砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅分频器的制造方法_2

文档序号:9276359阅读:来源:国知局
为HEMT增益系数,fMf为参考信号频率,f badt为反馈信号频率,巾为固有相 位差。压控振荡器在直流电压的控制下,调节输出信号频率的大小。压控振荡器输出频率 可以通过以下微分表示式表达:
[0034] 其中,f。为压控振荡器输出频率,K v为压控振荡器灵敏度。经过乘法器后,输出频 率变为原来的N倍,并作为反馈信号,重新输入HEMT。也就是:
[0035] fback= f0XN (3)
[0036] 经过反馈循环作用,反馈信号的频率最终和参考信号一致。即:
[0038] 所以,最终压控振荡器第四端口 17输出的信号频率为参考信号频率的1/N,实现 参考信号的分频。
[0039] 只有一个悬臂梁开关9被下拉闭合,另一个悬臂梁开关9处于悬浮断开状态时, 闭合的悬臂梁开关9下方形成二维电子气沟道,断开的悬臂梁开关9下方为高阻区,如图5 所示,沟道与高阻区串联,有利于提高反向击穿电压。此时,只有闭合的悬臂梁开关9上的 选通信号可以通过HEMT放大,放大信号通过第二端口 15输出。当只有加载参考信号的悬 臂梁开关9闭合时,参考信号通过HEMT放大,端口 15输出频率为fMf的放大信号。当只有 加载反馈信号的悬臂梁开关9闭合时,反馈信号频率为压控振荡器频率经过乘法器后的结 果,即f;XN,所以,端口 15输出频率为f;XN的放大信号。从而通过对一个悬臂梁开关9的 单独控制,实现对单个信号的放大,电路具有多功能,扩大了电路的应用范围,此外,断开 的悬臂梁开关9有利于减小栅极漏电流,降低功耗。
[0040] 本发明的GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT分频器的制备方法如下:
[0041] 1)在半绝缘P型GaAs衬底;
[0042] 2)外延生长本征GaAs层约500nm ;
[0043] 3)外延生长本征AlGaAs隔离层约50nm ;
[0044] 4)生长N+型AlGaAs层约20nm,掺杂浓度为I X IO18cm3,控制厚度与掺杂浓度,使 得HEMT管为增强型;
[0045] 5)生长N+型GaAs层厚约300nm,掺杂浓度为3. 5 X IO18cnT3;
[0046] 6)台面腐蚀隔离有源区;
[0047] 7)生长氮化硅;
[0048] 8)光刻氮化硅层,刻出源漏极域,进行N+离子注入,形成源极和漏极,去除氮化 娃;
[0049] 9)涂覆光刻胶,光刻去除电极接触位置的光刻胶;
[0050] 10)真空蒸发金锗镍/金;
[0051] 11)剥离,合金化形成源、漏欧姆接触电极;
[0052] 12)涂覆光刻胶,光刻去除栅极位置的光刻胶;
[0053] 13)生长厚度为 0? 5 y m Ti/Pt/Au ;
[0054] 14)去除光刻胶以及光刻胶上的金属,形成肖特基接触的栅极;
[0055] 15)涂覆光刻胶,光刻出引线,下拉极板和悬臂梁锚区的窗口;
[0056] 16)生长一层厚度为0. 3 y m的Au ;
[0057] 17)去除光刻胶,形成引线、下拉极板、悬臂梁的锚区;
[0058] 18)沉积绝缘层,应用外延工艺生长0.1 y m的SixNh的绝缘层;
[0059] 19)光刻去除多余的绝缘层,仅保留下拉极板上方的绝缘层;
[0060] 20)通过旋涂方式形成PMGI牺牲层,然后光刻牺牲层,仅保留悬臂梁下方的牺牲 层;
[0061] 21)生长一层用于电镀的底金:蒸发Ti/Au/Ti,作为种子层厚度50/150/30nm ;
[0062] 22)涂覆光刻胶,光刻出悬臂梁,锚区和连接线的窗口;
[0063] 23)电镀一层金,其厚度为2 ym;
[0064] 24)去除光刻胶,同时去除光刻胶上的金层;
[0065] 25)反刻钛/金/钛,腐蚀种子层,形成悬臂梁及以及连接线;
[0066] 26)去除聚酰亚胺牺牲层,释放MEMS悬臂梁;
[0067] 27)将制备的HEMT与外部电路连接,构成分频器。
[0068] 区分是否为该结构的标准如下:
[0069] 本发明的GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT分频器,参考信号和反馈信号 分别加载在两个悬臂梁开关上,悬臂梁开关控制HEMT的导通与信号的传输,悬臂梁开关通 过直流偏置控制,下拉电压设计为HEMT的阈值电压。当两个悬臂梁开关均处于悬浮断开状 态时,栅电压为〇, HEMT截止。当两个悬臂梁开关均通过直流偏置下拉闭合状态,与栅极接 触时,二维电子气沟道形成,HEMT导通。参考信号和反馈信号通过HEMT相乘,漏极输出包 含两信号的相位信息,经过低通滤波器,压控振荡器、乘法器反馈循环后,得到参考信号1/N 的分频信号。另外单独闭合一个悬臂梁开关,另一个断开的悬臂梁开关下形成高阻区,有利 于提高HEMT的反向击穿电压,还可以实现对单个信号的放大,电路具有多功能性。
【主权项】
1. 一种砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅分频器,其特征在于,该分频器的HEMT为 生长在GaAs衬底(1)上的增强型HEMT,包括本征GaAs层(2 ),本征AlGaAs层(3 ),N+AlGaAs 层(4),源极(5),漏极(6),栅极(7),锚区(8),悬臂梁开关(9),下拉极板(10),绝缘层 (11 ),通孔(12),引线(13);在GaAs衬底(1)上设有本征GaAs层(2),在本征GaAs层(2)上 设有本征AlGaAs层(3),在本征AlGaAs层(3)上设有N+AlGaAs层(4),源极(5)、漏极(6) 分别位于栅极(7)的两侧,源极(5)接地,位于N+AlGaAs层(4)上的两个栅极(7)并列设置, 与两个悬臂梁开关(9) 一一对应,悬臂梁开关(9)的一端固定在锚区(8)上,另一端悬浮在 栅极(7)之上,下拉极板(10)设置在悬臂梁开关(9)末端下方,下拉极板(10)接地,绝缘层 (11)覆盖在下拉极板(10 )上,直流偏置通过高频扼流圈和锚区(8 )作用在悬臂梁开关(9 ) 上,悬臂梁开关(9)的下拉电压设计为HEMT的阈值电压; HEMT的漏极(6)输出信号有两种不同的工作方式,一种是选择第一端口(14)输入至低 通滤波器,低通滤波器输出接入压控振荡器,压控振荡器输出通过第三端口( 16)接入乘法 器,乘法器输出信号作为反馈信号通过锚区(8)加载到一个悬臂梁开关(9)上,构成反馈回 路,参考信号通过锚区(8)加载到另一个悬臂梁开关(9)上,HEMT的漏极(6)输出信号的另 一种工作方式是选择第二端口(15)直接输出放大信号。2. 根据权利要求1所述的砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅分频器,其特征在于, 所述的悬臂梁开关(9)的闭合或断开通过直流偏置控制,当两个悬臂梁开关(9)均在达到 或大于下拉电压的直流偏置下实现下拉,与栅极(7)接触,开关闭合时,在栅电压作用下,形 成二维电子气沟道,HEMT导通,参考信号和反馈信号通过HEMT实现相乘,漏极(6)输出包含 两信号的相位差信息,选择第二端口( 14)输入低通滤波器,低通滤波器滤除高频部分,输出 包含相位差信息的直流电压,直流电压输入压控振荡器,作为控制电压调节压控振荡器的 输出频率,调节频率后的信号经第三端口( 16)传输至乘法器,乘法器输出作为反馈信号加 载到悬臂梁开关(9)上,环路循环反馈的结果是反馈信号与参考信号的频率相等,压控振荡 器第四端口( 17)输出频率f。为参考信号频率的1/N倍:f Mf/N,实现参考信号的分频; 当直流偏置小于下拉电压,两个悬臂梁开关(9)均不与栅极(7)接触,开关断开时,栅 电压为0,无法形成沟道,HEMT截止,能够有效的减小栅极漏电流,降低功耗; 当只有一个悬臂梁开关(9)闭合,另一个悬臂梁开关(9)处于断开状态时,闭合的悬臂 梁开关(9)下方形成二维电子气沟道,断开的悬臂梁开关(9)下方形成高阻区,沟道与高阻 区串联的结构有利于提高HEMT的反向击穿电压,只有闭合的悬臂梁开关(9)上的选通信号 可以通过HEMT放大,放大信号经第二端口(15)输出,当只有加载参考信号的悬臂梁开关 (9)闭合时,参考信号通过HEMT放大,第二端口(15)输出参考信号频率fMf的放大信号,当 只有加载反馈信号的悬臂梁开关(9)闭合时,反馈信号通过HEMT放大,反馈信号频率为压 控振荡器输出频率f。经乘法器后乘以N的结果:NX f。,第二端口( 15)输出频率为NX f。的 放大信号,断开的悬臂梁开关(9)有利于减小栅极漏电流,降低功耗。
【专利摘要】本发明的砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT分频器,由GaAs衬底,增强型HEMT,以及外接的低通滤波器,压控振荡器,乘法器、高频扼流圈构成。悬臂梁开关的下拉电压设置为HEMT的阈值电压,通过直流偏置控制HEMT的导通和信号的传输。当两个悬臂梁均悬浮断开时,栅电压为0,HEMT截止,可以减小栅极漏电流。当两个悬臂梁均通过直流偏置下拉闭合时,在直流偏置作用下二维电子气沟道浓度增大,HEMT导通,参考信号和反馈信号通过HEMT相乘,漏极输出信号经低通滤波器、压控振荡器、乘法器循环反馈后,得到参考信号的分频信号。当只有一个悬臂梁开关闭合时,可实现对单个信号的放大,电路有多功能。本发明提高效率,降低功耗,体积更小。
【IPC分类】B81B7/02, H01L29/778, H03K23/00, H03L7/18
【公开号】CN104993825
【申请号】CN201510380065
【发明人】廖小平, 韩居正
【申请人】东南大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月1日
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