氮化镓基低漏电流悬臂梁场效应晶体管倒相器及制备方法_2

文档序号:8944560阅读:来源:国知局
r>[0038] 6)释放聚酰亚胺牺牲层:显影液浸泡,去除悬臂梁下的聚酰亚胺牺牲层,去离子 水稍稍浸泡,无水乙醇脱水,常温下挥发,晾干。
[0039] 在本发明中悬臂梁N型MESFET的阈值电压设计为正值,悬臂梁P型MESFET的阈 值电压设计为负值,且悬臂梁N型MESFET和悬臂梁P型MESFET的阈值电压的绝对值设计 为相等。悬臂梁的下拉电压设计为与型MESFET的阈值电压的绝对值相等,两个MESFET的 悬臂梁是短接的。每个MESFET的悬臂梁下方的电极板与该MESFET的源极短接。当输入为 高电平时,悬臂梁N型MESFET的悬臂梁与电极板间的电压大于阈值电压的绝对值,所以悬 臂梁被下拉到栅极上,悬臂梁与栅极短接,同时栅极与悬臂梁N型MESFET的源极间的电压 也大于阈值电压,所以悬臂梁N型MESFET工作在导通状态。而悬臂梁P型MESFET的悬臂 梁与电极板间的电压小于阈值电压的绝对值,所以悬臂梁是悬浮的,栅极处于断路,同时栅 极与悬臂梁P型MESFET的源极间的电压接近0,所以悬臂梁P型MESFET工作在截止状态, 从而倒相器输出为低电平。而当输入为低电平时,情况恰好相反,悬臂梁N型MESFET的悬 臂梁悬浮,工作在截止状态,而悬臂梁P型MESFET的悬臂梁被下拉,工作在导通状态。从而 倒相器输出为高电平。所以在本发明中的MESFET工作中,在悬臂梁与电极板间的电压小 于阈值电压的绝对值时,悬臂梁是悬浮在栅极上方的,栅极是断路的,MESFET不导通。只有 在悬臂梁与电极板间的电压达到或大于阈值电压的绝对值时,悬臂梁才会下拉到贴在栅极 上,悬臂梁与栅极短接,从而使MESFET导通。相比于传统的MESFET本发明中的MESFET的 悬臂梁在不下拉时都是悬浮的,悬臂梁与栅极间有一层空气层,栅极处是断路的,所以工作 中直流漏电流得到有效的减小。
[0040] 有益效果:本发明的GaN基低漏电流悬臂梁MESFET倒相器在工作中输入电压不总 是加载在栅极上。在悬臂梁悬浮时,悬臂梁与栅极间有一层空气层,栅极处是断路的,有效 的减小栅极漏电流。从而使得本发明中的GaN基低漏电流悬臂梁MESFET倒相器的功耗得 到有效的降低,性能也得到改善。
【附图说明】
[0041] 图1为本发明GaN基低漏电流悬臂梁MESFET倒相器的原理图,
[0042] 图2为本发明GaN基低漏电流悬臂梁MESFET倒相器的俯视图,
[0043] 图3为图2GaN基低漏电流悬臂梁MESFET倒相器的P-P'向的剖面图,
[0044] 图4为图2GaN基低漏电流悬臂梁MESFET倒相器的A-A'向的剖面图,
[0045] 图5为图2GaN基低漏电流悬臂梁MESFET倒相器的B-B'向的剖面图,
[0046] 图中包括:悬臂梁N型MESFET1,悬臂梁P型MESFET2,半绝缘GaN衬底3,输入引 线4,栅极5,悬臂梁6,锚区7,电极板8,氮化硅层9, P型有源层10, N型有源层11,悬臂梁 N型MESFET的源极12,悬臂梁P型MESFET的源极13,引线14,悬臂梁N型MESFET的漏极 15,悬臂梁P型MESFET的漏极16。
【具体实施方式】
[0047] 本发明是由悬臂梁N型MESFET1和悬臂梁P型MESFET2构成,该倒相器的晶体管基 于半绝缘GaN衬底3,其输入引线4是利用金制作。悬臂梁N型MESFET1的源极12接地,悬 臂梁P型MESFET2的源极13接电源。悬臂梁N型MESFET1的漏极15与悬臂梁P型MESFET2 的漏极16短接。本发明中的MESFET的栅极5与有源层形成肖特基接触,在栅极5上方设 计了悬臂梁6。两个MESFET悬臂梁是短接的。悬臂梁6两个锚区7制作在半绝缘GaN衬底 3上。在每个悬臂梁6下方设计了两个电极板8,电极板的上方覆盖有氮化硅层9。
[0048] 在本发明中,悬臂梁N型MESFET1的阈值电压设计为正值,悬臂梁P型MESFET2的 阈值电压设计为负值,且悬臂梁N型MESFET1和悬臂梁P型MESFET2的阈值电压的绝对值 设计为相等,而悬臂梁6的下拉电压设计为与型MESFET的阈值电压的绝对值相等。每个 MESFET的电极板8与该MESFET的源极短接。本发明中的MESFET的输入信号不是直接加载 在栅极5上,而是加载在悬臂梁6上。当输入高电平时,悬臂梁N型MESFET1的悬臂梁6与 电极板8间的电压大于阈值电压的绝对值,所以悬臂梁6被下拉到栅极5上,悬臂梁6与栅 极5短接,同时栅极5与悬臂梁N型MESFET1的源极12间的电压也大于阈值电压,所以悬 臂梁N型MESFET1工作在导通状态。而悬臂梁P型MESFET2的悬臂梁6与电极板8间的电 压小于阈值电压的绝对值,所以悬臂梁6是悬浮的,栅极5处于断路,栅极5与悬臂梁P型 MESFET2的源极13间的电压接近0,所以悬臂梁P型MESFET2工作在截止状态,从而输出为 低电平。而当输入低电平时,情况恰好相反,悬臂梁N型MESFET1的悬臂梁6悬浮,工作在 截止状态,而悬臂梁P型MESFET2的悬臂梁6被下拉,处于工作在导通状态。从而倒相器输 出为高电平。在本发明中的MESFET工作过程中,当悬臂梁6与电极板8间的电压小于阈值 电压的绝对值时,悬臂梁6是悬浮在栅极5的上方,栅极5处是断路的,MESFET工作在截止 状态。只有在悬臂梁6与电极板8间的电压达到或大于阈值电压的绝对值时,悬臂梁6才 会下拉到贴在其下方的栅极5上,悬臂梁6与栅极5短接,从而使MESFET导通。相比于传 统的MESFET,本发明中的MESFET的悬臂梁6在悬浮时,悬臂梁6与栅极5之间有一层空气, 栅极处是断开的,所以直流漏电流得到有效的减小。
[0049] GaN基低漏电流悬臂梁MESFET倒相器的制备方法包括以下几个步骤:
[0050] 1)准备半绝缘GaN衬底3 ;
[0051] 2)淀积氮化硅,用等离子体增强型化学气相淀积法工艺(PECVD)生长一层氮化 硅,然后光刻和刻蚀氮化硅,去除悬臂梁P型MESFET2有源区的氮化硅;
[0052] 3)悬臂梁P型MESFET有源区离子注入:注入硼后,在氮气环境下退火;退火完成 后,在高温下进行P+杂质再分布,形成悬臂梁P型MESFET2有源区的P型有源层10 ;
[0053] 4)去除氮化硅:采用干法刻蚀技术将氮化硅全部去除;
[0054] 5)淀积氮化硅,用等离子体增强型化学气相淀积法工艺(PECVD)生长一层氮化 硅,然后光刻和刻蚀氮化硅,去除悬臂梁N型MESFET有源区的氮化硅;
[0055] 6)悬臂梁N型MESFET1有源区离子注入:注入磷后,在氮气环境下退火;退火完成 后,在高温下进行N +杂质再分布,形成悬臂梁N型MESFET1有源区的N型有源层11;
[0056] 7)去除氮化硅:采用干法刻蚀技术将氮化硅全部去除;
[0057] 8)光刻栅区,去除栅区的光刻胶;
[0058] 9)电子束蒸发钛/铂/金;
[0059] 10)去除光刻胶以及光刻胶上的钛/铂/金;
[0060] 11)加热,使钛/铂/金合金与P型GaN有源层10以及N型GaN有源层11形成肖 特基接触;
[0061] 12)涂覆光刻胶,光刻并刻蚀悬臂梁N型MESFET1源极和漏极区域的光刻胶;
[0062] 13)注入重掺杂N型杂质,在悬臂梁N型MESFET1源极和漏极区域形成的N型重掺 杂区,注入后进行快速退火处理;
[0063] 14)涂覆光刻胶,光刻并刻蚀悬臂梁P型MESFET2源极和漏极区域的光刻胶;
[0064] 15)注入重掺杂P型杂质,在悬臂梁P型MESFET2源极和漏极区域形成的P型重掺 杂区,注入后进行快速退火处理;
[0065] 16)光刻源极和漏极,去除引线、源极和漏极的光刻胶;
[0066] 17)真空蒸发金锗镍/金;
[0067] 18)去除光刻胶以
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