[发明专利]微机械悬臂梁开关在线式微波功率检测器及制备方法

权利要求书

1.一种微机械悬臂梁开关在线式微波功率检测器，其特征在于：该结构包括砷化镓衬底（24），由微带线构成的主线（5），副线（6），耦合传输线（7），MEMS悬臂梁（12），MEMS悬臂梁的锚区（13），驱动电极（15），压焊块（17），输出压焊块（22），空气桥（18），引线（16）半导体热偶臂（20），金属热偶臂（21）。

2.根据权利要求1所述的微机械悬臂梁开关在线式微波功率检测器，其特征在于：一个耦合度可调的基于MEMS悬臂梁开关（12）的微波功率耦合器，其可以实现紧耦合6dB，以及松耦合3dB两个工作模式；通过驱动电极（15）上有无驱动电压来控制悬臂梁开关的下拉和保持，从而使主传输线（5）与耦合传输线（7）连接或断开，使得耦合器的耦合区为主线耦合区（10）和副线耦合（11），或仅仅是由相靠近的主、副线相耦合；该耦合器隔离端接隔离电阻（19），用于吸收由于输入端口（1）阻抗失配引起的隔离端口处的微波功率。

3.根据权利要求1所述的微机械悬臂梁开关在线式微波功率检测器，其特征在于：耦合器耦合输出端口（3）接由半导体热偶臂（20）和金属热偶臂（21）组成的热堆，无论耦合器工作在何种模式下，由主线耦合到副线的微波功率将从耦合输出端口（3）输出，并直接被热电偶吸收，根据Seebeck效益，热电偶将微波功率转化为热电势，在输出压焊块以稳定电压的形式输出。

4.一种如权利要求1所述的微机械悬臂梁开关在线式微波功率检测器的制备方法，其特征在于制备方法为：

1）准备砷化镓衬底（24）：选用外延的半绝缘砷化镓衬底，其中外延N^＋ 砷化镓的掺杂浓度为为10¹⁸cm^-3，其方块电阻值为100～130Ω/；

2）在外延的N^＋ 砷化镓衬底涂覆光刻胶，保留预备制作欧姆接触区和初步形成热电堆的半导体热偶臂（20）的光刻胶，然后去除光刻胶地方的外延的N^＋ 砷化镓被隔离，形成欧姆接触区和初步形成热电堆的半导体热偶臂（20）；

3）反刻步骤2）中初步形成的热电堆半导体热偶臂（20），完全形成其掺杂浓度为10¹⁷cm^-3的热电堆的半导体热偶臂（20）；

4）光刻：去除不制作凸点（9）地方的光刻胶；

5）刻蚀，形成带凸点（9）形状的砷化镓衬底；

6）在步骤3）得到的衬底上涂覆光刻胶，去除预备制作热电堆的金属热偶臂（21）处的光刻胶；

7）在衬底（24）上溅射金锗镍/金，其厚度共为2700?；

8）剥离去除步骤6）中留下的光刻胶，连带去除了光刻胶上的金锗镍/金，形成热电堆的金属热偶臂（21）；

9）在步骤8）得到的衬底上涂覆光刻胶，去除预备制作隔离电阻（19）处的光刻胶；

10）在衬底上溅射氮化钽，其厚度为1μm；

11）将步骤9）中留下的光刻胶剥离去除，连带去除光刻胶上面的氮化钽，初步形成由氮化钽构成的隔离电阻（19）；

12）在砷化镓衬底（24）上涂覆光刻胶，去除预备制作由微带线构成的主线（5），副线（6），耦合传输线（7），MEMS悬臂梁（12）、MEMS悬臂梁的锚区（13）、驱动电极（15）、压焊块（17）、输出压焊块（22）、空气桥（18）以及引线（16）；

13）在衬底（24）上通过蒸发方式生长一层金，其厚度为0.3μm；

14）将步骤12）留下的光刻胶去除，连带去除了光刻胶上面的金，初步形成由微带线构成的主线（5），副线（6），耦合传输线（7），MEMS悬臂梁（12）、MEMS悬臂梁的锚区（13）、驱动电极（15）、压焊块（17）、输出压焊块（22）、空气桥（18）以及引线（16）；

15）反刻氮化钽，形成与隔离端口（4）相连接的隔离电阻（19）；

16）淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层：在砷化镓衬底上涂覆1.6μm厚的聚酰亚胺牺牲层，要求填满凹坑，聚酰亚胺牺牲层的厚度决定了MEMS悬臂梁（12）与其下方驱动电极（15）上氮化硅介质层（14）之间的距离以及空气桥（18）的高度；光刻聚酰亚胺牺牲层，仅保留MEMS悬臂梁（12）和空气桥（18）下方的牺牲层

17）通过蒸发方式生长用于电镀的底金：蒸发钛/金/钛，作为底金，其厚度为500/1500/300?；

18）涂覆光刻胶，去除预备制作由微带线构成的主线（5），副线（6），耦合传输线（7），MEMS悬臂梁（12）、MEMS悬臂梁的锚区（13）、驱动电极（15）、压焊块（17）、输出压焊块（22）、空气桥（18）以及引线（16）地方的光刻胶；

19）电镀一层金，其厚度为2μm；

20）去除步骤18）中留下的光刻胶；

21）反刻钛/金/钛，腐蚀底金，形成由微带线构成的主线（5），副线（6），耦合传输线（7），MEMS悬臂梁（12）、MEMS悬臂梁的锚区（13）、驱动电极（15）、压焊块（17）、输出压焊块（22）、空气桥（18）以及引线（16）；

22）将该砷化镓衬底（24）背面减薄至100μm；

23）衬底背面干法刻蚀制作通孔（23）；

24）在该砷化镓衬底（24）背面蒸发一层金；

25）释放聚酰亚胺牺牲层：显影液浸泡，去除MEMS悬臂梁（12）和空气桥（18）下的聚酰亚胺牺牲层，去离子水稍稍浸泡，无水乙醇脱水，常温下挥发，晾干。