[发明专利]硅基低漏电流悬臂梁栅MOS管交叉耦合振荡器

说明书

技术领域

本发明提出了硅基低漏电流悬臂梁栅MOS管交叉耦合振荡器，属于微电子机械系统的技术领域。

背景技术

随着现代通信的飞速发展，高稳定高性能的振荡器已经成为决定系统性能优劣的关键部件之一。振荡器的应用很广，微处理机，蜂窝电话，测试仪器设备等都要用到振荡器，特别是在军事侦察，雷达，通信领域中，需要采用信号源作为日益复杂的基带信息的载波，对振荡器的稳定性提出更高的要求。振荡器在很高频率下工作，会导致芯片功耗问题变的日益明显，太高的功耗会对芯片的散热提出更高的要求，还会使芯片的性能受到影响。对于振荡器的低功耗的设计在超大规模集成电路的设计中显得越来越重要。

交叉耦合振荡器因为其优越的相位噪声性能，并且单片电感逐渐出现在双极和CMOS工艺中，使得基于无源谐振元件的交叉耦合振荡器得以广泛应用。常规的交叉耦合振荡器在大规模集成电路中，功耗问题日益明显。本发明即是基于Si工艺设计了一种具有极低的栅极漏电流的悬臂梁栅MOS管交叉耦合振荡器，采用可动栅极的结构，可以有效的减少栅极漏电流从而降低交叉耦合振荡器的功耗。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提供一种硅基悬臂梁栅MOSFET的交叉耦合振荡器，使用硅基悬臂梁栅MOSFET替代传统的MOSFET。传统的交叉耦合振荡器形成稳定振荡后两个MOS管交替导通和截止。传统的MOS管在截止时，由于传统MOS管栅极氧化层很薄，导致栅极氧化层中的场强很大，通常会产生一定的漏电流。在超大规模集成电路中，由于存在这样的漏电流会增加振荡器的工作功耗。在本发明中可以使这种漏电流得到有效的降低。

技术方案：本发明的一种硅基低漏电流悬臂梁栅MOS管交叉耦合振荡器由第一悬臂梁栅NMOS管，第二悬臂梁栅NMOS管，LC谐振回路和恒流源组成，该交叉耦合振荡器中的悬臂梁栅NMOS管制作在P型Si衬底上，该第一悬臂梁栅NMOS管和第二悬臂梁栅NMOS管的栅极是依靠锚区的支撑悬浮在栅氧化层上方形成悬臂梁栅，悬臂梁栅的两个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，第一悬臂梁栅NMOS管和第二悬臂梁栅NMOS管的N+有源区源极通过通孔与引线连在一起并与恒流源相连，恒流源另一端接地，第一悬臂梁栅NMOS管的N+有源区漏极通过锚区、通孔和引线与悬第二悬臂梁栅NMOS管的悬臂梁栅连接，第二悬臂梁栅NMOS管的N+有源区漏极通过锚区、通孔和引线与第一悬臂梁栅NMOS管的悬臂梁栅连接从而形成交叉耦合结构，LC谐振回路接在第一悬臂梁栅NMOS管和第二悬臂梁栅NMOS管的漏极之间。

根据权利要求1所述的硅基低漏电流悬臂梁栅MOS管交叉耦合振荡器，其特征在于用具有悬臂梁栅MOS管代替传统的MOS管,悬臂梁栅是依靠锚区的支撑悬浮在栅氧化层的上方，形成悬臂梁结构，通过设计使第一悬臂梁栅NMOS管和第二悬臂梁栅NMOS管的阈值电压相等，并使悬臂梁栅的下拉电压与第一悬臂梁栅NMOS管和第二悬臂梁栅NMOS管阈值电压相等，在栅极和下拉电极板之间的电压小于阈值电压，悬臂梁栅是悬浮在氧化层上方，此时的栅极电容较小，当栅极和下拉电极板之间的电压大于阈值电压时，悬臂梁此时下拉到氧化层上面，从而使MOS管导通，栅电容也增大，该硅基悬臂梁栅MOS管交叉耦合振荡器产生稳定振荡后，第一悬臂梁栅NMOS管和第二悬臂梁栅NMOS管交替导通与关断，当悬臂梁栅MOS管关断时，悬臂梁栅是悬浮的，栅极氧化层中的场强比较小，栅极漏电流很小,相对于传统MOS管在截止时栅极氧化层很薄会产生一定的栅极漏电流，该交叉耦合振荡器中的悬臂梁栅MOS管关断时，悬臂梁栅是悬浮的，栅极氧化层中的场强比较小，因此该硅基悬臂梁栅MOS管交叉耦合振荡器在工作时的栅极漏电流大大减小,从而使得该硅基悬臂梁栅MOS管交叉耦合振荡器的功耗得到有效的降低。

设计交叉耦合的悬臂梁栅MOS对管的阈值电压相等，同时设计悬臂梁栅的下拉电压和悬臂梁栅MOS管的阈值电压相等。当栅极和下拉电击板之间的电压大于阈值电压时，悬臂梁此时下拉到氧化层上面，从而使悬臂梁栅MOS管导通。在栅极和下拉电极板之间的电压小于阈值电压，悬臂梁栅是悬浮在氧化层上方，栅极氧化层中的场强比较小，漏电流大大减小。该交叉耦合振荡器形成稳定振荡后两个悬臂梁栅MOS管交替导通和截止。对于传统MOS管在截止时，由于栅极氧化层很薄，导致栅极氧化层中的场强很大，通常会产生一定的直流漏电流，本发明中的悬臂梁栅MOS管截止时，悬臂梁栅是悬浮的，栅极氧化层中的场强比较小，因此悬臂梁栅MOS管交叉耦合振荡器的漏电流大大减小。

悬臂梁栅MOS管交叉耦合振荡器的制备方法包括以下几个步骤：