气通道处于导通状态；有源区引线孔设置在 源区和漏区上，有源区引线接有源区引线孔。
[0006] 该频率检测器通过施加直流偏置电压和控制A/4延迟线是否接地实现频率检测 和信号放大两种功能；频率检测时施加直流偏置电压使两个固支梁都处于下拉状态，待测 微波信号经过A/4延迟线和A/lOO延迟线后产生两路频率相等和存在一定相位差的信 号，输入到HEMT的栅极金属层上，经HEMT实现信号混频，输出的源漏极饱和电流包含了相 位信息的电流分量，通过低通滤波器滤去源漏极饱和电流中的高频分量，从而得到两路信 号的相位差，最后通过相位差反推出待测微波信号的频率；电路处于信号放大状态时，施加 直流偏置电压使A/100延迟线连接的固支梁处于下拉状态，A/4延迟线的末端接地，延迟 线始端相当于开路，信号完全经过A/100延迟线输入到对应的固支梁上，源漏极输出放大 后的电流信号，由于存在一个悬浮的固支梁，下面对应的区域为高阻区，有利于增大反向击 穿电压。
[0007] 该频率检测器非工作状态时，两个固支梁都处于悬浮态，与栅极金属层没有接触， 减小了栅极漏电流，功耗被有效地降低。
[0008]为实现频率检测，两个直流偏置端加上一定的偏置电压，使两个固支梁都处于下 拉状态，此时二维电子气通道处于导通态；控制A/4延迟线末端是否接地的开关处于断开 状态，输入的待测微波信号经过隔直电容后，再经过A/4和A/100延迟线后产生频率相等 和存在一定相位差的两路信号，并输入到HEMT的两个栅极上，经HEMT实现信号混频，输出 的源漏极饱和电流包含了相位信息的电流分量，通过低通滤波器滤去源漏极饱和电流中的 高频分量，从而得到两路信号的相位差，最后通过相位差反推出待测微波信号的频率。
[0009] 当施加一定的直流偏置电压使连接A/100延迟线的固支梁处于下拉状态，控制 入/4延迟线末端是否接地的开关处于闭合状态时，电路可W实现信号放大功能。由于入/4 延迟线末端接地，其始端相当于开路，没有信号经过，输入的微波信号完全通过A /100延 迟线输入到对应的固支梁上，肥MT对输入信号进行放大。由于只有一个固支梁处于下拉状 态，肥MT在信号放大状态时存在着高阻区域，提高了肥MT的反向击穿电压。
[0010] 当两个固支梁都没有加偏置电压而处于悬浮态时，HEMT处于非工作状态，此时由 于固支梁处于悬浮态，减小了栅极漏电流，功耗被有效地降低。
[0011] 有益效果：本发明相对于现有的频率检测器具有W下优点：
[0012] 1.本发明采用HEMT，具有截止频率高、工作速度快、短沟道效应小和噪声性能好 的优点；
[0013] 2.本发明的频率检测器原理、结构简单，同时能够实现频率检测和信号放大两种 功能，有效的节约了巧片的面积，降低了成本；
[0014] 3.本发明由于采用固支梁结构，使频率检测器在非工作状态的漏电流大大减小， 从而有效地降低了功耗。
[001引 4.信号放大状态时，在悬浮的固支梁下方存在高阻区域，增大了肥MT的反向击穿 电压值。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明基于GaAs基低漏电流双固支梁开关HEMT的频率检测器俯视图。
[0017] 图2为本发明GaAs基低漏电流双固支梁开关HEMT的P-P'向的剖面图。
[001引图3为本发明GaAs基低漏电流双固支梁开关HEMT的A-A'向的剖面图。
[0019] 图4为GaAs基低漏电流双固支梁开关HEMT在两个固支梁下拉时的沟道示意图。
[0020] 图5为GaAs基低漏电流双固支梁开关HEMT在一个固支梁下拉时的沟道示意图。
[0021] 图中包括；半绝缘GaAs衬底1，本征GaAs层2,本征AlGaAs层3,N+AlGaAs层4， 栅极金属层5,下拉电极6,氮化娃介质层7,固支梁错区8,输入引线9,下拉电极引线10,压 焊块11，固支梁12,源区13,漏区14,有源区引线孔15,有源区引线16,第一偏置端口 17,第 二偏置端口 18,频率检测输出端口 19,信号放大输出端口 20。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0023] 参见图1-3,本发明提出了一种基于GaAs基低漏电流双固支梁开关HEMT的频率 检测器。主要包括；隔直电容、A/100延迟线，A/4延迟线、高频扼流线圈、开关、低通滤波 器L、GaAs基低漏电流双固支梁开关HEMT。其中，隔直电容，用来隔离微波信号和直流信号； 入/100延迟线，使微波信号信号产生一定的相位延迟；A/4延迟线，频率检测时使微波信 号产生90度的相移，信号放大时末端被短路，等效于始端开路，使微波信号从另一路延迟 线输入；高频扼流线圈，用于隔离微波信号，避免微波信号对直流信号源的影响；低通滤波 器，滤去输出信号的高频成分，得到与频率相关的电流信号。
[0024]GaAs基低漏电流双固支梁开关HEMT，用于实现两路微波信号的运算，输出和频率 有关的电流信号。选择半绝缘的GaAs作为衬底1，在衬底1上含有本征GaAs层2、本征 AlGaAs层3、N+AlGaAs层4、源区13、漏区14、栅极金属层5和两个固支梁12。固支梁12 横跨在错区8上方，错区8和输入引线9相连，固支梁12的下方各有两个下拉电极6,下 拉电极6接地，下拉电极6上覆盖一层氮化娃介质层7。本征GaAs层2和本征AlGaAs层 3之间的异质结形成二维电子气通道，HEMT为增强型，非工作状态时由于栅极金属层5与 N+AlGaAs层4形成肖特基接触，其耗尽区会阻断二维电子气通道；设置固支梁12的下拉电 压等于肥MT的阔值电压，当固支梁12处于下拉状态时，对应的肖特基接触耗尽区变窄，二 维电子气处于导通状态。
[0025] 固支梁12的输入引线9作为肥MT微波信号和直流偏置信号的输入端口。隔直电 容与A/100延迟线、A/4延迟线的始端相连，延迟线的末端与固支梁12输入引线9相连， 作为微波信号的传输通道，其中，A/4延迟线的末端存在一个控制其是否接地的开关；高 频扼流圈与固支梁12输入引线9相连，作为直流偏置信号的输入通道；HEMT的源极13和 下拉电极6接地，通过在偏置端口 17和偏置端口 18施加直流偏置电压到固支梁12上，可 W使固支梁12处于下拉状态，固支梁12与对应的栅极5接触，下方的二维电子气处于导通 态。HEMT的漏极14作为源漏极饱和电流的输出端口，频率检测时通过低通滤波器后输出和 待测信号频率有关的电流信号，与频率检测输出端口 19对应；信号放大时从源漏极饱和电 流中提取放大后的微波信号，与信号放大输出端口 20对应。
[0026] 当两个偏置端加上一定的直流偏置电压，使两个固支梁12都处于下拉状态，HEMT 导通，控制A /4延迟线末端是否接地的开关处于断开状态时，电路处于频率检测状态，此 时HEMT的二维电子气沟道如图4所示。输入的待测微波信号，经过A/4和A/100延