[发明专利]基于微机械砷化镓基固支梁的频率检测器及检测方法

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频率检测器及制备方法，属于微电子机械系统（MEMS）的技术领域。

背景技术

微波频率是微波非常重要的一个参数。微波信号频率检测系统在雷达、无线通讯等方面都有极其广泛的应用。现有的微波频率检测技术主要是基于外差法、计数法和谐振法等原理，它们具有高精度和宽频带的优点，然而其最大的缺点是需要比较精密的测量仪器。随着科学技术的发展，现代个人通信系统要求微波频率检测器具有简单的结构，小的体积以及小的直流功耗。近年来，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频率检测器成为可能。

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频率检测器及检测方法，通过下拉电极控制MEMS固支梁，使两支路频率相同但存在一定相位差的微波信号同时加载到砷化镓MESFET（金属半导体场效应管）的栅极上，通过检测源漏极饱和电流，推算出待测微波信号的频率。

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频率检测器，该频率检测器包括

功率分配器、90度移相器、低通滤波器和砷化镓金属半导体场效应管，

功率分配器，用于接收待侧微波信号，并将该待侧微波信号分成幅度、相位相同的两个支路信号，即第一路微波信号和第二路微波信号，并分别输出给砷化镓金属半导体场效应管和90度移相器；

90度移相器，用于接收所述第二路微波信号，将该信号产生一个与频率成正比的相移后，输出第三路微波信号给砷化镓金属半导体场效应管；

低通滤波器，用于通过隔直电容与砷化镓金属半导体场效应管相连，滤去其输出的高频信号，得到与频率相关的电流信号；

砷化镓金属半导体场效应管，用于实现频率的测量；其中，

砷化镓金属半导体场效应管包括砷化镓衬底，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栅极，设置在在该栅极上方且与栅极相对的固支梁，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；

功率分配器输出的第一路微波信号输出给第一固支梁锚区；

90度移相器的第三路微波信号输出给砷化镓金属半导体场效应管的第二固支梁锚区。

本发明还提供了一种基于微机械砷化镓基固支梁的频率检测方法，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；当砷化镓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；

待测微波信号经过功率分配器分成幅度、相位完全相同的两个支路信号，一路信号连接到第一固支梁锚区，另一路信号经过一个90度线性移相器之后连接到第二固支梁锚区；当第一下拉电极和第二下拉电极上没有直流偏置时，固支梁位于栅极的上方，砷化镓金属半导体场效应管处于非频率检测状态；

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，两路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频率的测量。

有益效果：本发明的基于微机械砷化镓基固支梁的频率检测器不但具有体积小，结构简单，易于测量的优点，而且具有低直流功耗，易于集成且与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频率检测器的俯视图；

图2是基于微机械砷化镓基固支梁的频率检测器的A-A剖面图；

图3是基于微机械砷化镓基固支梁的频率检测器的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