[发明专利]基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测器及检测方法

说明书

技术领域

本发明提出了基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测器及制备方法，属于微电子机械系统（MEMS）的技术领域。

背景技术

在微波技术研究中，作为表征信号的三大参数（幅度、频率和相位）之一的微波相位是微波信号的一个重要参数。微波信号相位检测系统在相位调制器、相移键控、微波定位、天线相位方向图的测试和近场诊断等方面都有极其广泛的应用。现有的微波相位检测技术是基于二极管和矢量运算原理，它们具有低损耗、高灵敏度和宽频带的优点，然而其最大的缺点是结构复杂。随着微电子技术的发展，现代个人通信系统和雷达系统要求微波相位检测器具有小的体积，简单的结构以及小的功耗。随着MEMS技术的快速发展，并对MEMS固支梁结构进行了深入的研究，使基于微机械砷化镓基固支梁实现上述功能的微波相位检测器成为可能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测器及检测方法，通过控制MEMS固支梁，使待测微波信号加载到金属半导体场效应管的栅极上，与直接加载到栅极上的参考微波信号共同调整沟道宽度，通过检测源漏极饱和电流的大小最终实现两支微波信号相位的测量。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测器及检测方法，该相位检测器包括

砷化镓衬底，生长在砷化镓衬底表面上的用于输出饱和电流的源极和漏极，源极与漏极相对设置，在源极和漏极的外侧分别设有第一固支梁锚区，第二固支梁锚区，设置在源极和漏极之间的栅极，设置在在该栅极上方且与栅极对的固支梁，固支梁的两侧分别与第一固支梁锚区，第二固支梁锚区相连； 

在栅极与第一固定梁锚区之间设有第一下拉电极，在栅极与第二固定梁锚区之间设有第二下拉电极，第一下拉电极和第二下拉电极分别被绝缘介质层覆盖；

源极接地，漏极接正电压；源极和漏极之间通过N型沟道连通，电流方向由漏极到源极；源极和漏极由金和N型重掺杂区形成欧姆接触区构成；

栅极由金与N型薄层形成的肖特基接触区构成，栅极接负电压，其用于调整N型沟道耗尽层的宽度，改变源极漏极之间的饱和电流的大小；

第一待测输入信号输入悬臂粱锚区，第二待测输入信号输入栅极。

本发明还提供了一种基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测方法，该方法包括如下步骤：

源极和漏极用于输出饱和电流，由金和N型重掺杂区形成欧姆接触区构成；当GaAs 金属半导体场效应管正常工作情况下，源极接地，漏极接正电压，N型沟道中的电子将从源极流向漏极，电流方向由漏极到源极，栅极由金与N型薄层形成的肖特基接触区构成，接负电压；

待测微波信号分别连接到第一固支梁锚区和第二固支梁锚区；当第一下拉电极和第二下拉电极上没有直流偏置时，固支梁位于栅极上方， 砷化镓金属半导体场效应管处于非相位检测状态；

当在第一下拉电极和第二下拉电极加载直流偏置时，固支梁被下拉且与栅极接触时，待测微波信号同时加载到栅极上，从而改变源极漏极之间的饱和电流大小；通过一个电容和滤波器之后，检测源极漏极饱和电流的大小最终实现相位的测量。

有益效果：本发明的基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测器不但具有体积较小，结构简单，易于测量的优点，而且具有低直流功耗，易于集成以及与GaAs单片微波集成电路兼容的优点。

附图说明

图1是基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测器的俯视图；

图2是基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测器的A-A剖面图；

图3是基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测器的B-B剖面图；

图中包括：GaAs衬底1，源极2，漏极3，栅极4，N型沟道5，MEMS固支梁6，梁的锚区7，MEMS固支梁的下拉电极8，氮化硅介质层9，连接线10，直流偏置压焊块11，待测微波信号输入压焊块12，参考微波信号输入压焊块13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1-3，本发明提供的基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测器，该相位检测器包括

砷化镓衬底1，生长在砷化镓衬底1表面上的用于输出饱和电流的源极2和漏极3，源极2与漏极3相对设置，在源极2和漏极3的外侧分别设有第一固支梁锚区71，第二固支梁锚区72，设置在源极2和漏极3之间的栅极4，设置在在该栅极4上方且与栅极4相对的固支梁6，固支梁6的两侧分别与第一固支梁锚区71，第二固支梁锚区72相连；