硅基低漏電流固支梁浮動柵的與非門的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明提出了娃基低漏電流固支梁浮動柵的與非口，屬于微電子機械系統（MEM巧 的技術領域。
【背景技術】
[0002] 在集成電路不斷發展的今天，數字集成電路在整個領域內占有非常多的比重，人 們對于數字邏輯電路的要求也越來越高，人們希望用體積更小、功耗更低、速度更快的器件 來代替原來的器件，其中基本的邏輯口電路自然而然的就成為了人們爭相研究的對象。與 非口邏輯電路就是數字電路中的一種基本邏輯電路，它可W看做是與口和非口的結合，先 進行與運算再進行非運算，從內部結構看，與非口其實是利用MOS器件的開關性能來實現 與非邏輯，也正是由于與非口內部的MOS器件，因此運種與非口結構擁有結構簡單、速度 快、體積小、易于集成等眾多的優點。然而傳統的MOS管開關也存在著一些問題，其中柵極 漏電流的存在是不可忽視的，運種漏電流會導致整個與非口的功耗增加、穩定性下降，從而 引起整個系統的性能下降，因此對低漏電流、低功耗與非口器件的設計刻不容緩。
[0003] 隨著MEMS技術的深入發展，擁有MEMS固支梁結構的MOS開關是一種結構獨特的 開關管，它擁有極小的柵極漏電流，因此為了解決傳統與非口電路的漏電流大、功耗高的問 題，本發明在Si襯底上設計了一種具有極小的柵極漏電流的固支梁柵的與非口。
【發明內容】
[0004] 技術問題：本發明的目的是提供一種娃基低漏電流固支梁浮動柵的與非n，與非 口的實質是通過控制內部MOS管的導通與斷開來得到相應的邏輯值，然而由于傳統MOS管 的柵氧化層厚度小，容易產生柵極泄漏電流，從而導致器件的直流功耗大大增加，因此本發 明致力于降低與非口中的柵極漏電流，W此來減小與非口的直流功耗。
[0005] 技術方案：本發明的娃基低漏電流固支梁浮動柵的與非n，其特征在于該與非口 由兩個NMOS管和一個電阻R串聯所構成，整個結構基于P型Si襯底上制作，運兩個NMOS 管均具有固支梁浮動柵，該固支梁浮動柵由Al制作，其兩端固定在錯區上，中間橫跨在柵 氧化層上方，在固支梁浮動柵下方有兩個下拉電極，分布在錯區與柵氧化層之間，下拉電極 是接地的，其上還覆蓋有氮化娃介質層；第一輸入信號接一個NMOS管的固支梁浮動柵，第 二輸入信號接另一個NMOS管的固支梁浮動柵，信號輸出端為NMOS管與電阻R之間，運種結 構具有低漏電流、低功耗的特點。
[0006] 兩個NMOS管的闊值電壓設計為相等，而固支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管的固支梁浮動柵與下拉電極間的電壓大于闊值電壓時， 懸浮的固支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管的固支梁浮動柵上都存在高電平時，NMOS管的固支梁浮動柵就會下 拉并使其導通，此時輸出低電平；當兩個NMOS管的固支梁浮動柵上分別出現一高電平和一 低電平時，只有一個NMOS管的固支梁浮動柵會下拉，電路無法形成通路，此時輸出高電平； 當兩個NMOS管的固支梁浮動柵上都存在低電平時，NMOS管的固支梁浮動柵還是處于懸浮 狀態，沒有導通，因此輸出高電平。
[0008] 在本發明中，與非口內部結構中的兩個開關都是用具有MEMS固支梁浮動柵結構 的NMOS管制作的，運兩個NMOS管的闊值電壓設計為相等，而固支梁柵的下拉電壓設計為與 NMOS管的闊值電壓相等。NMOS管的固支梁柵是通過錯區懸浮在柵氧化層上方的，而不是貼 附在柵氧化層上的，由于下拉電極接地，只有當固支梁柵與下拉電極間的電壓大于闊值電 壓時，固支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， 正是由于該NMOS管的固支梁結構，柵極的直流漏電流才得到了很好的抑制。
[0009] 有益效果：本發明的娃基低漏電流固支梁浮動柵的與非口具有可浮動的固支梁柵 極，不僅結構簡單、易于集成，而且大大的減小了柵極漏電流，從而使得整個系統的直流功 耗降低了。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發明的娃基低漏電流固支梁浮動柵的與非口的示意圖，
[0011] 圖2為本發明的娃基低漏電流固支梁浮動柵的與非口的內部原理圖，
[0012] 圖3為本發明的娃基低漏電流固支梁浮動柵的與非口的俯視圖，
[0013] 圖4為圖3娃基低漏電流固支梁浮動柵的與非口的P-P'向的剖面圖，
[0014] 圖5為圖3娃基低漏電流固支梁浮動柵的與非口的A-A'向的剖面圖。
[0015] 圖中包括：P型Si襯底1，錯區2,NMOS管有源區3,固支梁浮動柵4,下拉電極5， 頸化娃介質層6,接觸孔7,引線8,柵氧化層9,NMOS官10,電阻R。
【具體實施方式】
[0016] 本發明的娃基低漏電流固支梁浮動柵的與非口主要是由兩個NMOS管和一個電阻 構成的，其中NMOS管擁有獨特的MEMS固支梁浮動柵結構。整個與非口結構是基于Si襯底 制作的，其中兩個NMOS管的柵極是懸浮在氧化層上方的固支梁，該固支梁由Al制作，在固 支梁柵下方有兩個下拉電極，該下拉電極是接地的。
[0017] 在整個結構中，運兩個NMOS管是串聯連接的，其中一個NMOS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管的源極接地，取NMOS管與電阻R之間一點 作為輸出端Vout,從而構成與非口結構。當兩個NMOS管的固支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管均導通，于是整個電路形成通路，由于電阻R的分壓作用使得輸出端 為低電平'0';當其中一個NMOS管的固支梁浮動柵上加載高電平'1'、而另一個NMOS管的 固支梁浮動柵上加載低電平'〇'時，使得一個NMOS管導通，另一個NMOS管管截止，整個電 路沒有形成通路，所W輸出端為高電平'1';當兩個NMOS管的固支梁浮動柵上都加載有低 電平'0'時，兩個NMOS管的懸浮柵極都不會被下拉，使得兩個NMOS管均是截止狀態，整個 電路并沒有形成通路，所W輸出端為高電平'1'。此處的高電平