氮化鎵基低漏電流懸臂梁開關或非門的rs觸發(fā)器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明提出了氮化鎵基低漏電流懸臂梁開關MESFET (金屬一半導體場效應晶體 管）或非門的RS觸發(fā)器，屬于微電子機械系統(tǒng)的技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著智能手機等智能化終端設備的出現(xiàn)，移動終端設備快速更新的浪潮開始出 現(xiàn)，移動終端設備的制造技術是當前工業(yè)與科研中最重要的研宄方向之一，作為此類設備 不可缺少的重要組成部分，射頻集成電路的芯片也迅速發(fā)展，集成規(guī)模不斷擴大，工作頻率 不斷提高，由于芯片中晶體管的數(shù)量越來越多，隨之而來的就是集成電路的功耗問題，而過 高的功耗會使得芯片過熱，晶體管的工作特性會受到溫度的影響而發(fā)生改變，所以過熱的 芯片溫度不僅會使芯片壽命降低，而且會影響芯片的穩(wěn)定性，硅基材料已經(jīng)不能滿足要求。 基于氮化鎵襯底的MESFET就是在這種背景下被提出應用，由于氮化鎵材料良好的特性使 得由它制造的晶體管具有很高的電子迀移率，很強的抗輻射能力，較大的工作溫度范圍。
[0003] RS觸發(fā)器電路作為數(shù)字電路的重要組成部分，它是各種具有復雜功能的觸發(fā)器電 路的基本構成部分，由于RS觸發(fā)器電路的基礎性，在中央處理器等數(shù)字式電路中有巨大的 應用，所以對RS觸發(fā)器電路的功耗和溫度的控制就顯得十分重要，由常規(guī)MESFET組成的RS 觸發(fā)器，隨著集成度的提升，功耗變得越來越嚴重，功耗過大帶來的芯片過熱問題會嚴重影 響集成電路的性能，MEMS技術的發(fā)展使得制造具有可動懸臂梁開關結構的MESFET成為可 能，具有可動懸臂梁開關結構的MESFET可以有效降低柵極漏電流，進而降低RS觸發(fā)器電路 的功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種氮化鎵基低漏電流懸臂梁開關MESFET或非 門的RS觸發(fā)器，將RS觸發(fā)器中采用的兩個由傳統(tǒng)MESFET組成的或非門電路換為兩個由有 懸臂梁開關結構的MESFET組成的或非門電路，在該RS觸發(fā)器處于工作狀態(tài)時，可以有效地 減小晶體管的柵極漏電流，從而降低RS觸發(fā)器的功耗。
[0005] 技術方案：本發(fā)明的氮化鎵基低漏電流懸臂梁開關或非門的RS觸發(fā)器由第一懸 臂梁柵NMOS管、第二懸臂梁柵NMOS管、第三懸臂梁柵NMOS管、第四懸臂梁柵NMOS管組成 的第一或非門、第二或非門，每一個懸臂梁柵NMOS管分別由柵極、源極和漏極構成；其中源 極和漏極由金屬和重摻雜N區(qū)形成歐姆接觸構成，柵極由金屬和溝道區(qū)形成肖特基接觸構 成，該RS觸發(fā)器的四個懸臂梁柵NMOS管制作在氮化鎵襯底上，懸臂梁開關的一端固定在錨 區(qū)上，另一端懸浮在柵極上，輸入的數(shù)字信號加載在懸臂梁開關上，該懸臂梁開關由鈦/金 /鈦組成，在懸臂梁開關與襯底之間存在下拉電極，下拉電極由氮化硅材料覆蓋；其中第一 或非門的輸出端通過導線與第二或非門的一個輸入端相接，同樣第二或非門的輸出端也通 過導線與第一或非門的一個輸入端相連接，形成完全對稱的結構；該RS觸發(fā)器有兩個輸入 端分別是SD和RD，以及兩個輸出端Q和Q'，SD和RD分別是兩個或非門中沒有與輸出端相 連接的那個輸入端，Q和Q'則仍然是由兩個或非門的輸出端直接構成。
[0006] 組成該RS觸發(fā)器中的每一個或非門的兩個懸臂梁柵NMOS管的源極連接在一起共 同接地，兩個懸臂梁柵NMOS管的懸臂梁開關都是數(shù)字信號的輸入端，兩個懸臂梁柵NMOS管 的漏極連接在一起通過同一電阻與電源電壓相接，數(shù)字信號在兩個懸臂梁柵NMOS管的懸 臂梁開關上輸入，在兩個MESFET的漏極與其共同的負載電阻之間輸出。
[0007] 所述的電阻的阻值設置為：當其中任意一個懸臂梁柵NMOS管導通時，相比于導通 的懸臂梁柵NMOS管，該電阻的阻值足夠大可使得輸出為低電平，當兩個懸臂梁柵NMOS管都 不能導通時，相比于截止的懸臂梁柵NMOS管，該電阻的阻值足夠小可使得輸出為高電平。
[0008] 所述的懸臂梁開關是懸浮在其柵極之上的，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，該懸臂梁開關的下拉電壓設計的與懸臂梁柵NMOS管的 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懸臂梁柵NMOS管的閾值 電壓時，懸臂梁開關下拉與柵極緊貼，懸臂梁柵NMOS管的耗盡區(qū)厚度減小并導通；當懸臂 梁開關與下拉電極之間所加電壓小于懸臂梁柵NMOS管的閾值電壓時，懸臂梁開關就不能 下拉，其柵極上就不存在電壓，所以該懸臂梁柵NMOS管就不能導通，柵極漏電流就不會存 在，這樣就減小了 RS觸發(fā)器的功耗。
[0009] 有益效果：本發(fā)明的氮化鎵基低漏電流懸臂梁開關MESFET或非門的RS觸發(fā)器中 的懸臂梁開關MESFET的懸臂梁開關下拉與N型MESFET柵極相接觸時，柵極上才會有電壓 存在，當懸臂梁開關處于懸浮狀態(tài)時，并不能有效的導通，因此懸臂梁開關MESFET可有效 減小柵極漏電流，降低電路的功耗；并且氮化鎵基的MESFET具有高電子迀移率，能夠滿足 高頻數(shù)字信號下電路正常工作的需要。
【附圖說明】
[0010] 圖1為氮化鎵基低漏電流懸臂梁開關MESFET或非門的RS觸發(fā)器的俯視圖。
[0011] 圖2為氮化鎵基低漏電流懸臂梁開關MESFET或非門的RS觸發(fā)器的A-A'向剖面 圖。
[0012] 圖3為氮化鎵基低漏電流懸臂梁開關MESFET或非門的RS觸發(fā)器的B-B'向的剖 面圖。
[0013] 圖4為氮化鎵基低漏電流懸臂梁開關MESFET或非門的RS觸發(fā)器的原理圖。
[0014] 圖中包括：第一懸臂梁柵NMOS管1、第二懸臂梁柵NMOS管2、第三懸臂梁柵NMOS 管3、第四懸臂梁柵NMOS管4、電阻5、引線6、懸臂梁開關7、柵極8、錨區(qū)9、N阱10、N型有 源區(qū)11、下拉電極12、氮化鎵襯底13、第一或非門G1、第二或非門G2。
【具體實施方式】
[0015] 本發(fā)明的氮化鎵基低漏電流懸臂梁開關MESFET或非門的RS觸發(fā)器由兩個由懸臂 梁開關N型MESFET (懸臂梁柵NMOS管）組成的或非門電路組成，MESFET由柵極8、源極和 漏極構成，其中源極和漏極由金屬和重摻雜N區(qū)形成歐姆接觸構成，柵極8由金屬和溝道區(qū) 形成肖特基接觸構成，該觸發(fā)器的四個N型MESFET制作在氮化鎵襯底13上，在MESFET的 柵極8上方懸浮著懸臂梁開關7,輸入的數(shù)字信號加載在懸臂梁開關7上，該懸臂梁開關7 由鈦/金/鈦組成，在懸臂梁開關7與襯底13之間存在下拉電極12,下拉電極12由氮化硅 材料覆蓋。
[0016] 組成該RS觸發(fā)器的或非門的兩個MESFET的源極連接在一起共同接地，兩個 MESFET的懸臂梁開關7都是數(shù)字信號的輸入端，兩個MESFET的漏極連接在一起然后與同一 電阻5相接，電阻5的阻值設置為當其中任意一個MESFET導通時，相比于導通的MESFET， 該電阻5的阻值足夠大可使得輸出為低電平，當兩個MESFET都不能導通時，相比于截止的 MESFET，該電阻5的阻值足夠小可使得輸出為高電平。電阻5與電源電壓相接，數(shù)字信號在 兩個MESFET的懸臂梁開關7上輸入，在兩個MESFET的漏極與其共同的負載電阻5之間輸 出。
[0017] 該RS觸發(fā)器是由兩個完全相同的第一或非門Gl、第二或非門G2組成，其中第一或 非門Gl的輸出端通過導線與第二或非門G2的一個輸入端相接，同樣第二或非門G2的輸出 端也通過導線與第一或非門Gl的一個輸入端相連接，形成完全對稱的結構。RS觸發(fā)器有兩 個輸入端分別是SD和RD，以及兩個輸出端Q和Q'，SD和RD分別是兩個或非門沒有與輸出 端相連接的各自的輸入端，Q和Q'則是由兩個或非門的輸出端直接形成。
[0018] 當該RS觸發(fā)器處于工作態(tài)時，定義Q = 1，Q' = 0為觸發(fā)器的1狀態(tài)，定義Q = 0, Q' = 1為觸發(fā)器的0狀態(tài)，SD稱為置位端，RD稱為復位端。當SD = 1、RD = 0時，Q = 1，Q' =0,在SD = 1信號消失以后，由于有Q端的高電平接回到G2的另一個輸入端，因而 電路的1狀態(tài)得以保持；當SD = 0、RD = 1時，Q = 0，Q' = 1，在RD = 1信號消失以后，電 路的〇狀態(tài)保持不變；當SD = RD = 0時，電路維持原來的狀態(tài)不變；當SD = RD = 1時， Q = Q' = 0,這既不是定義的1狀態(tài)，也不是定義的0狀態(tài)，而且當SD和RD同時回到0以 后仍然無法判斷觸發(fā)器將回到哪個狀態(tài)，因此，在正常工作時輸入信號應遵守SDRD = 0的 約束條件，那么SD = RD = 1的信號將不允許輸入