基于微机械硅基固支梁的频率检测器及检测方法
专利汇可以提供基于微机械硅基固支梁的频率检测器及检测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于微机械 硅 基固支梁的 频率 检测器及检测方法，该频率检测器包括 功率分配器 （P）、90度 移相器 (Y)、低通 滤波器 (L)和硅基金属- 氧 化物- 半导体 场效应管；功率分配器，用于接收待测 微波 信号 ，并将该待测微波信号分成幅度、 相位 相同的两个支路信号。检测方法包括如下步骤：当在一下拉 电极 （81）和第二下拉电极（82）加载直流偏置时，固支梁（7）被下拉且与栅极（5） 接触 时，两路微波信号同时加载到栅极（5）上，硅基金属-氧化物-半导体场效应管处在频率检测状态，源极（2）和漏极（3）之间的饱和 电流 输出包含了待测信号频率信息的电流分量，通过检测饱和电流的大小最终实现频率检测。本发明结构简单，易于测量。，下面是基于微机械硅基固支梁的频率检测器及检测方法专利的具体信息内容。
1. 一种基于微机械硅基固支梁的频率检测器，其特征在于：该频率检测器包括功率分配器（P）、90度移相器(Y)、低通滤波器(L)和硅基金属-氧化物-半导体场效应管；
功率分配器，用于接收待测微波信号，并将该待测微波信号分成幅度、相位相同的两个支路信号，即第一路微波信号和第二路微波信号，并分别输出给硅基金属-氧化物-半导体场效应管和90度移相器；
90度移相器，用于接收所述第二路微波信号，将该第二路微波信号延迟，将该信号产生一个与频率成正比的相移后，输出第三路微波信号给硅基金属-氧化物-半导体场效应管结构；
低通滤波器，用于通过隔直电容与硅基金属-氧化物-半导体场效应管相连，滤去其输出的高频信号，得到与频率相关的电流信号；
硅基金属-氧化物-半导体场效应管，用于实现频率的检测；其中，
硅基金属-氧化物-半导体场效应管包括硅衬底（1），生长在硅衬底（1）表面上的用于输出饱和电流的源极（2）和漏极（3），源极（2）与漏极（3）相对设置，在源极（2）和漏极（3）的外侧分别设有第一固支梁锚区（61），第二固支梁锚区（62），跨接在源极（2）和漏极（3）之间的栅氧化层（4），设置在栅氧化层（4）表面的栅极（5），设置在在该栅极（5）上方且与栅极（5）相对的固支梁（7），固支梁（7）的两侧分别与第一固支梁锚区（61），第二固支梁锚区（62）相连；
在栅极（5）与第一固定梁锚区（61）之间设有第一下拉电极（81），在栅极（5）与第二固定梁锚区（62）之间设有第二下拉电极（82），第一下拉电极（81）和第二下拉电极（82）分别被绝缘介质层（12）覆盖；
源极（2）接地，漏极（3）接正电压；
功率分配器输出的第一路微波信号输出给栅极（5）；
90度移相器的输出的第三路微波信号输出给硅基金属-氧化物-半导体场效应管的固支梁（7）。
2. 一种用于权利要求1所述的基于微机械硅固支梁的频率检测器的检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
源极（2）和漏极（3）用于输出饱和电流，由N型重掺杂区构成；当硅基金属-氧化物-半导体场效应管正常工作情况下，源极（2）接地，漏极（3）接正电压，N型沟道中的电子将从源极（2）流向漏极（3），电流方向由漏极（3）到源极（2），栅极（5）由多晶硅构成，接正电压；
待测微波信号经过功率分配器（P）分成幅度、相位完全相同的两个支路信号，一路信号直接连接到栅极（5），另一路信号经过一个90度线性移相器之后连接到第一固支梁的锚区（61）和第二固支梁锚区（62）；当第一下拉电极（81）和第二下拉电极（82）上没有直流偏置时，固支梁（7）位于栅极（5）的上方， 硅基金属-氧化物-半导体场效应管处于非频率检测状态；
当在一下拉电极（81）和第二下拉电极（82）加载直流偏置时，固支梁（7）被下拉且与栅极（5）接触时，两路微波信号同时加载到栅极（5）上，硅基金属-氧化物-半导体场效应管处在频率检测状态，源极（2）和漏极（3）之间的饱和电流输出包含了待测信号频率信息的电流分量，通过检测饱和电流的大小最终实现频率检测。
基于微机械硅基固支梁的频率检测器及检测方法
技术领域
背景技术
发明内容
功率分配器，用于接收待测微波信号，并将该待测微波信号分成幅度、相位相同的两个支路信号，即第一路微波信号和第二路微波信号，并分别输出给硅基金属-氧化物-半导体场效应管和90度移相器；
90度移相器，用于接收所述第二路微波信号，将该第二路微波信号延迟，将该信号产生一个与频率成正比的相移后，输出第三路微波信号给硅基金属-氧化物-半导体场效应管；
低通滤波器，用于通过隔直电容与硅基金属-氧化物-半导体场效应管相连，滤去其输出的高频信号，得到与频率相关的电流信号；
硅基金属-氧化物-半导体场效应管，用于实现频率的检测；其中，
硅基金属-氧化物-半导体场效应管包括硅衬底，生长在硅衬底表面上的用于输出饱和电流的源极和漏极，源极与漏极相对设置，在源极和漏极的外侧分别设有第一固支梁锚区，第二固支梁锚区，跨接在源极和漏极之间的栅氧化层，设置在栅氧化层表面的栅极，设置在在该栅极上方且与栅极相对的固支梁，固支梁的两侧分别与第一固支梁锚区，第二固支梁锚区相连；
在栅极与第一固定梁锚区之间设有第一下拉电极，在栅极与第二固定梁锚区之间设有第二下拉电极，第一下拉电极和第二下拉电极分别被绝缘介质层覆盖；
源极接地，漏极接正电压；
功率分配器输出的第一路微波信号输出给栅极；
90度移相器的输出的第三路微波信号输出给硅基金属-氧化物-半导体场效应管的固支梁。
待测微波信号经过功率分配器分成幅度、相位完全相同的两个支路信号，一路信号直接连接到栅极，另一路信号经过一个90度线性移相器之后连接到第一固支梁的锚区和第二固支梁锚区；当第一下拉电极和第二下拉电极上没有直流偏置时，固支梁位于栅极的上方，硅基金属-氧化物-半导体场效应管处于非频率检测状态；
当在一下拉电极和第二下拉电极加载直流偏置时，固支梁被下拉且与栅极接触时，两路微波信号同时加载到栅极上，硅基金属-氧化物-半导体场效应管处在频率检测状态，源极和漏极之间的饱和电流输出包含了待测信号频率信息的电流分量，通过检测饱和电流的大小最终实现频率检测。
2、MEMS固支梁可动结构和下拉电极的存在，使得频率检测器可以处在检测和非检测状态下；
3、该频率检测器的制作基于后CMOS微机械加工工艺，采用标准的CMOS技术。
附图说明
图3是基于MEMS固支梁的Si MOSFET频率检测器的B-B’剖面图；
图中包括： Si衬底1，源极2，漏极3，栅氧化层4，栅极5，MEMS固支梁锚区6，MEMS固支梁7，下拉电极8，锚区压焊块9，下拉电极压焊块10，栅极压焊块11，下拉电极介质层12。
具体实施方式
功率分配器，用于接收待测微波信号，并将该待测微波信号分成幅度、相位相同的两个支路信号，即第一路微波信号和第二路微波信号，并分别输出给Si MOSFET和90度移相器；
90度移相器，用于接收所述第二路微波信号，将该第二路微波信号延迟，将该信号产生一个与频率成正比的相移后，输出第三路微波信号给Si MOSFET结构；
低通滤波器，用于通过隔直电容与Si MOSFET相连，滤去其输出的高频信号，得到与频率相关的电流信号；
Si MOSFET，用于实现频率的检测；其中，
Si MOSFET包括硅衬底1，生长在硅衬底1表面上的用于输出饱和电流的源极2和漏极
3，源极2与漏极3相对设置，在源极2和漏极3的外侧分别设有第一固支梁锚区61，第二固支梁锚区62，跨接在源极2和漏极3之间的栅氧化层4，设置在栅氧化层4表面的栅极5，设置在在该栅极5上方且与栅极5相对的固支梁7，固支梁7的两侧分别与第一固支梁锚区
61，第二固支梁锚区62相连；
在栅极5与第一固定梁锚区61之间设有第一下拉电极81，在栅极5与第二固定梁锚区
62之间设有第二下拉电极82，第一下拉电极81和第二下拉电极82分别被绝缘介质层12覆盖；
源极2接地，漏极3接正电压；
功率分配器输出的第一路微波信号输出给栅极5；
90度移相器的输出的第三路微波信号输出给Si MOSFET的固支梁7。
待测微波信号经过功率分配器P分成幅度、相位完全相同的两个支路信号，一路信号直接连接到栅极5，另一路信号经过一个90度线性移相器之后连接到第一固支梁的锚区61和第二固支梁锚区62；当第一下拉电极81和第二下拉电极82上没有直流偏置时，固支梁7位于栅极5的上方， Si MOSFET处于非频率检测状态；
当在一下拉电极81和第二下拉电极82加载直流偏置时，固支梁7被下拉且与栅极5接触时，两路微波信号同时加载到栅极5上，Si MOSFET处在频率检测状态，源极2和漏极3之间的饱和电流输出包含了待测信号频率信息的电流分量，通过检测饱和电流的大小最终实现频率检测。
(2) 一次光刻和离子注入硼B+；
(3) 退火和杂质再分布；
(4) 去除表面氧化层；
(5) 底氧生长，形成栅氧化层；
(6) 沉积氮化硅并刻蚀场区；
(7) P 型场区阈值电压调整；
(8) N 型场区阈值电压调整；
(9) 场氧化；
(10) 去除氮化硅、栅氧化层、NMOS 阈值电压调整；
(11) 沉积多晶硅并光刻、刻蚀多晶硅图形，形成Si MOSFET的栅极、MEMS梁下拉电极、压焊块和连接它们的引线；
(12) 沉积氮化硅，形成下拉电极上的绝缘介质层；
(13) 离子注入形成PMOS、NMOS 的源漏区；
(14) 沉积二氧化硅并光刻、刻蚀二氧化硅图形，形成MEMS梁的牺牲层；
(15) 沉积多晶硅并光刻、刻蚀多晶硅图形，形成MEMS梁结构；
(16) 低温沉积掺磷二氧化硅；
(17) 光刻引线孔并回流；
(18) 沉积第一层金属并完成第一层金属引线的光刻和刻蚀；
(19) 制作双层引线间的介电材料；
(20) 光刻和刻蚀双层金属间的连接通孔。
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