[发明专利]硅基低漏电流悬臂梁栅金属氧化物场效应晶体管或非门

说明书

技术领域

本发明提出了硅基低漏电流悬臂梁栅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或非门，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。

背景技术

伴随着微电子技术的深入发展，如今晶体管的尺寸已经发展至纳米级别，相应的集成电路单位面积的集成度仍然在不断地提升，芯片的功能也日趋复杂，呈现出了数模混合的状态，同时芯片的处理速度越来越高。随之而来的就是集成电路的功耗问题，而过高的功耗会使得芯片过热，晶体管的工作特性会受到温度的影响而发生改变，所以过热的芯片温度不仅会使芯片寿命降低，而且会影响芯片的稳定性。由于电池技术的发展遭遇了前所未有的技术瓶颈，所以找到一种低功耗的解决方案就显得十分重要。

或非门电路作为数字电路的重要组成部分，它能够实现两个输入端所输入的数字信号的或非逻辑功能，由于或非门电路在中央处理器等数字式电路中有巨大的应用，所以对或非门电路的功耗和温度的控制就显得十分重要，由常规MOS管组成的或非门，随着集成度的提升，功耗变得越来越严重，功耗过大带来的芯片过热问题会严重影响集成电路的性能，MEMS技术的发展使得制造具有可动栅的晶体管成为可能，具有可动栅的晶体管可以有效降低栅极电压带来的栅极漏电流，进而降低或非门电路的功耗。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种硅基低漏电流悬臂梁栅MOSFET或非门，将传统或非门中采用的两个常规MOS管换为两个具有悬臂梁栅的MOS管，可以有效地减小栅极漏电流从而降低电路的功耗。

技术方案：本发明的硅基低漏电流悬臂梁栅金属氧化物场效应晶体管或非门由两个悬臂梁栅NMOS管即第一NMOS管和第二NMOS管以及一个负载电阻组成，两个NMOS管的源极连接在一起共同接地，漏极也连接在一起随后通过负载电阻与电源电压相连接，两路输入信号A、B分别在两个NMOS管的栅极上输入，输出信号在两个NMOS管的漏极和负载电阻之间输出；引线用Al制作，NMOS管的栅极悬浮在二氧化硅层的上方形成悬臂梁栅，悬臂梁栅的一端固定在锚区上，另一端悬浮在二氧化硅层的上，锚区用多晶硅制作在二氧化硅层上，N+有源区是NMOS管的源极和漏极，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二氧化硅层覆盖，整个或非门电路制作在P型硅衬底上。

所述的NMOS管的悬臂梁栅的下拉电压设计的与NMOS管的阈值电压相等，只有当NMOS管的悬臂梁栅上所加的电压大于NMOS管的阈值电压时，其悬臂梁栅6才能下拉并接触二氧化硅层从而使悬臂梁栅NMOS管反型导通，当所加电压小于NMOS管的阈值电压时悬臂梁栅就不能下拉，当该或非门在输入信号的作用下处于工作态时，两个NMOS管就在导通或者截止状态之间变化，当NMOS管处于关断态时其悬臂梁栅就处于悬浮态，使或非门具有较小的直流漏电流。

该或非门负载电阻的阻值设置为当其中任意一个NMOS管导通时，相比于导通的NMOS管，该电阻的阻值足够大可使得输出为低电平，当两个NMOS管都不能导通时，相比于截止的NMOS管，该电阻的阻值足够小可使得输出为高电平。

有益效果：本发明的硅基低漏电流悬臂梁栅MOSFET或非门由于具有可动的悬臂梁栅，该NMOS管处于关断状态时，其悬臂梁栅及就处于悬浮状态，减小了栅极直流漏电流，使本发明中的或非门的功耗得到了有效地降低。

附图说明

图1是硅基低漏电流悬臂梁栅MOSFET或非门的俯视图，

图2是硅基低漏电流悬臂梁栅MOSFET或非门的A-A'向的剖面图，

图3是硅基低漏电流悬臂梁栅MOSFET或非门的B-B'向的剖面图，

图4是硅基低漏电流悬臂梁栅MOSFET或非门的原理图。

图中包括：第一NMOS管1、第二NMOS管2、负载电阻3、引线4、二氧化硅层5、悬臂梁栅6、锚区7、N+有源区8、通孔9、下拉电极10、P型硅衬底11。

具体实施方式