硅基低漏電流懸臂梁柵mos管乙類推挽功率放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出了硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器，屬于微電子機械系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們在某些電子系統(tǒng)中需要輸出較大的功率，例如在家用音響系統(tǒng)往往需要把聲頻信號的功率提高到幾瓦到幾十瓦。在一般的多級放大電路中，除了有電壓放大電路，也需要一個向負載提供功率的放大電路。功率放大電路分為甲類，乙類等。甲類放大電路中，電源持續(xù)不斷的給負載輸送功率，信號越大，輸送給負載的功率越多，即使在理想狀態(tài)下，甲類功放的效率最高也只能達到50%，其中靜態(tài)電流是造成甲類功放效率不高的主要因素。而乙類功率放大器把靜態(tài)工作點向下移動，使信號等于零時電源輸出功率也等于零，這樣電源供給功率以及管耗都隨著輸出功率的大小而變，提高了效率。隨著集成電路的發(fā)展，芯片的規(guī)模變得很大，人們對于芯片的功耗越來越重視。太高的功耗會對芯片的散熱材料提出更高的要求，還會使芯片的性能受到影響。所以對于功率放大器的低功耗的設(shè)計在集成電路的設(shè)計中顯得越來越重要。
[0003]本發(fā)明即是基于Si工藝設(shè)計了一種具有極低的柵極漏電流的懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器，采用可動?xùn)艠O的結(jié)構(gòu)，可以有效的減少柵極漏電流從而降低該乙類推挽功率放大器的功耗。

【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懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器，傳統(tǒng)的乙類推挽功率放大器在輸入交流信號時，N型MOS管和P型MOS管輪流導(dǎo)通成推挽式電路，傳統(tǒng)MOS管由于柵極氧化層很薄，柵極和襯底之間場強很大，會有一定的柵極漏電流。在集成電路中，由于存在這樣的漏電流會增加乙類推挽功率放大器的工作功耗。在本發(fā)明中可以使柵極漏電流得到有效的降低，同時該乙類功率放大器輸出端LC回路并聯(lián)了具有負阻特性的交叉耦合的懸臂梁柵MOS對管，能夠補償LC回路中電感的寄生電阻，從而提高本發(fā)明的乙類推挽功率放大器輸出端LC回路的品質(zhì)因素。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器由第一懸臂梁柵NMOS管、第二懸臂梁柵NMOS管、第三懸臂梁柵NMOS管、懸臂梁柵PMOS管、恒流源和LC回路構(gòu)成，該功率放大器中的懸臂梁柵MOS管是制作在P型Si襯底上，其輸入引線都是利用多晶硅制作，懸臂梁柵MOS管的柵極是依靠錨區(qū)的支撐懸浮在柵氧化層上方的，形成懸臂梁柵，懸臂梁柵由Al制作，懸臂梁柵的錨區(qū)制作在柵氧化層上，懸臂梁柵下方設(shè)計有下拉電極板，第一懸臂梁柵NMOS管的下拉電極板通過高頻扼流圈與電源-V2相連，第二懸臂梁柵PMOS管的下拉電極板通過高頻扼流圈與電源+V2相連，第二懸臂梁柵NMOS管和第三懸臂梁柵NMOS管的下拉電極板接地，第一懸臂梁柵NMOS管的漏極通過高頻扼流圈接+VI，懸臂梁柵PMOS管的漏極通過高頻扼流圈接-VI，第一懸臂梁柵NMOS管和懸臂梁柵PMOS管的懸臂梁柵通過引線連在一起作為該乙類推挽式功率放大器的輸入端vi，第一懸臂梁柵NMOS管的源極與懸臂梁柵PMOS管的源極連在一起作為輸出端vo，輸出端通過一個隔直流電容與LC回路，交叉耦合的第二懸臂梁柵MOS管和第三懸臂梁柵MOS管相連，LC回路一端與第三懸臂梁柵NMOS管的漏極相連，第三懸臂梁柵NMOS管的漏極通過引線和錨區(qū)與第二懸臂梁柵NMOS管的懸臂梁柵連在一起并通過高頻扼流圈與+V3相連，LC回路的另一端與第二懸臂梁柵NMOS管的漏極相連，第二懸臂梁柵NMOS管的漏極通過引線和錨區(qū)和第三懸臂梁柵NMOS管的懸臂梁柵連載一起并通過高頻扼流圈與+V3相連，第二懸臂梁柵NMOS管的源極和第三懸臂梁柵NMOS管的源極連在一起并與恒流源相連，恒流源的另一端接地，第二懸臂梁柵MOS管和第三懸臂梁柵MOS管與懸臂梁柵NMOS管這三個懸臂梁柵NMOS管區(qū)別僅在于它們的懸臂梁柵的形狀不同，第一懸臂梁柵NMOS管的懸臂梁柵為寬梁，第二懸臂梁柵MOS管和第三懸臂梁柵MOS管的懸臂梁柵為窄梁。
[0006]根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管高品質(zhì)因素乙類推挽功率放大器，其特征在于所用的懸臂梁柵MOS的柵極并不是直接緊貼在氧化層上方，而是依靠錨區(qū)的支撐懸浮在氧化層上，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計第一懸臂梁柵NMOS管和懸臂梁柵PMOS管的閾值電壓VT的絕對值相等并且I VT I〈 I VA I，同時設(shè)計第一懸臂梁柵NMOS管和懸臂梁柵PMOS管2的懸臂梁下拉電壓的絕對值為Vpullin，| VA-V2 | <Vpullin< | VA+V2 |，VA是輸入信號vi的幅值，設(shè)計懸臂梁柵NMOS管I的懸臂梁柵6為寬梁，第二懸臂梁柵MOS管和第三懸臂梁柵MOS管的懸臂梁柵6為窄梁，該乙類推挽功率放大器工作時，將交流信號通過錨區(qū)加載到第一懸臂梁柵MOS管I和懸臂梁柵PMOS管2的懸臂梁開關(guān)之間，當輸入信號處于正半周期時，第一懸臂梁柵MOS管I的懸臂梁與其下拉電極板之間電壓為I VA+V2 I，大于懸臂梁下拉電壓為Vpullin，所以第一懸臂梁柵MOS管I的懸臂梁下拉與第一懸臂梁柵MOS管的柵氧化層貼緊，此時加載在柵極上的電壓VA大于閾值電壓VT，第一懸臂梁柵MOS管導(dǎo)通，而懸臂梁柵PMOS管2的懸臂梁與其下拉電極板之間電壓為I VA-V2 |，小于懸臂梁下拉電壓為Vpullin，所以懸臂梁柵PMOS管2的懸臂梁是懸浮在柵氧化層上方，柵極氧化層中的場強比較小，因此懸臂梁柵PMOS管2關(guān)斷，當輸入信號處于負半周期時情況則相反，這樣就使該乙類推挽功率放大器中的第一懸臂梁柵MOS管和懸臂梁柵PMOS管2隨著輸入信號的變化處于交替導(dǎo)通與關(guān)斷，第一懸臂梁柵MOS管I和懸臂梁柵PMOS管2的關(guān)斷意味著其懸臂梁柵MOS管的懸臂梁是懸浮在柵氧化層上方，柵極氧化層中的場強比較小，大大降低了柵極漏電流，從而降低了電路的功耗，該乙類功率放大器輸出端接LC回路和交叉耦合的懸臂梁柵MOS對管，交叉耦合的懸臂梁柵MOS對管由第二懸臂梁柵MOS管和第三懸臂梁柵MOS管組成，設(shè)計第二懸臂梁柵MOS管和第三懸臂梁柵MOS管的閾值電壓VT相等，同時設(shè)計第二懸臂梁柵MOS管和第三懸臂梁柵MOS管的閾值電壓VT與它的懸臂梁下拉電壓Vpullin相等，當?shù)诙冶哿簴臡OS管和第三懸臂梁柵MOS管的懸臂梁與下拉電極板間的電壓大于閾值電壓VT的絕對值，所以懸臂梁被下拉到柵氧化層上，所以第二懸臂梁柵MOS管和第三懸臂梁柵MOS管導(dǎo)通，當?shù)诙冶哿簴臡OS管和第三懸臂梁柵MOS管的懸臂梁和下拉電極板之間的電壓小于閾值電壓VT，懸臂梁是懸浮在柵氧化層上方，處于截止，該交叉耦合的懸臂梁柵MOS管對管在穩(wěn)定工作時，第二懸臂梁柵MOS管和第三懸臂梁柵MOS管交替導(dǎo)通與關(guān)斷，當懸臂梁柵MOS管關(guān)斷，懸臂梁處于懸浮狀態(tài)，也就沒有柵極漏電流，從而降低了電路的功耗，該交叉耦合的第二懸臂梁柵MOS管和第三懸臂梁柵MOS管能夠提供負阻給LC回路，從而補償LC回路中電感的寄生電阻，從而提高該乙類推挽功放輸出端LC回路的品質(zhì)因素。
[0007]有益效果:本發(fā)明的硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器工作時懸臂梁柵NMOS管和懸臂梁柵PMOS管交替導(dǎo)通與關(guān)斷。懸臂梁柵MOS管關(guān)斷時懸臂梁柵是懸浮的，柵極氧化層中的場強比較小，因此該懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器的柵極漏電流大大減小。該乙類推挽放大器輸出端的LC回路并聯(lián)了具有負阻特性的交叉耦合的懸臂梁柵MOS對管，能夠提供負阻給LC回路，從而補償LC回路中電感的寄生電阻，從而提高本發(fā)明的乙類推挽功率放大器輸出端LC回路的品質(zhì)因素，該交叉耦合的懸臂梁柵MOS對管工作時兩個懸臂梁柵MOS管也是交替導(dǎo)通與關(guān)斷，當懸臂梁柵MOS管關(guān)斷時，懸臂梁柵是懸浮的，柵極氧化層中的場強比較小，柵極漏電流也大大減小。從而使得本發(fā)明中的硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器的功耗得到有效的降低。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器的俯視圖，
[0009]圖2為圖1硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器的P-P’向的剖面圖，
[0010]圖3為圖1硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器的A-A’向的剖面圖，
[0011]圖4為圖1硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器的B-B’向的剖面圖，
[0012]圖5為硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器原理圖和備注表格。
[0013]圖中包括:第一懸臂梁柵NMOS管I，懸臂梁柵PMOS管2，P型Si襯底3，輸入引線4，柵氧化層5，懸臂梁柵6，錨區(qū)7，下拉電極板8，通孔9，引線10，NMOS管有源區(qū)漏極11，NMOS管有源區(qū)源極12，N阱13，恒流源14，第二懸臂梁柵NMOS管15，第三懸臂梁柵NMOS管16，PMOS管有源區(qū)源極17，PMOS管有源區(qū)漏極18。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明的硅基低漏電流懸臂梁柵MOS管乙類推挽功率放大器由懸臂梁柵NMOS管1，懸臂梁柵NMOS管15，懸臂梁柵NMOS管16和懸臂梁柵PMOS管2構(gòu)成，懸臂梁柵MOS管是制作在P型Si襯底3制作，其輸入引線4是利用多晶硅制作。本發(fā)明中的NMOS和PMOS的柵極是懸浮在柵氧化層5的上方，形成懸臂梁柵6，懸臂梁柵6由Al制作。懸臂梁柵6的兩個錨區(qū)7制作在柵氧化層5上。錨區(qū)材料為多晶硅。懸臂梁下方設(shè)有下拉電極板8，下拉電極板8被二氧化硅層包裹，第一懸臂梁柵的NMOS管的下拉電極接電源-V2，懸臂梁柵的PMOS管的下拉電極接電源+V2，懸臂梁柵的NMOS管的漏極接電源+VI，懸臂梁柵的PMOS管的漏極接電源-VI，第一懸臂梁柵的NMOS管的柵極和懸臂梁柵的PMOS管的柵極接在一起作為輸入端，第一懸臂梁柵的NMOS管的源極和懸臂梁柵的PMOS的源極接在一起作為輸出端。
[0015]該乙類功率放大器輸出端接LC回路和交叉耦合的懸臂梁柵MOS對管，交叉耦合的懸臂梁柵MOS對管由第二懸臂梁柵NMOS管15，第三懸臂梁柵NMOS管16組成，第二懸臂梁柵NMOS管15，第三懸臂梁柵NMOS管16都是制作在Si襯底上，其輸入引線是利用多晶硅制作，其柵極不是附在氧化層上的多晶硅而是一個懸浮在氧化層的上方的懸臂梁，交流信號加載在懸臂梁上，懸臂梁由Al制作。懸臂梁下方設(shè)有下拉電極板，下拉電極由氧化硅材料覆蓋，第二懸臂梁柵NMOS管15，第三懸臂梁柵NMOS管16的下拉電極接地，兩個懸臂梁柵NMOS管形成交叉耦合結(jié)構(gòu)，LC回路接在兩個懸臂梁柵NMOS管的漏極之間。
[0016]設(shè)計第一懸臂梁柵NMOS管I和懸臂梁柵PMOS管2的閾值電壓VT的絕對值相等并且I VT I〈 I VA I，同時設(shè)計第一懸臂梁柵MOS管和懸臂梁柵PMOS管2的懸臂梁下拉電壓的絕對值為Vpullin, I VA-V2 | <Vpullin< | VA+V2 |，VA是Vi的幅值。該乙類推挽功率放大器工作時，將交流信號通過錨區(qū)加載到第一懸臂梁柵MOS管和懸臂梁柵PMOS管的懸臂梁開關(guān)之間，當輸入信號處于正半周期時，第一懸臂梁柵MOS管的懸臂梁與其下拉電極板之間電壓為I VA+V2 I，大于懸臂梁下拉電壓為Vpullin，所以第一