雙固支梁開關(guān)砷化鎵基低漏電流微波相位檢測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提出了雙固支梁開關(guān)GaAs(神化嫁）基低漏電流HEMT(高電子遷移率晶體 管）微波相位檢測器，屬于微電子機械系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在微波技術(shù)領(lǐng)域中，微波相位是表征微波信號的一個重要參數(shù)。隨著相控陣雷達、 鎖相環(huán)、天線、測相儀等系統(tǒng)的發(fā)展，微波相位檢測系統(tǒng)的應(yīng)用也變得越來越廣泛。所W，在 該些領(lǐng)域中微波相位檢測器有著重要的作用和意義。此外，同傳統(tǒng)的MOSFET器件相比，高 速電子遷移率晶體管HEMT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(yōu)點被廣泛地應(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GaAs匪1C工藝設(shè)計的一種雙固支 梁開關(guān)GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種雙固支梁開關(guān)GaAs基低漏電流HEMT微波相 位檢測器。實現(xiàn)一個電路多種功能、低功耗、低成本。而且，當(dāng)只有一個固支梁被下拉，其對 應(yīng)下方形成二維電子氣溝道；另外一個固支梁處于懸浮狀態(tài)，對應(yīng)下方為高阻區(qū)；有利于 增大器件的反向擊穿電壓。
[0004] 技術(shù)方案；與傳統(tǒng)HEMT管的柵極不同，本發(fā)明中兩個固支梁設(shè)計在柵極上方起開 關(guān)的作用，用W控制HEMT管的信號傳輸。偏置電壓經(jīng)高頻扼流圈輸入固支梁上，下拉電極 接地，待測信號與參考信號分別通過雙固支梁輸入。雙固支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，信號經(jīng)HEMT管傳輸。基于此工作原理本發(fā)明將 信號放大模塊與相位檢測模塊集成到一起，應(yīng)用雙固支梁開關(guān)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(xiàn)了一個電路多種功能、低 功耗、低成本。而且，當(dāng)只有一個固支梁被下拉，其對應(yīng)下方形成二維電子氣溝道；另外一個 固支梁處于懸浮狀態(tài)，對應(yīng)下方為高阻區(qū)；有利于增大器件的反向擊穿電壓。
[0005] 本發(fā)明的雙固支梁開關(guān)GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測器是由雙固支梁開關(guān) HEMT管和低通濾波器組成。該雙固支梁開關(guān)HEMT管為增強型，基于GaAs襯底，與傳統(tǒng)工藝 不同，本發(fā)明在傳統(tǒng)HEMT柵極的上方的外加Au制固支梁，并與下方的下拉電極，W及絕緣 層構(gòu)成固支梁開關(guān)結(jié)構(gòu)。
[0006] 本發(fā)明的一種雙固支梁開關(guān)神化嫁基低漏電流微波相位檢測器由雙固支梁開關(guān) HEMT管與低通濾波器級聯(lián)構(gòu)成，雙固支梁開關(guān)HEMT管為增強型，基于半絕緣GaAs襯底制 作，引線和輸入引線都是Au制作；在GaAs襯底上設(shè)有本征GaAs層，本征GaAs層上設(shè)有本 征AlGaAs隔離層，本征AlGaAs隔離層上設(shè)有N+AlGaAs層，柵極位于N+AlGaAs層上，柵極 的上方設(shè)有固支梁，兩個錯區(qū)制作在N+AlGaAs層上，下拉電極制作在固支梁正下方的柵級 的兩側(cè)，下拉電極上方是一層絕緣層；固支梁的下拉偏置電壓設(shè)計與HEMT管的闊值電壓相 等；當(dāng)固支梁上偏置電壓達到或大于闊值電壓時，固支梁被下拉到貼在柵極上，柵極下方形 成二維電子氣溝道，從而使肥MT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層中的勢阱內(nèi)，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] 所述的固支梁，其偏置電壓經(jīng)高頻扼流圈輸入固支梁上，下拉電極接地，待測信號 與參考信號分別通過雙固支梁輸入；當(dāng)兩個固支梁都被下拉而導(dǎo)通時，輸入信號通過雙固 支梁開關(guān)HEMT管實現(xiàn)信號相乘，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，輸出相位檢測信號；當(dāng)雙固支梁開關(guān)HEMT管的僅其中一個固支梁被下拉而 導(dǎo)通，對應(yīng)下方為二維電子氣溝道，另外一個固支梁處于懸浮狀態(tài)，對應(yīng)下方為高阻區(qū)，形 成一個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，選通的信號輸入雙固支 梁開關(guān)HEMT管實現(xiàn)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。
[000引所述的雙固支梁開關(guān)GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測器在工作中，固支梁開 關(guān)的引入使得HEMT管具有更好的信號可控性，為電路實現(xiàn)多種模式之間切換提供了可能， 同時降低了柵極漏電流。
[0009] 本發(fā)明中，在傳統(tǒng)HEMT管的柵極上方設(shè)計固支梁，并與HEMT管柵氧化層兩側(cè)的下 拉電極和絕緣層共同構(gòu)成一個固支梁開關(guān)結(jié)構(gòu)。該固支梁開關(guān)的下拉偏置電壓設(shè)計與HEMT 管的闊值電壓相等。當(dāng)固支梁上的偏置電壓達到或大于闊值電壓時，固支梁才會下拉到貼 在柵極上，從而使肥MT管導(dǎo)通。固支梁開關(guān)的引入使得肥MT管具有更好的信號可控性，為 電路實現(xiàn)多種模式之間切換提供了可能。對于傳統(tǒng)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(fā)明將信號放大模塊與相位檢測模塊集成到一起，應(yīng)用雙固支梁開關(guān)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(xiàn)了一個電路多 種功能、低功耗、低成本。而且，當(dāng)只有一個固支梁被下拉，其對應(yīng)下方形成二維電子氣溝 道；另外一個固支梁處于懸浮狀態(tài)，對應(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)明的雙固支梁開關(guān)GaAs基低漏電流HEMT微波相位檢測器通過引 入固支梁開關(guān)結(jié)構(gòu)，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(fā)明將信號放大模塊與相位檢測模塊集成到一起，通過雙固支梁開關(guān)選通不同 的輸入信號，就可W在同一電路下實現(xiàn)信號放大與相位檢測兩種不同模式下切換，實現(xiàn)了 一個電路多種功能、低功耗、低成本。而且，當(dāng)只有一個固支梁被下拉，其對應(yīng)下方形成二維 電子氣溝道；另外一個固支梁處于懸浮狀態(tài)，對應(yīng)下方為高阻區(qū)；有利于增大器件反向擊 穿電壓。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明雙固支梁開關(guān)GaAs基低漏電流肥MT微波相位檢測器的俯視圖。
[0012] 圖2為圖1雙固支梁開關(guān)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雙固支梁開關(guān)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雙固支梁開關(guān)HEMT管的兩個固支梁均下拉時的溝道示意圖。
[0015] 圖5為圖1雙固支梁開關(guān)HEMT管的單個固支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(qū)5,固支梁6,柵極7,下拉電極8,絕緣層9,錯區(qū)10,通孔11，引線12,輸入引 線13,雙固支梁開關(guān)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(fā)明是由雙固支梁開關(guān)HEMT管14與低通濾波器15級聯(lián)構(gòu)成，該雙固支梁開關(guān) 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(shù)量。載流子被限制在 本征GaAs層3中的勢阱內(nèi)，形成二維電子氣（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。本發(fā)明中的HEMT 管14的兩個柵極7的上方，設(shè)計兩個固支梁6 ;固支梁6的兩個錯區(qū)10制作在N+AlGaAs層 1上，固支梁6的下拉電極8制作在固支梁6的正下方，肥MT管14的N+GaAs有源區(qū)5的兩 偵U，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輸入固支梁6上，下拉電極 8接地。
[001引本發(fā)明中，雙固支梁開關(guān)肥MT管14為增強型，固支梁的下拉偏置電壓設(shè)計為與HEMT管的闊值電壓相等。待測信號與參考信號分別通過雙固支梁6輸入，當(dāng)下拉電極8上 的電壓達到或大于闊值電壓時，固支梁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(dǎo)通；通過控制固支梁6的下拉導(dǎo)通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(xiàn)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：
[0019] 相位檢測模式：當(dāng)雙固支梁開關(guān)HEMT管14的兩個固支梁6都被下拉而導(dǎo)通時，如 圖4所示雙固支梁NMOS管1下方形成溝道，輸入信號通過雙