[发明专利]基于微机械固支梁电容式功率传感器的分频器及制备方法

权利要求书

1.基于微机械固支梁电容式功率传感器的分频器，其特征在于：包括衬底（1）、设置在衬底（1）上的共面波导信号线（2）、地线（3）、两对MEMS固支梁结构、功合器、终端匹配电阻（9）和MEMS固支梁结构电容式功率传感器，以及外接压控振荡器和乘法器，在所述衬底（1）上定义一条对称轴线； 

所述地线（3）以对称轴线为中心形成对称分布，包括对称分布于该对称轴线的两条侧边地线和一条位于对称轴线上的中心地线；所述两条侧边地线上各有一个对称分布的缺口；所述共面波导信号线（2）以对称轴线为中心形成对称分布，包括对称分布于该对称轴线的两条输入共面波导信号线和一条位于对称轴线上的输出共面波导信号线；所述两条输入共面波导信号线分别作为输入信号和反馈信号的输入端；所述输出共面波导信号线与侧边地线之间设有终端匹配电阻（9）； 

所述功合器以对称轴线为中心形成对称分布，包括对称分布于该对称轴线的两条不对称共面带线信号线（8）和隔离电阻（7）；所述的两条不对称共面带线信号线（8）的输入端通过隔离电阻（7）隔离，且分别与两条输入共面波导信号线相连；所述的两条不对称共面带线信号线（8）的输出端相连后接入所述输出共面波导信号线； 

所述两对MEMS固支梁结构分别记为第一对固支梁结构和第二对固支梁结构；所述第一对MEMS固支梁结构包括相对对称轴线对称的两个第一固支梁（41），所述两个第一固支梁（41）分别横跨在相应侧的输入共面波导信号线的上方，所述第一固支梁（41）的两端分别通过锚区（5）固定在中心地线和同一侧的侧边地线上；所述第二对MEMS固支梁结构包括相对对称轴线对称的两个第二固支梁（42），所述两个第二固支梁（42）分别通过锚区（5）连接同一侧的侧边地线的缺口两端； 

所述MEMS固支梁结构电容式功率传感器，包括一个第三固支梁结构、两个传感电极（10）、两个压焊块（12）；所述第三固支梁结构中的第三固支梁（43）位于所述输出共面波导信号线的上方、第三固支梁（43）的两端分别通过锚区（5）与两侧的侧边地线相连；所述两个传感电极（10）均位于第三固支梁结构下方且对称分布于输出共面波导信号线和对应侧边地线之间，所述传感电极（10）与其上方的第三固支梁（43）之间形成可变电容；所述两个传感电极（10）各自通过一条连接线（11）与其同侧一个压焊块（12）相连，与两个传感电极（10）相连的两条连接线（11）分别穿过两侧的侧边地线的缺口；所述另一个压焊块（12）通过一条连接线（11）与其中一条侧边地线相连； 

所述外接电容三点式压控振荡器的两个输入端分别与所述两个压焊块（12）相连；所述外接压控振荡器的输出信号经过乘法器后作为反馈信号连接至所述输入共面波导信号线。 

2.根据权利要求1所述的基于微机械固支梁电容式功率传感器的分频器，其特征 在于：在所述第一对MEMS固支梁结构中，第一固支梁（41）对应下方的输入共面波导信号线上覆盖有绝缘介质层（6）；在所述第二对MEMS固支梁结构中，第二固支梁（42）下方的连接线（11）上覆盖有绝缘介质层（6）；在所述MEMS固支梁结构电容式功率传感器中的固支梁结构中，第三固支梁（43）下方的传感电极（10）和输出共面波导信号线上覆盖有绝缘介质层（6）。 

3.根据权利要求1所述的基于微机械固支梁电容式功率传感器的分频器，其特征在于：所述衬底（1）的材料为砷化镓。 

4.根据权利要求2所述的基于微机械固支梁电容式功率传感器的分频器，其特征在于：所述隔离电阻（7）和终端匹配电阻（9）的材料为氮化钽。 

5.根据权利要求3所述的基于微机械固支梁电容式功率传感器的分频器，其特征在于所述绝缘介质层（6）的材料为氮化硅。 

6.基于微机械固支梁电容式功率传感器的分频器的制备方法，包括以下步骤： 

1）准备砷化镓衬底：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10¹⁸cm^-3，其方块电阻值为100～130Ω/□； 

2）光刻：去除将要保留氮化钽地方的光刻胶； 

3）溅射氮化钽，其厚度为1μm； 

4）剥离； 

5）光刻：去除将要保留第一层金的地方的光刻胶； 

6）蒸发第一层金，其厚度为0.3μm； 

7）剥离，初步形成CPW信号线和地线、ACPS信号线和地线、MEMS固支梁的锚区、传感电极、传感电极的压焊块、输出压焊块以及连接线 

8）反刻氮化钽，形成终端电阻和隔离电阻，其方块电阻为25Ω/□； 

9）淀积氮化硅：用等离子体增强型化学气相淀积法工艺生长厚的氮化硅介质层； 

10）光刻并刻蚀氮化硅介质层：保留在MEMS固支梁下方CPW信号线上的氮化硅； 

11）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梁与氮化硅介质层所在平面的距离；光刻聚酰亚胺牺牲层，仅保留固支梁下方的牺牲层； 

12）蒸发钛/金/钛，其厚度为蒸发用于电镀的底金； 

13）光刻：去除要电镀地方的光刻胶。