基于mems懸臂梁并聯(lián)的微波功率檢測系統(tǒng)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于MEMS懸臂梁并聯(lián)的微 波功率檢測系統(tǒng)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在微電子機(jī)械系統(tǒng)（即：MEMS)的微波研宄中，微波功率是表征微波信號的一個 重要參數(shù)。在微波信號的產(chǎn)生、傳輸及接收各個環(huán)節(jié)的研宄中，微波功率的檢測是必不可 少的。常見的在線式微波功率檢測系統(tǒng)是基于熱電轉(zhuǎn)換原理的耦合式微波功率檢測系統(tǒng)， 但該檢測系統(tǒng)動態(tài)范圍小、靈敏低。由于MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)對微波功率信號更加敏感，而且 MEMS懸臂梁感應(yīng)微波信號產(chǎn)生的位移較之MEMS固支梁更大，系統(tǒng)測量的動態(tài)范圍由懸臂 梁的位移決定，因此本發(fā)明能夠很好地解決上述的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的在于提供了一種基于MEMS懸臂梁并聯(lián)的微波功率檢測系統(tǒng)，與傳統(tǒng) 的在線式微波功率檢測系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)大大的提高了微波功率檢測的動態(tài)范圍和靈敏 度。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：本發(fā)明提供了一種基于MEMS懸臂 梁并聯(lián)的微波功率檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括共面波導(dǎo)中心信號線1、懸臂梁2、測試電極3、壓 焊塊一 4、地線5、空氣橋6、測試電極傳輸線7、壓焊塊二8、砷化鎵襯底9 ;所述的砷化鎵襯 底9上方設(shè)有共面波導(dǎo)傳輸線，在共面波導(dǎo)中心信號線（1)上方設(shè)有懸臂梁2;懸臂梁2下 方設(shè)有測試電極3,測試電極3通過金線連接測試電極傳輸線7 ;測試電極傳輸線7通過金 線連接壓焊塊二8 ;壓焊塊一 4通過金線連接懸臂梁2 ;空氣橋6通過金線連接地線5 ;所述 的共面波導(dǎo)傳輸線是由共面波導(dǎo)中心信號線1、共面波導(dǎo)地線5和空氣橋6組成。
[0005] 本發(fā)明所述的測試電極（3)的傳輸線從懸臂梁（2)的平行方向引出。
[0006] 本發(fā)明還提供了一種基于MEMS懸臂梁并聯(lián)的微波功率檢測系統(tǒng)的制備方法，該 方法包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :準(zhǔn)備砷化鎵襯底；選用的是未摻雜的砷化鎵襯底；
[0008] 步驟2 :濺射鈦/金/鈦；濺射用于電鍍共面波導(dǎo)傳輸線、測試電極和并聯(lián)結(jié)構(gòu) MEMS懸臂梁的底金，鈦/金/鈦的厚度為500/1500/300A;
[0009] 步驟3 :淀積氮化硅介質(zhì)層；用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積法方法生長1000A的 氮化娃介質(zhì)層；
[0010] 步驟4 :光刻并刻蝕氮化硅介質(zhì)層；保留并聯(lián)結(jié)構(gòu)MEMS懸臂梁下方CPW的中心信 號線、測試電極傳輸線上和測試電極上的氮化硅；
[0011] 步驟5 :淀積并光刻聚酰亞胺犧牲層；淀積1. 6 μ m厚的聚酰亞胺犧牲層，聚酰亞胺 犧牲層的厚度決定了并聯(lián)結(jié)構(gòu)MEMS懸臂梁與氮化硅介質(zhì)層之間的高度，光刻聚酰亞胺犧 牲層，僅保留并聯(lián)結(jié)構(gòu)MEMS懸臂梁下的犧牲層；
[0012] 步驟6 :電鍍金；電鍍共面波導(dǎo)傳輸線和并聯(lián)結(jié)構(gòu)MEMS懸臂梁，厚度為2 μ m ;
[0013] 步驟7 :去除光刻膠、釋放犧牲層；用顯影液釋放懸臂梁結(jié)構(gòu)下方的聚酰亞胺犧牲 層，并用無水乙醇脫水，形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)的MEMS懸臂梁。
[0014] 有益效果：
[0015] 1、本發(fā)明靈敏度很高，設(shè)計了兩個并聯(lián)的MEMS懸臂梁，由于MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)對微 波功率信號更加敏感，采用并聯(lián)的MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)從而可以大大提高器件的靈敏度。
[0016] 2、本發(fā)明匹配性很高，將MEMS懸臂梁的錨區(qū)設(shè)計在地線中間，減小了 MEMS懸臂梁 對共面波導(dǎo)特性阻抗的影響。另外，測試電極的傳輸線從與MEMS懸臂梁平行的方向引出， 而不是從MEMS懸臂梁垂直方向引出，該設(shè)計減小了 MEMS懸臂梁對共面波導(dǎo)特性阻抗的影 響，提高了器件的匹配性能。
[0017] 3、本發(fā)明是基于微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)，具有微機(jī)械系統(tǒng)的基本優(yōu)點(diǎn)，如：體積小、 重量輕、功耗低等，另外它與單片微波集成電路（即：MMIC)方法完全兼容，便于集成，而且 本發(fā)明是用于在線式測量，這一系列優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)的在線式微波功率檢測系統(tǒng)無法比擬的， 因此它具有很好地研宄和應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明基于MEMS懸臂梁并聯(lián)的微波功率檢測系統(tǒng)的原理圖。
[0019] 標(biāo)識說明：A-共面波導(dǎo)中心信號線；B-并聯(lián)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)；C-電容式微波功率 傳感器。
[0020] 圖2為本發(fā)明基于MEMS懸臂梁并聯(lián)的微波功率檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 標(biāo)識說明：1_共面波導(dǎo)中心信號線；2-懸臂梁；3-測試電極；4-壓焊塊一；5-地 線；6-空氣橋；7-測試電極傳輸線；8-壓焊塊二；9-砷化鎵襯底。
[0022] 圖3為發(fā)明的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于MEMS懸臂梁并聯(lián)的微波功率檢測系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括砷化鎵襯底，在襯底上設(shè)有共面波導(dǎo)傳輸線、并聯(lián)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)和電容式微波功 率傳感器。當(dāng)微波功率從共面波導(dǎo)中心信號線端口 A向端口 B傳輸時，并聯(lián)MEMS懸臂梁結(jié) 構(gòu)與共面波導(dǎo)傳輸線之間會產(chǎn)生靜電力，使并聯(lián)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)下拉。那么并聯(lián)MEMS懸 臂梁結(jié)構(gòu)與測試電極之間的間距變小，電容值發(fā)生改變，通過測量變化的電容值，得到與之 --對應(yīng)的微波信號的功率幅度。
[0025] 本發(fā)明的并聯(lián)MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)是在共面波導(dǎo)中心信號線1上設(shè)有兩個并聯(lián)的懸 臂梁2,當(dāng)微波功率從共面波導(dǎo)中心信號線1的端口 A向端口 B傳輸時，并聯(lián)MEMS懸臂梁結(jié) 構(gòu)與共面波導(dǎo)傳輸線之間會產(chǎn)生靜電力，使懸臂梁2下拉。
[0026] 本發(fā)明的電容式微波功率傳感器是由懸臂梁2、測試電極3、測試電極傳輸線7、壓 焊塊4和壓焊塊8組成。
[0027] 本發(fā)明所述的壓焊塊包括壓焊塊一 4和壓焊塊二8。
[0028] 如圖2所示，本發(fā)明提供了一種基于MEMS懸臂梁并聯(lián)的微波功率檢測系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括共面波導(dǎo)中心信號線1、懸臂梁2、測試電極3、壓焊塊一 4、地線5、空氣橋6、測試電 極傳輸線7、壓焊塊二8、砷化鎵襯底9 ;所述的砷化鎵襯底9上方設(shè)有共面波導(dǎo)傳輸線，在 共面波導(dǎo)中心信號線1上方設(shè)有懸臂梁2 ;懸臂梁2下方設(shè)有測試電極3,測試電極3通過 金線連接測試電極傳輸線7 ;測試電極傳輸線7通過金線連接壓焊塊二8 ;壓焊塊一 4通過 金線連接懸臂梁2 ;空氣橋6通過金線連接地線5。
[0029] 本發(fā)明所述的共面波導(dǎo)傳輸線是由共面波導(dǎo)中心信號線1、共面波導(dǎo)地線5和空 氣橋6組成。
[0030] 本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)包括如下：
[0031] 1.本發(fā)明的系統(tǒng)是屬于在線式測量檢測系統(tǒng)，待測的微波功率是通過基于MEMS 懸臂梁并聯(lián)的電容式微波功率傳感器得到。
[0032] 2.本發(fā)明是采用兩個并聯(lián)MEMS的懸臂梁設(shè)計，由于懸臂梁與共面波導(dǎo)中心信號 線之間產(chǎn)生靜電力，使MEMS