氮化鎵基低漏電流懸臂梁的與非門(mén)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提出了氮化嫁基低漏電流懸臂梁的與非口，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今世界是一個(gè)飛速發(fā)展的世界，隨著數(shù)字集成電路的飛速發(fā)展，人們對(duì)數(shù)字電 路和器件也提出了越來(lái)越高的要求，傳統(tǒng)的娃基器件在一定程度上已無(wú)法滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖?長(zhǎng)的需求。GaN場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MESFET)W其電子遷移率高、載流子漂移速度快，禁帶寬 度大、抗福射能力強(qiáng)、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，很快被廣泛地應(yīng)用到各種通信系統(tǒng)中，用GaN 場(chǎng)效應(yīng)晶體管制作的器件也層出不窮，在數(shù)字電路系統(tǒng)中，利用GaN基MESFET制作的與非 口器件是人們廣泛應(yīng)用的一種邏輯器件，然而隨著電路集成度的不斷提高，傳統(tǒng)的MESFET 器件的功耗問(wèn)題也日益突出，功耗過(guò)大可能會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)的損壞，因此如何降低MESFET 器件的功耗是人們目前急需研究的課題。
[000引與非口器件中最主要的就是開(kāi)關(guān)的性能，而利用MES陽(yáng)T器件制作的開(kāi)關(guān)由于其 柵極存在著漏電流，運(yùn)種漏電流導(dǎo)致MESFET開(kāi)關(guān)的直流功耗大大的增加，從而增大了整個(gè) 與非口器件的直流功耗，因此減少柵極漏電流是我們的目標(biāo)，本發(fā)明就是在半絕緣GaN襯 底上設(shè)計(jì)了一種具有極小的柵極漏電流的懸臂梁的與非口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供了一種氮化嫁基低漏電流懸臂梁的與非n，由于 傳統(tǒng)MESFET器件的柵極是與溝道直接接觸的，所W不可避免的會(huì)存在柵極泄漏電流，因此 減小柵極漏電流是關(guān)鍵，通過(guò)控制MESFET開(kāi)關(guān)的懸臂梁與柵極是否接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的導(dǎo) 通與關(guān)斷，運(yùn)種方法可W極大的減小MESFET器件柵極漏電流，從而降低與非口的功耗。 陽(yáng)0化]技術(shù)方案：本發(fā)明的氮化嫁基低漏電流懸臂梁的與非口制作在半絕緣型GaN襯底 上，由兩個(gè)N型溝道MESFET和電阻R順序串聯(lián)所構(gòu)成，該N型溝道MESFET包括源極、漏極、 柵極和溝道，運(yùn)兩個(gè)N溝道MESFET具有懸浮的懸臂梁，該懸臂梁的一端固定在錯(cuò)區(qū)上，另一 端橫跨在柵極上方且與柵極之間有一間隙，偏置信號(hào)連接到懸臂梁上，懸臂梁由Au材料制 作的，在懸臂梁下方設(shè)有兩個(gè)下拉電極，下拉電極是接地的，其上還覆蓋有氮化娃介質(zhì)層， 運(yùn)種結(jié)構(gòu)可W大大減小柵極泄漏電流，從而降低器件的功耗。
[0006] 兩個(gè)N型溝道MESFET的闊值電壓設(shè)計(jì)為相等，而懸臂梁的下拉電壓設(shè)計(jì)為與N型 溝道MESFET的闊值電壓相等；只有當(dāng)N型溝道MESFET的懸臂梁與下拉電極之間的電壓大 于闊值電壓時(shí)，懸浮的懸臂梁才會(huì)下拉貼至柵極上使得N型溝道MESFET導(dǎo)通，否則N型溝 道MES陽(yáng)T就截止。
[0007] 所述的兩個(gè)N型溝道MES陽(yáng)T的懸臂梁上都存在高電平時(shí)，N型溝道MES陽(yáng)T的懸 臂梁就會(huì)下拉并使其導(dǎo)通，此時(shí)輸出低電平；當(dāng)兩個(gè)N型溝道MESFET的懸臂梁上分別出現(xiàn) 一高電平和一低電平時(shí)，只有一個(gè)N型溝道MESFET的懸臂梁會(huì)下拉，電路無(wú)法形成回路，此 時(shí)輸出高電平；當(dāng)兩個(gè)N型溝道MESFET的懸臂梁上都存在低電平時(shí)，N型溝道MESFET的懸 臂梁還是處于懸浮狀態(tài)，沒(méi)有導(dǎo)通，因此輸出高電平。
[0008] 有益效果：本發(fā)明的氮化嫁基低漏電流懸臂梁的與非口具有懸浮的懸臂梁結(jié)構(gòu)， 極大的減小了柵極的直流漏電流，使得與非口的功耗大大降低，整個(gè)系統(tǒng)因而更加穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的氮化嫁基低漏電流懸臂梁的與非口的示意圖，
[0010] 圖2為本發(fā)明的氮化嫁基低漏電流懸臂梁的與非口的內(nèi)部原理圖，
[0011] 圖3為本發(fā)明的氮化嫁基低漏電流懸臂梁的與非口的俯視圖，
[0012] 圖4為圖3氮化嫁基低漏電流懸臂梁的與非口的P-P'向的剖面圖，
[0013] 圖5為圖3氮化嫁基低漏電流懸臂梁的與非口的A-A'向的剖面圖。
[0014] 圖中包括：N型MES陽(yáng)T1，半絕緣型GaN襯底2,引線3,柵極4,N型MES陽(yáng)T溝道 5,錯(cuò)區(qū)6,懸臂梁7,下拉電極8,氮化娃介質(zhì)層9,N型MES陽(yáng)T的源極10,N型MES陽(yáng)T的漏 極11，電阻R。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明的氮化嫁基低漏電流懸臂梁的與非口是基于半絕緣型GaN襯底2制作的， 其中N型MES陽(yáng)T由源極10、漏極11、錯(cuò)區(qū)6、懸臂梁7、下拉電極8和氮化娃介質(zhì)9所組成， 它擁有獨(dú)特的MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)，該懸臂梁7是橫跨在柵極4上方的，該懸臂梁由Au材料制 作，在懸臂梁下方有一個(gè)下拉電極，該下拉電極是接地的，下拉電極上覆蓋有氮化娃介質(zhì)層 9,控制信號(hào)是附加在該懸臂梁上的，而并不是直接加載在柵極上，電阻R的作用是將電源 電壓進(jìn)行分壓得到輸出Vout。
[0016] 本發(fā)明的氮化嫁基低漏電流懸臂梁的與非口主要是由兩個(gè)N型MES陽(yáng)T和一個(gè)電 阻R串聯(lián)相接構(gòu)成的，該N型MESFET由源極、漏極、柵極和溝道組成，MESFET的柵極是由 金和溝道形成的肖特基接觸區(qū)構(gòu)成，源極和漏極由金和N型重滲雜區(qū)形成的歐姆接觸區(qū)構(gòu) 成。 陽(yáng)017] 整個(gè)與非口結(jié)構(gòu)是基于半絕緣型GaN襯底制作的，其中N型MES陽(yáng)T擁有獨(dú)特的 MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)，控制信號(hào)是附加在該懸臂梁上的，而并不是如傳統(tǒng)MESFET器件一樣直接 加載在柵極上，該懸臂梁由Au材料制作，在懸臂梁下方有一個(gè)下拉電極，分布在錯(cuò)區(qū)與柵 極之間，該下拉電極是接地的，下拉電極上覆蓋有氮化娃介質(zhì)層。 陽(yáng)0化]與非口工作時(shí)，當(dāng)兩個(gè)N型MES陽(yáng)T的懸臂梁上都加載有高電平'1'時(shí)，由于下拉 電極接地，從而使得N型MESFET的懸浮懸臂梁被下拉電極吸附并貼至N型溝道上方的柵極 上，此時(shí)兩個(gè)N型MESFET均導(dǎo)通，于是整個(gè)電路形成通路，由于電阻R的分壓作用使得輸出 端為低電平'0';當(dāng)其中一個(gè)N型MES陽(yáng)T的懸臂梁上加載高電平'1'、而另一個(gè)N型MES陽(yáng)T 的懸臂梁上加載低電平'0'時(shí)，使得一個(gè)N型MES陽(yáng)T導(dǎo)通，另一個(gè)N型MES陽(yáng)T截止，整個(gè) 電路沒(méi)有形成通路，所W輸出端為高電平'1';當(dāng)兩個(gè)N型MESFET的懸臂梁上都加載有低 電平'0'時(shí)，兩個(gè)N型MES陽(yáng)T的懸浮懸臂梁都不會(huì)被下拉，使得兩個(gè)N型MES陽(yáng)T均是截止 狀態(tài)，整個(gè)電路并沒(méi)有形成通路，所W輸出端為高電平'1'。此處的高電平'1'是大于N型 MESFET闊值電壓的電源電壓，可根據(jù)需要設(shè)置為相應(yīng)的值，而低電平'0'即是地。
[0019] 在本發(fā)明中，構(gòu)成與非口器件的兩個(gè)開(kāi)關(guān)都是用具有MEMS懸臂梁結(jié)構(gòu)的N型 MESFET制作的，運(yùn)兩個(gè)N型MESFET的闊值電壓設(shè)計(jì)為相等，而懸臂梁的下拉電壓設(shè)計(jì)為與 N型MESFET的闊值電壓相等。N型MESFET的懸浮懸臂梁是通過(guò)錯(cuò)區(qū)懸浮在柵氧化層上方 的，而不是貼附在柵極上，開(kāi)關(guān)控制信號(hào)是在懸臂梁上傳輸?shù)模⒉辉跂艠O上傳輸，由于下 拉電極接地，只有當(dāng)懸臂