氮化镓基低漏电流悬臂梁开关乙类推挽功率放大器的制造方法_3

文档序号:9219454阅读:来源:国知局
臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁 开关N型MESFET20的悬臂梁与下拉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,同时栅极与源极间的电压也大于阈值电压,所以第二 悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET20导通,当第二悬臂梁开关N型 MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET20的悬臂梁和下拉电极板之间的电压小于阈值电 压,悬臂梁是悬浮在栅极上方,处于截止,该交叉耦合的悬臂梁开关N型MESFET对管在稳定 工作时,第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET20交替导通与关断, 当悬臂梁开关N型MESFET关断,悬臂梁处于悬浮状态,那么也就没有栅极漏电流,从而降低 电路的功耗。该交叉耦合的第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET 20能够提供负阻给LC回路,从而补偿LC回路中电感的寄生电阻,从而提高本发明的乙类推 挽功放输出端LC回路的品质因素。并且GaN基的MESFET具有高电子迀移率,能够满足射 频信号下电路正常工作的需要。
[0017] GaN基低漏电流悬臂梁开关MESFET高品质因素乙类推挽功率放大器的制备方法 包括以下几个步骤:
[0018] 1)准备半绝缘GaN衬底;
[0019] 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N型MESFET有源区的氮化硅;
[0020] 3)N型MESFET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N型MESFET有源区的N型有源层;
[0021] 4)去除氮化硅层:采用干法刻蚀技术将氮化硅全部去除;
[0022] 5)光刻栅区,去除栅区的光刻胶;
[0023] 6)电子束蒸发钛/铂/金;
[0024] 7)去除光刻胶以及光刻胶上的钛/铂/金;
[0025] 8)加热,使钛/铂/金合金与N型GaN有源层形成肖特基接触;
[0026] 9)涂覆光刻胶,光刻并刻蚀N型MESFET源极和漏极区域的光刻胶;
[0027] 10)注入重掺杂N型杂质,在N型MESFET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;
[0028] 11)光刻源极和漏极,去除引线、源极和漏极的光刻胶;
[0029] 12)真空蒸发金锗镍/金;
[0030] 13)去除光刻胶以及光刻胶上的金锗镍/金;
[0031] 14)合金化形成欧姆接触,形成引线、源极和漏极;
[0032] 15)涂覆光刻胶,去除输入引线、电极板和悬臂梁的锚区位置的光刻胶;
[0033] 16)蒸发第一层金,其厚度约为0. 3ym;
[0034] 17)去除光刻胶以及光刻胶上的金,初步形成输入引线、电极板和悬臂梁的锚区;
[0035] 18)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1000A厚的 氮化娃介质层;
[0036] 19)光刻并刻蚀氮化硅介质层,保留在电极板上的氮化硅;
[0037] 20)淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层:在砷化镓衬底上涂覆1. 6ym厚的聚酰亚胺牺牲 层,要求填满凹坑;光刻聚酰亚胺牺牲层,仅保留悬臂梁下方的牺牲层;
[0038] 21)蒸发钛/金/钛,其厚度为500/1500/300A:蒸发用于电镀的底金;
[0039] 22)光刻:去除要电镀地方的光刻胶;
[0040] 23)电镀金,其厚度为2ym;
[0041] 24)去除光刻胶:去除不需要电镀地方的光刻胶;
[0042] 25)反刻钛/金/钛,腐蚀底金,形成悬臂梁;
[0043] 26)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。
[0044] 本发明与现有技术的区别在于:
[0045] 本发明中GaN基低漏电流悬臂梁开关MESFET乙类推挽功率放大器与传统的乙类 推挽功率放大器最大的区别在于所用的悬臂梁开关MESFET的栅极上方设计有悬臂梁结 构,MESFET的栅极与衬底之间形成了肖特基接触,在栅极下方的衬底中形成耗尽层。设计 第一悬臂梁开关N型MESFET1和悬臂梁开关P型MESFET2的阈值电压VT的绝对值相等并且 丨VT|〈 |VA|,同时设计第一悬臂梁开关N型MESFET1和悬臂梁开关P型MESFET2的 悬臂梁下拉电压的绝对值为Vpullin,|VA-V2 | <Vpullin〈 |VA+V2 |,VA是Vi的幅值。 该乙类推挽功率放大器工作时,将交流信号通过锚区加载到第一悬臂梁开关N型MESFET1 和悬臂梁开关P型MESFET2的悬臂梁开关之间,当输入信号处于正半周期时,第一悬臂梁开 关N型MESFET1的悬臂梁与其下拉电极板之间电压为|VA+V2 |,大于悬臂梁下拉电压为 Vpullin,所以第一悬臂梁开关N型MESFET1的悬臂梁下拉与第一悬臂梁开关N型MESFET1 的栅极贴紧,此时加载在栅极上的电压VA大于阈值电压VT,第一悬臂梁N型MESFET1导通, 而悬臂梁开关P型MESFET2的悬臂梁与其下拉电极板之间电压为|VA-V2 |,小于悬臂梁 下拉电压为Vpullin,所以悬臂梁开关P型MESFET2的悬臂梁悬浮在栅极上方,因此悬臂梁 开关P型MESFET2关断,当输入信号处于负半周期时情况则相反,这样就使该乙类推挽功率 放大器中的第一悬臂梁开关N型MESFET1和悬臂梁开关P型MESFET2随着输入信号的变化 处于交替导通与关断,第一悬臂梁开关N型MESFET1和悬臂梁开关P型MESFET2的关断意 味着其悬臂梁开关处于悬浮在栅极上方,那么也就没有栅极漏电流,从而降低了电路的功 耗。该乙类功率放大器输出端接LC回路和交叉耦合的悬臂梁开关N型MESFET对管,交叉 耦合的悬臂梁开关N型MESFET对管由第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N 型MESFET20组成,设计第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET20 的阈值电压相等,同时设计第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET 20的阈值电压与它的悬臂梁下拉电压相等,当第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁 开关N型MESFET20的悬臂梁与下拉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,同时栅极与源极间的电压也大于阈值电压,所以第二 悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET20导通,当悬第二悬臂梁开关N 型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET20的悬臂梁和下拉电极板之间的电压小于阈值 电压,悬臂梁是悬浮在栅极上方,处于截止,该交叉耦合的悬臂梁开关N型MESFET对管在稳 定工作时,第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型MESFET20交替导通与关 断,当悬臂梁开关N型MESFET关断,悬臂梁处于悬浮状态,那么也就没有栅极漏电流,从而 降低了电路的功耗。该交叉耦合的第二悬臂梁开关N型MESFET19,第三悬臂梁开关N型 MESFET20能够提供负阻给LC回路,从而补偿LC回路中电感的寄生电阻,从而提高本发明 的乙类推挽功放输出端LC回路的品质因素。并且GaN基的MESFET具有高电子迀移率,能 够满足射频信号下电路正常工作的需要。
[0046] 满足以上条件的结构即视为本发明的GaN基低漏电流悬臂梁开关MESFET乙类推 挽功率放大器。
【主权项】
1. 一种氮化镓基低漏电流悬臂梁开关乙类推挽功率放大器,其特征在于该功率放大器 由第一悬臂梁开关N型MESFET(1),第二悬臂梁开关N型MESFET(19),第三悬臂梁开关N型 MESFET(20)和悬臂梁开关P型MESFET(2),恒流源(18),LC回路构成,该功率放大器使用 的第一悬臂梁开关N型MESFET(I),第二悬臂梁开关N型MESFET(19)和第三悬臂梁开关N 型MESFET(20)基于
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