砷化鎵基低漏電流雙固支梁開關雙柵分頻器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明提出了 GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙柵HEMT分頻器，屬于微電子機械 系統(tǒng)的技術領域。
【背景技術】
[0002] 分頻器是將一參考信號經過功能電路的作用，產生所需的參考信號頻率N整除的 頻率信號。目前，頻率乘法器廣泛應用于通信、信號處理等領域。利用鎖相環(huán)和乘法器可構 成分頻器。與傳統(tǒng)電路中的MOSFET結構相比，高電子迀移率晶體管HEMT有更高的電子迀 移率，速度更快，效率更高也能夠降低功耗等。當前，MEMS技術也推動電路向結構簡單，體 積變小的方向發(fā)展。
[0003] 本發(fā)明正式要結合HEMT與MEMS技術，提出一種GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙 柵HEMT分頻器。

【發(fā)明內容】

[0004] 技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙柵HEMT分 頻器。兩個固支梁開關下方各自對應一個柵極，固支梁開關通過直流偏置的作用，在電路中 控制HEMT的導通以及信號的傳輸。
[0005] 技術方案：本發(fā)明的一種砷化鎵基低漏電流雙固支梁開關雙柵分頻器的HEMT為 生長在GaAs襯底上的增強型HEMT，包括本征GaAs層，本征AlGaAs層，N+AlGaAs層，源極， 漏極，柵極，錨區(qū)，固支梁開關，下拉極板，絕緣層，通孔，引線；在GaAs襯底上設有本征GaAs 層，在本征GaAs層上設有本征AlGaAs層，在本征AlGaAs層上設有N+AlGaAs層，源極、漏極 分別位于柵極的兩側，源極接地，兩個柵極并列設置在N+AlGaAs層上，與兩個固支梁開關 一一對應，固支梁開關的兩端固定在錨區(qū)上，固支梁開關的中部懸浮在柵極之上，下拉極板 設置在柵極與錨區(qū)之間，下拉極板接地，絕緣層覆蓋在下拉極板之上，直流偏置通過高頻扼 流圈和錨區(qū)作用在固支梁開關上，固支梁開關的下拉電壓設計為HEMT的閾值電壓；
[0006] HEMT的漏極輸出信號有兩種工作方式，一種是選擇第一端口輸入至低通濾波器， 低通濾波器輸出接入壓控振蕩器，壓控振蕩器輸出通過第三端口接入乘法器，乘法器輸出 信號作為反饋信號通過錨區(qū)加載到一個固支梁開關上，構成反饋回路，參考信號通過錨區(qū) 加載到另一個固支梁開關上，HEMT的漏極輸出信號的另一種工作方式是選擇第二端口直接 輸出放大信號。
[0007] 所述的固支梁開關的閉合或斷開通過直流偏置控制，當兩個固支梁開關均在達到 或大于下拉電壓的直流偏置下實現(xiàn)下拉，與柵極接觸，開關閉合時，在柵電壓的作用下，形 成二維電子氣溝道，HEMT導通，參考信號和反饋信號通過HEMT實現(xiàn)相乘，漏極輸出包含兩 信號的相位差信息，選擇第一端口輸入低通濾波器，濾除高頻部分，輸出包含相位差信息的 直流電壓，直流電壓作為控制電壓輸入壓控振蕩器，調節(jié)壓控振蕩器的輸出頻率，調節(jié)頻率 后的信號經第三端口傳輸至乘法器，乘法器輸出信號作為反饋信號加載到固支梁開關上， 環(huán)路循環(huán)反饋的結果是反饋信號與參考信號的頻率相等，壓控振蕩器第四端口輸出頻率f。 為參考信號頻率的1/N AJN，實現(xiàn)參考信號的分頻；
[0008] 當直流偏置小于下拉電壓，兩個固支梁開關均不與柵極接觸，開關斷開時，柵電壓 為0, HEMT截止，能夠有效的減小柵極漏電流，降低功耗；
[0009] 當只有一個固支梁開關閉合，另一個固支梁開關處于斷開狀態(tài)時，閉合的固支梁 開關下方形成二維電子氣溝道，斷開的固支梁開關下方形成高阻區(qū)，溝道與高阻區(qū)串聯(lián)的 結構有利于提高HEMT的反向擊穿電壓，只有閉合的固支梁開關上的選通信號可以通過 HEMT放大，放大信號經第二端口輸出，當只有加載參考信號的固支梁開關閉合時，參考信號 通過HEMT放大，第二端口輸出參考信號頻率f raf的放大信號，當只有加載反饋信號的固支 梁開關閉合時，反饋信號通過HEMT放大，反饋信號頻率為壓控振蕩器輸出頻率經乘法器 后乘以N的結果=NXf ci,第二端口輸出頻率為NXfci的放大信號，斷開的固支梁開關有利于 減小柵極漏電流，降低功耗。
[0010] 有益效果：本發(fā)明的GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙柵HEMT分頻器具有以下顯 著的優(yōu)點：
[0011] 1、固支梁在電路中起到開關的作用，下拉電壓設計為HEMT的閾值電壓，方便控制 HEMT的導通與信號的傳輸；
[0012] 2、通過對固支梁開關的控制，不僅可以實現(xiàn)參考信號的分頻，還可以實現(xiàn)對單個 信號的放大，使電路多功能化，擴展應用范圍；
[0013] 3、HEMT與MEMS技術相結合，使得電路效率提升，功耗降低，結構簡單化，體積小型 化。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙柵HEMT分頻器的俯視圖。
[0015] 圖2為圖I GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙柵HEMT分頻器的A-A'向剖面圖。
[0016] 圖3為圖I GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙柵HEMT分頻器的B-B'向剖面圖。
[0017] 圖4為圖I GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙柵HEMT兩個固支梁開關均閉合時的 溝道示意圖。
[0018] 圖5為圖I GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙柵HEMT閉合一個固支梁開關時的溝 道示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 本發(fā)明的GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙柵HEMT分頻器。包括GaAs襯底、增強 型HEMT，以及外接的低通濾波器、壓控振蕩器、乘法器、高頻扼流圈；其中HEMT生長在GaAs 襯底上，包括本征GaAs層，本征AlGaAs層，N+AlGaAs層；源極，漏極和兩個柵極。柵極與 N+AlGAs層形成肖特基接觸，本征GaAs層與本征AlGaAs層形成異質結。錨區(qū)位于柵極兩 偵牝固支梁開關通過錨區(qū)橫跨于柵極之上。錨區(qū)和柵極之間設置下拉極板，下拉極板接地， 絕緣層覆蓋在下拉極板之上。
[0020] 參考信號和反饋信號分別通過錨區(qū)加載到兩個固支梁開關上。直流偏置通過高頻 扼流圈和錨區(qū)作用在固支梁開關上，高頻扼流圈保證直流偏置與交流信號隔開。
[0021] 固支梁開關的下拉電壓設計為HEMT的閾值電壓。當直流偏置小于下拉電壓，兩個 固支梁開關均懸浮斷開，不與柵極接觸時，柵電壓為〇,不能形成二維電子氣溝道，HEMT無 法導通，能夠減小柵極漏電流，降低功耗。
[0022] 當直流偏置達到或大于下拉電壓，兩個固支梁開關均在直流偏置作用下下拉閉 合，與柵極接觸時，柵電壓即為直流偏置，肖特基勢皇寬度在柵電壓作用下變窄，異質結表 面形成二維電子氣溝道，HEMT導通，參考信號和反饋信號通過HEMT相乘。漏極輸出信號包 含了兩信號之間的相位差信息，經過低通濾波器后，高頻分量被濾除，并向壓控振蕩器輸送 一個直流電壓，調節(jié)壓控振蕩器的輸出頻率。壓控振蕩器輸出信號經過乘法器之后，在頻率 上對應發(fā)生N倍的改變，并作為反饋信號，重新輸入HEMT，經過環(huán)路的作用，反饋信號和參 考信號頻率相等。所以，最終壓控振蕩器輸出的信號頻率為參考信號頻率的1/N，實現(xiàn)參考 信號的分頻。
[0023] 當只有一個固支梁開關閉合與柵極接觸時，此固支梁開關下方形成二維電子氣溝 道，另一個斷開的固支梁開關下方為高阻區(qū)，溝道與高阻區(qū)串聯(lián)的結構有利于提高HEMT的 反向擊穿電壓。只有下拉固支梁上的選通信號可以通過HEMT放大輸出，從而通過對一個固 支梁開關的單獨控制，實現(xiàn)對單個信號的放大，電路具有多功能。
[0024] 下面結合附圖對本發(fā)明的GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙柵HEMT分頻器做進一 步解釋。
[0025] 如圖1所示，本發(fā)明的GaAs基低漏電流雙固支梁開關雙柵HEMT分頻器包括GaAs 襯底1，設置在GaAs襯底上的增強型HEMT，外接的低通濾波器，壓控振蕩器，乘法器、高頻扼 流圈。
[0026] HEMT包括本征GaAs層2,本征AlGaAs層3, N+AlGaAs層4,源極5,漏極6,柵極7， 錨區(qū)8,固支梁開關9,下拉極板10,絕緣層11，通孔12,引線13。其中，源極5接地，錨區(qū)8 設置在柵極7兩側，下拉極板10設置柵極7與錨區(qū)8之間，固支梁開關9通過錨區(qū)橫跨在 柵極7上方。在HEMT結構中，柵極7與N+AlGaAs層4形成肖特基接觸，本征AlGaAs層3 與本征GaAs層2形成異質結。對于增強型HEMT，柵電壓為0時，肖特基接觸勢皇耗盡了異 質結界面的二維電子氣，沒有導通溝道。
[0027] HEMT漏極6輸出可以選擇兩種不同工作方式，一種通過第一端口 14連接低通濾波 器，低通濾波器輸出接入壓控振蕩器，壓控振蕩器輸出通過第三端口 16接入乘法器，乘法 器的輸出作為反饋信號通過錨區(qū)8加載到一個固支梁開關9上，構成反饋回路，參考信號通 過錨區(qū)8加載到另一個固支梁開關9上。直流偏置通過高頻扼流圈和錨區(qū)8作用在固支梁 開關9上。HEMT漏極6輸出的另一種工作方式是選擇第二端口 15直接輸出放大信號。
[0028] 固支梁開關9的下拉電壓設計為HEMT的閾值電壓。當直流偏置小于下拉電壓，固 支梁開關9處于懸浮斷開狀態(tài)，不與柵極7接觸時，柵電壓為0,沒有二維電子氣溝道，HEMT 截止。
[0029] 當直流偏置達到或大于下拉電壓，兩個固支梁開關9均下拉與柵極7接觸，開關 閉合時，在柵電壓的作用下，二維電子氣在異質結界面聚集，形成溝道，如圖4所示，HEMT導 通。參考信號和反饋信號通過HEMT相乘。漏極6輸出信號包含了兩信號之間的相位差信 息，選擇第一端口 14輸入低通濾波器，濾除高頻部分，并向壓控振蕩器輸送一個直流電壓， 直流電壓可以表示為：
[0030]
[0031] 其中K為HEMT增益系數(shù)，fraf為參考信號頻率，f badi為反