[发明专利]双固支梁开关砷化镓基低漏电流微波相位检测器

说明书

技术领域

本发明提出了双固支梁开关GaAs(砷化镓)基低漏电流HEMT(高电子迁移率晶体管)微波相位检测器，属于微电子机械系统的技术领域。

背景技术

在微波技术领域中，微波相位是表征微波信号的一个重要参数。随着相控阵雷达、锁相环、天线、测相仪等系统的发展，微波相位检测系统的应用也变得越来越广泛。所以，在这些领域中微波相位检测器有着重要的作用和意义。此外，同传统的MOSFET器件相比，高速电子迁移率晶体管HEMT低噪声、高功率增益、低功耗、高载流子速度和较大的击穿电场等优点被广泛地应用于微波电路中。而应用MEMS技术与传统的HEMT器件相结合，实现了同一电路不同模式切换，可控等功能。本发明即是基于GaAs MMIC工艺设计的一种双固支梁开关GaAs基低漏电流HEMT微波相位检测器。

发明内容

技术问题:本发明的目的是实现一种双固支梁开关GaAs基低漏电流HEMT微波相位检测器。实现一个电路多种功能、低功耗、低成本。而且，当只有一个固支梁被下拉，其对应下方形成二维电子气沟道；另外一个固支梁处于悬浮状态，对应下方为高阻区；有利于增大器件的反向击穿电压。

技术方案：与传统HEMT管的栅极不同，本发明中两个固支梁设计在栅极上方起开关的作用，用以控制HEMT管的信号传输。偏置电压经高频扼流圈输入固支梁上，下拉电极接地，待测信号与参考信号分别通过双固支梁输入。双固支梁被下拉到与栅极接触，下方沟道处形成二维电子气(2DEG)，HEMT管导通，信号经HEMT管传输。基于此工作原理本发明将信号放大模块与相位检测模块集成到一起，应用双固支梁开关选通不同的输入信号，使得同一电路可以在信号放大与相位检测两种不同模式下切换，实现了一个电路多种功能、低功耗、低成本。而且，当只有一个固支梁被下拉，其对应下方形成二维电子气沟道；另外一个固支梁处于悬浮状态，对应下方为高阻区；有利于增大器件的反向击穿电压。

本发明的双固支梁开关GaAs基低漏电流HEMT微波相位检测器是由双固支梁开关HEMT管和低通滤波器组成。该双固支梁开关HEMT管为增强型，基于GaAs衬底，与传统工艺不同，本发明在传统HEMT栅极的上方的外加Au制固支梁，并与下方的下拉电极，以及绝缘层构成固支梁开关结构。

本发明的一种双固支梁开关砷化镓基低漏电流微波相位检测器由双固支梁开关HEMT管与低通滤波器级联构成，双固支梁开关HEMT管为增强型，基于半绝缘GaAs衬底制作，引线和输入引线都是Au制作；在GaAs衬底上设有本征GaAs层，本征GaAs层上设有本征AlGaAs隔离层，本征AlGaAs隔离层上设有N+AlGaAs层，栅极位于N+AlGaAs层上，栅极的上方设有固支梁，两个锚区制作在N+AlGaAs层上，下拉电极制作在固支梁正下方的栅级的两侧，下拉电极上方是一层绝缘层；固支梁的下拉偏置电压设计与HEMT管的阈值电压相等；当固支梁上偏置电压达到或大于阈值电压时，固支梁被下拉到贴在栅极上，栅极下方形成二维电子气沟道，从而使HEMT管导通；栅极通过N+AlGaAs层控制供给沟道的载流子的数量，载流子被限制在本征GaAs层中的势阱内，形成一个二维电子气2DEG，本征AlGaAs隔离层把N+AlGaAs层中的离化施主与2DEG中的自由电子分隔开，确保了沟道中的高迁移率。

所述的固支梁，其偏置电压经高频扼流圈输入固支梁上，下拉电极接地，待测信号与参考信号分别通过双固支梁输入；当两个固支梁都被下拉而导通时，输入信号通过双固支梁开关HEMT管实现信号相乘，经低通滤波器后滤除高频分量，得到与相位差相关的分量完成相位检测，输出相位检测信号；当双固支梁开关HEMT管的仅其中一个固支梁被下拉而导通，对应下方为二维电子气沟道，另外一个固支梁处于悬浮状态，对应下方为高阻区，形成一个被二维电子气沟道与高阻区串联具有高击穿电压的放大器，选通的信号输入双固支梁开关HEMT管实现信号放大，输出放大信号，使得同一电路可以在信号放大与相位检测两种不同模式下切换。

所述的双固支梁开关GaAs基低漏电流HEMT微波相位检测器在工作中，固支梁开关的引入使得HEMT管具有更好的信号可控性，为电路实现多种模式之间切换提供了可能，同时降低了栅极漏电流。