硅基低漏电流双固支梁可动栅nmos相位检测器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明提出了硅基低漏电流双固支梁可动栅NM0S相位检测器，属于微电子机械 系统的技术领域。
【背景技术】
[0002] 由于近代微波通信技术雷达技术的飞速发展，特别是线性调频脉冲多普勒和相控 阵雷达的发展，在时域里就必须考虑信号波形的问题。所以对相位的测量和计量有较高的 要求。要使信号经过传输网络而不产生相位失真，就必须满足传递函数的幅值保持不变和 相位是频率的线性函数。所以，在这些领域中微波相位检测器有着重要的作用和意义。
[0003] 同时，对于传统基于M0S管的相位检测器而言，随着工艺水平的提高，M0S电路按 比例缩小所带来的诸如热载流子效应、集成度增加、封装密度增加等一系列可靠性问题是 集成电路向低压低功耗方向发展的内在动力。本发明即是基于Si工艺设计一种具有极低 栅极漏电流的双固支梁可动栅NM0S相位检测器。
【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双固支梁可动栅NM0S相位检 测器，在大规模集成电路中，由于栅极漏电流的存在增加了相位检测器在工作中的功耗，而 漏电流在本发明中得到有效的降低。此外，传统的集成电路中的信号放大模块与相位检测 模块是独立分开的，分开的电路模块不仅提高了成本，而且无形中增加了功率消耗；而本 发明将信号放大模块与相位检测模块集成到一起，应用双固支梁可动栅选通不同的输入信 号，使得同一电路可以在信号放大与相位检测两种不同模式下切换，实现了一个电路多种 功能、低功耗、低成本。
[0005] 技术方案：本发明的硅基低漏电流双固支梁可动栅NM0S相位检测器是由双固支 梁可动栅NM0S管和低通滤波器组成；该双固支梁可动栅NM0S管基于Si衬底，与传统工艺 不同，其栅极不是附在氧化层上的多晶硅而是一个悬浮在氧化层的上方的A1制固支梁。
[0006] 本发明的硅基低漏电流双固支梁可动栅NM0S相位检测器由双固支梁可动栅NM0S 管和低通滤波器构成，双固支梁可动栅NM0S管为增强型，制作在P型Si衬底上，输入引线 由多晶硅制作，固支梁可动栅的两端固定在锚区上，固支梁可动栅的中部悬浮在栅氧化层 上方，锚区制作在P型衬底上，下拉电极制作在双固支梁可动栅NM0S管的栅氧化层的两侧， 下拉电极上方是一层绝缘层，偏置电压经高频扼流圈输入固支梁可动栅上，下拉电极接地； NM0S管有源区位于栅氧化层的两旁并与引线10连接。
[0007] 所述的固支梁可动栅，其下拉偏置电压设计为等于双固支梁可动栅NM0S管的阈 值电压；当固支梁可动栅上的电压小于阈值电压时，固支梁可动栅是悬浮在栅氧化层的上 方，而只有在固支梁可动栅上的电压达到或大于阈值电压时固支梁可动栅才会下拉到贴在 栅氧化层上，栅氧化层下方产生沟道，从而使双固支梁可动栅NM0S管导通；
[0008] 待测信号与参考信号通过两个固支梁可动栅输入，当两个固支梁可动栅（5)都被 下拉时，待测信号与参考信号通过双固支梁可动栅NMOS管实现信号相乘，经过低通滤波器 后，滤除高频分量得到与相位差相关的分量完成相位检测，输出相位检测信号；当双固支梁 可动栅NM0S管的仅其中一个固支梁可动栅被下拉时，对应下方为反型层沟道；另外一个固 支梁可动栅处于悬浮状态，对应下方为高阻区，形成一个反型层沟道与高阻区串联的高击 穿电压放大器，被选通的信号经过双固支梁可动栅NM0S管输出放大信号，从而使得同一电 路可以在信号放大与相位检测两种不同模式下切换。
[0009] 双固支梁可动栅NM0S管的固支梁可动栅的下拉偏置电压设计为与M0S管的阈值 电压相等。所以在本发明中的NM0S管工作中，当在栅极上的电压小于阈值电压时，固支梁 可动栅是悬浮在栅氧化层的上方，而只有在栅极上的电压达到或大于阈值电压时，固支梁 可动栅才会被下拉到贴在栅氧化层上，栅氧化层下方形成沟道，从而使NM0S管导通。相比 于传统的NM0S管，本发明中的NM0S管的固支梁在悬浮状态时栅氧化层中的场强较小，因此 漏电流也大大减小。
[0010] 此外，传统的集成电路中的信号放大模块与相位检测模块是独立分开的，分开的 电路模块不仅提高了成本，并且无形中增加了功率消耗；而本发明将信号放大模块与相位 检测模块集成到一起，应用双固支梁可动栅选通不同的输入信号，使得同一电路可以在信 号放大与相位检测两种不同模式下切换，实现了一个电路多种功能、低功耗、低成本。而且， 当只有一个固支梁可动栅被下拉，其对应下方形成反型层沟道；另外一个固支梁可动栅处 于悬浮状态，对应下方为高阻区；有利于增大器件反向击穿电压。
[0011] 有益效果：本发明的硅基低漏电流双固支梁可动栅NM0S相位检测器能有效的减 小栅极漏电流，具有较低的栅极漏电流功耗。同时，本发明的相位检测器将信号放大模块与 相位检测模块集成到一起，通过双固支梁可动栅的下拉来选通不同的输入信号，就可以在 同一电路下实现信号放大与相位检测两种不同模式下切换，实现了一个电路多种功能、低 功耗、低成本。此外，当只有一个固支梁可动栅被下拉导通，其对应下方形成反型层沟道；另 外一个固支梁可动栅处于悬浮状态，对应下方为高阻区；有利于增大反向击穿电压。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明硅基低漏电流双固支梁可动栅NM0S相位检测器的俯视图。
[0013] 图2为图1硅基低漏电流双固支梁可动栅NM0S相位检测器的P-P'向的剖面图。
[0014] 图3为图1硅基低漏电流双固支梁可动栅NM0S相位检测器的A-A'向的剖面图。
[0015] 图4为图1双固支梁可动栅NM0S管的两个固支梁均下拉时的沟道示意图。
[0016] 图5为图1双固支梁可动栅NM0S管的单个固支梁下拉时的沟道示意图。
[0017] 图中包括：双固支梁可动栅NM0S管1，P型Si衬底2,输入引线3,栅氧化层4,固 支梁可动栅5,下拉电极6,绝缘层7,锚区8,匪0S管有源区9,引线10,通孔11，低通滤波器 12,高频扼流圈13,相位检测输出14,信号放大输出15。
【具体实施方式】
[0018] 本发明是由双固支梁可动栅NM0S管1与低通滤波器12级联构成，双固支梁可动 栅NM0S管1为增强型，基于P型Si衬底2制作，输入引线3是多晶硅制作。本发明中的 NM0S管的栅极悬浮在栅氧化层4的上方，形成固支梁可动栅5。固支梁可动栅5的两个锚 区8制作在P型Si衬底2上。下拉电极6制作在固支梁可动栅5的正下方，NMOS栅氧化 层4的两侧。下拉电极6上方是绝缘层7。偏置电压经高频扼流圈13输入固支梁可动栅5 上，下拉电极6接地。
[0019] 本发明中的双固支梁可动栅NM0S管1为增强型，固支梁可动栅5的下拉偏置电压 设计为与M0S管的阈值电压相等。所以在本发明中的双固支梁可动栅NM0S管工作中，在固 支梁可动栅5上的电压小于阈值电压时，固支梁可动栅5是悬浮在栅氧化层4的上方，而只 有在固支梁可动栅5上的电压达到或大于阈值电压时，固支梁可动栅5才会下拉到贴在栅 氧化层上，栅氧化层下方产生沟道，从而使双固支梁可动栅NM0S管导通。通过控制固支梁 可动栅5的下拉来选通不同的输入信号，从而使得同一电路可以在信号放大与相位检测两 种不同模式下切换，实现了一个电路多种功能、低功耗、低成本。其两种模式工作原理可以 解释如下：
[0020] 相位检测模式：如图4所示当双固支梁可动栅NM0S管1的两个固支梁可动栅5都 被下拉时，双固支梁可动栅NM0S管1下方形成沟道，输入信号通过双固支梁可动栅NM0S管 1实现信号相乘，经低通滤波器12,滤除高频分量得到与相位差相关的分量完成相位检测， 输出相位检测信号14。具体地，参考信号妾到电位接近于地的输入固支梁可动栅5,有 较灵敏的控制作用；而待测信号uts接在较高的固支梁可动栅5 ;直流偏置应使双固支梁可 动栅NM0S管1工作在放大区。此时NM0S管的漏级输出电流为：