[发明专利]三通道微机械悬臂梁间接式微波功率传感器及制备方法

权利要求书

1.一种三通道微机械悬臂梁间接式微波功率传感器，制作在砷化镓衬底（17）上，在其上设有CPW（4）、三个MEMS悬臂梁结构、绝缘介质层（7）、热电堆、终端匹配电阻（9）、一个金属散热片（13）、空气桥（8）以及MEMS衬底膜结构（16）：所述CPW（4）包括主线CPW（4）和副线CPW（4）；所述MEMS悬臂梁结构包括MEMS悬臂梁（5）和锚区（6）；所述热电堆包括一个由六个热电偶（10）构成三对热电偶（10）而组成的热电堆、六个位于副线CPW（4）连接的终端匹配电阻（9）附近的热电堆、输出压焊块（14）和连接线（15），其特征在于该结构具有三个用于引入微波信号的主线CPW输入端（1、2和3），它们彼此对称放置且相互之间呈120o的角，每个主线CPW（4）信号线上方有一个MEMS悬臂梁（5），在每个主线CPW（4）的输出端连接两个终端匹配电阻（9），每个终端匹配电阻（9）附近有一个热电偶（10），将这三对热电偶（10）相互之间也同样呈120o的角放置并串联连接形成热电堆。

2.根据权利要求1所述的三通道微机械悬臂梁间接式微波功率传感器，其特征在于三个MEMS悬臂梁（5）分别横跨在对称放置的三个主线CPW信号线上，这三个MEMS悬臂梁（5）相互之间呈120o的角，MEMS悬臂梁（5）的一端未被固定而另一端固定在锚区（6）上，所述锚区（6）通过副线CPW信号线与两个终端匹配电阻（9）相连接，所述MEMS悬臂梁（5）下方设有绝缘介质层（7），被副线CPW信号线隔开的CPW地线通过空气桥（8）连接，其空气桥（8）下方的副线CPW信号线被聚酰亚胺绝缘介质层（7）覆盖。

3.根据权利要求1所述的三通道微机械悬臂梁间接式微波功率传感器，其特征在于金属散热片（13）被由六个热电偶（10）构成三对热电偶（10）而组成的热电堆的冷端环绕；连接线（15）用于热电偶（10）之间以及热电堆与输出压焊块（14）之间的连接；MEMS衬底膜结构（16）位于终端匹配电阻（9）和热电堆的热端下方。

4.一种如权利要求1所述的三通道微机械悬臂梁间接式微波功率传感器的制备方法，其特征在于制备方法为：

1）准备砷化镓衬底（17）：选用外延的半绝缘砷化镓衬底，其中外延N^＋ 砷化镓的掺杂浓度为重掺杂，其重掺杂的浓度一般大于等于10¹⁸cm^-3；

2）光刻并隔离外延的N^＋ 砷化镓，形成热电堆的半导体热偶臂（11）的图形和欧姆接触区；

3）反刻由热电堆的半导体热偶臂（11）的图形组成的N^＋ 砷化镓，形成轻掺杂的热电堆的半导体热偶臂（11），其轻掺杂的浓度一般小于10¹⁸cm^-3；

4）光刻：去除将要保留金锗镍/金地方的光刻胶；

5）溅射金锗镍/金；

6）剥离，形成热电堆的金属热偶臂（12）；

7）光刻：去除将要保留氮化钽地方的光刻胶；

8）溅射氮化钽；

9）剥离；

10）光刻：去除将要保留第一层金的地方的光刻胶；

11）蒸发第一层金；

12）剥离，初步形成主副线CPW（4）、MEMS悬臂梁的锚区（6）、金属散热片（13）、输出压焊块（14）以及连接线（15）；

13）反刻氮化钽，形成与主副线CPW（4）输出端相连接的终端匹配电阻（9），其方块电阻为25Ω/?；

14）淀积并光刻聚酰亚胺绝缘介质层（7）：在砷化镓衬底（17）上涂覆聚酰亚胺绝缘介质层（7），光刻聚酰亚胺层（7），仅保留MEMS悬臂梁（5）和空气桥（8）下方的绝缘介质层（7）；

15）蒸发钛/金/钛：蒸发用于电镀的底金；

16）光刻：去除要电镀地方的光刻胶；

17）电镀金；

18）去除光刻胶：去除不需要电镀地方的光刻胶；

19）反刻钛/金/钛，腐蚀底金，形成主副线CPW（4）、MEMS悬臂梁（5）、悬臂梁的锚区（6）、空气桥（8）、金属散热片（13）、输出压焊块（14）以及连接线（15）；

20）将该砷化镓衬底（17）背面减薄至一般在50μm和150μm之间；

21）背面光刻：去除在砷化镓（17）背面形成膜结构地方的光刻胶；

22）刻蚀减薄终端电阻（9）和热电堆的热端下方的砷化镓衬底（17），形成膜结构（16）。