硅基低漏电流悬臂梁浮动栅的与非门的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明提出了娃基低漏电流悬臂梁浮动栅的与非口，属于微电子机械系统（MEM巧 的技术领域。
【背景技术】
[0002] 在数字集成电路中，与非口逻辑电路是一种最为常见的逻辑电路之一，它W结构 简单、易于集成、速度快等诸多优点而被广泛应用于各种集成电路中。与非口可W看做是 与口和非口的叠加，有两个输入一个输出，若输入均为高电平'1'时，则输出为低电平'〇'， 若输入中至少有一个为低电平'〇'，则输出为高电平'1'，运种简单的逻辑变换实际上是靠 MOS器件的开关特性实现的，但是随着集成电路规模的不断增大、集成度不断提高W及忍片 面积的不断缩小，MOS器件的开关特性受到了很大的影响，其中最主要的问题就是传统MOS 器件的栅极存在漏电流，运就导致了与非口器件的直流功耗变大了，对于器件乃至整个系 统都有着不可忽略的影响。
[0003] 随着MEMS技术的不断深入发展，一种具有MEMS悬臂梁浮动栅的MOS管能够有效 的解决栅极漏电流的问题，如果将运种具有低漏电流、低直流功耗的MOS管应用于与非口 逻辑电路，运对于整个系统而言能够大大改善功耗过大的问题，本发明在Si衬底上设计了 一种具有极小的栅极漏电流的悬臂梁栅的与非口。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明的目的是提供一种娃基低漏电流悬臂梁浮动栅的与非口，在理 想情况下，MOS开关器件的栅极电流应为零，然而由于栅氧化层厚度很小，导致了栅极漏电 流的存在，而栅极漏电流会使与非口器件的直流功耗大大增加，对于拥有大量此类逻辑器 件的系统，运种情况就更加严重了，会导致系统的擁痕和损坏，而本发明就极为有效的降低 了与非口逻辑器件中的栅极漏电流，从而很好的降低了与非口器件的直流功耗。
[0005] 技术方案：本发明的娃基低漏电流悬臂梁浮动栅的与非口由两个NMOS开关管和 一个电阻R串联所构成，整个结构基于P型Si衬底上制作，运两个NMOS开关管均具有悬臂 梁浮动栅，该悬臂梁浮动栅由Al制作，其一端固定在错区上，另一端横跨在栅氧化层上方， 在悬臂梁浮动栅下方有两个下拉电极，分布在错区与栅氧化层之间，下拉电极是接地的，其 上还覆盖有氮化娃介质层；第一输入信号接一个NMOS开关管的悬臂梁浮动栅，第二输入信 号接另一个NMOS开关管的悬臂梁浮动栅，信号输出端为NMOS开关管与电阻R之间，运种结 构具有低漏电流、低功耗的特点。
[0006] 两个NMOS开关管的阔值电压设计为相等，而悬臂梁浮动栅的下拉电压设计为与 NMOS管的阔值电压相等，只有当NMOS管的悬臂梁浮动栅与下拉电极间的电压大于阔值电 压时，悬浮的悬臂梁浮动栅才会下拉贴至栅氧化层上使得NMOS管导通，否则NMOS管就截 止。
[0007] 两个NMOS开关管的悬臂梁浮动栅上都存在高电平时，NMOS管的悬臂梁浮动栅就 会下拉并使其导通，此时输出低电平；当两个NMOS管的悬臂梁浮动栅上分别出现一高电平 和一低电平时，只有一个NMOS管的悬臂梁浮动栅会下拉，电路无法形成通路，此时输出高 电平；当两个NMOS管的悬臂梁浮动栅上都存在低电平时，NMOS管的悬臂梁浮动栅还是处于 悬浮状态，没有导通，因此输出高电平。
[0008] 在本发明中，与非口内部结构中的两个开关都是用具有MEMS悬臂梁浮动栅结构 的NMOS管制作的，运两个NMOS管的阔值电压设计为相等，而悬臂梁栅的下拉电压设计为与 NMOS管的阔值电压相等。NMOS管的悬臂梁栅是悬浮在栅氧化层上方的，通过错区固定住， 由于下拉电极接地，只有当悬臂梁栅与下拉电极间的电压大于阔值电压时，悬臂梁栅才会 吸附下来并贴至氧化层上，从而使得NMOS管导通，否则NMOS管就截止，该NMOS管的悬臂梁 结构使得栅极泄漏电流大大减小，从而降低了直流功耗。
[0009] 有益效果：本发明的娃基低漏电流悬臂梁浮动栅的与非口具有可W上下浮动的悬 臂
[0010] 梁栅极，运种结构大大的减小了与非口 MOS开关的栅极漏电流，从而降低了与非 口电路的直流功耗，提高了系统的稳定性。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明的娃基低漏电流悬臂梁浮动栅的与非口示意图，
[0012] 图2为本发明的娃基低漏电流悬臂梁浮动栅的与非口的内部原理图，
[0013] 图3为本发明的娃基低漏电流悬臂梁浮动栅的与非口的俯视图，
[0014] 图4为图3娃基低漏电流悬臂梁浮动栅的与非口的P-P'向的剖面图，
[0015] 图5为图3娃基低漏电流悬臂梁浮动栅的与非口的A-A'向的剖面图。
[0016] 图中包括：NMOS开关管1，P型Si衬底2,引线3,接触孔4,错区5,悬臂梁浮动栅 6,下拉电极7,氮化娃介质层8,NMOS管有源区9,栅氧化层10,电阻R。
【具体实施方式】
[0017] 本发明的娃基低漏电流悬臂梁浮动栅的与非口主要是由两个NMOS开关管和一个 电阻串联相接而成的，其中NMOS开关管采用了一种独特的MEMS悬臂梁浮动栅结构。整个 与非口结构是基于Si衬底制作的，其中NMOS开关管的栅极并不是贴附在栅氧化层上的，而 是悬浮在氧化层上方的悬臂梁结构，该悬臂梁由Al制作，在悬臂梁栅下方还设有两个下拉 电极，用于吸附悬臂梁，该下拉电极是接地的。
[001引在与非口逻辑电路中，运两个NMOS开关管是串联连接的，其中一个NMOS开关管的 漏极通过一个高阻值的电阻R连接到电源VCC上，另一个NMOS开关管的源极接地，取NMOS 开关管与电阻R之间一点作为输出端Vout,从而构成与非口电路。当两个NMOS开关管的 悬臂梁浮动栅上都加载有高电平'1'时，由于下拉电极接地，从而使得NMOS开关管的悬浮 栅极被下拉电极吸附并贴至栅氧化层上，此时两个NMOS开关管均导通，由于电阻R的分压 作用使得输出端为低电平当其中一个NMOS开关管的悬臂梁浮动栅上加载高电平'1'、 而另一个NMOS开关管的悬臂梁浮动栅上加载低电平'0'时，使得一个NMOS管导通，另一个 NMOS开关管截止，整个电路没有形成通路，所W输出端为高电平'r;当两个NMOS开关管的 悬臂梁浮动栅上都加载有低电平'0'时，两个NMOS开关管的悬浮栅极都不会被下拉，使得 两个NMOS开关管均是截止状态，整个电路并没有形成通