[发明专利]氮化镓基低漏电流双悬臂梁开关或非门的RS触发器

说明书

技术领域

本发明提出了GaN基低漏电流双悬臂梁开关MESFET或非门的RS触发器，属于微电子机械系统的技术领域。

背景技术

随着无线通信技术的发展，射频集成电路的芯片也迅速发展，集成规模不断扩大，工作频率不断提高，传统的硅基材料已经不能满足要求。基于氮化镓衬底的MESFET就是在这种背景下被提出应用，由于氮化镓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，很强的抗辐射能力，较大的工作温度范围。由于芯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，芯片的规模变得很大，人们对于芯片的功耗越来越重视。太高的功耗会对芯片的散热材料提出更高的要求，还会使芯片的性能受到影响。所以，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。

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，功耗过大带来的芯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可以有效降低栅极漏电流，进而降低RS触发器电路的功耗。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提供一种GaN基低漏电流双悬臂梁开关MESFET或非门的RS触发器。将传统的两个由常规MESFET组成的或非门的RS触发器电路换为两个具有双悬臂梁开关结构的MESFET或非门的RS触发器，在该RS触发器处于工作状态时，可以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。

技术方案：本发明的氮化镓基低漏电流双悬臂梁开关或非门的RS触发器由具有双悬臂梁开关第一N型MESFET和第二N型MESFET，电阻和电源组成,该双悬臂梁开关第一N型MESFET和第二N型MESFET制作在半绝缘GaN衬底上，第一N型MESFET和第二N型MESFET的源极和漏极由金属和重掺杂N区形成欧姆接触构成，栅极由钛/铂/金合金和N型有源层形成肖特基接触构成，在栅极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，两个悬臂梁开关的悬浮端之间留有缝隙以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源-漏方向对称，悬臂梁开关的锚区制作在半绝缘GaN衬底上，在悬臂梁开关与衬底之间设有下拉电极，下拉电极由氮化硅材料覆盖，下拉电极和源极接地，漏极通过电阻与电源VCC相连，源极和漏极上连接的引线用金制作；在该RS触发器的第一N型MESFET和第二N型MESFET中各有一个悬臂梁开关分别作为该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的漏极和电阻之间输出，输出端在第一N型MESFET的漏极和电阻之间输出，第一N型MESFET另外的一个悬臂梁开关通过引线与第二N型MESFET的漏极相连，同样第二N型MESFET的另一个悬臂梁开关通过引线与第一N型MESFET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和第二N型MESFET导通时由电阻分压得出输出为低电平，电阻的阻值远大于第一N型MESFET和第二N型MESFET导通的阻抗。

所述的悬臂梁开关是依靠锚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；该第一N型MESFET和第二N型MESFET的两个悬臂梁开关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的悬臂梁开关上所加的电压大于该N型MESFET的阈值电压时，其悬臂梁开关才能下拉并接触栅极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就处于悬浮态，降低了栅极漏电流，从而降低了电路的功耗。