硅基低漏电流固支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固支梁浮动栅的与非口，属于微电子机械系统（MEM巧 的技术领域。
【背景技术】
[0002] 在集成电路不断发展的今天，数字集成电路在整个领域内占有非常多的比重，人 们对于数字逻辑电路的要求也越来越高，人们希望用体积更小、功耗更低、速度更快的器件 来代替原来的器件，其中基本的逻辑口电路自然而然的就成为了人们争相研究的对象。与 非口逻辑电路就是数字电路中的一种基本逻辑电路，它可W看做是与口和非口的结合，先 进行与运算再进行非运算，从内部结构看，与非口其实是利用MOS器件的开关性能来实现 与非逻辑，也正是由于与非口内部的MOS器件，因此运种与非口结构拥有结构简单、速度 快、体积小、易于集成等众多的优点。然而传统的MOS管开关也存在着一些问题，其中栅极 漏电流的存在是不可忽视的，运种漏电流会导致整个与非口的功耗增加、稳定性下降，从而 引起整个系统的性能下降，因此对低漏电流、低功耗与非口器件的设计刻不容缓。
[0003] 随着MEMS技术的深入发展，拥有MEMS固支梁结构的MOS开关是一种结构独特的 开关管，它拥有极小的栅极漏电流，因此为了解决传统与非口电路的漏电流大、功耗高的问 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固支梁栅的与非口。
【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固支梁浮动栅的与非n，与非 口的实质是通过控制内部MOS管的导通与断开来得到相应的逻辑值，然而由于传统MOS管 的栅氧化层厚度小，容易产生栅极泄漏电流，从而导致器件的直流功耗大大增加，因此本发 明致力于降低与非口中的栅极漏电流，W此来减小与非口的直流功耗。
[0005] 技术方案：本发明的娃基低漏电流固支梁浮动栅的与非n，其特征在于该与非口 由两个NMOS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 管均具有固支梁浮动栅，该固支梁浮动栅由Al制作，其两端固定在错区上，中间横跨在栅 氧化层上方，在固支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管的固支梁浮动栅，第 二输入信号接另一个NMOS管的固支梁浮动栅，信号输出端为NMOS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管的阔值电压设计为相等，而固支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管的固支梁浮动栅与下拉电极间的电压大于阔值电压时， 悬浮的固支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管的固支梁浮动栅上都存在高电平时，NMOS管的固支梁浮动栅就会下 拉并使其导通，此时输出低电平；当两个NMOS管的固支梁浮动栅上分别出现一高电平和一 低电平时，只有一个NMOS管的固支梁浮动栅会下拉，电路无法形成通路，此时输出高电平； 当两个NMOS管的固支梁浮动栅上都存在低电平时，NMOS管的固支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固支梁浮动栅结构 的NMOS管制作的，运两个NMOS管的阔值电压设计为相等，而固支梁栅的下拉电压设计为与 NMOS管的阔值电压相等。NMOS管的固支梁栅是通过错区悬浮在栅氧化层上方的，而不是贴 附在栅氧化层上的，由于下拉电极接地，只有当固支梁栅与下拉电极间的电压大于阔值电 压时，固支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， 正是由于该NMOS管的固支梁结构，栅极的直流漏电流才得到了很好的抑制。
[0009] 有益效果：本发明的娃基低漏电流固支梁浮动栅的与非口具有可浮动的固支梁栅 极，不仅结构简单、易于集成，而且大大的减小了栅极漏电流，从而使得整个系统的直流功 耗降低了。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的娃基低漏电流固支梁浮动栅的与非口的示意图，
[0011] 图2为本发明的娃基低漏电流固支梁浮动栅的与非口的内部原理图，
[0012] 图3为本发明的娃基低漏电流固支梁浮动栅的与非口的俯视图，
[0013] 图4为图3娃基低漏电流固支梁浮动栅的与非口的P-P'向的剖面图，
[0014] 图5为图3娃基低漏电流固支梁浮动栅的与非口的A-A'向的剖面图。
[0015] 图中包括：P型Si衬底1，错区2,NMOS管有源区3,固支梁浮动栅4,下拉电极5， 颈化娃介质层6,接触孔7,引线8,栅氧化层9,NMOS官10,电阻R。
【具体实施方式】
[0016] 本发明的娃基低漏电流固支梁浮动栅的与非口主要是由两个NMOS管和一个电阻 构成的，其中NMOS管拥有独特的MEMS固支梁浮动栅结构。整个与非口结构是基于Si衬底 制作的，其中两个NMOS管的栅极是悬浮在氧化层上方的固支梁，该固支梁由Al制作，在固 支梁栅下方有两个下拉电极，该下拉电极是接地的。
[0017] 在整个结构中，运两个NMOS管是串联连接的，其中一个NMOS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管的源极接地，取NMOS管与电阻R之间一点 作为输出端Vout,从而构成与非口结构。当两个NMOS管的固支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管均导通，于是整个电路形成通路，由于电阻R的分压作用使得输出端 为低电平'0';当其中一个NMOS管的固支梁浮动栅上加载高电平'1'、而另一个NMOS管的 固支梁浮动栅上加载低电平'〇'时，使得一个NMOS管导通，另一个NMOS管管截止，整个电 路没有形成通路，所W输出端为高电平'1';当两个NMOS管的固支梁浮动栅上都加载有低 电平'0'时，两个NMOS管的悬浮栅极都不会被下拉，使得两个NMOS管均是截止状态，整个 电路并没有形成通路，所W输出端为高电平'1'。此处的高电平