极是悬浮在栅氧化层5的上方，形成固支梁栅6。两个MOS管的固支梁栅6是短接的。固支梁栅6的两个锚区7制作在栅氧化层5上。锚区7的材料为多晶硅。在每个固支梁栅6的下方，设计了两个电极板8。电极板8的上方有栅氧化层5的覆盖。每个MOS管电极板8与该MOS管的源极短接。
[0039]在本发明中，固支梁栅NMOS管I的阈值电压设计为正，固支梁栅PMOS管2的阈值电压设计为负，两个MOS管的阈值电压的绝对值设计为相等，且MOS管的栅极不是直接附在栅氧化层5上的，而是悬浮在栅氧化层5的上方，形成一个固支梁栅6。该固支梁栅6的下拉电压设计为与MOS管的阈值电压的绝对值相等。当输入高电平时，固支梁栅NMOS管的固支梁栅6与电极板8间的电压大于阈值电压的绝对值，所以固支梁栅6被下拉到栅氧化层5上，同时固支梁栅6与固支梁栅NMOS管的源极10间的电压也大于阈值电压，所以固支梁栅NMOS管I导通。而固支梁栅PMOS管2的固支梁栅6与电极板8间的电压小于阈值电压的绝对值，所以固支梁栅6是悬浮的，同时固支梁栅6与固支梁栅PMOS管的源极11间的电压接近0，所以固支梁栅PMOS管2截止，从而倒相器输出低电平。而当输入低电平时，情况恰好相反，固支梁栅NMOS管I的固支梁栅6悬浮，处于截止，而固支梁栅PMOS管2的固支梁栅6被下拉，处于导通。从而倒相器输出高电平。所以在本发明中的MOS管工作中，在固支梁栅6和电极板8之间的电压小于阈值电压的绝对值时，固支梁栅6是悬浮在栅氧化层5的上方，而只有在固支梁栅6和电极板8之间的电压达到或大于阈值电压的绝对值时，固支梁栅6才会下拉到贴在栅氧化层5栅氧化层上，从而使MOS管导通。本发明中的MOS管的固支梁栅6只有在栅极与电极板8之间的电压大于或等于阈值电压时才贴在栅氧化层5上，而其他情况下都是悬浮的，其固支梁栅6与栅氧化层5之间有一层空气，所以栅氧化层5中的场强比传统的MOS较小，所以直流漏电流得到减小。
[0040]硅基低漏电流固支梁栅MOS管倒相器的制备方法包括以下几个步骤:
[0041]I)准备P型Si衬底3;
[0042]2)初始氧化，生长S1Jl，作为掺杂的屏蔽层；
[0043]3)光刻S1Jl，刻出N阱9注入孔；
[0044]4)N阱9注入，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阱9 ;
[0045]5)去除硅表面的全部氧化层；
[0046]6)底氧生长。通过热氧化在平整的硅表面生长一层均匀的氧化层，作为缓冲层。
[0047]7)沉积氮化硅，然后光刻和刻蚀氮化硅层，保留有源区的氮化硅，场区的氮化硅去除；
[0048]8)场氧化。对硅片进行高温热氧化，在场区生长了所需的厚氧化层；
[0049]9)去除氮化硅和底氧层，采用干法刻蚀技术将硅片表面的的氮化硅和底氧全部去除。
[0050]10)在硅片上涂覆一层光刻胶，光刻和刻蚀光刻胶，去除需要制作电极板8位置的光刻胶。然后淀积一层Al，去除光刻胶以及光刻胶上的Al，形成电极板；
[0051]11)进行栅氧化。形成一层高质量的氧化层；
[0052]12)离子注入，调整PMOS的阈值电压；
[0053]13)离子注入，调整NMOS的阈值电压；
[0054]14)利用CVD技术沉积多晶硅，光刻栅图形和多晶硅引线图形，通过干法刻蚀技术亥Ij蚀多晶娃，保留输入引线4和固支梁栅6的锚区7位置的多晶硅。
[0055]15)通过旋涂方式形成PMGI牺牲层，然后光刻牺牲层，仅保留固支梁栅6下方的牺牲层；
[0056]16)蒸发生长Al ；
[0057]17)涂覆光刻胶，保留固支梁栅6上方的光刻胶；
[0058]18)反刻Al，形成固支梁栅6 ；
[0059]19)涂覆光刻胶，光刻并刻蚀出硼的注入孔，注入硼，形成固支梁栅PMOS管的有源区；
[0060]20)涂覆光刻胶，光刻并刻蚀出磷的注入孔，注入磷，形成固支梁栅NMOS管的有源区；
[0061]21)制作通孔12和引线13 ；
[0062]22)释放PMGI牺牲层，形成悬浮的固支梁栅6 ;
[0063]本发明与现有技术的区别在于:
[0064]本发明能够有效的减小MOS管在工作时的栅极漏电流，降低功耗，改善性能。本发明中的倒相器由固支梁栅NMOS管和固支梁栅PMOS管构成。固支梁栅MOS管与传统的MOS管最大的区别在于，固支梁栅MOS管的栅极是悬浮在氧化层的上方，形成固支梁结构。固支梁栅NMOS管的阈值电压设计为正，固支梁栅PMOS管的阈值电压设计为负，固支梁栅的下拉电压设计为等于MOS管的阈值电压的绝对值。当固支梁栅与电极板间的电压小于MOS管的阈值电压的绝对值时，固支梁栅与其下方的氧化层有着一定的间隙。而只有当固支梁栅与下拉电极间的电压等于或大于MOS管的阈值电压的绝对值时，固支梁栅才会被下拉到附在其下方的氧化层上，此时MOS管才导通。所以，本发明中的倒相器在在导通前，其固支梁栅与栅氧化层之间有一层空气，所以栅氧化层中的场强比传统的MOS较小，所以直流漏电流得到减小，从而使得功耗得到有效的减低。
[0065]满足以上条件的结构即视为本发明的硅基低漏电流固支梁栅MOS管倒相器。
【主权项】
1.一种硅基低漏电流固支梁栅MOS管倒相器，其特征是该倒相器由固支梁栅NMOS管(I)和固支梁栅PMOS管(2)构成，该倒相器中的MOS管制作在P型Si衬底(3)上，其输入引线⑷利用多晶硅制作，固支梁栅NMOS管的源极(10)接地，固支梁栅PMOS管的源极(11)接电源；固支梁栅NMOS管的漏极(14)与固支梁栅PMOS管的漏极(15)短接，对于倒相器中的MOS管，其栅极悬浮在栅氧化层(5)上方，形成固支梁结构，两个MOS管的固支梁栅(6)是短接的，该固支梁栅(6)的锚区(7)制作在栅氧化层(5)上；固支梁栅(6)下方设计有电极板(8)，电极板⑶的上方有栅氧化层(5)的覆盖，每个MOS管电极板⑶与该MOS管的源极短接。2.一种如权利要求1所述的硅基低漏电流固支梁栅MOS管倒相器的制备方法，其特征在于本发明的硅基低漏电流固支梁栅MOS管倒相器的制备方法如下: 1).准备P型Si衬底； 2).初始氧化，生长S1jl，作为掺杂的屏蔽层； 3).光刻S1Jl，刻出N阱注入孔；4).N阱注入，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阱； 5).去除硅表面的全部氧化层； 6).底氧生长。通过热氧化在平整的硅表面生长一层均匀的氧化层，作为缓冲层。 7).沉积氮化硅，然后光刻和刻蚀氮化硅层，保留有源区的氮化硅，场区的氮化硅去除； 8).场氧化。对硅片进行高温热氧化，在场区生长了所需的厚氧化层； 9).去除氮化硅和底氧层，采用干法刻蚀技术将硅片表面的的氮化硅和底氧全部去除。 10).在硅片上涂覆一层光刻胶，光刻和刻蚀光刻胶，去除需要制作固支梁电极板位置的光刻胶。然后淀积一层Al，去除光刻胶以及光刻胶上的Al，形成电极板； 11).进行栅氧化。栅氧化，形成一层高质量的氧化层。 12).离子注入，调整PMOS的阈值电压； 13).离子注入，调整NMOS的阈值电压； 14).利用CVD技术沉积多晶硅，光刻栅图形和多晶硅引线图形，通过干法刻蚀技术刻蚀多晶硅，保留输入引线和固支梁的锚区位置的多晶硅。 15).通过旋涂方式形成PMGI牺牲层，然后光刻牺牲层，仅保留固支梁栅下方的牺牲层； 16).蒸发生长Al； 17).涂覆光刻胶，保留固支梁栅上方的光刻胶； 18).反刻Al，形成固支梁栅； 19).涂覆光刻胶，光刻并刻蚀出硼的注入孔，注入硼，形成固支梁栅PMOS管的有源区； 20).涂覆光刻胶，光刻并刻蚀出磷的注入孔，注入磷，形成固支梁栅NMOS管的有源区； 21).制作通孔和引线； 22).释放PMGI牺牲层，形成悬浮的固支梁栅。
【专利摘要】本发明是一种硅基低漏电流固支梁栅MOS管倒相器及制备方法，该倒相器由固支梁栅NMOS管和固支梁栅PMOS管构成。该倒相器的MOS管的制作在Si衬底上，其栅极是悬浮在栅氧化层上方的，形成固支梁结构。固支梁栅的下方设计有电极板，每个MOS管的电极板与该MOS管的源极短接。固支梁栅下拉电压设计为等于MOS管的阈值电压的绝对值。当在固支梁栅与电极板间的电压小于阈值电压时，固支梁栅是悬浮在栅氧化层的上方，而只有在固支梁栅与电极板间的电压达到或大于阈值电压时，固支梁栅才会下拉到贴在栅氧化层上，从而使MOS管导通。本发明在工作中增大了栅极的阻抗，减小了栅氧化层中的场强，所以减小了栅极漏电流，有效地降低了功耗。
【IPC分类】H01L27/092, H01L29/423, H01L21/8238
【公开号】CN105140225
【申请号】CN201510379914
【发明人】廖小平, 王凯悦
【申请人】东南大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月1日