[发明专利]背栅控制可变电抗器

说明书

本发明涉及背栅控制可变电抗器。本公开涉及半导体结构，更特别地，涉及背栅控制可变电抗器及其使用和制造方法。该可变电抗器包括：并联设置的多个晶体管；耦合到所述多个晶体管的背栅的电压控制节点；以及耦合到所述多个晶体管的源极和漏极的偏置电压节点。

技术领域

本发明涉及半导体结构，更特别地，涉及一种背栅控制可变电抗器及其使用和制造方法。

背景技术

可变电抗器用在电压控制振荡器(VCO)中用于频率调谐，其中VCO频率由控制电压调谐。电压控制振荡器具有许多应用，诸如用于FM发射机和锁相环的频率调制。锁相环可以用于例如调谐蜂窝电话或其他无线设备的频率合成器。

基于二极管的可变电抗器以反向偏置状态操作，其中反向偏置的量控制耗尽区的厚度并由此控制可变电抗器的结电容。电容与施加电压的平方根成反比。常规的基于MOS的可变电抗器以积累模式或反转模式操作。栅电容是相对栅偏置的函数。也就是，可变电抗器显示作为控制电压(C-V曲线)的函数的电容。通过示例的方式，基于LC(电感器/电容器)库(tank)的VCO具有作为可变电抗器电容的函数的输出频率。

常规的可变电抗器表现出高增益、高噪声、高AC耦合和有限的控制电压范围。更具体地，常规的基于金属氧化物半导体电容器(MOSCAP)的可变电抗器使用Vgs电压作为控制电压，其具有陡的斜率的C-V曲线。电容值对控制电压电平敏感，其中VCO增益(Kv)高。另外，由于高增益，VCO相位噪声对控制电压噪声敏感。此外，为了偏置基于MOSCAP的可变电抗器，在MOSCAP器件的栅极上需要AC耦合电容器和DC耦合电阻器，这增加了设计复杂度、面积和寄生电容。电阻也贡献了噪声。最后，基于MOSCAP的可变电抗器具有受到栅极上的可靠性约束限制的小的控制电压范围。

发明内容

在本公开的一方面，一种可变电抗器包括：多个并联设置的晶体管；耦合到所述多个晶体管的背栅的电压控制节点；以及耦合到所述多个晶体管的源极和漏极的偏置电压节点。

在本公开的一方面，一种可变电抗器包括：直接耦合到一对晶体管的背栅以实现栅电容调谐的电压控制节点；以及直接耦合到所述晶体管的源极和漏极的偏置电压节点。所述晶体管通过在所述电压控制节点处施加的电压而被背栅控制。

在本公开的一方面，一种使用可变电抗器的方法包括应用所述可变电抗器的阈值电压对背栅偏置的依赖性以实现栅电容调谐。

附图说明

通过本公开的示例性实施例的非限制性实例并参考所述多个附图，在以下详细描述中描述本公开。

图1示出了根据本公开的方面的背栅控制可变电抗器。

图2示出了根据本公开的方面的直接耦合到背栅控制可变电抗器的VCO。

图3示出了根据本公开的方面的直接耦合到背栅控制可变电抗器的VCO。

图4示出了根据本公开的方面的包括背栅控制可变电抗器的模拟的C-V曲线。

图5示出了根据本公开的方面的背栅控制可变电抗器的频率调谐和Kv曲线。

具体实施方式

本公开涉及半导体结构，更特别地，涉及背栅控制可变电抗器及其使用和制造方法。更具体地，本公开提供了一种使用背栅作为电压控制(VCTRL)节点的可变电抗器。有利地，与常规可变电抗器相比，背栅控制可变电抗器具有低噪声、低增益、直接耦合到VCO的能力以及宽的控制电压范围。