1導通從而 輸出g為低電平，即1=0, Q= 1，在S= 1信號消失以后，由于有Q端的高電平接回到該雙 懸臂梁開關第一 N型MESFET 1的另一個懸臂梁開關并使其下拉，從而使輸出0 Λ低電平， 因而電路的1狀態得以保持；當S = 0、R = 1時，由于輸入端R接高電平，輸入端R對應的 懸臂梁開關下拉并使雙懸臂梁開關第二N型MESFET2導通從而輸出Q為低電平，即Q = 0， g = U在R = 1信號消失以后，電路的0狀態保持不變；當S = R = 0時，電路維持原來的 狀態不變；當S = R = 1時，ρ= &=0,這種狀態是不允許出現的，是RS觸發器的約束條件。 該觸發器中的N型MESFET隨著輸入信號的變化其狀態也在導通與關斷之間變化，當N型 MESFET處于關斷態時其懸臂梁開關處于懸浮狀態，降低了柵極漏電流，從而降低了該RS觸 發器的功耗。
[0016] GaN基低漏電流雙懸臂梁開關MESFET或非門的RS觸發器的制備方法包括以下幾 個步驟：
[0017] 1)準備半絕緣GaN襯底；
[0018] 2)淀積氮化硅，用等離子體增強型化學氣相淀積法工藝（PECVD)生長一層氮化 硅，然后光刻和刻蝕氮化硅，去除N型MESFET有源區的氮化硅；
[0019] 3)Ν型MESFET有源區離子注入：注入磷后，在氮氣環境下退火；退火完成后，在高 溫下進行N +雜質再分布，形成N型MESFET有源區的N型有源層；
[0020] 4)去除氮化硅層：采用干法刻蝕技術將氮化硅全部去除；
[0021] 5)光刻開關區，去除開關區的光刻膠；
[0022] 6)電子束蒸發鈦/鉑/金；
[0023] 7)去除光刻膠以及光刻膠上的鈦/鉑/金；
[0024] 8)加熱，使鈦/鉑/金合金與N型GaN有源層形成肖特基接觸；
[0025] 9)涂覆光刻膠，光刻并刻蝕N型MESFET源極和漏極區域的光刻膠；
[0026] 10)注入重摻雜N型雜質，在N型MESFET源極和漏極區域形成的N型重摻雜區，注 入后進行快速退火處理；
[0027] 11)光刻源極和漏極，去除引線、源極和漏極的光刻膠；
[0028] 12)真空蒸發金鍺鎳/金；
[0029] 13)去除光刻膠以及光刻膠上的金鍺鎳/金；
[0030] 14)合金化形成歐姆接觸，形成引線、源極和漏極；
[0031] 15)涂覆光刻膠，去除輸入引線、電極板和固支梁的錨區位置的光刻膠；
[0032] 16)蒸發第一層金，其厚度約為0. 3 μ m ;
[0033] 17)去除光刻膠以及光刻膠上的金，初步形成輸入引線、電極板和固支梁的錨區；
[0034] 18)淀積氮化硅：用等離子體增強型化學氣相淀積法工藝（PECVD)生長1Θ00Α厚的 氮化娃介質層；
[0035] 19)光刻并刻蝕氮化硅介質層，保留在電極板上的氮化硅；
[0036] 20)淀積并光刻聚酰亞胺犧牲層：在砷化鎵襯底上涂覆1. 6 μ m厚的聚酰亞胺犧牲 層，要求填滿凹坑；光刻聚酰亞胺犧牲層，僅保留固支梁下方的犧牲層；
[0037] 21)蒸發鈦/金/鈦，其厚度為500/1500/300A:蒸發用于電鍍的底金；
[0038] 22)光刻：去除要電鍍地方的光刻膠；
[0039] 23)電鍍金，其厚度為2 μπι;
[0040] 24)去除光刻膠：去除不需要電鍍地方的光刻膠；
[0041] 25)反刻鈦/金/鈦，腐蝕底金，形成固支梁；
[0042] 26)釋放聚酰亞胺犧牲層：顯影液浸泡，去除固支梁下的聚酰亞胺犧牲層，去離子 水稍稍浸泡，無水乙醇脫水，常溫下揮發，晾干。
[0043] 本發明與現有技術的區別在于：
[0044] 本發明中的RS觸發器所使用的雙懸臂梁開關MESFET的兩個懸臂梁開關是懸浮在 其柵極之上的，N型MESFET的柵極與襯底之間形成了肖特基接觸，在柵極下方的襯底中形 成耗盡層，該N型MESFET的懸臂梁開關的下拉電壓設計得與MESFET的閾值電壓相等，當加 載在懸臂梁開關與下拉電極之間的電壓大于MESFET的閾值電壓時，懸臂梁開關下拉與柵 極緊貼，N型MESFET導通。當懸臂梁開關與下拉電極之間所加電壓小于MESFET的閾值電 壓時，懸臂梁開關不能下拉，其MESFET關斷，此時懸臂梁開關處于懸浮態，降低了柵極漏電 流從而降低了該RS觸發器的功耗。
[0045] 滿足以上條件的結構即視為本發明的GaN基低漏電流雙懸臂梁開關MESFET或非 門的RS觸發器。
【主權項】
1. 一種氮化鎵基低漏電流雙懸臂梁開關或非門的RS觸發器，其特征是該RS觸發器由 具有雙懸臂梁開關第一N型MESFET(1)和第二N型MESFET(2)，電阻（13)和電源組成，該 雙懸臂梁開關第一N型MESFET(1)和第二N型MESFET(2)制作在半絕緣GaN襯底（3)上， 第一N型MESFET(1)和第二N型MESFET⑵的源極（10)和漏極（12)由金屬和重摻雜N區 形成歐姆接觸構成，柵極（5)由鈦/鉑/金合金和N型有源層（11)形成肖特基接觸構成， 在柵極（5)上方懸浮著兩個用鈦/金/鈦制作而成的對稱設計的懸臂梁開關（6)，兩個懸臂 梁開關（6)的懸浮端之間留有縫隙以保證兩個懸臂梁開關（6)下拉時互不干擾，兩個懸臂 梁開關（6)的位置關于該MESFET源-漏方向對稱，懸臂梁開關（6)的錨區（7)制作在半絕 緣GaN襯底（3)上，在懸臂梁開關（6)與襯底之間設有下拉電極（8)，下拉電極（8)由氮化 硅材料（9)覆蓋，下拉電極⑶和源極（10)接地，漏極（12)通過電阻⑵與電源VCC相連， 源極（10)和漏極（12)上連接的引線（4)用金制作；在該RS觸發器的第一N型MESFET(I) 和第二N型MESFET(2)中各有一個懸臂梁開關（6)分別作為該RS觸發器的輸入端S和R， 輸出端Q在雙懸臂梁開關第二N型MESFET(2)的漏極（12)和電阻之間輸出，輸出端泛在第 一N型MESFET(I)的漏極（12)和電阻之間輸出，第一N型MESFET(I)另外的一個懸臂梁開 關通過引線與第二N型MESFET(2)的漏極相連，同樣第二N型MESFET(2)的另一個懸臂梁 開關通過引線與第一N型MESFET(1)的漏極相連，形成對稱的結構，為了保證當雙懸臂梁開 關第一N型MESFET(I)和第二N型MESFET(2)導通時由電阻分壓得出輸出為低電平，電阻 (13)的阻值遠大于第一N型MESFET(1)和第二N型MESFET(2)導通的阻抗。2. 根據權利要求1所述的氮化鎵基低漏電流雙懸臂梁開關或非門的RS觸發器，其特 征在于所述的懸臂梁開關（6)是依靠錨區（7)的支撐懸浮在柵極（5)上方，柵極（5)與襯 底（3)之間形成了肖特基接觸；該第一N型MESFET(I)和第二N型MESFET(2)的兩個懸臂 梁開關（6)的下拉電壓設計的與該N型MESFET的閾值電壓相等，只有當該N型MESFET的 懸臂梁開關（6)上所加的電壓大于該N型MESFET的閾值電壓時，其懸臂梁開關（6)才能下 拉并接觸柵極（5)從而使雙懸臂梁開關MESFET導通，當所加電壓小于雙懸臂梁開關MESFET 的閾值電壓時懸臂梁開關（6)就不能下拉，雙懸臂梁開關MESFET關斷，在該RS觸發器工作 時，當雙懸臂梁開關MESFET處于關斷時其懸臂梁開關（6)就處于懸浮態，降低了柵極漏電 流，從而降低了電路的功耗。
【專利摘要】本發明的氮化鎵基低漏電流雙懸臂梁開關或非門的RS觸發器用具有雙懸臂梁開關的MESFET或非門代替傳統的或非門，兩個懸臂梁開關的位置關于該MESFET源-漏方向對稱，MESFET的柵極與襯底之間形成了肖特基接觸，在柵極下方的襯底中形成耗盡層，把懸臂梁開關的下拉電壓設計得與MESFET的閾值電壓相等，當在懸臂梁開關與下拉電極之間所加載的電壓大于MESFET的閾值電壓時，懸臂梁下拉與柵極緊貼使MESFET導通，當所加電壓小于N型MESFET的閾值電壓時，懸臂梁開關就不能下拉，MESFET關斷，在該RS觸發器工作時，當NMESFET處于關斷時其懸臂梁開關就處于懸浮態，降低了柵極漏電流，從而降低了該RS觸發器的功耗。
【IPC分類】B81B7/02, H03K3/356, H03K19/094, H03K3/012
【公開號】CN105048999
【申請號】CN201510379020
【發明人】廖小平, 王小虎
【申請人】東南大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月1日