[发明专利]氮化镓基低漏电流悬臂梁开关场效应晶体管或非门

说明书

技术领域

本发明提出了氮化镓基低漏电流悬臂梁开关MESFET或非门，属于微电子机械系统的技术领域。

背景技术

无线通信技术的高速发展使得传统的硅基器件已经无法满足高频、高效和耐高温的要求，因此各种新型的器件和半导体材料不断被提出。氮化镓材料制造的晶体管具有很高的电子迁移率，很强的抗辐射能力，很大的工作温度范围。氮化镓场效应晶体管可以在高频、超高频集成电路电路中使用。如今晶体管的尺寸已经发展至纳米级别，相应的集成电路单位面积的集成度仍然在不断地提升，芯片的功能也日趋复杂，呈现出了数模混合的状态，同时芯片的处理速度越来越高；随之而来的就是集成电路的功耗问题，而过高的功耗会使得芯片过热，晶体管的工作特性会受到温度的影响而发生改变，所以过热的芯片温度不仅会使芯片寿命降低，而且会影响芯片的稳定性。由于电池技术的发展遭遇了前所未有的技术瓶颈，所以找到一种低功耗的解决方案就显得十分重要。

或非门电路作为数字电路的重要组成部分，它能够实现两个输入端所输入的数字信号的或非逻辑功能，由于或非门电路在中央处理器等数字式电路中有巨大的应用，所以对或非门电路的功耗和温度的控制就显得十分重要，由常规MESFET组成的或非门，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，MEMS技术的发展使得制造具有可动悬臂梁开关的MESFET成为可能，具有可动悬臂梁开关的MESFET可以有效降低栅极漏电流，进而降低或非门电路的功耗。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提供一种氮化镓基低漏电流悬臂梁开关MESFET或非门，将或非门中采用的两个传统MESFET换为具有悬臂梁开关结构的两个MESFET，在该或非门处于工作状态时，可以有效地减小晶体管的栅极漏电流，从而降低或非门的功耗。

技术方案：本发明的氮化镓基低漏电流悬臂梁开关场效应晶体管或非门由两个具有悬臂梁开关的N型MESFET即第一场效应晶体管和第二场效应晶体管以及一个负载电阻组成，第一场效应晶体管和第二场效应晶体管的源极接在一起并共同接地，漏极也连接在一起并且共同通过电阻接电源VCC，第一输入信号和第二输入信号分别通过锚区在第一场效应晶体管和第二场效应晶体管的悬臂梁开关上输入，输出信号在第一场效应晶体管和第二场效应晶体管的漏极与负载电阻之间输出；引线由金属构成，悬臂梁开关的一端固定在锚区上，另一端悬浮在MESFET的栅极之上，该悬臂梁开关由钛/金/钛组成，MESFET由栅极、源极和漏极构成，其中源极和漏极由金属和重掺杂N区形成欧姆接触构成，栅极由金属和沟道区形成肖特基接触构成，锚区制作在P型氮化镓衬底上，N型有源区构成源极和漏极，在悬臂梁开关与P型氮化镓衬底之间存在下拉电极，下拉电极由氮化硅覆盖，下拉电极接地。

所述的负载电阻的阻值设置为当其中任意一个MESFET导通时，相比于导通的MESFET，该负载电阻的阻值足够大可使得输出为低电平，当两个MESFET都不能导通时，相比于截止的MESFET，该负载电阻的阻值足够小可使得输出为高电平。

所述的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管的悬臂梁开关是悬浮在其栅极之上的，N型MESFET的栅极与P型氮化镓衬底之间形成了肖特基接触，在栅极下方的P型氮化镓衬底中形成耗尽层，该N型MESFET的悬臂梁开关的下拉电压设计为与MESFET的阈值电压相等，当加载在悬臂梁开关与下拉电极之间的电压大于MESFET的阈值电压时，悬臂梁开关下拉与栅极紧贴，N型MESFET的耗尽区厚度减小并导通；当悬臂梁开关与下拉电极之间所加电压小于MESFET的阈值电压时，悬臂梁开关就不能下拉，其栅极上就不存在电压，所以该N型MESFET就不能导通，那么栅极漏电流就不会存在，这样就减小了或非门的功耗。

有益效果：本发明的氮化镓基低漏电流悬臂梁开关MESFET或非门中的悬臂梁开关MESFET的悬臂梁开关下拉与N型MESFET栅极相接触时，栅极上才会有电压存在，当悬臂梁开关处于悬浮状态时，并不能有效的导通，因此悬臂梁开关MESFET可有效减小栅极漏电流，降低电路的功耗；并且氮化镓基的MESFET具有高电子迁移率，能够满足高频数字信号下电路正常工作的需要。

附图说明：

图1为氮化镓基低漏电流悬臂梁开关MESFET或非门的俯视图。

图2为氮化镓基低漏电流悬臂梁开关MESFET或非门的A-A'向的剖面图。

图3为氮化镓基低漏电流悬臂梁开关MESFET或非门的B-B'向的剖面图。

图4为氮化镓基低漏电流悬臂梁开关MESFET或非门的原理图。