[发明专利]氮化镓基低漏电流固支梁的环形振荡器及制备方法

权利要求书

1.一种氮化镓基低漏电流固支梁的环形振荡器，其特征在于该振荡器由三个倒相器首尾相连而构成，该三个倒相器由具有MEMS固支梁结构的N型MESFET和P型MESFET组成，该环形振荡器基于半绝缘型GaN衬底(1)，其中的N型MESFET(17)和P型MESFET(16)分别由源极、漏极、栅极和沟道组成，它们都拥有一个悬浮在栅极(15)上方的固支梁(9)，该固支梁(9)由Au材料制作，在固支梁(9)下方设有两个下拉电极(10)，它们分布在栅极(15)与锚区(8)之间，其中N型MESFET的固支梁(9)下方的下拉电极(10)接地，P型MESFET的固支梁(9)下方的下拉电极(10)接电源，下拉电极(10)上覆盖有氮化硅介质层(11)；

电压信号是加载到固支梁(9)上的，并不是附加在栅极(15)上，N型MESFET(17)的阈值电压设计为正值，P型MESFET(16)的阈值电压设计为负值，且N型MESFET(17)和P型MESFET(16)的阈值电压的绝对值设计为相等，固支梁(9)的下拉电压设计为与N型MESFET(17)和P型MESFET(16)的阈值电压的绝对值相等；当固支梁(9)与下拉电极(10)间的电压小于阈值电压绝对值的时候，悬浮固支梁(9)不会吸附下来，此时悬浮的固支梁(9)与栅极(15)之间有一层间隙，也正因为此，直流漏电流得到了很好的抑制；

当其中某一个MESFET倒相器的固支梁(9)上有高电平时，则N型MESFET(17)的固支梁(9)就会下拉贴至栅极(15)上，N型MESFET(17)就此导通，而P型MESFET(16)还是处于截止状态，此时该MESFET倒相器输出低电平，相反的，当该MESFET倒相器的固支梁(9)上有低电平时，则N型MESFET(17)截止、P型MESFET(16)导通，倒相器输出高电平；由于三个倒相器循环相接，前一倒相器的输出就是后一倒相器的输入，因此这三个MESFET倒相器产生自激振荡，从而构成环形振荡器。

2.一种如权利要求1所述的氮化镓基低漏电流固支梁的环形振荡器的制备方法,其特征在于该制备方法如下：

1).准备半绝缘型GaN衬底；

2).淀积一层氮化硅，光刻并刻蚀氮化硅，去除P型MESFET沟道区的氮化硅；

3).P型MESFET沟道注入：注入硼，在氮气环境下退火；退火完成后，在高温下进行杂质再分布，形成P型MESFET的沟道区；

4).去除氮化硅层：采用干法刻蚀技术将氮化硅全部去除；

5).淀积一层氮化硅，光刻并刻蚀氮化硅，去除N型MESFET沟道区的氮化硅；

6).N型MESFET沟道注入：注入磷，在氮气环境下退火；退火完成后，在高温下进行杂质再分布，形成N型MESFET的沟道区；

7).去除氮化硅层：采用干法刻蚀技术将氮化硅全部去除；

8).光刻栅极，去除栅区的光刻胶；

9).电子束蒸发钛/铂/金；

10).去除剩余的光刻胶及光刻胶上的钛/铂/金；

11).加热，使钛/铂/金合金与P型MESFET沟道以及N型MESFET沟道形成肖特基接触；

12).涂覆光刻胶，光刻并刻蚀N型MESFET源极和漏极区域的光刻胶；

13).对N型MESFET源极和漏极区域进行N型重掺杂，在N型MESFET源极和漏极区域形成的N型重掺杂区，进行快速退火处理；

14).涂覆光刻胶，光刻并刻蚀P型MESFET源极和漏极区域的光刻胶；

15).对P型MESFET源极和漏极区域进行P型重掺杂，在P型MESFET源极和漏极区域形成的P型重掺杂区，进行快速退火处理；

16).光刻源极和漏极，去除源极和漏极的光刻胶；

17).真空蒸发金锗镍/金；

18).去除光刻胶以及光刻胶上的金锗镍/金；

19).合金化形成欧姆接触，形成源极和漏极；

20).涂覆光刻胶，去除电源线、地线、引线、下拉电极和固支梁的锚区位置的光刻胶；

21).蒸发第一层金，其厚度为0.3μm；

22).去除光刻胶以及光刻胶上的金，形成电源线、地线、引线、下拉电极和固支梁的锚区；

23).淀积一层厚的氮化硅；

24).光刻并刻蚀氮化硅介质层，保留在下拉电极上的氮化硅；

25).淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层：在GaN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；

26).蒸发钛/金/钛，其厚度为500/1500/

27).光刻：去除要电镀地方的光刻胶；

28).电镀金，其厚度为2μm；

29).去除光刻胶：去除不需要电镀地方的光刻胶；

30).反刻钛/金/钛，腐蚀底金，形成MEMS固支梁；

31).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。