氮化镓基低漏电流四悬臂梁开关的rs触发器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明提出了GaN基低漏电流四悬臂梁开关MES阳T的RS触发器，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，射频集成电路的忍片也迅速发展，集成规模不断扩大， 工作频率不断提高，传统的娃基材料已经不能满足要求。基于氮化嫁衬底的MESFET就是在 运种背景下被提出应用，由于氮化嫁材料良好的特性使得由它制造的晶体管具有很高的电 子迁移率，很强的抗福射能力，较大的工作溫度范围。由于忍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，忍片的规模变得很大，人们对 于忍片的功耗越来越重视。太高的功耗会对忍片的散热材料提出更高的要求，还会使忍片 的性能受到影响。所W，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] RS触发器电路作为数字电路的重要组成部分，它是各种具有复杂功能的触发器电 路的基本构成部分，有着巨大的应用，常规MESFET组成的RS触发器，随着集成度的提升，功 耗变得越来越严重，功耗过大带来的忍片过热问题会严重影响集成电路的性能，本文提出 的具有可动悬臂梁开关结构的MESFET可W有效降低栅极漏电流，进而降低该RS触发器电 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基低漏电流四悬臂梁开关MES阳T的RS 触发器，将传统的采用由常规MESFET组成的RS触发器电路换为一个具有四悬臂梁开关结 构的MESFET的RS触发器电路，在该RS触发器处于工作状态时，可W有效地降低晶体管的 栅极漏电流，从而降低该RS触发器的功耗。
[0005] 技术方案：本发明的氮化嫁基低漏电流四悬臂梁开关的RS触发器由具有四悬臂 梁开关N型MESFET、电阻和电源组成，该四悬臂梁开关N型MESFET制作在半绝缘GaN衬底 上，该四悬臂梁开关N型MESFET由栅极、源极和漏极组成，形成漏极-源极-漏极的结构，在 源极和两个漏极之间分别有栅极存在，在每个栅极的上方有两个用铁/金/铁制作而成的 对称设计的悬臂梁开关，源极左侧的两个悬臂梁开关的悬浮端之间留有一缝隙W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漏极-源极-漏极方 向对称，同样地，源极右侧的两个悬臂梁开关也是如此，该四悬臂梁开关N型MESFET的源 极和漏极由金属和重渗杂N区形成欧姆接触构成，栅极由铁/销/金合金和N型有源层形成 肖特基接触构成，悬臂梁开关的错区制作在半绝缘GaN衬底上，在悬臂梁开关与衬底之间 存在下拉电极，下拉电极由氮化娃材料覆盖，下拉电极接地，该四悬臂梁开关N型MESFET的 源极接地，漏极通过电阻与电源VCC相连，源极和漏极分别与用金制作的引线连接，在该四 悬臂梁开关N型MESFET源极左侧和右侧各有一个悬臂梁开关作为该RS触发器的输入端S 和R，源极左侧的另外的一个悬臂梁开关通过引线与源极右侧的漏极相连，同样地，四悬臂 梁开关N型MESFET的源极右侧的另一个悬臂梁开关通过引线与四悬臂梁开关N型MESFET的源极左侧的漏极相连，形成对称的结构，输出端Q在源极右侧的漏极和电阻之间输出，输 出端在源极左侧的漏极和电阻之间输出，为了保证当四悬臂梁开关N型MESFET导通时由 电阻分压得出输出为低电平，电阻的阻值远大于四悬臂梁开关N型MESFET导通的阻抗。
[0006] 所述的悬臂梁开关是依靠错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。两个悬臂梁开关的下拉电压设计的与该N型MESFET的阔值电压相等，只有当N 型MESFET的悬臂梁开关上所加的电压大于N型MESFET的阔值电压时，其悬臂梁开关才能 下拉并接触栅极从而使四悬臂梁开关N型MESFET导通；当所加电压小于N型MESFET的阔 值电压时悬臂梁开关就不能下拉，MESFET关断，在的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，从而降低了电路的功耗。
[0007] 当该RS触发器处于工作态时，定义Q= 1，昼=自为触发器的1状态，定义Q= 0， 每=1为触发器的0状态，S称为置位端，R称为复位端。当S= 1、R= 0时，由于输入端S接高电平，输入端S对应的悬臂梁开关下拉并使四悬臂梁开关N型MESFET左侧的漏-源导 通从而输出运为低电平，即另=0,Q= 1，在S= 1信号消失W后，由于有Q端的高电平接回 到该四悬臂梁开关N型MESFET的源极左侧的另一个悬臂梁开关上并使其下拉从而使输出 浸维持在低电平，因而电路的1状态得W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四悬臂梁开关N型MESFET右侧的漏-源导通从而输 出Q为低电平，即Q= 0, 1=1，在R= 1信号消失W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，資=0=().运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。由于RS触发器的次态Q""不仅与输入状态有关，而 且也与RS触发器原来的状态Q(也称为初态）有关，得到的RS触发器的真值表如下：
[0008]
[0009] 当该RS触发器处于工作态时，定义Q= 1，为触发器的I状态，定义Q= 0， 揉=;1为触发器的0状态，S称为置位端，R称为复位端。当S= 1、R= 0时，由于输入端S接高电平，输入端S对应的悬臂梁开关下拉并使四悬臂梁开关MESFET左侧的漏-源导通从 而输出艮为低电平，即瓦。0,Q= 1，在S= 1信号消失W后，由于有Q端的高电平接回到该 四悬臂梁开关MESFET的源极左侧的另一个悬臂梁开关并使其下拉从而使输出浸维持在低 电平，因而电路的1状态得W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四悬臂梁开关MESFET右侧的漏-源导通从而输出Q为低电平，即 Q= 0,資=1，在R= 1信号消失W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，0=[)=()，运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NMESFET随着输入信号的变化其状态也在导通与关断之间变化，当NMESFET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。
[0010] 本发明中的RS触发器所使用的四悬臂梁开关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的阔值电压相等，当加 载在悬臂梁开关与下拉电极之间的电压大于MESFET的阔值电压时，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的阔值电 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RS触发器的功耗。
[0011] 有益效果：本发明的GaN基低漏电流四悬臂梁开关MES阳T的RS触发器中的四悬 臂梁开关MESFET的的悬臂梁开关下拉与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的阔值电压时，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RS触发器 的功耗。
【附图说明】
[001引图1为本发明GaN基低漏电流四悬臂梁开关MES阳T的RS触发器的俯视图，
[001引图2为图IGaN基低漏电流四悬臂梁开关MES阳T的RS触发器的P-P'向的剖面图，
[0014] 图3为图IGaN基低漏电流四悬臂梁开关MES阳T的RS触发器的A-A'向的剖面图。
[0015] 图中包括：四悬臂梁开关N型MES阳Tl,电阻2,半绝缘GaN衬底3,引线4,栅极5， 悬臂梁开关6,错区7,下拉电极板8,氮化娃层9,源极10,N型有源层11，漏极12。
【具体实施方式】
[0016] 本发明的GaN基低漏电流四悬臂梁开关MES阳T的RS触发器由一个四悬臂梁开关 N型MES阳Tl和电阻组成.四悬臂梁开关N型MES阳T由栅极5、源极10和漏极12组成，形 成漏极-源极-漏极的结构，在源极和两个漏极之间分别有栅极5存在，在每个栅极的上方 有两个用铁/金/铁制作而成的对称设计的悬臂梁开关6,源极左侧的两个悬臂梁开关6 的悬浮端留有一定缝隙W保证两个悬臂梁开关下拉时互不干扰，两个悬臂梁开关6的位置 关于该MESFET漏-源-漏方向对称，同样地，源极右侧的两个悬臂梁开关6也是如此。该 MESFET的源极10和漏极12由金属和重渗杂N区形成欧姆接触构成，栅极5由铁/销/金 合金和N型有源层10形成肖特基接触构成，悬臂梁开关6的错区7制作在半绝缘GaN衬底 3上，在悬臂梁开关6与衬底之间存在下拉电极8,下拉电极8由氮化娃材料9覆盖，下拉电 极8接地。在该RS触发器的四悬臂梁开关MESFET1的源极左侧和右侧各有一个悬臂梁开 关6作为该