双固支梁开关砷化镓基低漏电流微波相位检测器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明提出了双固支梁开关GaAs(神化嫁）基低漏电流HEMT(高电子迁移率晶体 管）微波相位检测器，属于微电子机械系统的技术领域。
【背景技术】
[0002] 在微波技术领域中，微波相位是表征微波信号的一个重要参数。随着相控阵雷达、 锁相环、天线、测相仪等系统的发展，微波相位检测系统的应用也变得越来越广泛。所W，在 该些领域中微波相位检测器有着重要的作用和意义。此外，同传统的MOSFET器件相比，高 速电子迁移率晶体管HEMT低噪声、高功率增益、低功耗、高载流子速度和较大的击穿电场 等优点被广泛地应用于微波电路中。而应用MEMS技术与传统的HEMT器件相结合，实现了 同一电路不同模式切换，可控等功能。本发明即是基于GaAs匪1C工艺设计的一种双固支 梁开关GaAs基低漏电流HEMT微波相位检测器。
【发明内容】
[0003] 技术问题：本发明的目的是实现一种双固支梁开关GaAs基低漏电流HEMT微波相 位检测器。实现一个电路多种功能、低功耗、低成本。而且，当只有一个固支梁被下拉，其对 应下方形成二维电子气沟道；另外一个固支梁处于悬浮状态，对应下方为高阻区；有利于 增大器件的反向击穿电压。
[0004] 技术方案；与传统HEMT管的栅极不同，本发明中两个固支梁设计在栅极上方起开 关的作用，用W控制HEMT管的信号传输。偏置电压经高频扼流圈输入固支梁上，下拉电极 接地，待测信号与参考信号分别通过双固支梁输入。双固支梁被下拉到与栅极接触，下方沟 道处形成二维电子气（2DEG)，HEMT管导通，信号经HEMT管传输。基于此工作原理本发明将 信号放大模块与相位检测模块集成到一起，应用双固支梁开关选通不同的输入信号，使得 同一电路可W在信号放大与相位检测两种不同模式下切换，实现了一个电路多种功能、低 功耗、低成本。而且，当只有一个固支梁被下拉，其对应下方形成二维电子气沟道；另外一个 固支梁处于悬浮状态，对应下方为高阻区；有利于增大器件的反向击穿电压。
[0005] 本发明的双固支梁开关GaAs基低漏电流HEMT微波相位检测器是由双固支梁开关 HEMT管和低通滤波器组成。该双固支梁开关HEMT管为增强型，基于GaAs衬底，与传统工艺 不同，本发明在传统HEMT栅极的上方的外加Au制固支梁，并与下方的下拉电极，W及绝缘 层构成固支梁开关结构。
[0006] 本发明的一种双固支梁开关神化嫁基低漏电流微波相位检测器由双固支梁开关 HEMT管与低通滤波器级联构成，双固支梁开关HEMT管为增强型，基于半绝缘GaAs衬底制 作，引线和输入引线都是Au制作；在GaAs衬底上设有本征GaAs层，本征GaAs层上设有本 征AlGaAs隔离层，本征AlGaAs隔离层上设有N+AlGaAs层，栅极位于N+AlGaAs层上，栅极 的上方设有固支梁，两个错区制作在N+AlGaAs层上，下拉电极制作在固支梁正下方的栅级 的两侧，下拉电极上方是一层绝缘层；固支梁的下拉偏置电压设计与HEMT管的阔值电压相 等；当固支梁上偏置电压达到或大于阔值电压时，固支梁被下拉到贴在栅极上，栅极下方形 成二维电子气沟道，从而使肥MT管导通；栅极通过N+AlGaAs层控制供给沟道的载流子的数 量，载流子被限制在本征GaAs层中的势阱内，形成一个二维电子气2DEG，本征AlGaAs隔离 层把N+AlGaAs层中的离化施主与2DEG中的自由电子分隔开，确保了沟道中的高迁移率。
[0007] 所述的固支梁，其偏置电压经高频扼流圈输入固支梁上，下拉电极接地，待测信号 与参考信号分别通过双固支梁输入；当两个固支梁都被下拉而导通时，输入信号通过双固 支梁开关HEMT管实现信号相乘，经低通滤波器后滤除高频分量，得到与相位差相关的分量 完成相位检测，输出相位检测信号；当双固支梁开关HEMT管的仅其中一个固支梁被下拉而 导通，对应下方为二维电子气沟道，另外一个固支梁处于悬浮状态，对应下方为高阻区，形 成一个被二维电子气沟道与高阻区串联具有高击穿电压的放大器，选通的信号输入双固支 梁开关HEMT管实现信号放大，输出放大信号，使得同一电路可W在信号放大与相位检测两 种不同模式下切换。
[000引所述的双固支梁开关GaAs基低漏电流HEMT微波相位检测器在工作中，固支梁开 关的引入使得HEMT管具有更好的信号可控性，为电路实现多种模式之间切换提供了可能， 同时降低了栅极漏电流。
[0009] 本发明中，在传统HEMT管的栅极上方设计固支梁，并与HEMT管栅氧化层两侧的下 拉电极和绝缘层共同构成一个固支梁开关结构。该固支梁开关的下拉偏置电压设计与HEMT 管的阔值电压相等。当固支梁上的偏置电压达到或大于阔值电压时，固支梁才会下拉到贴 在栅极上，从而使肥MT管导通。固支梁开关的引入使得肥MT管具有更好的信号可控性，为 电路实现多种模式之间切换提供了可能。对于传统的集成电路而言，其信号放大模块与相 位检测模块是独立分开的，分开的电路模块不仅提高了成本，而且无形中增加了功率消耗； 而本发明将信号放大模块与相位检测模块集成到一起，应用双固支梁开关选通不同的输入 信号，使得同一电路可W在信号放大与相位检测两种不同模式下切换，实现了一个电路多 种功能、低功耗、低成本。而且，当只有一个固支梁被下拉，其对应下方形成二维电子气沟 道；另外一个固支梁处于悬浮状态，对应下方为高阻区；有利于增大器件的反向击穿电压。
[0010] 有益效果：本发明的双固支梁开关GaAs基低漏电流HEMT微波相位检测器通过引 入固支梁开关结构，使得器件具有更好的信号控制性，同时降低了栅极漏电流，降低了漏电 流功耗。本发明将信号放大模块与相位检测模块集成到一起，通过双固支梁开关选通不同 的输入信号，就可W在同一电路下实现信号放大与相位检测两种不同模式下切换，实现了 一个电路多种功能、低功耗、低成本。而且，当只有一个固支梁被下拉，其对应下方形成二维 电子气沟道；另外一个固支梁处于悬浮状态，对应下方为高阻区；有利于增大器件反向击 穿电压。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明双固支梁开关GaAs基低漏电流肥MT微波相位检测器的俯视图。
[0012] 图2为图1双固支梁开关GaAs基低漏电流HEMT微波相位检测器P-P'向的剖面 图。
[0013] 图3为图1双固支梁开关GaAs基低漏电流HEMT微波相位检测器A-A'向的剖面 图。
[0014] 图4为图1双固支梁开关HEMT管的两个固支梁均下拉时的沟道示意图。
[0015] 图5为图1双固支梁开关HEMT管的单个固支梁下拉时的沟道示意图。
[0016] 图中包括；N+AlGaAs层1，本征AlGaAs隔离层2,本征GaAs层3,GaAs衬底4， N+GaAs有源区5,固支梁6,栅极7,下拉电极8,绝缘层9,错区10,通孔11，引线12,输入引 线13,双固支梁开关HEMT管14,低通滤波器15,高频扼流圈16,相位检测输出17,信号放大 输出18。
【具体实施方式】
[0017] 本发明是由双固支梁开关HEMT管14与低通滤波器15级联构成，该双固支梁开关 肥MT管14为增强型，基于半绝缘GaAs衬底4制作，其引线12和输入引线13都是Au制作 的。HEMT管14的栅极7通过N+AlGaAs层1控制供给沟道的载流子的数量。载流子被限制在 本征GaAs层3中的势阱内，形成二维电子气（2DEG)。本征AlGaAs隔离层2把N+AlGaAs层 1中的离化施主与2DEG中的自由电子分隔开，确保了沟道中的高迁移率。本发明中的HEMT 管14的两个栅极7的上方，设计两个固支梁6 ;固支梁6的两个错区10制作在N+AlGaAs层 1上，固支梁6的下拉电极8制作在固支梁6的正下方，肥MT管14的N+GaAs有源区5的两 侦U，下拉电极8上方是一层绝缘层9。偏置电压经高频扼流圈16输入固支梁6上，下拉电极 8接地。
[001引本发明中，双固支梁开关肥MT管14为增强型，固支梁的下拉偏置电压设计为与HEMT管的阔值电压相等。待测信号与参考信号分别通过双固支梁6输入，当下拉电极8上 的电压达到或大于阔值电压时，固支梁6才会下拉到贴在栅极7上，下方形成二维电子气沟 道，从而使HEMT管14导通；通过控制固支梁6的下拉导通选通不同的输入信号，从而使得 同一电路可W在信号放大与相位检测两种不同模式下切换，实现了一个电路多种功能、低 功耗、低成本。其两种模式工作原理可W解释如下：
[0019] 相位检测模式：当双固支梁开关HEMT管14的两个固支梁6都被下拉而导通时，如 图4所示双固支梁NMOS管1下方形成沟道，输入信号通过双