[发明专利]一种高温超导Lange耦合器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温超导Lange耦合器的制备方法。

背景技术

双平衡式放大器在电路稳定性、输入输出驻波、输出功率等方面都有着极大的优势，可广泛应用于深孔探测、远距离测控、电子侦察、雷达接收、电子对抗、电子仪器和航天电子产品等领域。双平衡式放大器的输入采用3dB耦合器进行信号的功分，输出利用3dB耦合器进行信号的合路。一般采用Lange耦合器或者Wilkinson功分器外加90°延迟线的方式完成，其中Lange耦合器输出端相差90°无需外加延迟线，从而在体积和集成度方面要具有绝对优势。

现有的Lange耦合器多采用薄膜技术制备，部分追求小尺寸的采用砷化镓技术。采用常规薄膜技术制备的Lange耦合器除了3dB功分损耗外，还具有0.2～0.4dB的其它损耗。由其组成低噪声放大器时，相当于引入了额外的0.2～0.4dB的噪声系数。即使在高温超导使用的温度下（约77K）仍然会有10K左右的插损，这容易造成超导接收前端的低噪声系数过高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温超导Lange耦合器制备方法，该方法采用高温超导薄膜技术制备高温超导Lange耦合器表面的图形线，并利用金丝键合或金膜桥接技术实现耦合器交指间的耦合。通过这种方法制备的高温超导Lange耦合器在低温条件77K下，插损值小于常规薄膜技术制备的Lange耦合器，从而可使低噪声放大器具有更低的噪声系数，提高了低噪声放大器的性能。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种高温超导Lange耦合器的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）采用高温超导薄膜加工工艺，在介质基片两侧制作形成超导薄膜层。

（2）采用磁控溅射技术，在超导薄膜层上制作形成金膜层；

（3）采用光刻工艺，在超导薄膜层和金膜层上形成对准参考标记、耦合器线条和电极图形，得到耦合器交指；

（4）根据耦合器交指，采用金丝键合或金膜桥接工艺，制作形成耦合器交指间的互联。

具体地说，步骤（1）中所述的采用高温超导薄膜加工工艺，在介质基片两侧制作形成超导薄膜层的具体过程为：在氧化镁或铝酸镧介质基片上采用溅射或蒸发镀膜的方式形成超导薄膜层。

步骤（3）中所述的对准参考标记为在金膜层上经过光刻工艺刻蚀形成的长方体凹槽，所述的长方体凹槽的长和宽的范围均为0.1mm~3mm，所述的长方体凹槽的底面为超导薄膜层与金膜层相接触的面。

进一步的，若步骤（4）中采用金丝键合工艺制作形成耦合器交指间的互联，则步骤（3）中所述的采用光刻工艺，在超导薄膜层和金膜层上形成对准参考标记、耦合器线条和电极图形，得到耦合器交指的具体过程为：

a.采用光刻工艺在金膜层上刻蚀形成对准参考标记。

b.根据对准参考标记，采用光刻工艺制作形成器件电极与金丝键合处的掩膜层和器件图形的掩膜层；所述的器件电极与金丝键合处的掩膜层和器件图形掩膜层的厚度范围均为0.5μm~2.2μm。

c.采用离子束或等离子体刻蚀技术，在上述掩膜层上刻蚀形成图形，得到耦合器交指。

d.采用金丝键合工艺制作形成耦合器交指间的互联。具体地说，所述的采用金丝键合工艺中所采用的引线直径为18μm。

进一步的，若步骤（4）中采用金膜桥接工艺制作形成耦合器交指间的互联，则步骤（3）中所述的采用光刻工艺，在超导薄膜层和金膜层上形成对准参考标记、耦合器线条和电极图形，得到耦合器交指的具体过程为：

a. 采用光刻工艺在金膜层和超导薄膜层上刻蚀形成对准参考标记、耦合器线条和电极图形。

b.在上述步骤基础上，采用射频溅射工艺，形成介质层并沉积介质层，根据对准参考标记，采用光刻工艺在介质层上刻蚀形成介质图形并沉积金膜层。具体地说，所述的金膜沉积中金膜的厚度范围为0.2μm~1μm。

c.在沉积后的金膜上制作形成电极区和跨线的掩膜层，并采用离子束或等离子在掩膜层上进行刻蚀，形成耦合器交指间互联。

由以上技术方案可知，本发明通过采用高温超导薄膜制备技术、光刻工艺和金膜桥接、金丝键合工艺，实现了高温超导Lange耦合器。高温超导Lange耦合器比常规薄膜制备的Lange耦合器具有更低的插损，能够使低噪声放大器具有更低的噪声系数，从而提高了低噪声放大器的性能。

附图说明

图1是本发明的制备方法流程图；

图2是本发明金膜层和超导薄膜层光刻后的结构示意图；

图3是本发明实施例1的尺寸示意图；