氮化镓基低漏电流双悬臂梁开关或非门的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明提出了GaN(氮化镓）基低漏电流双悬臂梁开关MESFET(金属一半导体场 效应晶体管）或非门，属于微电子机械系统的技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的发展，射频集成电路的芯片也迅速发展，集成规模不断扩大， 工作频率不断提高，传统的硅基材料已经不能满足要求。基于氮化镓衬底的MESFET就是在 这种背景下被提出应用，由于氮化镓材料良好的特性使得由它制造的晶体管具有很高的电 子迀移率，很强的抗辐射能力，较大的工作温度范围。由于芯片中晶体管的数量越来越多， 随之而来的就是集成电路的功耗问题。随着集成电路的发展，芯片的规模变得很大，人们对 于芯片的功耗越来越重视。太高的功耗会对芯片的散热材料提出更高的要求，还会使芯片 的性能受到影响。所以，对于器件的低功耗的设计在集成电路的设计中显得越来越重要。
[0003]或非门电路能够实现两个输入端所输入的数字信号的或非逻辑功能，或非门作为 数字电路的重要组成部分，有着巨大的应用，所以对或非门电路的功耗和温度的控制就显 得十分重要，由常规MESFET组成的或非门，随着集成度的提升，功耗变得越来越严重，功耗 过大带来的芯片过热问题会严重影响集成电路的性能，MEMS技术的发展使得制造具有可动 悬臂梁开关的MESFET成为可能，具有可动悬臂梁开关的MESFET可以有效降低栅极漏电流， 进而降低或非门电路的功耗。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明的目的是提供一种GaN基低漏电流双悬臂梁开关MESFET或非 门，将或非门中采用的两个传统MESFET换为一个具有双悬臂梁开关结构的MESFET，在该或 非门处于工作状态时，可以有效地降低晶体的栅极漏电流，从而降低或非门的功耗。
[0005] 技术方案：本发明的一种砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关或非门由具有双悬臂梁 开关N型MESFET，电阻和电源组成，该双悬臂梁开关MESFET是制作在GaN衬底上，该双悬臂 梁开关MESFET的源极和漏极由金属和重掺杂N区形成欧姆接触构成，栅极由钛/铂/金合 金和N型有源层形成肖特基接触构成，在悬臂梁开关N型MESFET的栅极上方悬浮着两个用 钛/金/钛制作而成的对称设计的悬臂梁开关，两个悬臂梁开关的悬浮端之间留有一定缝 隙以保证两个悬臂梁开关下拉时互不干扰，两个悬臂梁开关的位置关于该MESFET源-漏 方向对称，悬臂梁开关的锚区制作在半绝缘GaN衬底上，在悬臂梁开关与衬底之间存在下 拉电极，下拉电极由氮化硅材料覆盖，悬臂梁开关N型MESFET的下拉电极接地，该双悬臂梁 开关MESFET的源极接地，漏极通过电阻与电源VCC相连，源极和漏极分别与引线连接，引线 用金制作，两路输入信号即信号A和信号B分别在双悬臂梁开关MESFET的两个悬臂梁开关 输入，输出信号Y在该双悬臂梁开关MESFET的漏极与电阻之间输出，电阻的阻值远大于该 MESFET导通的阻抗，从而保证在悬臂梁开关N型MESFET导通时由电阻分压得到输出为低电 平。
[0006] 所述的两个悬臂梁开关是依靠锚区的支撑悬浮在栅极上方，栅极与衬底之间形成 了肖特基接触；该N型MESFET的两个悬臂梁开关的下拉电压设计的与该N型MESFET的阈 值电压相等，只有当N型MESFET的悬臂梁开关上所加的电压大于N型MESFET的阈值电压 时，其悬臂梁开关才能下拉并接触栅极从而使双悬臂梁开关MESFET导通，当所加电压小于 N型MESFET的阈值电压时悬臂梁开关就不能下拉，MESFET关断，在或非门工作时，当N型 MESFET处于关断时其悬臂梁开关就处于悬浮态，降低了栅极漏电流，从而降低了电路的功 耗。
[0007] 在工作时，该或非门的两个数字信号输入端A和B，只要有一路为高电平，该高电 平输入信号通过锚区加在双悬臂梁开关MESFET的悬臂梁开关上，能够使悬臂梁开关下拉 并接触栅极使双悬臂梁开关MESFET导通，从而使输出Y为低电平，只有当两个数字信号输 入端都为低电平时，双悬臂梁开关MESFET的两个悬臂梁开关都不能下拉，该MESFET关断， 则输出Y为高电平，从而实现对输入信号进行或非的功能)，该或非门中的双悬臂 梁开关MESFET处于关断态时其悬臂梁开关处于悬浮状态，降低了栅极漏电流，从而降低了 电路的功耗，或非门的真值表：
[0008]
[0009]
[0010] 有益效果：本发明的GaN基低漏电流双悬臂梁开关MESFET或非门中的双悬臂梁开 关MESFET的的两个悬臂梁开关下拉与N型MESFET栅极相接触时，N型MESFET导通。当悬 臂梁开关与下拉电极之间所加电压小于MESFET的阈值电压时，悬臂梁开关不能下拉，N型 MESFET关断，此时悬臂梁开关处于悬浮态，降低了栅极漏电流从而降低了该或非门的功耗。
【附图说明】
[0011]图1为本发明GaN基低漏电流双悬臂梁开关MESFET或非门的俯视图，
[0012] 图2为图IGaN基低漏电流双悬臂梁开关MESFET或非门的P-P'向的剖面图，
[0013] 图3为图IGaN基低漏电流双悬臂梁开关MESFET或非门的A-A'向的剖面图，
[0014] 图中包括：双悬臂梁开关N型MESFET1，电阻2,半绝缘GaN衬底3,引线4,栅极5， 悬臂梁开关6,锚区7,下拉电极板8,氮化硅层9,源极10,N型有源层11，漏极12。
【具体实施方式】
[0015] 本发明的GaN基低漏电流双悬臂梁开关MESFET或非门由一个双悬臂梁开关N型 MESFET和一个电阻组成，该GaN基低漏电流双悬臂梁开关MESFET的源极接地，两路输入信 号分别接在该MESFET的两个悬臂梁开关上，漏极与电阻相连并与电源接在一起，输出信号 在漏极与电阻之间输出，该电阻远大于MESFET导通阻抗从而在MESFET导通时输出为低电 平。该MESFET的源极和漏极由金属和重掺杂N区形成欧姆接触构成，栅极由钛/铂/金合 金和N型有源层形成肖特基接触构成，在悬臂梁开关N型MESFET的栅极上方悬浮着两个用 钛/金/钛制作而成的对称设计的悬臂梁开关，两个悬臂梁开关的悬浮端留有一定缝隙以 保证两个悬臂梁开关下拉时互不干扰，两个悬臂梁开关的位置关于该N型MESFET源-漏 方向对称。交流信号加载在两个悬臂梁开关上，悬臂梁开关的锚区制作在半绝缘GaN衬底 上，在悬臂梁开关与衬底之间存在下拉电极，下拉电极由氮化硅材料覆盖，悬臂梁开关N型 MESFET的下拉电极接地。
[0016] 本发明中的或非门所使用的双悬臂梁开关N型MESFET的悬臂梁开关是悬浮在其 栅极之上的，N型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，该N型MESFET的悬臂梁开关的下拉电压设计得与MESFET的阈值电压相等，当加载 在悬臂梁开关与下拉电极之间的电压大于MESFET的阈值电压时，悬臂梁开关下拉与栅极 紧贴，N型MESFET导通。当悬臂梁开关与下拉电极之间所加电压小于MESFET的阈值电压 时，悬臂梁开关不能下拉，N型MESFET关断，此时悬臂梁开关处于悬浮态，降低了栅极漏电 流从而降低了该或非门的功耗。
[0017] 该或非门的两个数字信号输入端只要有一路为高电平，该高电平输入信号通过锚 区加在双悬臂梁开关N型MESFET的悬臂梁开关上，能够使该悬臂梁开关下拉并且导通，从 而使输出为低电平。只有当两个数字信号输入端都为低电平时，双悬臂梁开关N型M