硅基低漏電流固支梁浮動(dòng)?xùn)诺膔s觸發(fā)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提出了硅基低漏電流固支梁浮動(dòng)?xùn)诺腞S觸發(fā)器，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng) (MEMS)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)字集成電路的不斷發(fā)展，各種數(shù)字邏輯器件的應(yīng)用也不斷增加，其中RS觸 發(fā)器是構(gòu)成數(shù)字電路中各種時(shí)序電路的存儲(chǔ)單元的最基本電路，其特點(diǎn)是它擁有0和1兩 種穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行保持，即長(zhǎng)期存儲(chǔ)一位二進(jìn)制碼，知道外部信號(hào)作 用時(shí)才有可能改變，這種RS觸發(fā)器不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于集成，而且速度快、穩(wěn)定性好，因此 它被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字集成電路中。然而隨著集成電路規(guī)模的不斷增大、集成度的不斷 提高，人們發(fā)現(xiàn)RS觸發(fā)器的功耗問題日益突出，在一些尺寸小、集成度高的芯片中，這種功 耗過高的問題一直難以解決，宄其原因，主要是因?yàn)闃?gòu)成RS觸發(fā)器的MOS開關(guān)的問題，傳統(tǒng) 的MOS器件由于其柵氧化層厚度小，導(dǎo)致其柵極存在著不可忽略的漏電流，而這種漏電流 就是引起功耗增加的重要原因，因此如何減少RS觸發(fā)器中的漏電流是人們目前面臨的一 大挑戰(zhàn)。
[0003] 隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，一種具有MEMS固支梁結(jié)構(gòu)的MOS器件為降低RS觸發(fā)器的 功耗提供了可能，這種獨(dú)特的MEMS固支梁結(jié)構(gòu)能夠有效的減少M(fèi)OS器件的柵極直流漏電 流，從而大大降低整個(gè)RS觸發(fā)器的功耗，本發(fā)明就是在Si襯底上設(shè)計(jì)了一種具有極小的柵 極漏電流的固支梁柵的RS觸發(fā)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種硅基低漏電流固支梁浮動(dòng)?xùn)诺腞S觸發(fā)器及 制備方法，在基本RS觸發(fā)器中，開關(guān)主要是用MOS管來制作的，但由于傳統(tǒng)MOS器件的柵氧 化層厚度很小，導(dǎo)致一部分電子可以穿過該柵氧化層，從而柵極存在泄漏電流，正是這部分 柵極漏電流導(dǎo)致了器件的直流功耗的增加，而本發(fā)明就極為有效的降低了RS觸發(fā)器中的 柵極漏電流，從而也極大的降低了RS觸發(fā)器的功耗。
[0005] 技術(shù)方案：本發(fā)明的硅基低漏電流固支梁浮動(dòng)?xùn)诺腞S觸發(fā)器由兩個(gè)與非門構(gòu)成， 每一個(gè)與非門由兩個(gè)NMOS管與一個(gè)電阻R串聯(lián)組成，其中，第一與非門的一個(gè)輸入端接第 二與非門的輸出端，第二與非門的一個(gè)輸入端接第一與非門的輸出端，第一輸入信號(hào)接第 一與非門中NMOS管的固支梁浮動(dòng)?xùn)?，第二輸入信?hào)接第二與非門中NMOS管的固支梁浮動(dòng) 柵；整個(gè)RS觸發(fā)器基于P型Si襯底上制作，四個(gè)NMOS管具有可以上下浮動(dòng)的固支梁浮動(dòng) 柵，該固支梁浮動(dòng)?xùn)庞葾1制作，固支梁浮動(dòng)?xùn)诺膬啥斯潭ㄔ阱^區(qū)上，中間橫跨在柵氧化層 上方，在固支梁浮動(dòng)?xùn)畔路接袃蓚€(gè)下拉電極，分布在錨區(qū)與柵氧化層之間，下拉電極是接地 的，其上還覆蓋有氮化硅介質(zhì)層，這種結(jié)構(gòu)具有低漏電流、低功耗的巨大優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 四個(gè)NMOS管的閾值電壓設(shè)計(jì)為相等，而固支梁浮動(dòng)?xùn)诺南吕妷涸O(shè)計(jì)為與NMOS 管的閾值電壓相等，只有當(dāng)NMOS管的固支梁浮動(dòng)?xùn)排c下拉電極間的電壓大于閾值電壓時(shí)， 懸浮的固支梁浮動(dòng)?xùn)挪艜?huì)下拉貼至柵氧化層上使得NMOS管導(dǎo)通，否則NMOS管就截止。
[0007]當(dāng)與非門R端和S端都為高電平時(shí)，與這兩端相連的NMOS管10的固支梁浮動(dòng)?xùn)?4會(huì)下拉使其導(dǎo)通，但兩輸入信號(hào)對(duì)輸出Q和Q并沒有影響，由Q和所控制的NMOS管還是 處于原來的狀態(tài)，所以觸發(fā)器狀態(tài)保持不變；當(dāng)R端為高電平、S端為低電平時(shí)，與R端相連 的NMOS管導(dǎo)通、與S端相連的NMOS管截止，因此幾為高電平，與f端相連的NMOS管導(dǎo)通， 于是Q輸出低電平，此時(shí)觸發(fā)器狀態(tài)穩(wěn)定為低電平；當(dāng)R端為低電平、S端為高電平時(shí)，與R端相連的NMOS管截止、與S端相連的NMOS管導(dǎo)通，因此Q為高電平，與Q端相連的NMOS管 導(dǎo)通，于是:f輸出低電平，此時(shí)觸發(fā)器狀態(tài)穩(wěn)定為高電平；當(dāng)R端和S端都為低電平時(shí)，與這 兩端相連的NMOS管10都截止，因此Q與Q都是高電平，這時(shí)RS觸發(fā)器處于既非1又非0 的不確定狀態(tài)，因此若要使RS觸發(fā)器正常工作，輸入信號(hào)必須遵守R+S= 1的約束條件，即 不允許R=S= 0。
[0008] 在本發(fā)明中，RS觸發(fā)器內(nèi)部一共有4個(gè)N0MS開關(guān)管，都具有MEMS固支梁浮動(dòng)?xùn)?結(jié)構(gòu)，這4個(gè)NMOS管的閾值電壓設(shè)計(jì)為相等，而固支梁柵的下拉電壓設(shè)計(jì)為與NMOS管的閾 值電壓相等。NMOS管的固支梁柵是通過錨區(qū)懸浮在柵氧化層上方的，而不是貼附在柵氧化 層上的，由于下拉電極接地，只有當(dāng)固支梁柵與下拉電極間的電壓大于閾值電壓時(shí)，固支梁 柵才會(huì)吸附下來并貼至氧化層上，從而使得NMOS管導(dǎo)通，否則NMOS管就截止，正是由于該 NMOS管的固支梁結(jié)構(gòu)，柵極的直流漏電流才得到了很好的抑制，從而降低了RS觸發(fā)器的功 耗。
[0009] 有益效果：本發(fā)明的硅基低漏電流固支梁浮動(dòng)?xùn)诺腞S觸發(fā)器具有可浮動(dòng)的固支 梁柵極，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于集成，而且極大的減小了柵極的直流漏電流，從而很大程度上 降低了RS觸發(fā)器的功耗，提高了RS觸發(fā)器的工作穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的硅基低漏電流固支梁浮動(dòng)?xùn)诺腞S觸發(fā)器的示意圖，
[0011] 圖2為本發(fā)明的硅基低漏電流固支梁浮動(dòng)?xùn)诺腞S觸發(fā)器的內(nèi)部原理圖，
[0012] 圖3為本發(fā)明的硅基低漏電流固支梁浮動(dòng)?xùn)诺腞S觸發(fā)器的俯視圖，
[0013] 圖4為圖3硅基低漏電流固支梁浮動(dòng)?xùn)诺腞S觸發(fā)器的P-P'向的剖面圖，
[0014] 圖5為圖3硅基低漏電流固支梁浮動(dòng)?xùn)诺腞S觸發(fā)器的A-A'向的剖面圖。
[0015] 圖中包括：P型Si襯底1，錨區(qū)2,NMOS管有源區(qū)3,固支梁浮動(dòng)?xùn)?,下拉電極5， 氮化硅介質(zhì)層6,接觸孔7,引線8,柵氧化層9,NMOS管10,電阻R。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明的硅基低漏電流固支梁浮動(dòng)?xùn)诺腞S觸發(fā)器主要是由兩個(gè)與非門構(gòu)成的， 其中第一與非門①的輸出端Q和第二與非門②的一個(gè)輸入端相連，而第二與非門②的輸出 端謂:和第一與非門①的一個(gè)輸入端相連，第一與非門①的另一個(gè)輸入端為R端（清零端）， 而第二與非門②的另一個(gè)輸入端為S端（置位端），這種結(jié)構(gòu)即為最基本的RS觸發(fā)器。這 兩個(gè)與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一模一樣的，都是由兩個(gè)NMOS開關(guān)管和一個(gè)上拉電阻R串聯(lián)相接 所構(gòu)成的，并在NMOS管與電阻之間取一點(diǎn)作為輸出端。
[0017] 整個(gè)RS觸發(fā)器是基于Si襯底制作的，其中最主要的特點(diǎn)就是構(gòu)成該RS觸發(fā)器的 NM0S開關(guān)管具有懸浮在氧化層上方的固支梁柵極，而并不是如傳統(tǒng)NM0S器件一樣貼附在 氧化層上，該固支梁由A1制作，在固支梁柵下方有兩個(gè)下拉電極，下拉電極是接地的，信號(hào) 就是加載在該固支梁柵上的，通過與下拉電極的吸和作用來控制M0S開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0018] 從單個(gè)與非門來看，當(dāng)兩個(gè)NM0S的固支梁浮動(dòng)?xùn)派隙技虞d有高電平'1'時(shí)，由于 下拉電極接地，從而使得NM0S的懸浮柵極被下拉電極吸附并貼至柵氧化層上，此時(shí)兩個(gè) NM0S管均導(dǎo)通，于是