硅基低漏電流懸臂梁浮動柵的與非門的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明提出了娃基低漏電流懸臂梁浮動柵的與非口，屬于微電子機械系統(tǒng)（MEM巧 的技術領域。
【背景技術】
[0002] 在數(shù)字集成電路中，與非口邏輯電路是一種最為常見的邏輯電路之一，它W結(jié)構(gòu) 簡單、易于集成、速度快等諸多優(yōu)點而被廣泛應用于各種集成電路中。與非口可W看做是 與口和非口的疊加，有兩個輸入一個輸出，若輸入均為高電平'1'時，則輸出為低電平'〇'， 若輸入中至少有一個為低電平'〇'，則輸出為高電平'1'，運種簡單的邏輯變換實際上是靠 MOS器件的開關特性實現(xiàn)的，但是隨著集成電路規(guī)模的不斷增大、集成度不斷提高W及忍片 面積的不斷縮小，MOS器件的開關特性受到了很大的影響，其中最主要的問題就是傳統(tǒng)MOS 器件的柵極存在漏電流，運就導致了與非口器件的直流功耗變大了，對于器件乃至整個系 統(tǒng)都有著不可忽略的影響。
[0003] 隨著MEMS技術的不斷深入發(fā)展，一種具有MEMS懸臂梁浮動柵的MOS管能夠有效 的解決柵極漏電流的問題，如果將運種具有低漏電流、低直流功耗的MOS管應用于與非口 邏輯電路，運對于整個系統(tǒng)而言能夠大大改善功耗過大的問題，本發(fā)明在Si襯底上設計了 一種具有極小的柵極漏電流的懸臂梁柵的與非口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種娃基低漏電流懸臂梁浮動柵的與非口，在理 想情況下，MOS開關器件的柵極電流應為零，然而由于柵氧化層厚度很小，導致了柵極漏電 流的存在，而柵極漏電流會使與非口器件的直流功耗大大增加，對于擁有大量此類邏輯器 件的系統(tǒng)，運種情況就更加嚴重了，會導致系統(tǒng)的擁痕和損壞，而本發(fā)明就極為有效的降低 了與非口邏輯器件中的柵極漏電流，從而很好的降低了與非口器件的直流功耗。
[0005] 技術方案：本發(fā)明的娃基低漏電流懸臂梁浮動柵的與非口由兩個NMOS開關管和 一個電阻R串聯(lián)所構(gòu)成，整個結(jié)構(gòu)基于P型Si襯底上制作，運兩個NMOS開關管均具有懸臂 梁浮動柵，該懸臂梁浮動柵由Al制作，其一端固定在錯區(qū)上，另一端橫跨在柵氧化層上方， 在懸臂梁浮動柵下方有兩個下拉電極，分布在錯區(qū)與柵氧化層之間，下拉電極是接地的，其 上還覆蓋有氮化娃介質(zhì)層；第一輸入信號接一個NMOS開關管的懸臂梁浮動柵，第二輸入信 號接另一個NMOS開關管的懸臂梁浮動柵，信號輸出端為NMOS開關管與電阻R之間，運種結(jié) 構(gòu)具有低漏電流、低功耗的特點。
[0006] 兩個NMOS開關管的闊值電壓設計為相等，而懸臂梁浮動柵的下拉電壓設計為與 NMOS管的闊值電壓相等，只有當NMOS管的懸臂梁浮動柵與下拉電極間的電壓大于闊值電 壓時，懸浮的懸臂梁浮動柵才會下拉貼至柵氧化層上使得NMOS管導通，否則NMOS管就截 止。
[0007] 兩個NMOS開關管的懸臂梁浮動柵上都存在高電平時，NMOS管的懸臂梁浮動柵就 會下拉并使其導通，此時輸出低電平；當兩個NMOS管的懸臂梁浮動柵上分別出現(xiàn)一高電平 和一低電平時，只有一個NMOS管的懸臂梁浮動柵會下拉，電路無法形成通路，此時輸出高 電平；當兩個NMOS管的懸臂梁浮動柵上都存在低電平時，NMOS管的懸臂梁浮動柵還是處于 懸浮狀態(tài)，沒有導通，因此輸出高電平。
[0008] 在本發(fā)明中，與非口內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的兩個開關都是用具有MEMS懸臂梁浮動柵結(jié)構(gòu) 的NMOS管制作的，運兩個NMOS管的闊值電壓設計為相等，而懸臂梁柵的下拉電壓設計為與 NMOS管的闊值電壓相等。NMOS管的懸臂梁柵是懸浮在柵氧化層上方的，通過錯區(qū)固定住， 由于下拉電極接地，只有當懸臂梁柵與下拉電極間的電壓大于闊值電壓時，懸臂梁柵才會 吸附下來并貼至氧化層上，從而使得NMOS管導通，否則NMOS管就截止，該NMOS管的懸臂梁 結(jié)構(gòu)使得柵極泄漏電流大大減小，從而降低了直流功耗。
[0009] 有益效果：本發(fā)明的娃基低漏電流懸臂梁浮動柵的與非口具有可W上下浮動的懸 臂
[0010] 梁柵極，運種結(jié)構(gòu)大大的減小了與非口 MOS開關的柵極漏電流，從而降低了與非 口電路的直流功耗，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的娃基低漏電流懸臂梁浮動柵的與非口示意圖，
[0012] 圖2為本發(fā)明的娃基低漏電流懸臂梁浮動柵的與非口的內(nèi)部原理圖，
[0013] 圖3為本發(fā)明的娃基低漏電流懸臂梁浮動柵的與非口的俯視圖，
[0014] 圖4為圖3娃基低漏電流懸臂梁浮動柵的與非口的P-P'向的剖面圖，
[0015] 圖5為圖3娃基低漏電流懸臂梁浮動柵的與非口的A-A'向的剖面圖。
[0016] 圖中包括：NMOS開關管1，P型Si襯底2,引線3,接觸孔4,錯區(qū)5,懸臂梁浮動柵 6,下拉電極7,氮化娃介質(zhì)層8,NMOS管有源區(qū)9,柵氧化層10,電阻R。
【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明的娃基低漏電流懸臂梁浮動柵的與非口主要是由兩個NMOS開關管和一個 電阻串聯(lián)相接而成的，其中NMOS開關管采用了一種獨特的MEMS懸臂梁浮動柵結(jié)構(gòu)。整個 與非口結(jié)構(gòu)是基于Si襯底制作的，其中NMOS開關管的柵極并不是貼附在柵氧化層上的，而 是懸浮在氧化層上方的懸臂梁結(jié)構(gòu)，該懸臂梁由Al制作，在懸臂梁柵下方還設有兩個下拉 電極，用于吸附懸臂梁，該下拉電極是接地的。
[001引在與非口邏輯電路中，運兩個NMOS開關管是串聯(lián)連接的，其中一個NMOS開關管的 漏極通過一個高阻值的電阻R連接到電源VCC上，另一個NMOS開關管的源極接地，取NMOS 開關管與電阻R之間一點作為輸出端Vout,從而構(gòu)成與非口電路。當兩個NMOS開關管的 懸臂梁浮動柵上都加載有高電平'1'時，由于下拉電極接地，從而使得NMOS開關管的懸浮 柵極被下拉電極吸附并貼至柵氧化層上，此時兩個NMOS開關管均導通，由于電阻R的分壓 作用使得輸出端為低電平當其中一個NMOS開關管的懸臂梁浮動柵上加載高電平'1'、 而另一個NMOS開關管的懸臂梁浮動柵上加載低電平'0'時，使得一個NMOS管導通，另一個 NMOS開關管截止，整個電路沒有形成通路，所W輸出端為高電平'r;當兩個NMOS開關管的 懸臂梁浮動柵上都加載有低電平'0'時，兩個NMOS開關管的懸浮柵極都不會被下拉，使得 兩個NMOS開關管均是截止狀態(tài)，整個電路并沒有形成通