基于mems懸臂梁并聯的微波功率檢測系統及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及微電子機械系統技術領域，特別涉及一種基于MEMS懸臂梁并聯的微 波功率檢測系統及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 在微電子機械系統（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。在微波信號的產生、傳輸及接收各個環節的研宄中，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是基于熱電轉換原理的耦合式微波功率檢測系統， 但該檢測系統動態范圍小、靈敏低。由于MEMS懸臂梁結構對微波功率信號更加敏感，而且 MEMS懸臂梁感應微波信號產生的位移較之MEMS固支梁更大，系統測量的動態范圍由懸臂 梁的位移決定，因此本發明能夠很好地解決上述的問題。
【發明內容】
[0003] 本發明目的在于提供了一種基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統，與傳統 的在線式微波功率檢測系統相比，該系統大大的提高了微波功率檢測的動態范圍和靈敏 度。
[0004] 本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：本發明提供了一種基于MEMS懸臂 梁并聯的微波功率檢測系統，該系統包括共面波導中心信號線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上方設有共面波導傳輸線，在共面波導中心信號線（1)上方設有懸臂梁2;懸臂梁2下 方設有測試電極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 的共面波導傳輸線是由共面波導中心信號線1、共面波導地線5和空氣橋6組成。
[0005] 本發明所述的測試電極（3)的傳輸線從懸臂梁（2)的平行方向引出。
[0006] 本發明還提供了一種基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統的制備方法，該 方法包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :準備砷化鎵襯底；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傳輸線、測試電極和并聯結構 MEMS懸臂梁的底金，鈦/金/鈦的厚度為500/1500/300A;
[0009] 步驟3 :淀積氮化硅介質層；用等離子體增強化學氣相淀積法方法生長1000A的 氮化娃介質層；
[0010] 步驟4 :光刻并刻蝕氮化硅介質層；保留并聯結構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結構MEMS懸臂梁與氮化硅介質層之間的高度，光刻聚酰亞胺犧 牲層，僅保留并聯結構MEMS懸臂梁下的犧牲層；
[0012] 步驟6 :電鍍金；電鍍共面波導傳輸線和并聯結構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構下方的聚酰亞胺犧牲 層，并用無水乙醇脫水，形成并聯結構的MEMS懸臂梁。
[0014] 有益效果：
[0015] 1、本發明靈敏度很高，設計了兩個并聯的MEMS懸臂梁，由于MEMS懸臂梁結構對微 波功率信號更加敏感，采用并聯的MEMS懸臂梁結構從而可以大大提高器件的靈敏度。
[0016] 2、本發明匹配性很高，將MEMS懸臂梁的錨區設計在地線中間，減小了 MEMS懸臂梁 對共面波導特性阻抗的影響。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，該設計減小了 MEMS懸臂梁對共面波導特性阻抗的影 響，提高了器件的匹配性能。
[0017] 3、本發明是基于微電子機械系統技術，具有微機械系統的基本優點，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 本發明是用于在線式測量，這一系列優點是傳統的在線式微波功率檢測系統無法比擬的， 因此它具有很好地研宄和應用價值。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統的原理圖。
[0019] 標識說明：A-共面波導中心信號線；B-并聯MEMS懸臂梁結構；C-電容式微波功率 傳感器。
[0020] 圖2為本發明基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統的結構示意圖。
[0021] 標識說明：1_共面波導中心信號線；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為發明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0023] 以下結合說明書附圖對本發明作進一步的詳細說明。
[0024] 如圖1所示，本發明提供了一種基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統，該系 統包括砷化鎵襯底，在襯底上設有共面波導傳輸線、并聯MEMS懸臂梁結構和電容式微波功 率傳感器。當微波功率從共面波導中心信號線端口 A向端口 B傳輸時，并聯MEMS懸臂梁結 構與共面波導傳輸線之間會產生靜電力，使并聯MEMS懸臂梁結構下拉。那么并聯MEMS懸 臂梁結構與測試電極之間的間距變小，電容值發生改變，通過測量變化的電容值，得到與之 --對應的微波信號的功率幅度。
[0025] 本發明的并聯MEMS懸臂梁結構是在共面波導中心信號線1上設有兩個并聯的懸 臂梁2,當微波功率從共面波導中心信號線1的端口 A向端口 B傳輸時，并聯MEMS懸臂梁結 構與共面波導傳輸線之間會產生靜電力，使懸臂梁2下拉。
[0026] 本發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，本發明提供了一種基于MEMS懸臂梁并聯的微波功率檢測系統，該系 統包括共面波導中心信號線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上方設有共面波導傳輸線，在 共面波導中心信號線1上方設有懸臂梁2 ;懸臂梁2下方設有測試電極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] 本發明所述的共面波導傳輸線是由共面波導中心信號線1、共面波導地線5和空 氣橋6組成。
[0030] 本發明所述系統的結構標準包括如下：
[0031] 1.本發明的系統是屬于在線式測量檢測系統，待測的微波功率是通過基于MEMS 懸臂梁并聯的電容式微波功率傳感器得到。
[0032] 2.本發明是采用兩個并聯MEMS的懸臂梁設計，由于懸臂梁與共面波導中心信號 線之間產生靜電力，使MEMS