[发明专利]氮化镓基低漏电流固支梁的与非门

说明书

技术领域

本发明提出了氮化镓基低漏电流固支梁的与非门，属于微电子机械系统的技术领域。

背景技术

随着集成电路的不断发展，数字集成电路也在不断进行着改善与提高，在数字集成电路中，速度的快慢与功耗的大小往往是人们最看重的两项指标，在当今，速度快与功耗低的器件已是人们追求的目标，GaN金属—半导体场效应晶体管(MESFET)以其电子迁移率高、载流子漂移速度快、禁带宽度大、抗辐射能力强、工作温度范围宽等诸多优点被广泛应用于数字集成电路中。其中与非门逻辑电路是数字集成电路中最为常见的一个逻辑电路，与非门逻辑其实是由内部开关的开关特性来实现与非逻辑的，利用MESFET器件制作的开关固然有其独特的优点，但与大多数传统MES器件一样存在着功耗高的问题，在一些集成度非常高的集成电路中，功耗过高会导致系统的瘫痪和损坏，因此如何降低器件的功耗是人们所面临的巨大挑战。

传统的MESFET器件由于其栅极是与沟道直接接触，从而形成了肖特基接触，当存在偏置电压时，就会产生明显的栅极漏电流，而这种栅极漏电流就是导致器件直流功耗增大的罪魁祸首，因此必须减少这种栅极漏电，本发明就是在GaN衬底上设计了一种具有很小的栅极泄漏电流的固支梁式的与非门。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供了一种氮化镓基低漏电流固支梁的与非门，由于传统MESFET器件的栅极是与沟道直接接触的，产生肖特基接触，所以会产生不必要的栅极泄漏电流，从而导致了与非门器件的功耗较大，本发明就极为有效的降低了与非门逻辑电路中的栅极漏电流，从而可以降低与非门电路的功耗。

技术方案：本发明的氮化镓基低漏电流固支梁的与非门制作在半绝缘型GaN衬底上，由两个N型MESFET和电阻R顺序串联所构成，该N型MESFET包括源极、漏极、栅极和沟道，这两个N型MESFET具有悬浮的固支梁，该固支梁的两端固定在锚区上，中间横跨在栅极上方且与栅极之间有一间隙，偏置信号连接到固支梁上，固支梁由Au材料制作的，在固支梁下方设有两个下拉电极，下拉电极是接地的，其上还覆盖有氮化硅介质层，这种结构可以大大减小栅极泄漏电流，从而降低器件的功耗。

两个N型沟道MESFET的阈值电压设计为相等，而固支梁的下拉电压设计为与N型MESFET的阈值电压相等；只有当N型MESFET的固支梁与下拉电极之间的电压大于阈值电压时，悬浮的固支梁才会下拉贴至栅极上使得N型MESFET导通，否则N型MESFET就截止。

所述的两个N型MESFET的固支梁上都存在高电平时，N型MESFET的固支梁就会下拉并使其导通，此时输出低电平；当两个N型沟道MESFET的固支梁上分别出现一高电平和一低电平时，只有一个N型MESFET的固支梁会下拉，电路无法形成回路，此时输出高电平；当两个N型MESFET的固支梁上都存在低电平时，N型MESFET的固支梁还是处于悬浮状态，没有导通，因此输出高电平。

有益效果：本发明的氮化镓基低漏电流固支梁的与非门具有悬浮的固支梁结构，极大的减小了栅极的直流漏电流，从而很大程度上降低了与非门器件的功耗，提高了与非门电路的工作稳定性。

附图说明

图1为本发明的氮化镓基低漏电流固支梁的与非门的示意图，

图2为本发明的氮化镓基低漏电流固支梁的与非门的内部原理图，

图3为本发明的氮化镓基低漏电流固支梁的与非门的俯视图，，

图4为图3氮化镓基低漏电流固支梁的与非门的P-P’向的剖面，

图5为图3氮化镓基低漏电流固支梁的与非门的A-A’向的剖面图。

图中包括：半绝缘型GaN衬底1，锚区2，N型MESFET沟道3，固支梁4，下拉电极5，氮化硅介质层6，源极7，漏极8，引线9，栅极10，N型MESFET 11，电阻R。

具体实施方式

本发明的氮化镓基低漏电流固支梁的与非门主要是由两个N型MESFET和一个电阻串联构成的，该N型MESFET由源极、漏极、栅极和沟道组成，MESFET的源极和漏极由金和N型重掺杂区形成的欧姆接触区构成，栅极是由金和沟道形成的肖特基接触区构成。