CN104993792B - 氮化镓基低漏电流固支梁开关交叉耦合振荡器及制备方法 - Google Patents
氮化镓基低漏电流固支梁开关交叉耦合振荡器及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104993792B CN104993792B CN201510380061.XA CN201510380061A CN104993792B CN 104993792 B CN104993792 B CN 104993792B CN 201510380061 A CN201510380061 A CN 201510380061A CN 104993792 B CN104993792 B CN 104993792B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- clamped beam
- mesfet
- photoresist
- beam switch
- switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 50
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 45
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 29
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 24
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 22
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 15
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 15
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N [Ge].[Au] Chemical compound [Ge].[Au] BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 6
- 238000005334 plasma enhanced chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 4
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- PMAYAKHWRDUMCW-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Ti].[Au] Chemical compound [Ti].[Ti].[Au] PMAYAKHWRDUMCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- FHUGMWWUMCDXBC-UHFFFAOYSA-N gold platinum titanium Chemical compound [Ti][Pt][Au] FHUGMWWUMCDXBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- -1 silicon nitrides Chemical class 0.000 claims 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 16
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
本发明是一种氮化镓基低漏电流固支梁开关交叉耦合振荡器及制备方法，用具有固支梁开关的MESFET代替传统的MESFET。该交叉耦合振荡器的固支梁开关的下拉电极接地，设计两个固支梁开关MESFET的阈值电压相等，固支梁开关MESFET的阈值电压和它的固支梁下拉电压相等，当固支梁与下拉电极板间的电压大于阈值电压的绝对值，所以固支梁开关被下拉到栅极上，固支梁开关与栅极紧贴，同时栅极与源极间的电压也大于阈值电压，所以MESFET导通。当MESFET的固支梁开关和下拉电极板之间的电压小于阈值电压，固支梁开关是悬浮在栅极上方，处于截止。降低该交叉耦合振荡器工作时的功耗。
Description
技术领域
本发明提出了GaN(氮化镓)基低漏电流固支梁开关金属-半导体场效应晶体管(MESFET)交叉耦合振荡器，属于微电子机械系统的技术领域。
背景技术
随着现代通信的飞速发展，高稳定高性能的振荡器已经成为决定系统性能优劣的关键部件之一。振荡器的应用很广，微处理机，蜂窝电话，测试仪器设备等都要用到振荡器，特别是在军事侦察，雷达，通信领域中，需要采用信号源作为日益复杂的基带信息的载波，对振荡器的稳定性提出更高的要求。振荡器在很高频率下工作，会导致芯片功耗问题变的日益明显，太高的功耗会对芯片的散热提出更高的要求，还会使芯片的性能受到影响。对于振荡器的低功耗的设计在超大规模集成电路的设计中显得越来越重要。
交叉耦合振荡器因为其优越的相位噪声性能，使得基于无源谐振元件的交叉耦合振荡器得以广泛应用。常规的交叉耦合振荡器在大规模集成电路中，功耗问题日益明显，集成电路过高的功耗对设备的散热性能及稳定性提出了更高的要求。传统MESFET在工作态时开关极与衬底之间具有较大的开关极漏电流，本发明即是基于GaN工艺设计了一种具有极低的漏电流的GaN基固支梁开关MESFET交叉耦合振荡器，可以有效地降低交叉耦合振荡器中晶体管的开关极漏电流，降低交叉耦合振荡器的功耗。
发明内容
技术问题:本发明的目的是提供一种GaN基低漏电流固支梁开关MESFET的交叉耦合振荡器及制备方法，使用GaN基固支梁开关MESFET替代传统的MESFET。交叉耦合振荡器稳定振荡后两个MESFET交替导通与关断。传统MESFET的开关与有源区是肖特基接触，所以不可避免的会有一定的直流漏电流。在大规模集成电路中，这种漏电流的存在会增加交叉耦合振荡器在工作的中的功耗。本发明中可以有效的降低这种漏电流。
技术方案：本发明的氮化镓基低漏电流固支梁开关交叉耦合振荡器由具有固支梁开关N型MESFET，具有固支梁开关N型MESFET，LC谐振回路和恒流源组成，该交叉耦合振荡器中的第一固支梁开关MESFET和第二固支梁开关MESFET都是制作在半绝缘GaN衬底上，其输入引线是利用金制作,N型MESFET栅极与有源层形成肖特基接触，在栅极上方设计了固支梁，固支梁下方的锚区制作在半绝缘GaN衬底上，在每个固支梁下方设计了两个电极板，电极板的上表面覆盖有氮化硅层，电极板接地，第一固支梁开关N型MESFET和第二固支梁开关N型MESFET的源极连在一起并与恒流源相连，恒流源另一端接地，第一固支梁开关N型MESFET的漏极通过引线，锚区与第二固支梁开关N型MESFET的固支梁相连，固支梁开关N型MESFET的漏极通过引线，锚区与第一固支梁开关N型MESFET的固支梁相连形成交叉耦合结构，LC谐振回路接在第一固支梁开关MESFET和第二固支梁开关MESFET的漏极之间。
所述的固支梁由钛/金/钛制作三层复合而成。
用具有固支梁开关的MESFET代替传统的MESFET,固支梁开关MESFET基于GaN衬底，设计第一固支梁开关MESFET和第二固支梁开关MESFET的阈值电压相等，同时设计固支梁开关MESFET的阈值电压与它的固支梁下拉电压相等，当固支梁开关MESFET的固支梁与下拉电极板间的电压大于阈值电压的绝对值，所以固支梁被下拉到栅极上，固支梁与栅极短接，同时栅极与源极间的电压也大于阈值电压，所以MESFET导通，当固支梁开关MESFET的固支梁和下拉电极板之间的电压小于阈值电压，固支梁是悬浮在栅极上方，处于截止，该GaN基低漏电流固支梁开关MESFET的交叉耦合振荡器在稳定振荡时，固支梁开关MESFET和固支梁开关MESFET交替导通与关断，当固支梁开关MESFET关断，固支梁处于悬浮状态，固支梁与栅极间有一层空气层，所以该固支梁开关MESFET栅极漏电流大大减小,从而降低该交叉耦合振荡器工作时的功耗，并且GaN基的MESFET具有高电子迁移率，能够满足射频信号下电路正常工作的需要。
该GaN基低漏电流固支梁开关MESFET的交叉耦合振荡器使用的具有固支梁开关MESFET代替传统的MESFET，设计两个固支梁开关MESFET的阈值电压相等，固支梁开关MESFET的阈值电压和它的固支梁下拉电压相等，当固支梁与下拉电极板间的电压大于阈值电压的绝对值，所以固支梁开关被下拉到栅极上，固支梁开关与栅极紧贴，同时栅极与源极间的电压也大于阈值电压，所以MESFET导通。当MESFET的固支梁开关和下拉电极板之间的电压小于阈值电压，固支梁开关是悬浮在栅极上方，处于截止。该GaN基低漏电流固支梁开关MESFET的交叉耦合振荡器产生稳定振荡，此时第一固支梁开关MESFET和第二固支梁开关MESFET交替导通与关断，当固支梁开关MESFET关断，固支梁开关处于悬浮状态，固支梁开关与栅极间有一层空气层，所以该固支梁开关MESFET栅极漏电流大大减小,从而降低该交叉耦合振荡器工作时的功耗，并且GaN基的MESFET具有高电子迁移率，能够满足射频信号下电路正常工作的需要。
GaN基固支梁开关MESFET交叉耦合振荡器的制备方法包括以下几个步骤：
1)准备半绝缘GaN衬底；
2)淀积氮化硅，用等离子体增强型化学气相淀积法工艺(PECVD)生长一层氮化硅，然后光刻和刻蚀氮化硅，去除N型MESFET有源区的氮化硅；
3)N型MESFET有源区离子注入：注入磷后，在氮气环境下退火；退火完成后，在高温下进行N+杂质再分布，形成N型MESFET有源区的N型有源层；
4)去除氮化硅层：采用干法刻蚀技术将氮化硅全部去除；
5)光刻开关区，去除开关区的光刻胶；
6)电子束蒸发钛/铂/金；
7)去除光刻胶以及光刻胶上的钛/铂/金；
8)加热，使钛/铂/金合金与N型GaN有源层形成肖特基接触；
9)涂覆光刻胶，光刻并刻蚀N型MESFET源极和漏极区域的光刻胶；
10)注入重掺杂N型杂质，在N型MESFET源极和漏极区域形成的N型重掺杂区，注入后进行快速退火处理；
11)光刻源极和漏极，去除引线、源极和漏极的光刻胶；
12)真空蒸发金锗镍/金；
13)去除光刻胶以及光刻胶上的金锗镍/金；
14)合金化形成欧姆接触，形成引线、源极和漏极；
15)涂覆光刻胶，去除输入引线、电极板和固支梁的锚区位置的光刻胶；
16)蒸发第一层金，其厚度约为0.3μm；
17)去除光刻胶以及光刻胶上的金，初步形成输入引线、电极板和固支梁的锚区；
18)淀积氮化硅：用等离子体增强型化学气相淀积法工艺(PECVD)生长厚的氮化硅介质层；
19)光刻并刻蚀氮化硅介质层，保留在电极板上的氮化硅；
20)淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层：在砷化镓衬底上涂覆1.6μm厚的聚酰亚胺牺牲层，要求填满凹坑；光刻聚酰亚胺牺牲层，仅保留固支梁下方的牺牲层；
21)蒸发钛/金/钛，其厚度为蒸发用于电镀的底金；
22)光刻：去除要电镀地方的光刻胶；
23)电镀金，其厚度为2μm；
24)去除光刻胶：去除不需要电镀地方的光刻胶；
25)反刻钛/金/钛，腐蚀底金，形成固支梁；
26)释放聚酰亚胺牺牲层：显影液浸泡，去除固支梁下的聚酰亚胺牺牲层，去离子水稍稍浸泡，无水乙醇脱水，常温下挥发，晾干。
该交叉耦合振荡器使用的具有固支梁开关MESFET的下拉电极接地，固支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,设计两个固支梁开关MESFET的阈值电压相等，固支梁开关MESFET的阈值电压和它的固支梁下拉电压相等，当固支梁与下拉电极板间的电压大于阈值电压的绝对值，所以固支梁开关被下拉到栅极上，固支梁开关与栅极紧贴，同时栅极与源极间的电压也大于阈值电压，所以MESFET导通。当MESFET的固支梁开关和下拉电极板之间的电压小于阈值电压，固支梁开关是悬浮在栅极上方，处于截止。该GaN基低漏电流固支梁开关MESFET的交叉耦合振荡器产生稳定振荡，此时第一固支梁开关MESFET和第二固支梁开关MESFET交替导通与关断，当固支梁开关MESFET关断，固支梁开关处于悬浮状态，固支梁开关与栅极间有一层空气层，所以该固支梁开关MESFET栅极漏电流大大减小,从而降低该交叉耦合振荡器工作时的功耗，并且GaN基的MESFET具有高电子迁移率，能够满足射频信号下电路正常工作的需要。
有益效果：本发明的GaN基低漏电流固支梁开关MESFET交叉耦合振荡器使用的具有固支梁开关MESFET的固支梁开关是悬浮在栅极之上的，N型MESFET的栅极与衬底之间形成了肖特基接触，该GaN基低漏电流固支梁开关MESFET的交叉耦合振荡器稳定振荡时，第一固支梁开关MESFET和第二固支梁开关MESFET交替导通与关断，当固支梁开关MESFET关断，固支梁开关处于悬浮状态，固支梁开关与栅极间有一层空气层，所以该固支梁开关MESFET栅极漏电流大大减小,从而降低该交叉耦合振荡器工作时的功耗，并且GaN基的MESFET具有高电子迁移率，能够满足射频信号下电路正常工作的需要。
附图说明
图1为本发明GaN基低漏电流固支梁开关MESFET交叉耦合振荡器的俯视图，
图2为图1GaN基低漏电流固支梁开关MESFET交叉耦合振荡器的P-P’向的剖面图，
图3为图1GaN基低漏电流固支梁开关MESFET交叉耦合振荡器的A-A’向的剖面图，
图4为GaN基低漏电流固支梁开关MESFET交叉耦合振荡器原理图，
图中包括：第一固支梁N型MESFET 1，第二固支梁N型MESFET 2，半绝缘GaN衬底3，输入引线4，开关极5，固支梁6，锚区7，电极板8，氮化硅层9，N型MESFET的漏极10，N型有源层11，N型MESFET的源极12，通孔13,引线14，恒流源15，氮化硅16。
具体实施方式
本发明的固支梁开关MESFET交叉耦合振荡器是由第一固支梁开关MESFET和第二固支梁开关MESFET，LC谐振回路，恒流源构成，该交叉耦合振荡器的MESFET是基于GaN衬底3制作，其输入引线4是利用金制作。本发明中的MESFET的栅极5与有源层形成肖特基接触，在栅极5上方设计了固支梁6。固支梁6两个锚区7制作在半绝缘GaN衬底3上。在每个固支梁6下方设计了两个电极板8，电极板的上方覆盖有氮化硅层9。每个MESFET的电极板8接地。
在本发明的交叉耦合振荡器基于GaN衬底，在该振荡器中的MESFET的栅极上方设计有固支梁结构。固支梁的下拉电极接地，设计两个固支梁开关MESFET的阈值电压相等，固支梁开关MESFET的阈值电压和它的固支梁下拉电压相等，当固支梁与下拉电极板间的电压大于阈值电压的绝对值，所以固支梁开关被下拉到栅极上，固支梁开关与栅极紧贴，同时栅极与源极间的电压也大于阈值电压，所以MESFET导通。当MESFET的固支梁开关和下拉电极板之间的电压小于阈值电压，固支梁开关是悬浮在栅极上方，处于截止。该GaN基低漏电流固支梁开关MESFET的交叉耦合振荡器产生稳定振荡，此时第一固支梁开关MESFET和第二固支梁开关MESFET交替导通与关断，当固支梁开关MESFET关断，固支梁开关处于悬浮状态，固支梁开关与栅极间有一层空气层，所以该固支梁开关MESFET栅极漏电流大大减小,从而降低该交叉耦合振荡器工作时的功耗，并且GaN基的MESFET具有高电子迁移率，能够满足射频信号下电路正常工作的需要。
GaN基固支梁开关MESFET交叉耦合振荡器的制备方法包括以下几个步骤：
1)准备半绝缘GaN衬底；
2)淀积氮化硅，用等离子体增强型化学气相淀积法工艺(PECVD)生长一层氮化硅，然后光刻和刻蚀氮化硅，去除N型MESFET有源区的氮化硅；
3)N型MESFET有源区离子注入：注入磷后，在氮气环境下退火；退火完成后，在高温下进行N+杂质再分布，形成N型MESFET有源区的N型有源层；
4)去除氮化硅层：采用干法刻蚀技术将氮化硅全部去除；
5)光刻开关区，去除开关区的光刻胶；
6)电子束蒸发钛/铂/金；
7)去除光刻胶以及光刻胶上的钛/铂/金；
8)加热，使钛/铂/金合金与N型GaN有源层形成肖特基接触；
9)涂覆光刻胶，光刻并刻蚀N型MESFET源极和漏极区域的光刻胶；
10)注入重掺杂N型杂质，在N型MESFET源极和漏极区域形成的N型重掺杂区，注入后进行快速退火处理；
11)光刻源极和漏极，去除引线、源极和漏极的光刻胶；
12)真空蒸发金锗镍/金；
13)去除光刻胶以及光刻胶上的金锗镍/金；
14)合金化形成欧姆接触，形成引线、源极和漏极；
15)涂覆光刻胶，去除输入引线、电极板和固支梁的锚区位置的光刻胶；
16)蒸发第一层金，其厚度约为0.3μm；
17)去除光刻胶以及光刻胶上的金，初步形成输入引线、电极板和固支梁的锚区；
18)淀积氮化硅：用等离子体增强型化学气相淀积法工艺(PECVD)生长厚的氮化硅介质层；
19)光刻并刻蚀氮化硅介质层，保留在电极板上的氮化硅；
20)淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层：在砷化镓衬底上涂覆1.6μm厚的聚酰亚胺牺牲层，要求填满凹坑；光刻聚酰亚胺牺牲层，仅保留固支梁下方的牺牲层；
21)蒸发钛/金/钛，其厚度为蒸发用于电镀的底金；
22)光刻：去除要电镀地方的光刻胶；
23)电镀金，其厚度为2μm；
24)去除光刻胶：去除不需要电镀地方的光刻胶；
25)反刻钛/金/钛，腐蚀底金，形成固支梁；
26)释放聚酰亚胺牺牲层：显影液浸泡，去除固支梁下的聚酰亚胺牺牲层，去离子水稍稍浸泡，无水乙醇脱水，常温下挥发，晾干。
本发明与现有技术的区别在于：
本发明中交叉耦合振荡器与传统的交叉耦合振荡器最大的区别在于所用的固支梁开关MESFET基于GaN衬底，固支梁开关MESFET的栅极上方设计有固支梁结构,能够有效的减小该交叉耦合振荡器在工作时的栅极漏电流，降低功耗，改善性能。该交叉耦合振荡器的固支梁开关的下拉电极接地，设计两个固支梁开关MESFET的阈值电压相等，固支梁开关MESFET的阈值电压和它的固支梁下拉电压相等，当固支梁与下拉电极板间的电压大于阈值电压的绝对值，所以固支梁开关被下拉到栅极上，固支梁开关与栅极紧贴，同时栅极与源极间的电压也大于阈值电压，所以MESFET导通。当MESFET的固支梁开关和下拉电极板之间的电压小于阈值电压，固支梁开关是悬浮在栅极上方，处于截止。该GaN基低漏电流固支梁开关MESFET的交叉耦合振荡器产生稳定振荡，此时第一固支梁开关MESFET和第二固支梁开关MESFET交替导通与关断，当固支梁开关MESFET关断，固支梁开关处于悬浮状态，固支梁开关与栅极间有一层空气层，所以该固支梁开关MESFET栅极漏电流大大减小,从而降低该交叉耦合振荡器工作时的功耗，并且GaN基的MESFET具有高电子迁移率，能够满足射频信号下电路正常工作的需要。
满足以上条件的结构即视为本发明的GaN基低漏电流固支梁开关MESFET交叉耦合振荡器。
Claims (3)
1.一种氮化镓基低漏电流固支梁开关交叉耦合振荡器，其特征是该振荡器由具有固支梁开关N型MESFET(1)，具有固支梁开关N型MESFET(2)，LC谐振回路和恒流源(15)组成，该交叉耦合振荡器中的第一固支梁开关MESFET(1)和第二固支梁开关MESFET(2)都是制作在半绝缘GaN衬底(3)上，其输入引线(4)是利用金制作,N型MESFET栅极(5)与有源层形成肖特基接触，在栅极(5)上方设计了固支梁(6)，固支梁(6)下方的锚区(7)制作在半绝缘GaN衬底(3)上，在每个固支梁(6)下方设计了两个电极板(8)，电极板(8)的上表面覆盖有氮化硅层(9)，电极板(8)接地，第一固支梁开关N型MESFET(1)和第二固支梁开关N型MESFET(2)的源极连在一起并与恒流源相连，恒流源另一端接地，第一固支梁开关N型MESFET(1)的漏极(10)通过引线(14)，锚区(7)与第二固支梁开关N型MESFET(2)的固支梁(6)相连，固支梁开关N型MESFET(2)的漏极(10)通过引线(14)，锚区(7)与第一固支梁开关N型MESFET(1)的固支梁(6)相连形成交叉耦合结构，LC谐振回路接在第一固支梁开关MESFET(1)和第二固支梁开关MESFET(2)的漏极(10)之间。
2.根据权利要求1所述的氮化镓基低漏电流固支梁开关交叉耦合振荡器，其特征在于所述的固支梁(6)由钛-金-钛制作三层复合而成。
3.一种如权利要求1所述的氮化镓基低漏电流固支梁开关交叉耦合振荡器的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下几个步骤：
1).准备半绝缘GaN衬底；
2).淀积氮化硅，用等离子体增强型化学气相淀积法工艺(PECVD)生长一层氮化硅，然后光刻和刻蚀氮化硅，去除N型MESFET有源区的氮化硅；
3).N型MESFET有源区离子注入：注入磷后，在氮气环境下退火；退火完成后，在高温下进行N+杂质再分布，形成N型MESFET有源区的N型有源层；
4).去除氮化硅层：采用干法刻蚀技术将氮化硅全部去除；
5).光刻开关区，去除开关区的光刻胶；
6).电子束蒸发钛-铂-金；
7).去除光刻胶以及光刻胶上的钛- 铂- 金；
8).加热，使钛-铂-金与N型GaN有源层形成肖特基接触；
9).涂覆光刻胶，光刻并刻蚀N型MESFET源极和漏极区域的光刻胶；
10).注入重掺杂N型杂质，在N型MESFET源极和漏极区域形成的N型重掺杂区，注入后进行快速退火处理；
11).光刻源极和漏极，去除引线、源极和漏极的光刻胶；
12).真空蒸发金锗镍-金；
13).去除光刻胶以及光刻胶上的金锗镍-金；
14).合金化形成欧姆接触，形成引线、源极和漏极；
15).涂覆光刻胶，去除输入引线、电极板和固支梁的锚区位置的光刻胶；
16).蒸发第一层金，其厚度为0.3μm；
17).去除光刻胶以及光刻胶上的金，初步形成输入引线、电极板和固支梁的锚区；
18).淀积氮化硅：用等离子体增强型化学气相淀积法工艺(PECVD)生长厚的氮化硅介质层；
19).光刻并刻蚀氮化硅介质层，保留在电极板上的氮化硅；
20).淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层：在砷化镓衬底上涂覆1.6μm厚的聚酰亚胺牺牲层，要求填满凹坑；光刻聚酰亚胺牺牲层，仅保留固支梁下方的牺牲层；
21).蒸发钛-金-钛，其厚度为蒸发用于电镀的底层金；
22).光刻：去除要电镀地方的光刻胶；
23).电镀金，其厚度为2μm；
24).去除光刻胶：去除不需要电镀地方的光刻胶；
25).反刻钛-金-钛，腐蚀底层金，形成固支梁；
26).释放聚酰亚胺牺牲层：显影液浸泡，去除固支梁下的聚酰亚胺牺牲层，去离子水稍稍浸泡，无水乙醇脱水，常温下挥发，晾干。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510380061.XA CN104993792B (zh) | 2015-07-01 | 2015-07-01 | 氮化镓基低漏电流固支梁开关交叉耦合振荡器及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510380061.XA CN104993792B (zh) | 2015-07-01 | 2015-07-01 | 氮化镓基低漏电流固支梁开关交叉耦合振荡器及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104993792A CN104993792A (zh) | 2015-10-21 |
| CN104993792B true CN104993792B (zh) | 2017-10-13 |
Family
ID=54305557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510380061.XA Expired - Fee Related CN104993792B (zh) | 2015-07-01 | 2015-07-01 | 氮化镓基低漏电流固支梁开关交叉耦合振荡器及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104993792B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107640740B (zh) * | 2017-09-15 | 2019-12-27 | 电子科技大学 | 一种复合固支梁的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6882172B1 (en) * | 2002-04-16 | 2005-04-19 | Transmeta Corporation | System and method for measuring transistor leakage current with a ring oscillator |
| CN102735932A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-17 | 东南大学 | 基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测器及检测方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2479891A1 (en) * | 2011-01-21 | 2012-07-25 | Imec | MEMS resonator with optimized support anchoring |
| US9252704B2 (en) * | 2011-05-20 | 2016-02-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Voltage tunable oscillator using bilayer graphene and a lead zirconate titanate capacitor |
| US8635765B2 (en) * | 2011-06-15 | 2014-01-28 | International Business Machines Corporation | Method of forming micro-electrical-mechanical structure (MEMS) |
-
2015
- 2015-07-01 CN CN201510380061.XA patent/CN104993792B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6882172B1 (en) * | 2002-04-16 | 2005-04-19 | Transmeta Corporation | System and method for measuring transistor leakage current with a ring oscillator |
| CN102735932A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-17 | 东南大学 | 基于微机械砷化镓基固支梁的相位检测器及检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104993792A (zh) | 2015-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8933529B2 (en) | Method of manufacturing vertical pin diodes | |
| CN106876483B (zh) | 高击穿电压肖特基二极管及制作方法 | |
| CN109742142A (zh) | 一种GaN基HEMT器件及其制备方法 | |
| CN109659355A (zh) | 常关型氧化镓场效应晶体管结构及制备方法 | |
| CN104967407B (zh) | 氮化镓基低漏电流悬臂梁开关交叉耦合振荡器及制备方法 | |
| CN104993792B (zh) | 氮化镓基低漏电流固支梁开关交叉耦合振荡器及制备方法 | |
| CN104393045B (zh) | 一种新型GaN基增强型HEMT器件及其制备方法 | |
| CN105141289B (zh) | 氮化镓基低漏电流四悬臂梁开关的rs触发器 | |
| CN105048999B (zh) | 氮化镓基低漏电流双悬臂梁开关或非门的rs触发器 | |
| CN105161490B (zh) | 氮化镓基低漏电流悬臂梁场效应晶体管倒相器及制备方法 | |
| CN105024688B (zh) | 氮化镓基低漏电流固支梁的与非门 | |
| CN105023940B (zh) | 氮化镓基低漏电流固支梁场效应晶体管传输门及制备方法 | |
| CN104967439A (zh) | 氮化镓基低漏电流固支梁开关场效应晶体管或非门 | |
| CN104967430B (zh) | 氮化镓基低漏电流固支梁开关或非门的rs触发器 | |
| CN104935327B (zh) | 氮化镓基低漏电流双悬臂梁开关或非门 | |
| CN104953980A (zh) | 氮化镓基低漏电流悬臂梁的开关电容滤波器及制备方法 | |
| CN105140227B (zh) | 氮化镓基低漏电流悬臂梁的与非门 | |
| CN104966715B (zh) | 氮化镓基低漏电流固支梁场效应晶体管倒相器及制备方法 | |
| CN110061048A (zh) | 一种基于肖特基二极管的mos场控晶闸管及其制作方法 | |
| CN106206695B (zh) | 降低注入损伤实现增强型hemt器件的方法及增强型hemt器件 | |
| CN105048988B (zh) | 氮化镓基低漏电流固支梁的开关电容滤波器及制备方法 | |
| CN105099374B (zh) | 氮化镓基低漏电流悬臂梁开关差分放大器 | |
| CN104953969B (zh) | 氮化镓基低漏电流固支梁开关差分放大器 | |
| CN104992940A (zh) | 氮化镓基低漏电流悬臂梁场效应晶体管传输门及制备方法 | |
| CN104935262B (zh) | 氮化镓基低漏电流固支梁开关场效应晶体管混频器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171013 |