體接觸部分耗盡絕緣體上硅晶體管的制作方法
【專利摘要】公開了一種體接觸部分耗盡絕緣體上硅晶體管。實(shí)施例包括與可用在開關(guān)電路中的體接觸部分耗盡絕緣體上硅（PDSOI）晶體管有關(guān)的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。在一些實(shí)施例中，開關(guān)電路可包括用于為開關(guān)晶體管的體提供放電路徑的放電晶體管。可描述和要求保護(hù)其它實(shí)施例。
【專利說明】體接觸部分耗盡絕緣體上硅晶體管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的實(shí)施例一般涉及電路領(lǐng)域，更具體地，涉及體接觸部分耗盡絕緣體上硅
晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]部分耗盡絕緣體上硅(PDSOI)晶體管是對(duì)于低功率射頻(RF)開關(guān)裝置的最佳選擇，尤其是在價(jià)格、性能和功耗是關(guān)鍵要素的移動(dòng)應(yīng)用中。然而，PDSOI晶體管在處理較大信號(hào)時(shí)受到挑戰(zhàn)。具體地，PDSOI開關(guān)的大信號(hào)性能受rosoi晶體管的體的準(zhǔn)中性區(qū)域中的電荷累積影響。電荷累積會(huì)導(dǎo)致熱載流子累積、過度的柵極感應(yīng)漏極泄露(GIDL)、負(fù)跨導(dǎo)、柵極控制的損耗、遲滯等等。這些問題通?？杀环Q為浮置體效應(yīng)(FBE)。
[0003]在η溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(NMOS)器件中，用于抑制與FBE有關(guān)的熱載流子累積的最常用方式是創(chuàng)建用于累積電荷的放電路徑。負(fù)DC電壓被施加到NMOS的柵極，以關(guān)斷該NMOS同時(shí)體被保持浮置。因此，為了釋放累積電荷并且關(guān)斷跨越NMOS而形成的寄生雙極結(jié)型晶體管(BJT)，需要將負(fù)DC電壓傳送到體。
[0004]開發(fā)了一些技術(shù)來執(zhí)行該任務(wù)。這些技術(shù)包括使用二極管或連接有二極管的FET將體連接到柵極，甚至使用大電阻器(稱為“電阻性體接點(diǎn)”)施加等于柵電壓的負(fù)DC電壓。盡管這些技術(shù)可釋放熱電荷，關(guān)斷寄生BJT，并且有助于抑制由被關(guān)斷的FET生成的諧波，但是它們也可能在其它方面不利地影響該器件的操作。
[0005]例如，連接有二極管的FET可傳送施加于柵極的負(fù)DC電壓加上DC閾值電壓Vth(對(duì)應(yīng)于器件閾值電壓)。這可能損害電荷釋放機(jī)制的效率。
[0006]對(duì)于另一示例，電阻性體接點(diǎn)可能能夠?qū)⑦m當(dāng)?shù)呢?fù)DC電壓施加到器件的體；然而，該電阻器可能與插入損耗過大以及關(guān)于互調(diào)失真(MD)和二次諧波的性能下降相關(guān)聯(lián)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]在附圖的圖示中作為示例而非作為限制示出了實(shí)施例，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示類似的元件，并且其中:
[0008]圖1示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的開關(guān)電路。
[0009]圖2示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的切換操作的流程圖。
[0010]圖3是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示例性無線通信裝置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]將使用本領(lǐng)域技術(shù)人員通常用來向本領(lǐng)域其他技術(shù)人員傳達(dá)其工作實(shí)質(zhì)的術(shù)語來描述說明性實(shí)施例的各個(gè)方面。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，可僅利用所描述的方面中的一些方面來實(shí)踐替選實(shí)施例。為了說明的目的，闡述了特定裝置和配置以提供對(duì)說明性實(shí)施例的透徹理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，可在沒有具體細(xì)節(jié)的情況下來實(shí)踐替選實(shí)施例。在其它示例中，省略或簡(jiǎn)化了公知的特征以便不會(huì)使得說明性實(shí)施例難以理解。
[0012]此外，各種操作將以對(duì)理解本公開最有幫助的方式進(jìn)而被描述為多個(gè)離散操作；然而，描述的順序不應(yīng)被解釋為暗示這些操作必須是依賴于順序的。特別地，這些操作不需要按介紹的順序來執(zhí)行。[0013]反復(fù)地使用了短語“在一個(gè)實(shí)施例中”。該短語一般不是指的是同一實(shí)施例；然而，其可以指同一實(shí)施例。術(shù)語“包括”、“具有”和“包含”是同義的，除非上下文另外規(guī)定。
[0014]在為可結(jié)合各個(gè)實(shí)施例使用的語言提供一些澄清性上下文時(shí)，短語“A/B”和“A和/或B”表示(A)、(B)或(A和B);并且短語“A、B和/或C”表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和 C)、(B 和 C)或(A、B 和 C)。
[0015]可在本文中使用術(shù)語“與……耦合”連同其衍生詞?！榜詈稀笨梢允侵赶挛闹械囊粋€(gè)或多個(gè)?！榜詈稀笨梢允侵竷蓚€(gè)或更多個(gè)元件直接物理接觸或電接觸。然而，“耦合”還可以是指兩個(gè)或更多個(gè)元件彼此間接接觸，但是仍彼此配合或交互，并且可以是指一個(gè)或多個(gè)其它元件耦合或連接在被描述為彼此耦合的元件之間。
[0016]圖1示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的開關(guān)電路100。開關(guān)電路100可以是具有布置在絕緣層上的硅層的絕緣體上硅(SOI)器件，該絕緣層也可被稱為隱埋氧化物(BOX)層。在一些實(shí)施例中，另外的硅層可布置在絕緣層之下。
[0017]在各個(gè)實(shí)施例中，頂部硅層可為大約50至90納米(nm)厚，并且可以為二氧化硅或硅藍(lán)寶石層的絕緣層可為大約100至200nm厚。在一些實(shí)施例中，開關(guān)電路100可以是摻雜溝道下方的硅是移動(dòng)電荷載流子部分耗盡的部分耗盡SOI (rosoi)器件。部分耗盡區(qū)可稱為準(zhǔn)中性區(qū)域。
[0018]開關(guān)電路100可包括開關(guān)晶體管104。在開關(guān)電路100是rosoi的實(shí)施例中，開關(guān)晶體管104可具有在準(zhǔn)中性區(qū)域中累積電荷的趨勢(shì)。這里描述的實(shí)施例提供對(duì)這些累積電荷的放電，同時(shí)緩解了與被設(shè)計(jì)為解決FBE問題的其它技術(shù)有關(guān)的上述問題中的至少一部分問題。
[0019]開關(guān)晶體管104可包括柵極接點(diǎn)108、源極接點(diǎn)112、漏極接點(diǎn)116和體接點(diǎn)120。如所示出的，開關(guān)電路100還可包括電阻器124和128，電阻器124和128彼此串聯(lián)耦合并且還與源極接點(diǎn)112和漏極接點(diǎn)116耦合且耦合在源極接點(diǎn)112與漏極接點(diǎn)116之間。在一些實(shí)施例中，電阻器124和128可具有相等尺寸。開關(guān)電路100還可包括與柵極接點(diǎn)108率禹合的電阻器130。
[0020]盡管在圖1中開關(guān)晶體管104—般被示為NM0S，但是在其它實(shí)施例中，開關(guān)晶體管104可以是PM0S。
[0021]開關(guān)電路100還可包括放電晶體管132。放電晶體管132可用于創(chuàng)建用于釋放在開關(guān)晶體管104的準(zhǔn)中性區(qū)域中累積的電荷的放電路徑。放電晶體管132可包括柵極接點(diǎn)136、源極接點(diǎn)140和漏極接點(diǎn)144。柵極接點(diǎn)136可與位于電阻器124與128之間的節(jié)點(diǎn)148耦合；源極接點(diǎn)140可與體接點(diǎn)120耦合；并且漏極接點(diǎn)144可與柵極接點(diǎn)108耦合。
[0022]電阻器124和128可在節(jié)點(diǎn)148處以及因此在柵極接點(diǎn)136處提供虛擬地(例如，固定電勢(shì))。使用放電晶體管132來將體接點(diǎn)120、漏極接點(diǎn)116和源極接點(diǎn)112限制于節(jié)點(diǎn)148的固定電勢(shì)可有利于消除柵極接點(diǎn)108與體接點(diǎn)120之間的電勢(shì)差，因而釋放來自準(zhǔn)中性區(qū)域的電荷。[0023]圖2示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的切換操作200的流程圖。切換操作200可由根據(jù)一些實(shí)施例的開關(guān)電路(例如，開關(guān)電路100)來執(zhí)行。
[0024]在塊204處，切換操作200可包括接通開關(guān)電路。在一些實(shí)施例中，可通過接通開關(guān)晶體管(例如，開關(guān)晶體管104)以在源極接點(diǎn)與漏極接點(diǎn)之間傳遞信號(hào)(例如，射頻(RF)信號(hào))來接通開關(guān)電路。
[0025]在一些實(shí)施例中，可通過將正DC電壓(例如，2.5伏特(V))施加到開關(guān)晶體管的柵極接點(diǎn)來接通開關(guān)晶體管。放電晶體管的漏極接點(diǎn)(例如，漏極接點(diǎn)144)也將見到該正DC電壓。放電晶體管的柵極接點(diǎn)(例如，柵極接點(diǎn)136)可在虛擬地處見到O電壓。這可導(dǎo)致在放電晶體管處-2.5V的柵源電壓V_gs。這將關(guān)斷放電晶體管，并且效果是從開關(guān)電路移除放電晶體管。
[0026]在塊208，切換操作200可包括關(guān)斷開關(guān)電路以及提供開關(guān)晶體管的柵極與體之間的放電路徑。在一些實(shí)施例中，可通過關(guān)斷開關(guān)晶體管以阻止信號(hào)(例如，RF信號(hào))通過來關(guān)斷開關(guān)電路。在一些實(shí)施例中，可通過向開關(guān)晶體管的柵極接點(diǎn)施加負(fù)DC電壓(例如，-2.5V)來關(guān)斷開關(guān)晶體管。放電晶體管的漏極接點(diǎn)也將見到負(fù)DC電壓。這將導(dǎo)致在放電晶體管處2.5V的V_gs。這將接通放電晶體管132，從而通過將開關(guān)晶體管的柵極接點(diǎn)耦合到開關(guān)晶體管的體接點(diǎn)而創(chuàng)建放電路徑。由于不存在Vth降落，因此這可在無需提供電壓凈空的情況下來實(shí)現(xiàn)。
[0027]盡管一般就使用NMOS晶體管作為開關(guān)晶體管(也稱為“NMOS開關(guān)”)來討論了切換操作200，但是可使用適用于使用PMOS晶體管作為開關(guān)電路(也稱為“PMOS開關(guān)”)的實(shí)施例的切換操作。在各個(gè)實(shí)施例中，NMOS晶體管可用作要將負(fù)DC電壓傳送到開關(guān)晶體管的體的開關(guān)電路中的放電晶體管，而PMOS晶體管可用在要將正DC電壓傳送到開關(guān)晶體管的體的開關(guān)電路中。
[0028]如上所述使用開關(guān)電路100來提供放電路徑不會(huì)引起與連接有二極管的FET開關(guān)電路相關(guān)聯(lián)的、關(guān)于電壓閾值凈空的相同不利結(jié)果。示出了示例仿真，其中，關(guān)于連接有二極管的FET開關(guān)電路，開關(guān)電路100可與關(guān)于MD的3dB改進(jìn)、關(guān)于三次諧波的2.5dB改進(jìn)以及關(guān)于二次諧波的1.5dB改進(jìn)相關(guān)聯(lián)。
[0029]如上所述使用開關(guān)電路100來提供放電路徑也不會(huì)引起與電阻性體接點(diǎn)(BC)開關(guān)電路相關(guān)聯(lián)的、關(guān)于插入損耗的相同不利結(jié)果。示出了示例仿真，其中，關(guān)于電阻性BC開關(guān)電路，開關(guān)電路100可與關(guān)于插入損耗的40毫分貝(mdB)以上改進(jìn)、關(guān)于MD的IdB改進(jìn)、關(guān)于二次諧波的3.5dB改進(jìn)以及關(guān)于三次諧波的0.5dB改進(jìn)相關(guān)聯(lián)。
[0030]開關(guān)電路100可以是共柵放大器并且可被并入大量應(yīng)用中，包括但不限于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)開關(guān)、功率放大器、低噪聲放大器(LNA)、緩沖器、雙工器等。
[0031]開關(guān)電路100可被并入多種系統(tǒng)中。在圖3中示出了示例系統(tǒng)300的框圖。如所示出的，系統(tǒng)300包括功率放大器(PA)模塊302，在一些實(shí)施例中，該功率放大器模塊302可以是射頻(RF)PA模塊。如所示出的，系統(tǒng)300可包括與PA模塊302耦合的收發(fā)器304。PA模塊302可包括用于執(zhí)行多種操作(諸如，放大、切換、混合等)中的任意操作的開關(guān)電路100。在各個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)電路(例如，開關(guān)電路100)可另外/替選地包括在收發(fā)器304中以提供例如上轉(zhuǎn)換，或者包括在天線開關(guān)模塊(ASM) 306中以提供各種切換功能。
[0032]PA模塊302可從收發(fā)器304接收RF輸入信號(hào)RFin。PA模塊302可放大RF輸入信號(hào)RFin以提供RF輸出信號(hào)RFout。RF輸入信號(hào)RFin和RF輸出信號(hào)RFout均可以是傳送鏈的一部分，在圖3中分別以TX-RFin和TX-RFout來表示。
[0033]放大后的RF輸出信號(hào)RFout可經(jīng)由天線結(jié)構(gòu)308被提供到ASM306，這實(shí)現(xiàn)了 RF輸出信號(hào)RFout的空中(OTA)傳送。ASM306還可經(jīng)由天線結(jié)構(gòu)308接收RF信號(hào)，并且沿著接收鏈將所接收到的RF信號(hào)Rx耦合到收發(fā)器304。
[0034]在各個(gè)實(shí)施例中，天線結(jié)構(gòu)308可包括一個(gè)或多個(gè)定向和/或全向天線，包括例如偶極天線、單極天線、貼片天線、環(huán)形天線、微帶天線或適合于RF信號(hào)的OTA傳送/接收的任意其它類型的天線。
[0035]系統(tǒng)300可以是包括功率放大的任意系統(tǒng)。在各個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)系統(tǒng)300用于高RF功率和頻率下的功率放大時(shí)，將開關(guān)電路100包括在系統(tǒng)300中以切換RF信號(hào)會(huì)尤其有用。例如，將開關(guān)電路100包括到系統(tǒng)300中對(duì)于具有大約32dBm以上的功率以及大約1800兆赫茲(MHz)以上的頻率的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)信號(hào)以及具有大約34dBm以上的功率的低頻帶GSM信號(hào)(例如，800MHz至915MHz)的傳送尤其有利。
[0036]系統(tǒng)300可適合于地面通信和衛(wèi)星通信、雷達(dá)系統(tǒng)以及可能地各種工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用中的任意一個(gè)或多個(gè)。更具體地，在各個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)300可以是選自雷達(dá)裝置、衛(wèi)星通信裝置、移動(dòng)計(jì)算裝置(例如，電話、平板電腦、筆記本電腦等)、基站、廣播無線電或者電視放大器系統(tǒng)中的一個(gè)。
[0037]盡管根據(jù)以上示出的實(shí)施例描述了本公開，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離本公開的范圍的情況下，打算用來實(shí)現(xiàn)相同目的的各種替選和/或等同實(shí)現(xiàn)可替換所示出和描述的特定實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，可在各種實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)本公開的教導(dǎo)。該描述被視為說明性的而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種電路,包括: 開關(guān)晶體管，具有柵極接點(diǎn)、源極接點(diǎn)、漏極接點(diǎn)和體接點(diǎn)； 第一電阻器和第二電阻器，所述第一電阻器和所述第二電阻器彼此串聯(lián)耦合，并且還與所述源極接點(diǎn)和所述漏極接點(diǎn)耦合且耦合在所述源極接點(diǎn)與所述漏極接點(diǎn)之間；以及放電晶體管，具有與所述開關(guān)晶體管的體接點(diǎn)耦合的第一接點(diǎn)、與所述開關(guān)晶體管的柵極接點(diǎn)耦合的第二接點(diǎn)以及與所述第一電阻器和所述第二電阻器耦合的柵極接點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述柵極接點(diǎn)與所述第一電阻器與所述第二電阻器之間的第一節(jié)點(diǎn)耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述第一節(jié)點(diǎn)是虛擬地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電路是絕緣體上硅SOI器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中，所述SOI器件包括部分耗盡SOI器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電路是被配置成傳送負(fù)直流電壓的η溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管NMOS開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電路是被配置成傳送正直流電壓的P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管PMOS開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述第一電阻器和所述第二電阻器具有相同尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述放電晶體管的第一接點(diǎn)是所述放電晶體管的源極接點(diǎn)，并且所述放電晶體管的第二接點(diǎn)是所述放電晶體管的漏極接點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電路包括共柵放大器。
11.一種部分耗盡絕緣體上硅rosoi器件，包括: 第一晶體管，被配置成在接通時(shí)傳遞信號(hào)，而在關(guān)斷時(shí)阻止所述信號(hào)通過； 被配置成提供虛擬地的節(jié)點(diǎn)；以及 第二晶體管，具有與所述節(jié)點(diǎn)耦合的第一接點(diǎn)和與所述第一晶體管的體耦合的第二接點(diǎn)，以在所述第一晶體管關(guān)斷時(shí)提供到所述體的放電路徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的rosoi器件，其中，所述第一接點(diǎn)是柵極接點(diǎn)，并且所述第二接點(diǎn)是源極接點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1i所述的rosoi器件，還包括: 彼此串聯(lián)耦合的第一電阻器和第二電阻器， 其中，所述節(jié)點(diǎn)布置在所述第一電阻器與所述第二電阻器之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的rosoi器件，其中，所述第一晶體管包括與所述第一電阻器耦合的源極接點(diǎn)和與所述第二電阻器耦合的漏極接點(diǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的rosoi器件，其中，所述第二晶體管被配置成在所述第一晶體管接通時(shí)關(guān)斷。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的rosoi器件，其中，所述第二晶體管還被配置成在所述第一晶體管關(guān)斷時(shí)接通。
17.—種系統(tǒng),包括: 收發(fā)器，被配置成提供信號(hào)； 功率放大模塊，被配置成接收來自所述收發(fā)器的信號(hào)并且放大所述信號(hào)以進(jìn)行傳送；以及 開關(guān)電路，布置在所述收發(fā)器中或所述功率放大器模塊中，所述開關(guān)電路包括部分耗盡絕緣體上硅rosoi器件，所述rosoi器件具有: 開關(guān)晶體管，被配置成切換所述信號(hào)； 一對(duì)電阻器，被配置成在第一節(jié)點(diǎn)處提供虛擬地；以及 放電晶體管，與所述開關(guān)晶體管和所述第一節(jié)點(diǎn)耦合，并且被配置成提供用于釋放所述開關(guān)晶體管的體中的電荷的放電路徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述放電晶體管被配置成在所述開關(guān)晶體管關(guān)斷時(shí)提供所述放電路徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，傳送具有32dBM以上的功率并且具有1800兆赫茲以上的頻率的信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，傳送具有34dBM以上的功率并且具有800兆赫茲至915兆赫茲內(nèi)的頻率的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H03K17/687GK103516342SQ201310254880
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】喬治·努赫拉 申請(qǐng)人:特里奎恩特半導(dǎo)體公司