[发明专利]一种基于微机械间接热电式功率传感器的倍频器及制法

权利要求书

1.一种基于微机械间接热电式功率传感器的倍频器，其特征在于：包括衬底（1）、设置在衬底（1）上的功合器和MEMS间接式微波功率传感器、以及外接的压控振荡器和除法器，在衬底（1）上定义一条对称轴线；所述功合器形成沿对称轴线对称的结构，包括地线（2）、共面波导传输线（3）、两段不对称共面带线（4）、隔离电阻（5）、两组固支梁（12）和锚区（13）；所述MEMS间接式微波功率传感器包括两组终端电阻（6）、金属热偶臂（7）、半导体热偶臂（8）、金属连接线（9）和两个直流输出块（10）；

所述地线（2）形成沿对称轴线对称的结构，包括对称位于对称轴线两侧且不相接触的两段侧边地线、对称位于对称轴线上的一段公共地线；

所述共面波导传输线（3）形成沿对称轴线对称的结构，包括位于对称轴线两侧且不相连接的两段输入共面波导传输线、对称位于对称轴线上的一段输出共面波导传输线；所述两段输入共面波导传输线分别与两段不对称共面带线（4）输入端相连接；所述两段不对称共面带线（4）输入端通过隔离电阻（5）隔离，所述两段不对称共面带线（4）输出端相连接后接入输出共面波导传输线；所述两段不对称共面带线（4）和隔离电阻（5）形成沿对称轴线对称的结构；所述两段输入共面波导传输线分别作为参考信号输入端口和反馈信号输入端口，所述输出共面波导传输线作为信号输出端口；

所述两组固支梁（12）分别设置在对称轴线的两侧且相对对称轴线对称，所述固支梁（12）跨接在位于同一侧的输入共面波导传输部分的上方，两端分别通过锚区（13）固定在位于同一侧的地线（2）侧边地线和公共地线上；

所述输出共面波导传输线分别与两段侧边地线通过一组终端电阻（6）相连接，所述两组终端电阻（6）分别对应设置有一组热电偶；所述两组热电偶的一端通过金属连接线（9）串联连接，另一端分别通过金属连接线（9）与直流输出块（10）相连接；其中一个直流输出块（10）与压控振荡器的输入端相连接，另一个直流输出块（10）接地；所述热电偶由金属热偶臂（7）和半导体热偶臂（8）组成；

所述压控振荡器的输出端与除法器输入端相连，所述除法器的输出端与反馈信号输入端口相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于微机械间接热电式功率传感器的倍频器，其特征在于：所述共面波导传输线（3）和固支梁（12）之间设有氮化硅介质层（11），所述氮化硅介质层（11）覆盖在共面波导传输线（3）上。

3.一种如权利要求1所述基于微机械间接热电式功率传感器的倍频器的制备方法，其特征在于包含如下步骤：

（1）制作砷化镓衬底：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）光刻并隔离外延的N^＋砷化镓，形成热电堆的半导体热偶臂的图形和欧姆接触区；

（3）反刻N^＋砷化镓，形成其掺杂浓度为10¹⁷cm^-3的热电堆的半导体热偶臂；

（4）光刻：去除将要保留金锗镍/金地方的光刻胶；

（5）溅射金锗镍/金，其厚度共为

（6）剥离，形成热电堆的金属热偶臂；

（7）光刻：去除将要保留氮化钽地方的光刻胶；

（8）溅射氮化钽，其厚度为1μm；

（9）剥离；

（10）光刻：去除将要保留第一层金的地方的光刻胶；

（11）蒸发第一层金，其厚度为0.3μm；

（12）剥离，形成共面波导传输线、不对称共面带线、地线、MEMS固支梁的锚区、直流输出块和金属连接线；

（13）反刻氮化钽，形成终端电阻，其方块电阻为25Ω/□；

（14）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；

（15）光刻并刻蚀氮化硅介质层：保留在MEMS固支梁下方共面波导传输线上的氮化硅；

（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固支梁与其下方在主线共面波导传输线上氮化硅介质层之间的距离；光刻聚酰亚胺牺牲层，仅保留固支梁下方的牺牲层；

（17）蒸发钛/金/钛，其厚度为蒸发用于电镀的底金；

（18）光刻：去除要电镀地方的光刻胶；

（19）电镀金，其厚度为2μm；

（20）去除光刻胶：去除不需要电镀地方的光刻胶；

（21）反刻钛/金/钛，腐蚀底金，形成共面波导传输线、不对称共面带线、地线、MEMS固支梁、直流输出块和金属连接线；

（22）将该砷化镓衬底背面减薄至100μm；

（23）释放聚酰亚胺牺牲层：显影液浸泡，去除MEMS固支梁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；

（24）外接压控振荡器和除法器。