1导通从而 输出g为低电平，即1=0, Q= 1，在S= 1信号消失以后，由于有Q端的高电平接回到该双 悬臂梁开关第一 N型MESFET 1的另一个悬臂梁开关并使其下拉，从而使输出0 Λ低电平， 因而电路的1状态得以保持；当S = 0、R = 1时，由于输入端R接高电平，输入端R对应的 悬臂梁开关下拉并使双悬臂梁开关第二N型MESFET2导通从而输出Q为低电平，即Q = 0， g = U在R = 1信号消失以后，电路的0状态保持不变；当S = R = 0时，电路维持原来的 状态不变；当S = R = 1时，ρ= &=0,这种状态是不允许出现的，是RS触发器的约束条件。 该触发器中的N型MESFET随着输入信号的变化其状态也在导通与关断之间变化，当N型 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，从而降低了该RS触 发器的功耗。
[0016] GaN基低漏电流双悬臂梁开关MESFET或非门的RS触发器的制备方法包括以下几 个步骤：
[0017] 1)准备半绝缘GaN衬底；
[0018] 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；
[0019] 3)Ν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；
[0020] 4)去除氮化硅层：采用干法刻蚀技术将氮化硅全部去除；
[0021] 5)光刻开关区，去除开关区的光刻胶；
[0022] 6)电子束蒸发钛/铂/金；
[0023] 7)去除光刻胶以及光刻胶上的钛/铂/金；
[0024] 8)加热，使钛/铂/金合金与N型GaN有源层形成肖特基接触；
[0025] 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；
[0026] 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；
[0027] 11)光刻源极和漏极，去除引线、源极和漏极的光刻胶；
[0028] 12)真空蒸发金锗镍/金；
[0029] 13)去除光刻胶以及光刻胶上的金锗镍/金；
[0030] 14)合金化形成欧姆接触，形成引线、源极和漏极；
[0031] 15)涂覆光刻胶，去除输入引线、电极板和固支梁的锚区位置的光刻胶；
[0032] 16)蒸发第一层金，其厚度约为0. 3 μ m ;
[0033] 17)去除光刻胶以及光刻胶上的金，初步形成输入引线、电极板和固支梁的锚区；
[0034] 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1Θ00Α厚的 氮化娃介质层；
[0035] 19)光刻并刻蚀氮化硅介质层，保留在电极板上的氮化硅；
[0036] 20)淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层：在砷化镓衬底上涂覆1. 6 μ m厚的聚酰亚胺牺牲 层，要求填满凹坑；光刻聚酰亚胺牺牲层，仅保留固支梁下方的牺牲层；
[0037] 21)蒸发钛/金/钛，其厚度为500/1500/300A:蒸发用于电镀的底金；
[0038] 22)光刻：去除要电镀地方的光刻胶；
[0039] 23)电镀金，其厚度为2 μπι;
[0040] 24)去除光刻胶：去除不需要电镀地方的光刻胶；
[0041] 25)反刻钛/金/钛，腐蚀底金，形成固支梁；
[0042] 26)释放聚酰亚胺牺牲层：显影液浸泡，去除固支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。
[0043] 本发明与现有技术的区别在于：
[0044] 本发明中的RS触发器所使用的双悬臂梁开关MESFET的两个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，其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RS触发器的功耗。
[0045] 满足以上条件的结构即视为本发明的GaN基低漏电流双悬臂梁开关MESFET或非 门的RS触发器。
【主权项】
1. 一种氮化镓基低漏电流双悬臂梁开关或非门的RS触发器，其特征是该RS触发器由 具有双悬臂梁开关第一N型MESFET(1)和第二N型MESFET(2)，电阻（13)和电源组成，该 双悬臂梁开关第一N型MESFET(1)和第二N型MESFET(2)制作在半绝缘GaN衬底（3)上， 第一N型MESFET(1)和第二N型MESFET⑵的源极（10)和漏极（12)由金属和重掺杂N区 形成欧姆接触构成，栅极（5)由钛/铂/金合金和N型有源层（11)形成肖特基接触构成， 在栅极（5)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（6)，两个悬臂 梁开关（6)的悬浮端之间留有缝隙以保证两个悬臂梁开关（6)下拉时互不干扰，两个悬臂 梁开关（6)的位置关于该MESFET源-漏方向对称，悬臂梁开关（6)的锚区（7)制作在半绝 缘GaN衬底（3)上，在悬臂梁开关（6)与衬底之间设有下拉电极（8)，下拉电极（8)由氮化 硅材料（9)覆盖，下拉电极⑶和源极（10)接地，漏极（12)通过电阻⑵与电源VCC相连， 源极（10)和漏极（12)上连接的引线（4)用金制作；在该RS触发器的第一N型MESFET(I) 和第二N型MESFET(2)中各有一个悬臂梁开关（6)分别作为该RS触发器的输入端S和R， 输出端Q在双悬臂梁开关第二N型MESFET(2)的漏极（12)和电阻之间输出，输出端泛在第 一N型MESFET(I)的漏极（12)和电阻之间输出，第一N型MESFET(I)另外的一个悬臂梁开 关通过引线与第二N型MESFET(2)的漏极相连，同样第二N型MESFET(2)的另一个悬臂梁 开关通过引线与第一N型MESFET(1)的漏极相连，形成对称的结构，为了保证当双悬臂梁开 关第一N型MESFET(I)和第二N型MESFET(2)导通时由电阻分压得出输出为低电平，电阻 (13)的阻值远大于第一N型MESFET(1)和第二N型MESFET(2)导通的阻抗。2. 根据权利要求1所述的氮化镓基低漏电流双悬臂梁开关或非门的RS触发器，其特 征在于所述的悬臂梁开关（6)是依靠锚区（7)的支撑悬浮在栅极（5)上方，栅极（5)与衬 底（3)之间形成了肖特基接触；该第一N型MESFET(I)和第二N型MESFET(2)的两个悬臂 梁开关（6)的下拉电压设计的与该N型MESFET的阈值电压相等，只有当该N型MESFET的 悬臂梁开关（6)上所加的电压大于该N型MESFET的阈值电压时，其悬臂梁开关（6)才能下 拉并接触栅极（5)从而使双悬臂梁开关MESFET导通，当所加电压小于双悬臂梁开关MESFET 的阈值电压时悬臂梁开关（6)就不能下拉，双悬臂梁开关MESFET关断，在该RS触发器工作 时，当双悬臂梁开关MESFET处于关断时其悬臂梁开关（6)就处于悬浮态，降低了栅极漏电 流，从而降低了电路的功耗。
【专利摘要】本发明的氮化镓基低漏电流双悬臂梁开关或非门的RS触发器用具有双悬臂梁开关的MESFET或非门代替传统的或非门，两个悬臂梁开关的位置关于该MESFET源-漏方向对称，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，把悬臂梁开关的下拉电压设计得与MESFET的阈值电压相等，当在悬臂梁开关与下拉电极之间所加载的电压大于MESFET的阈值电压时，悬臂梁下拉与栅极紧贴使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，在该RS触发器工作时，当NMESFET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，从而降低了该RS触发器的功耗。
【IPC分类】B81B7/02, H03K3/356, H03K19/094, H03K3/012
【公开号】CN105048999
【申请号】CN201510379020
【发明人】廖小平, 王小虎
【申请人】东南大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月1日