硅基低漏電流懸臂梁柵mos管交叉耦合振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出了硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管交叉耦合振蕩器，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代通信的飛速發(fā)展，高穩(wěn)定高性能的振蕩器已經(jīng)成為決定系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關(guān)鍵部件之一。振蕩器的應(yīng)用很廣，微處理機(jī)，蜂窩電話，測試儀器設(shè)備等都要用到振蕩器，特別是在軍事偵察，雷達(dá)，通信領(lǐng)域中，需要采用信號(hào)源作為日益復(fù)雜的基帶信息的載波，對(duì)振蕩器的穩(wěn)定性提出更高的要求。振蕩器在很高頻率下工作，會(huì)導(dǎo)致芯片功耗問題變的日益明顯，太高的功耗會(huì)對(duì)芯片的散熱提出更高的要求，還會(huì)使芯片的性能受到影響。對(duì)于振蕩器的低功耗的設(shè)計(jì)在超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)中顯得越來越重要。
[0003]交叉耦合振蕩器因?yàn)槠鋬?yōu)越的相位噪聲性能，并且單片電感逐漸出現(xiàn)在雙極和CMOS工藝中，使得基于無源諧振元件的交叉耦合振蕩器得以廣泛應(yīng)用。常規(guī)的交叉耦合振蕩器在大規(guī)模集成電路中，功耗問題日益明顯。本發(fā)明即是基于Si工藝設(shè)計(jì)了一種具有極低的柵極漏電流的懸臂梁柵MOS管交叉耦合振蕩器，采用可動(dòng)?xùn)艠O的結(jié)構(gòu)，可以有效的減少柵極漏電流從而降低交叉耦合振蕩器的功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提供一種硅基懸臂梁柵MOSFET的交叉耦合振蕩器，使用硅基懸臂梁柵MOSFET替代傳統(tǒng)的M0SFET。傳統(tǒng)的交叉耦合振蕩器形成穩(wěn)定振蕩后兩個(gè)MOS管交替導(dǎo)通和截止。傳統(tǒng)的MOS管在截止時(shí)，由于傳統(tǒng)MOS管柵極氧化層很薄，導(dǎo)致柵極氧化層中的場強(qiáng)很大，通常會(huì)產(chǎn)生一定的漏電流。在超大規(guī)模集成電路中，由于存在這樣的漏電流會(huì)增加振蕩器的工作功耗。在本發(fā)明中可以使這種漏電流得到有效的降低。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管交叉耦合振蕩器由第一懸臂梁柵NMOS管，第二懸臂梁柵NMOS管，LC諧振回路和恒流源組成，該交叉耦合振蕩器中的懸臂梁柵NMOS管制作在P型Si襯底上，該第一懸臂梁柵NMOS管和第二懸臂梁柵NMOS管的柵極是依靠錨區(qū)的支撐懸浮在柵氧化層上方形成懸臂梁柵，懸臂梁柵的兩個(gè)錨區(qū)用多晶硅制作在柵氧化層上，懸臂梁柵下方設(shè)計(jì)有下拉電極板，下拉電極板接地，第一懸臂梁柵NMOS管和第二懸臂梁柵NMOS管的N+有源區(qū)源極通過通孔與引線連在一起并與恒流源相連，恒流源另一端接地，第一懸臂梁柵NMOS管的N+有源區(qū)漏極通過錨區(qū)、通孔和引線與懸第二懸臂梁柵NMOS管的懸臂梁柵連接，第二懸臂梁柵NMOS管的N+有源區(qū)漏極通過錨區(qū)、通孔和引線與第一懸臂梁柵NMOS管的懸臂梁柵連接從而形成交叉耦合結(jié)構(gòu)，LC諧振回路接在第一懸臂梁柵NMOS管和第二懸臂梁柵NMOS管的漏極之間。
[0006]根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管交叉耦合振蕩器，其特征在于用具有懸臂梁柵MOS管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的MOS管，懸臂梁柵是依靠錨區(qū)的支撐懸浮在柵氧化層的上方，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計(jì)使第一懸臂梁柵NMOS管和第二懸臂梁柵NMOS管的閾值電壓相等，并使懸臂梁柵的下拉電壓與第一懸臂梁柵NMOS管和第二懸臂梁柵NMOS管閾值電壓相等，在柵極和下拉電極板之間的電壓小于閾值電壓，懸臂梁柵是懸浮在氧化層上方，此時(shí)的柵極電容較小，當(dāng)柵極和下拉電極板之間的電壓大于閾值電壓時(shí)，懸臂梁此時(shí)下拉到氧化層上面，從而使MOS管導(dǎo)通，柵電容也增大，該硅基懸臂梁柵MOS管交叉耦合振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定振蕩后，第一懸臂梁柵NMOS管和第二懸臂梁柵NMOS管交替導(dǎo)通與關(guān)斷，當(dāng)懸臂梁柵MOS管關(guān)斷時(shí)，懸臂梁柵是懸浮的，柵極氧化層中的場強(qiáng)比較小，柵極漏電流很小，相對(duì)于傳統(tǒng)MOS管在截止時(shí)柵極氧化層很薄會(huì)產(chǎn)生一定的柵極漏電流，該交叉耦合振蕩器中的懸臂梁柵MOS管關(guān)斷時(shí)，懸臂梁柵是懸浮的，柵極氧化層中的場強(qiáng)比較小，因此該硅基懸臂梁柵MOS管交叉耦合振蕩器在工作時(shí)的柵極漏電流大大減小，從而使得該硅基懸臂梁柵MOS管交叉耦合振蕩器的功耗得到有效的降低。
[0007]設(shè)計(jì)交叉耦合的懸臂梁柵MOS對(duì)管的閾值電壓相等，同時(shí)設(shè)計(jì)懸臂梁柵的下拉電壓和懸臂梁柵MOS管的閾值電壓相等。當(dāng)柵極和下拉電擊板之間的電壓大于閾值電壓時(shí)，懸臂梁此時(shí)下拉到氧化層上面，從而使懸臂梁柵MOS管導(dǎo)通。在柵極和下拉電極板之間的電壓小于閾值電壓，懸臂梁柵是懸浮在氧化層上方，柵極氧化層中的場強(qiáng)比較小，漏電流大大減小。該交叉耦合振蕩器形成穩(wěn)定振蕩后兩個(gè)懸臂梁柵MOS管交替導(dǎo)通和截止。對(duì)于傳統(tǒng)MOS管在截止時(shí)，由于柵極氧化層很薄，導(dǎo)致柵極氧化層中的場強(qiáng)很大，通常會(huì)產(chǎn)生一定的直流漏電流，本發(fā)明中的懸臂梁柵MOS管截止時(shí)，懸臂梁柵是懸浮的，柵極氧化層中的場強(qiáng)比較小，因此懸臂梁柵MOS管交叉耦合振蕩器的漏電流大大減小。
[0008]懸臂梁柵MOS管交叉耦合振蕩器的制備方法包括以下幾個(gè)步驟:
[0009]I)準(zhǔn)備P型Si襯底；
[0010]2)初始氧化，生長S1Jl，作為摻雜的屏蔽層；
[0011]3)去除硅表面的全部氧化層；
[0012]4)底氧生長。通過熱氧化在平整的硅表面生長一層均勻的氧化層，作為緩沖層。
[0013]5)沉積氮化硅，然后光刻和刻蝕氮化硅層，保留有源區(qū)的氮化硅，場區(qū)的氮化硅去除;
[0014]6)場氧化。對(duì)硅片進(jìn)行高溫?zé)嵫趸?，在場區(qū)生長了所需的厚氧化層；
[0015]7)去除氮化硅和底氧層，采用干法刻蝕技術(shù)將硅片表面的的氮化硅和底氧全部去除。
[0016]8)在硅片上涂覆一層光刻膠，光刻和刻蝕光刻膠，去除需要制作下拉電極板8位置的光刻膠。然后淀積一層Al，去除光刻膠以及光刻膠上的Al，形成下拉電極板；
[0017]9)進(jìn)行柵氧化。形成一層高質(zhì)量的氧化層；
[0018]10)離子注入，調(diào)整NMOS的閾值電壓；
[0019]11)利用CVD技術(shù)沉積多晶硅，光刻?hào)艌D形和多晶硅引線圖形，通過干法刻蝕技術(shù)刻蝕多晶硅，保留輸入引線4和懸臂梁柵MOS管6的錨區(qū)7位置的多晶硅。
[0020]12)通過旋涂方式形成PMGI犧牲層，然后光刻犧牲層，僅保留懸臂梁柵MOS管6下方的犧牲層；
[0021]13)蒸發(fā)生長Al;
[0022]14)涂覆光刻膠，保留懸臂梁柵MOS管6上方的光刻膠；
[0023]15)反刻Al，形成懸臂梁柵MOS管6 ;
[0024]16)涂覆光刻膠，光刻并刻蝕出磷的注入孔，注入磷，形成NMOS管的有源區(qū)11 ；
[0025]17)制作通孔12和引線13 ;
[0026]18)釋放PMGI犧牲層，形成懸浮的懸臂梁柵MOS管6 ;
[0027]在本發(fā)明中的交叉耦合振蕩器的懸臂梁柵MOS管的柵極不是直接附在氧化層上的，而是懸浮在氧化層的上方，形成一個(gè)懸臂梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)交叉耦合的懸臂梁柵MOS對(duì)管的閾值電壓相等，同時(shí)設(shè)計(jì)懸臂梁柵的下拉電壓和懸臂梁柵MOS管的閾值電壓相等。當(dāng)柵極和下拉電擊板之間的電壓大于閾值電壓時(shí)，懸臂梁此時(shí)下拉到氧化層上面，從而使懸臂梁柵MOS管導(dǎo)通。在柵極和下拉電極板之間的電壓小于閾值電壓，懸臂梁柵是懸浮在氧化層上方，柵極氧化層中的場強(qiáng)比較小，漏電流大大減小。該交叉耦合振蕩器形成穩(wěn)定振蕩后當(dāng)，兩個(gè)懸臂梁柵MOS管交替導(dǎo)通和截止。相對(duì)于傳統(tǒng)MOS管在截止時(shí)，由于柵極氧化層很薄，導(dǎo)致柵極氧化層中的場強(qiáng)很大，通常會(huì)產(chǎn)生一定的直流漏電流，本發(fā)明中的懸臂梁柵MOS管截止時(shí)，懸臂梁柵是懸浮的，柵極氧化層中的場強(qiáng)比較小，因此懸臂梁柵MOS管交叉耦合振蕩器的漏電流大大減小。
[0028]有益效果:本發(fā)明的懸臂梁柵MOS管交叉耦合振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定振蕩后兩個(gè)懸臂梁柵MOS管交替導(dǎo)通和截止。相對(duì)于傳統(tǒng)MOS管在截止時(shí)，由于柵極氧化層很薄，導(dǎo)致柵極氧化層中的場強(qiáng)很大，通常會(huì)產(chǎn)生一定的柵極漏電流。本發(fā)明中的懸臂梁柵MOS管截止時(shí)，懸臂梁柵是懸浮的，柵極氧化層中的場強(qiáng)比較小，因此懸臂