硅基低漏电流悬臂梁场效应晶体管混频器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明提出了硅基低漏电流悬臂梁MOSFET混频器，属于微电子机械系统的技术领域。
【背景技术】
[0002]随着集成电路设计行业的不断发展，各种有特殊用途的芯片和电路被设计出来，这些芯片和电路都能实现自己特定的功能。但是近年来，芯片电路的集成规模越来越大，芯片内晶体管的散热和静态功耗问题变得越来越严重，芯片内温度的改变会影响晶体管和集成电路工作的稳定性。伴随着移动终端迅猛发展，而电池技术的发展遇到了前所未有的瓶颈，所以降低芯片功耗和散热的问题就显得尤为重要。
[0003]模拟混频器电路是实现两个模拟量相乘的非线性电子器件，它以差分电路作为基础，能够有效抑制温度等外界因素变化对电路产生的影响，电路性能良好便于集成，模拟混频器是射频集成电路的重要组成部分，自然对降低其功耗的研究就显得十分有意义，MEMS技术的持续发展使制造具有可动悬臂梁栅和悬臂梁开关结构的晶体管成为现实，具有可动悬臂梁栅和悬臂梁开关结构的晶体管可以减小栅极漏电流，降低混频器电路的功耗。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明的目的是提供一种硅基低漏电流悬臂梁场效应晶体管混频器，用两个悬臂梁栅NMOS管组成的差分对代替传统混频器中的常规NMOS管差分对，用一个具有MEMS悬臂梁开关的NMOS管代替传统混频器中的位于差分对下方的常规NMOS管，以减小混频器中晶体管的栅极漏电流，降低电路的功耗。
[0005]技术方案:本发明的硅基低漏电流悬臂梁场效应晶体管混频器由两个具有悬臂梁栅的NMOS管即第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管和一个悬臂梁开关NMOS管组成，悬臂梁开关NMOS管是在传统NMOS管的栅极上制作一层二氧化硅层，然后再制作一个悬浮着的悬臂梁开关而成；第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管的源极相接组合为一个差分对，并共同与悬臂梁开关NMOS管的漏极连接在一起，悬臂梁开关NMOS管的源极是接地的，第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管的漏极分别与电阻相接，电阻作为负载使用，两负载共同与电源电压相连接；本振信号u LO在组成差分对的第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管的栅极之间输入，射频信号u RF加载到悬臂梁开关NMOS管的悬臂梁开关上，输出信号通过一个中频滤波器选频输出所需要的信号u IF ;该混频器制作在P型硅衬底上，引线用铝制作，第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管的栅极悬浮在栅氧化层的上方形成悬臂梁栅，悬臂梁栅的两个锚区用多晶硅制作在栅氧化层上，N+有源区形成源极和漏极，源极和漏极通过通孔与引线连接，下拉电极在悬臂梁栅下的部分被栅氧化层包裹；悬臂梁开关NMOS管的悬臂梁开关依靠锚区的支撑悬浮在悬臂梁开关NMOS管栅极之上，而其栅极则直接制作在栅氧化层之上，在悬臂梁开关NMOS管的栅极上还生长了一层二氧化硅层，其余结构均与第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管相同。
[0006]所述的第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管和悬臂梁开关NMOS管中，将悬臂梁栅的下拉电压设计的与NMOS管的阈值电压相等，对于第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管，在悬臂梁栅与下拉电极之间加载的电压大于NMOS管的阈值电压时才能使悬臂梁栅下拉与栅氧化层6接触，进而使该NMOS管导通，否则该NMOS管的栅极就一直处于悬浮的状态，NMOS管是关断的，降低电路的功耗；对于悬臂梁开关NMOS管，在悬臂梁开关与下拉电极之间加载的直流电压V2大于悬臂梁开关的下拉电压时才能使悬臂梁开关下拉，并与该悬臂梁开关NMOS管的栅极上的二氧化硅层相接触，否则该悬臂梁开关NMOS管的悬臂梁开关就一直处于悬浮状态，要使该悬臂梁开关NMOS管导通则需要另在其栅极上加载直流电压VI。
[0007]所述的的第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管和悬臂梁开关NMOS管，其下拉电极都通过高频扼流圈接地，本振信号u LO加载到差分对中的第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管的栅极之间，本振信号u LO是混频器中输入的两种交流信号中的一种，本振信号u LO处于正半周期时使差分对中的第一悬臂梁栅NMOS管的悬臂梁栅下拉并且导通，第二悬臂梁栅NMOS管处于关断状态，其悬臂梁栅处于悬浮状态，当本振信号u LO处于负半周期时两个NMOS管的开断情况则相反，使得差分对中的两个NMOS管随着本振信号υ LO处于一通一断交替变化的状态，使两个NMOS管的悬臂梁栅处于下拉或者悬浮交替的状态，当NMOS管处于关断态时其悬臂梁栅就处于悬浮状态，这就有效的降低了该差分放大器中的MOSFET的栅极漏电流；在悬臂梁开关NMOS管的栅极上通过高频扼流圈加上足够大的直流电压Vl，该直流电压Vl使悬臂梁开关NMOS管导通，另一个直流电压V2通过高频扼流圈加载到该NMOS管的悬臂梁开关上，以使悬臂梁开关能够下拉贴紧该悬臂梁开关NMOS管的栅极上的二氧化硅层，该悬臂梁开关NMOS管的栅极上的二氧化硅层相当于一个隔直流电容，能够阻断悬臂梁开关上所加的直流信号V2，保证悬臂梁开关上所加的交流信号仍然能够导通，而高频扼流圈的作用是防止输入交流信号通过悬臂梁开关的耦合作用对该悬臂梁开关NMOS管上所加载的直流电压产生影响，在此基础上将射频信号υ RF经由悬臂梁开关加载到该NMOS管中，此射频信号是混频器中输入的两种交流信号中的另外一种；当两路交流信号都输入到该混频器电路以后，即可实现交流信号的混频，混频后的输出通过一个中频滤波器选出所需要的信号频率υ IF。
[0008]该混频器的第二种工作方式，位于第一悬臂梁栅NMOS管、第二悬臂梁栅NMOS管组成的差分对下方的悬臂梁开关NMOS管，如果只在该悬臂梁开关NMOS管的栅极上加直流电压VI，当直流电压Vl大于NMOS管的阈值电压时，悬臂梁开关NMOS管导通，此时认为悬臂梁开关NMOS管是一个恒流源，那么此时该混频器就可以作为差分放大器使用，这样的设计能够使本发明利用同样数量的晶体管实现两种不同的功能。
[0009]有益效果:本发明的硅基低漏电流悬臂梁MOSFET混频器具有体积较小、易于集成的优点，应用了两种可以降低工作态时的栅极漏电流的新型的NMOS管，从而使得本发明中的悬臂梁MOSFET混频器的功耗得到有效的降低。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的硅基低漏电流悬臂梁MOSFET混频器的俯视图，
[0011]图2为图1硅基低漏电流悬臂梁MOSFET混频器的A-A’向的剖面图，
[0012]图3为图1硅基低漏电流悬臂梁MOSFET混频器的B_B’向的剖面图，
[0013]图4为图1硅基低漏电流悬臂梁MOSFET混频器的C_C’向的剖面图，
[0014]图5为图1硅基低漏电流悬臂梁MOSFET混频器的D_D’向的剖面图，
[0015]图6为图1硅基低漏电流悬臂梁MOSFET混频器的原理图，
[0016]图中包括:P型硅衬底1，第一悬臂梁栅NMOS管2、第二悬臂梁栅NMOS管3，悬臂梁开关NMOS管4，引线5，栅氧化层6，悬臂梁栅7，锚区8，N+有源区9，通孔10，下拉电极11，栅极12，悬臂梁开关13，二氧化娃层14。
【具体实施方式】
[0017]本发明的硅基低漏电流悬臂梁MOSFET混频器由第一悬臂梁栅NMOS管2、第二悬臂梁栅NMOS管3和一个悬臂梁开关的NMOS管4组成，悬臂梁开关NMOS管4是在传统NMOS管的栅极上制作一层二氧化硅层14，然后再制作了一个悬浮着的悬臂梁开关13。该混频器制作在P型硅衬底I上，引线5用铝制作，第一悬臂梁栅NMOS管2、第二悬臂梁栅NMOS管3的栅极悬浮在栅氧化层6的上方形成悬臂梁栅7，悬臂梁栅7的两个锚区8用多晶硅制作在栅氧化层6上，N+有源区9形成源极和漏极，源极和漏极通过通孔10与引线5连接，下拉电极11在悬臂梁栅下的部分被在栅氧化层6包裹；悬臂梁开关NNMOS管4的悬臂梁开关13依靠锚区8的支撑悬浮在该NMOS管的栅极12上的二氧化硅层14之上，而其栅极12则直接制作在栅氧化层6之上，其余结构均与第一悬臂梁栅NMOS管2、第二悬臂梁栅NMOS管3，相同。
[0018]该混频器在工作过程中，三个NMOS管的下拉电极通过高频扼流圈接地，本振信号加载到差分对中的第一悬臂梁栅NMOS管2、第二悬臂梁栅NMOS管3，的栅极7之间，本振信号是混频器中输入的两种交流信号中的一种，本振信号电压足够高，当本振信号处于正半周期时可以使差分对中的第一悬臂梁栅NMOS管2的悬臂梁栅7下拉并且导通，第二悬臂梁栅NMOS管3处于关断状态，其悬臂梁栅7处于悬浮状态，当本振信号处于负半周期时两个NMOS管的开断情况则相反，这就使得差分对中的两个NMOS管随着本振信号处于一通一断交替变化的状态，也就是使两个NMOS管的悬臂梁栅7处于下拉或者悬浮交替的状态，当NMOS管处于关断态时其悬臂梁栅就处于悬浮状态，这就有效的降低了该混频器中的MOSFET的栅极漏电流；在悬臂梁开关的NMOS管4的栅极(12)上通过高频扼流圈加上足够大的直流电压VI，该直流电压Vl使悬臂梁开关NNMOS管4导通，另一个直流电压V2通过高频扼流圈加载到该NMOS管的悬臂梁开关13上，以使悬臂梁开关13能够下拉贴紧该悬臂梁开关NNMOS管4的栅极12上的二氧化硅层14，该悬臂梁开关NNMOS管4的栅极12上的二氧化硅层14相当于一个隔直流电容，能够阻断悬臂梁开关13上所加的直流信号V2，保证悬臂梁开关13上所加的交流信号仍然能够导通，而高频扼流圈的作用是可以防止输入交流信号通过悬臂梁开关的耦合作用对该悬臂梁开关NNMOS管4上所加载的直流电压产生影响，在此基础上将射频信号《RF经由悬臂梁开关13加载到该NMOS管中，此射频信号是混频器中输入的两种交流信号中的另外一种；当两路交流信号都输入到该混频器电路以后，即可实现交流信号的混频，混频后的输出通过一个中频滤波器选出所需要的信号频率u IF,
[0019]硅基低漏电流悬臂梁MOSFET混频器的制备方法包