硅基低漏电流固支梁栅MOS管乙类推挽功率放大器制造技术

本发明专利技术的硅基低漏电流固支梁栅MOS管乙类推挽功率放大器，由三个固支梁栅NMOS管，一个固支梁栅PMOS管，恒流源和LC回路构成。三个固支梁栅NMOS区别仅在于它们的固支梁栅的形状不同，第一固支梁栅NMOS管(1)的固支梁栅为宽梁，第二固支梁栅NMOS管和第三固支梁栅NMOS管的固支梁栅为窄梁。该功率放大器的固支梁栅MOS管是制作在Si衬底上，其栅极是依靠锚区的支撑悬浮在栅氧化层上方的，形成固支梁结构。当固支梁栅MOS管关断，固支梁处于悬浮状态，也就没有栅极漏电流，从而降低了电路的功耗，该交叉耦合的固支梁栅MOS管能够提供负阻给LC回路，从而补偿LC回路中电感的寄生电阻，从而提高本发明专利技术的乙类推挽功放输出端LC回路的品质因素。

【技术实现步骤摘要】
硅基低漏电流固支梁栅MOS管乙类推挽功率放大器
本专利技术提出了硅基低漏电流固支梁栅MOS管乙类推挽功率放大器，属于微电子机械系统的

技术介绍
随着电子技术的发展，人们在某些电子系统中需要输出较大的功率，例如在家用音响系统往往需要把声频信号的功率提高到几瓦到几十瓦。在一般的多级放大电路中，除了有电压放大电路，也需要一个向负载提供功率的放大电路。功率放大电路分为甲类，乙类等。甲类放大电路中，电源持续不断的给负载输送功率，信号越大，输送给负载的功率越多，即使在理想状态下，甲类功放的效率最高也只能达到50％，其中静态电流是造成甲类功放效率不高的主要因素。而乙类功率放大器把静态工作点向下移动，使信号等于零时电源输出功率也等于零，这样电源供给功率以及管耗都随着输出功率的大小而变，提高了效率。随着集成电路的发展，芯片的规模变得很大，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。所以对于功率放大器的低功耗的设计在集成电路的设计中显得越来越重要。本专利技术即是基于Si工艺设计了一种具有极低的栅极漏电流的固支梁栅MOS管乙类推挽功率放大器，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该乙类推挽功率放大器的功耗。
技术实现思路
技术问题:传统的乙类推挽功率放大器在输入交流信号时，N型MOS管和P型MOS管轮流导通成推挽式电路，传统MOS管由于栅极氧化层很薄，栅极和衬底之间场强很大，会有一定的栅极漏电流。在集成电路中，由于存在这样的漏电流会增加乙类推挽功率放大器的工作功耗。在本专利技术中可以使栅极漏电流得到有效的降低，同时该乙类功率放大器输出端LC回路并联了具有负阻特性的交叉耦合的固支梁栅MOS对管，能够补偿LC回路中电感的寄生电阻，从而提高本专利技术的乙类推挽功率放大器输出端LC回路的品质因素。技术方案：本专利技术的一种硅基低漏电流固支梁栅MOS管乙类推挽功率放大器由第一固支梁栅NMOS管、第二固支梁栅NMOS管、第三固支梁栅NMOS管、固支梁栅PMOS管、恒流源和LC回路构成，该功率放大器中的固支梁栅MOS管制作在P型Si衬底上，其输入引线都是利用多晶硅制作，固支梁栅MOS管的栅极依靠锚区的支撑悬浮在栅氧化层上方，形成固支梁栅，固支梁栅由Al制作,固支梁栅的锚区制作在栅氧化层上，固支梁栅下方设计有下拉电极板，第一固支梁栅NMOS管的下拉电极板通过高频扼流圈与电源-V2相连，固支梁栅PMOS管的下拉电极板通过高频扼流圈与电源+V2相连，第二固支梁栅NMOS管和第三固支梁栅NMOS管的下拉电极板接地，第一固支梁栅NMOS管的漏极通过高频扼流圈接+V1，固支梁栅PMOS管的漏极通过高频扼流圈接-V1，第一固支梁栅NMOS管和固支梁栅PMOS管的固支梁栅通过引线连在一起作为该乙类推挽功率放大器的输入端vi，第一固支梁栅NMOS管的源极与固支梁栅PMOS管的源极连在一起作为输出端vo，输出端通过一个隔直流电容与LC回路、交叉耦合的第二固支梁栅MOS管和第三固支梁栅MOS管相连，LC回路一端与第三固支梁栅NMOS管的漏极相连，第三固支梁栅NMOS管的漏极通过引线和锚区与第二固支梁栅NMOS管的固支梁栅连在一起并通过高频扼流圈与+V3相连，LC回路的另一端与第二固支梁栅NMOS管的漏极相连，第二固支梁栅NMOS管的漏极通过引线和锚区与第三固支梁栅NMOS管的固支梁栅连接一起并通过高频扼流圈与+V3相连，第二固支梁栅NMOS管的源极与第三固支梁栅NMOS管的源极连在一起并与恒流源相连，恒流源的另一端接地，第一固支梁栅NMOS管的固支梁栅为宽梁，第二固支梁栅NMOS管和第三固支梁栅NMOS管的固支梁栅为窄梁。所用的固支梁栅MOS的栅极并不是直接紧贴在氧化层上方，而是依靠锚区的支撑悬浮在氧化层上，形成固支梁结构，设计第一固支梁栅NMOS管和第二固支梁栅PMOS管的阈值电压VT的绝对值相等并且│VT│<│VA│，同时设计第一固支梁栅NMOS管和第二固支梁栅PMOS管的固支梁下拉电压的绝对值为Vpullin,│VA-V2│<Vpullin<│VA+V2│,VA是输入信号vi的幅值,设计第一固支梁栅NMOS管的固支梁栅为宽梁，第二固支梁栅NMOS管和第三固支梁栅NMOS管的固支梁栅为窄梁，该乙类推挽功率放大器工作时，将交流信号通过锚区加载到第一固支梁栅MOS管和固支梁栅PMOS管的固支梁开关之间，当输入信号处于正半周期时，第一固支梁栅MOS管的固支梁与其下拉电极板之间电压为│VA+V2│，大于固支梁下拉电压为Vpullin，所以第一固支梁栅MOS管的固支梁下拉与第一固支梁栅MOS管的栅氧化层贴紧，此时加载在栅极上的电压VA大于阈值电压VT，第一固支梁栅MOS管导通，而固支梁栅PMOS管的固支梁与其下拉电极板之间电压为│VA-V2│，小于固支梁下拉电压为Vpullin，所以固支梁栅PMOS管的固支梁是悬浮在栅氧化层上方，栅极氧化层中的场强比较小，因此固支梁栅PMOS管关断，当输入信号处于负半周期时情况则相反，这样就使该乙类推挽功率放大器中的第一固支梁栅MOS管和固支梁栅PMOS管随着输入信号的变化处于交替导通与关断，第一固支梁栅MOS管和固支梁栅PMOS管的关断意味着其固支梁栅MOS管的固支梁是悬浮在栅氧化层上方，栅极氧化层中的场强比较小，大大降低了栅极漏电流，从而降低了电路的功耗，该乙类功率放大器输出端接LC回路和交叉耦合的固支梁栅MOS对管，交叉耦合的固支梁栅MOS对管由第二固支梁栅MOS管和第三固支梁栅MOS管组成，设计第二固支梁栅MOS管和第三固支梁栅MOS管的阈值电压VT相等，同时设计第二固支梁栅MOS管和第三固支梁栅MOS管的阈值电压VT与它的固支梁下拉电压Vpullin相等，当第二固支梁栅MOS管和第三固支梁栅MOS管的固支梁与下拉电极板间的电压大于阈值电压VT的绝对值，所以固支梁被下拉到栅氧化层上，所以第二固支梁栅MOS管和第三固支梁栅MOS管导通，当第二固支梁栅MOS管和第三固支梁栅MOS管的固支梁和下拉电极板之间的电压小于阈值电压VT，固支梁是悬浮在栅氧化层上方，处于截止，该交叉耦合的固支梁栅MOS管对管在稳定工作时，第二固支梁栅MOS管和第三固支梁栅MOS管交替导通与关断，当固支梁栅MOS管关断，固支梁处于悬浮状态，也就没有栅极漏电流，从而降低了电路的功耗，该交叉耦合的第二固支梁栅MOS管和第三固支梁栅MOS管能够提供负阻给LC回路，从而补偿LC回路中电感的寄生电阻，从而提高该乙类推挽功放输出端LC回路的品质因素。硅基低漏电流固支梁栅MOS管乙类推挽功率放大器的制备方法包括以下几个步骤：1)准备P型Si衬底；2)初始氧化，生长SiO2层，作为掺杂的屏蔽层；3)光刻SiO2层，刻出N阱注入孔；4)N阱注入，在氮气环境下退火；退火完成后，在高温下进行杂质再分布，形成N阱；5)去除硅表面的全部氧化层；6)底氧生长。通过热氧化在平整的硅表面生长一层均匀的氧化层，作为缓冲层。7)沉积氮化硅，然后光刻和刻蚀氮化硅层，保留有源区的氮化硅，场区的氮化硅去除；8)场氧化。对硅片进行高温热氧化，在场区生长了所需的厚氧化层；9)去除氮化硅和底氧层，采用干法刻蚀技术将硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基低漏电流固支梁栅MOS管乙类推挽功率放大器，其特征是该放大器由第一固支梁栅NMOS管(1)、第二固支梁栅NMOS管(15)、第三固支梁栅NMOS管(16)、固支梁栅PMOS管(2)、恒流源(14)和LC回路构成，该功率放大器中的固支梁栅MOS管制作在P型Si衬底(3)上，其输入引线(4)都是利用多晶硅制作，固支梁栅MOS管的栅极依靠锚区(7)的支撑悬浮在栅氧化层(5)上方，形成固支梁栅(6)，固支梁栅(6)由Al制作,固支梁栅(6)的锚区(7)制作在栅氧化层(5)上，固支梁栅(6)下方设计有下拉电极板(8)，第一固支梁栅NMOS管(1)的下拉电极板(8)通过高频扼流圈与电源‑V2相连，固支梁栅PMOS管(2)的下拉电极板(8)通过高频扼流圈与电源+V2相连，第二固支梁栅NMOS管(15)和第三固支梁栅NMOS管(16)的下拉电极板(8)接地，第一固支梁栅NMOS管(1)的漏极(11)通过高频扼流圈接+V1，固支梁栅PMOS管(2)的漏极(18)通过高频扼流圈接‑V1，第一固支梁栅NMOS管(1)和固支梁栅PMOS管(2)的固支梁栅(6)通过引线(4)连在一起作为该乙类推挽式功率放大器的输入端vi，第一固支梁栅NMOS管(1)的源极与固支梁栅PMOS管(2)的源极连在一起作为输出端vo，输出端通过一个隔直流电容与LC回路、交叉耦合的第二固支梁栅MOS管(15)和第三固支梁栅MOS管(16)相连，LC回路一端与第三固支梁栅NMOS管(16)的漏极(11)相连，第三固支梁栅NMOS管(16)的漏极(11)通过引线(10)和锚区(7)与第二固支梁栅NMOS管(15)的固支梁栅(6)连在一起并通过高频扼流圈与+V3相连，LC回路的另一端与第二固支梁栅NMOS管(15)的漏极(11)相连，第二固支梁栅NMOS管(15)的漏极(11)通过引线(10)和锚区(7)与第三固支梁栅NMOS管(16)的固支梁栅(6)连载一起并通过高频扼流圈与+V3相连，第二固支梁栅NMOS管(15)的源极(12)与第三固支梁栅NMOS管(16)的源极(12)连在一起并与恒流源相连，恒流源的另一端接地，第一固支梁栅NMOS管(1)的固支梁栅(6)为宽梁，第二固支梁栅NMOS管(15)和第三固支梁栅NMOS管(16)的固支梁栅(6)为窄梁。...

【技术特征摘要】
1.一种硅基低漏电流固支梁栅MOS管乙类推挽功率放大器，其特征是该放大器由第一固支梁栅NMOS管(1)、第二固支梁栅NMOS管(15)、第三固支梁栅NMOS管(16)、固支梁栅PMOS管(2)、恒流源(14)和LC回路构成，该功率放大器中的固支梁栅MOS管制作在P型Si衬底(3)上，其输入引线(4)都是利用多晶硅制作，固支梁栅MOS管的栅极依靠锚区(7)的支撑悬浮在栅氧化层(5)上方，形成固支梁栅(6)，固支梁栅(6)由Al制作,固支梁栅(6)的锚区(7)制作在栅氧化层(5)上，固支梁栅(6)下方设计有下拉电极板(8)，第一固支梁栅NMOS管(1)的下拉电极板(8)通过高频扼流圈与电源-V2相连，固支梁栅PMOS管(2)的下拉电极板(8)通过高频扼流圈与电源+V2相连，第二固支梁栅NMOS管(15)和第三固支梁栅NMOS管(16)的下拉电极板(8)接地，第一固支梁栅NMOS管(1)的漏极(11)通过高频扼流圈接+V1，固支梁栅PMOS管(2)的漏极(18)通过高频扼流圈接-V1，第一固支梁栅NMOS管(1)和固支梁栅PMOS管(2)的固支梁栅(6)通过引线...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小平，王小虎，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32