硅基低漏电流四悬臂梁可动栅mos管的rs触发器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明提出了硅基低漏电流四悬臂梁可动栅M0S管的RS触发器，属于微电子机械 系统的技术领域。
【背景技术】
[0002] 伴随着微电子技术的深入发展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，同时芯片的处理速度越来越高。人们对于芯片的功耗越来越重视。太 高的功耗会对芯片的散热材料提出更高的要求，还会使芯片的性能受到影响。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。并且移动终端的广泛使用，对 于器件的功耗要求更加显著，所以对电子器件低功耗的设计就显得十分重要。
[0003] RS触发器电路作为数字电路的重要组成部分，它是各种具有复杂功能的触发器电 路的基本构成部分，在数字电路中有巨大的应用，所以对RS触发器电路的功耗和温度的控 制就显得十分重要，由常规M0S管组成的RS触发器，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RS触发器电路的功耗。
【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四悬臂梁可动栅M0S管的RS 触发器，将传统的采用由常规M0S管组成的RS触发器电路换为一个具有四悬臂梁可动栅 M0S管来实现RS触发器的功能，可以有效地减小栅极漏电流从而降低电路的功耗。
[0005] 技术方案：本发明的硅基低漏电流四悬臂梁可动栅M0S管的RS触发器由一个四悬 臂梁可动栅NM0S管、两个电阻和电源组成，该硅基低漏电流四悬臂梁可动栅M0S管制作在 P型Si衬底上，该四悬臂梁可动栅NM0S管含有源极，漏极，栅极，形成漏极-源极-漏极的 结构，在源极和两个漏极之间分别有两个用A1制作的悬臂梁栅，悬臂梁栅不是附在氧化层 上，而是依靠锚区的支撑悬浮在氧化层的上方，源极左侧两个悬臂梁栅的悬浮端之间留有 一缝隙以保证两个悬臂梁栅拉时互不干扰，两个悬臂梁栅的位置关于该M0S管漏-源-漏 方向对称，同样地，源极右侧的两个悬臂梁栅也是如此；该四悬臂梁可动栅NM0S管的悬臂 梁栅的锚区用多晶硅制作在栅氧化层上，悬臂梁栅下方设计有下拉电极板，下拉电极板接 地，下拉电极在悬臂梁栅下的部分被二氧化硅层覆盖，该四悬臂梁可动栅NM0S管的N+有源 区源极接地，四悬臂梁可动栅NM0S管的两个漏极分别通过电阻与电源VCC相连，源极和漏 极分别通过通孔与引线连接，引线用A1制作；在该RS触发器的源极左侧和右侧各有一个悬 臂梁栅作为该RS触发器的输入端S和R，源极左侧另外的一个悬臂梁栅通过引线与右侧的 漏极相连，同样地，源极右侧另外一个悬臂梁栅通过引线与左侧的漏极相连，形成对称的结 构，输出端Q在源极右侧的漏极和电阻之间输出，输出端&在源极左侧的漏极和电阻之间 输出，为了保证当该M0S管导通时由电阻分压得出输出为低电平，电阻的阻值远大于该M0S 管导通的阻抗。
[0006] 所述的四个悬臂梁栅并不是直接紧贴在二氧化硅层上方，而是依靠锚区的支撑悬 浮在二氧化硅层上方；该四个悬臂梁栅的下拉电压设计得与该NMOS管的阈值电压相等，只 有当四悬臂梁可动栅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 梁栅才能下拉并接触二氧化硅层从而使悬臂梁栅NMOS管导通，当所加电压小于NMOS管的 阈值电压时悬臂梁栅就不能下拉，在该RS触发器工作时，当四悬臂梁可动栅MOS管处于关 断时其悬臂梁栅就处于悬浮态，降低了栅极漏电流，从而降低了电路的功耗。
[0007] 当该RS触发器处于工作态时，定义Q=1，&=0为触发器的1状态，定义Q=0， 3 = 1为触发器的0状态，S称为置位端，R称为复位端。当S= 1、R= 0时，输入端S接高 电平，输入端S对应的悬臂梁栅下拉并使四悬臂梁栅MOS管左侧的漏-源导通从而输出 为低电平，即Q= 1，&=〇,在S= 1信号消失以后，由于有Q端的高电平接回到该四悬臂梁 栅MOS管的源极左侧的另一个悬臂梁栅，使该悬臂梁栅下拉从而使输出& :为低电平，因而 电路的1状态得以保持；当S= 0、R= 1时，输入端R接高电平，输入端R对应的悬臂梁栅 下拉并使四悬臂梁栅MOS管右侧的漏-源导通从而输出Q为低电平，即Q= 0, 3 = 1，在R= 1信号消失以后，电路的〇状态保持不变；当S=R= 0时，电路维持原来的状态不变；当S =R= 1时，（?= &=()，这种状态是不允许出现的，是RS触发器的约束条件。该触发器中的 NMOS管随着输入信号的变化其状态也在导通与关断之间变化，当NMOS管处于关断态时其 悬臂梁栅处于悬浮状态，降低了栅极漏电流，从而降低了该RS触发器的功耗。由于RS触发 器的次态Qn+1不仅与输入状态有关，而且也与RS触发器原来的状态Q(也称为初态）有关， 得到的RS触发器的真值表如下：
[0008]
[0009] 在本发明中的RS触发器所用的四悬臂梁可动栅NMOS管的栅极并不是直接紧贴在 二氧化硅层上，而是依靠锚区的支撑悬浮在二氧化硅层上方。四悬臂梁可动栅NMOS管的悬 臂梁栅的下拉电压设计得与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，其悬臂梁栅才能下拉并到二氧化硅层使悬臂梁栅NMOS管 导通，当所加电压小于其阈值电压时悬臂梁栅就不能下拉，因此本发明中的RS触发器具有 较小的栅极漏电流降低了电路的功耗。
[0010] 有益效果：本发明的硅基低漏电流四悬臂梁可动栅MOS管的RS触发器是由一个四 悬臂梁可动栅MOS管来替代传统RS触发器中的两个由常规MOS管构成的。四悬臂梁可动 栅MOS管处于关断时，其悬臂梁栅处于悬浮状态，降低了栅极漏电流，从而该RS触发器的功 耗得到了降低。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明硅基低漏电流四悬臂梁可动栅MOS管的RS触发器的俯视图，
[0012] 图2为图1硅基低漏电流四悬臂梁可动栅MOS管的RS触发器的P-P'向的剖面 图，
[0013] 图3为图1硅基低漏电流四悬臂梁可动栅MOS管的RS触发器的A-A'向的剖面 图，
[0014] 图中包括：四悬臂梁可动栅MOS管1，电阻2,P型Si衬底3,引线4,栅氧化层5,悬 臂梁栅6,锚区7,悬臂梁下极板8,通孔9,源极10,漏极11。
【具体实施方式】
[0015] 本发明的硅基低漏电流四悬臂梁可动栅MOS管的RS触发器主要是由一个四悬臂 梁可动栅NMOS管构成。该四悬臂梁可动栅NMOS管由源极，漏极，栅极组成，形成漏极-源 极-漏极的结构，在源极和两个漏极之间分别有两个悬臂梁栅，悬臂梁栅不是附在氧化层 上的多晶硅，而是依靠锚区的支撑悬浮在氧化层的上方的，源极左侧的两个悬臂梁栅的悬 浮端之间留有一定缝隙以保证两个悬臂梁栅下拉时互不干扰，两个悬臂梁栅的位置关于 该MOS管漏-源-漏方向对称，同样地，源极右侧的两个悬臂梁栅也是如此。四悬臂梁栅 NMOS管是制作在P型硅衬底上，悬臂梁栅由A1制作，悬臂梁栅的锚区用多晶硅制作在栅氧 化层上。悬臂梁下方设有下拉电极板，下拉电极接地，下拉电极在悬臂梁栅下的部分被在二 氧化硅层包裹。在该RS触发器的源极左侧和右侧各有一个悬臂梁栅（6)作为该RS触发器 的输入端S和R，输出端Q在源极右侧的漏极和电阻之间输出，输出端&在源极左侧的漏极 和电阻之间输出，源极接地，为了保证当该M0S管导通时由电阻分压得出输出为低电平，电 阻的阻值远大于该M0S管导通的阻抗，源极左侧（10)另外的一个悬臂梁栅通过引线与右侧 的漏极相连，同样地，源极右侧另外一个悬臂梁栅通过引线与左侧的漏极相连，形成对称的 结构。
[0016] 当该RS触发器处于工作态时，定义Q= 1，&=0为触发器的1状态，定义Q= 0， & =