【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于射频和微波开关器件，具体涉及一种双端加热型相变开关器件及制作方法。
技术介绍
1、开关器件是电路系统中不可或缺的重要组成部分，其可广泛应用于数字逻辑电路、存储计算领域、射频发射机系统接收或传输信号等各种应用。相变开关是一种特殊类型的电子开关，其主要用途是在射频和微波电路中切换或调制信号。
2、相变开关的工作原理是基于相变材料在短时间热脉冲的作用下从高电阻率(无定形)状态转变为低电阻率(晶体)状态的能力，反之亦然。其直流功耗可以忽略不计。随着纳秒电压脉冲的应用，相变材料(pcm)可以提供超过6个数量级的电阻变化，这使得该技术成为微波和毫米波频率下低损耗、高速开关的理想选择。
3、相变开关的开启关闭状态的转变取决于相变层在电脉冲下达到开启关闭条件的温度，传统的单层加热层在纳秒级别的电脉冲下对相变层的加热能力有限，目前关于相变开关的研究中开启关闭时间大多仍在几百纳秒级别。相变开关在开启关闭速度方面仍需要提高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对
技术介绍
存在的现有相变开关升温时间过长的问题，提出了一种双端加热型相变开关器件及制作方法，该相变开关能够让相变层更快升温至相变温度，降低相变开关开启和关闭所需的时间。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种双端加热型相变开关器件，包括衬底、衬底隔离层、加热底电极层、底电极隔离层、相变层、射频传输层、上电极隔离层和加热上电极层；其中，衬底隔离层位于衬底之上，
4、所述加热底电极层为依次设置的正方形、梯形和矩形组成的图形；所述底电极隔离层为矩形，其射频传输路径上的尺寸大于加热底电极正方形的边长，加热传输路径上的尺寸小于加热底电极正方形的边长；所述相变层为矩形，相变层矩形、加热底电极层中的正方形与底电极隔离层矩形具有相同的中心，相变层在射频传输路径上的尺寸小于加热底电极正方形在射频传输路径上的尺寸，相变层在加热传输路径上的尺寸小于底电极隔离层加热传输路径上的尺寸；所述射频传输层与相变层位于同一平面，相变层位于射频传输层的两个射频电极之间、且紧贴两个射频电极；当俯视所述相变开关时，上电极隔离层与底电极隔离层完全重叠；所述加热上电极层为依次设置的矩形、梯形和正方形的图形，当俯视所述相变开关时，加热上电极层的正方形与加热底电极层的正方形完全重叠。
5、进一步的，所述相变层位于底电极隔离层和上电极隔离层之间，射频传输层位于底电极隔离层和上电极隔离层之间，相变层和射频传输层位于同一平面。
6、进一步的，所述衬底为碳化硅、硅、砷化镓、氮化镓、蓝宝石、氮化铝、石英、锗、磷化铟或玻璃等；厚度为500～550μm。
7、进一步的，所述衬底隔离层为氮化硅、二氧化硅、氮化铝、氧化铝等电学绝缘材料，厚度为100～150nm。
8、进一步的，所述加热底电极层为钨、镍铬、镍铬硅或钛钨等加热电阻金属材料，厚度为100～150nm。
9、进一步的，所述底电极隔离层为氮化硅、二氧化硅、氮化铝或氧化铝等电学绝缘材料，厚度为50～80nm。
10、进一步的，所述相变层为碲化锗、碲化锗锑或碲化锗硒等硫系化合物，厚度为200～300nm。
11、进一步的，所述射频传输层为au/w、pt/nicr等金属材料，厚度为200～300nm。
12、进一步的，所述上电极隔离层为氮化硅、二氧化硅、氮化铝或氧化铝等电学绝缘材料，厚度为50～80nm。
13、进一步的，所述加热上电极层为钨、镍铬、镍铬硅或钛钨等加热电阻金属材料，厚度为100～150nm。
14、一种双端加热型相变开关器件的制作方法，包括以下步骤：
15、步骤1、依次采用丙酮、乙醇和去离子水清洗衬底，清洗后的衬底吹干后，放入等离子清洗机清洗；
16、步骤2、采用pecvd在步骤1清洗后的衬底上沉积厚度为100～150nm的衬底隔离层；
17、步骤3、采用溅射工艺在衬底隔离层上形成厚度为100～150nm的加热底电极层，然后采用正胶进行图形化掩膜、30％浓度双氧水湿法刻蚀，最后依次采用丙酮、乙醇、去离子水清洗掉光刻胶，得到加热底电极层；
18、步骤4、采用pecvd在步骤3得到的加热底电极层上沉积厚度为50～80nm的底电极隔离层，然后采用正胶进行图形化掩膜、反应离子刻蚀，最后依次采用丙酮、乙醇、去离子水清洗掉光刻胶，得到底电极隔离层；
19、步骤5、在底电极隔离层表面进行光刻图形化后，磁控溅射厚度为200～300nm的相变层，采用丙酮浸泡剥离，再用乙醇和去离子水清洗表面，得到的结构在400～450℃下退火30min，完成相变层的制作；
20、步骤6、在相变层表面进行光刻图形化后，磁控溅射厚度为200～300nm的射频传输层，采用丙酮浸泡剥离，再用乙醇和去离子水清洗表面，得到的结构在400～450℃下退火30min，完成射频传输层的制作；
21、步骤7、在相变层和射频传输层表面采用pecvd沉积厚度为50～80nm的上电极隔离层，然后采用正胶进行图形化掩膜、反应离子刻蚀，最后依次采用丙酮、乙醇、去离子水清洗掉光刻胶，得到上电极隔离层；
22、步骤8、在上电极隔离层进行光刻图形化后，磁控溅射厚度为100～150nm的加热上电极层，采用丙酮浸泡剥离，再用乙醇和去离子水清洗表面，完成相变开关的制作。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
24、本专利技术提供的一种双端加热型相变开关器件，底电极加热层和上电极加热层的重叠区域将相变层、射频传输层、底电极隔离层和上电极隔离层进行了包裹，底电极隔离层和上电极隔离层将相变层和部分射频传输层进行了包裹，利用底电极加热层和上电极加热层对底电极隔离层、相变层和上电极隔离层上下两端的包裹使相变层能够更快速的受热到达相变温度，进而达到降低相变开关开启/关闭速度的目的。
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1.一种双端加热型相变开关器件，其特征在于，包括衬底，位于衬底之上的衬底隔离层，位于衬底隔离层之上的加热底电极层，位于加热底电极层之上的底电极隔离层，位于底电极隔离层之上的相变层和射频传输层，位于相变层和射频传输层之上的上电极隔离层，位于上电极隔离层之上的加热上电极层；
2.根据权利要求1所述的双端加热型相变开关器件，其特征在于，所述衬底为碳化硅、硅、砷化镓、氮化镓、蓝宝石、氮化铝、石英、锗、磷化铟或玻璃，厚度为500～550μm。
3.根据权利要求1所述的双端加热型相变开关器件，其特征在于，所述衬底隔离层为电学绝缘材料，厚度为100～150nm。
4.根据权利要求1所述的双端加热型相变开关器件，其特征在于，所述加热底电极层为加热电阻金属材料，厚度为100～150nm。
5.根据权利要求1所述的双端加热型相变开关器件，其特征在于，所述底电极隔离层为电学绝缘材料，厚度为50～80nm。
6.根据权利要求1所述的双端加热型相变开关器件，其特征在于，所述相变层为碲化锗、碲化锗锑或碲化锗硒，厚度为200～300nm。
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