專利名稱：可變電容集成電子電路模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控的可變電容集成電子電路模組。本發(fā)明還涉及一種包括這樣模組的變頻振蕩器，以及一種包括該振蕩器的移動(dòng)電話終端。
背景技術(shù)：
許多電子電路應(yīng)用要求實(shí)現(xiàn)具有可變值的電容組件。具體地，可以數(shù)控電容組件， 使得它的電容值由數(shù)字化控制碼控制。則電容組件電性能上相當(dāng)于具有對(duì)應(yīng)于數(shù)字控制碼的電容的電容器(electric condenser) 0當(dāng)此控制碼變化，其變化引起電容組件內(nèi)的切換操作，使得電容值本身響應(yīng)于控制碼內(nèi)的變化而變化。圖1是電路襯底上的現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)控可變電容集成電子電路模組的布局圖。在所有附圖中以附圖標(biāo)記100表示的該模組，包括一組基本單元10，各基本單元10具有功能塊 11和控制塊12，控制接點(diǎn)將同一單元的控制塊12和功能塊11連接。功能塊11能夠在多個(gè)(通常兩個(gè))獨(dú)立電容值之間切換。功能塊11和控制塊12以矩陣布置分布在集成電路襯底的表面上，該矩陣布置由并置的塊的列以及行形成。X指示行的方向，且Y指示列的方向。方向X和方向Y在附圖中分別為水平和垂直。在已知的布局中，一邊的功能塊11和另一邊的控制塊12分布在隔開(kāi)的、連續(xù)交替的列上。這樣，功能塊11的列在兩列控制塊12之間且反之亦然。模組100還包括-分別標(biāo)記為1和2的兩個(gè)輸出通路，各輸出通路由置于襯底上方的通路片段形成，且平行于矩陣布置的行的方向X ；和-兩個(gè)供電通路，分別標(biāo)記為4和5，該供電通路置于襯底上方。模組100的各功能塊11具有兩輸出端，兩輸出端分別連接到兩輸出通路1或2之一的片段，以及另一輸出通路的片段。即，所有基本單元10的功能塊11都并聯(lián)連接在兩輸出通路1和2之間，使得將它們的獨(dú)立電容值相加以產(chǎn)生模組100的電容值。因此，在輸出通路1和輸出通路2之間產(chǎn)生模組100的可變電容。此外，輸出通路1和輸出通路2的片段沿列的方向Y在兩輸出通路中的一個(gè)通路和另一個(gè)通路之間交替。此外，各控制塊12具有分別連接到供電通路4和供電通路5中的一個(gè)和另一個(gè)的兩個(gè)供電端。這兩個(gè)供電通路4和5能夠分別連接到用于模組100的電源的標(biāo)記為Vcc的正極端以及標(biāo)記為&id的接地端。在常見(jiàn)布局中，兩供電通路4和5均由平行于矩陣布置中的列的方向Y安置的通路片段形成。此外，這些供電通路片段能夠在模組100的襯底上方以不同的金屬化層疊加， 而通路4的片段與通路5的片段一致。因此，在圖1中供電通路4和供電通路5的片段呈現(xiàn)混合。例如，圖2是用于這樣的數(shù)控可變電容集成電子電路模組的基本單元10的可能的實(shí)施方式的電路圖。這樣的基本單元的工作假定對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，且這里不詳細(xì)描述。附圖標(biāo)記6表示將同一個(gè)單元10的控制塊12和功能塊11連接的控制接點(diǎn)。在此圖中，供電通路4和供電通路5的片段再次呈現(xiàn)疊置。圖2還示出了各控制塊12包括摻雜阱，該摻雜阱形成在模組100的襯底中。為說(shuō)明，此摻雜阱假定為N型阱，且標(biāo)記為N-阱。 字母R、C和H分別表示模組100的三個(gè)控制位，該三個(gè)控制位共同形成用于模組100的電容的各基本單元的數(shù)字控制碼。在已知的方法中，當(dāng)模組100的電容值被要求逐漸增加時(shí)，基本單元10以預(yù)定順序切換。優(yōu)選地，此切換順序?qū)?yīng)于在模組100的矩陣布置中通過(guò)所有功能塊11的繞組通路。在圖1中，此通路由標(biāo)記為T的具有箭頭的線表示。此通路由在平行于矩陣布置的行的方向X上往返且在平行于列的方向Y上逐漸偏移的連續(xù)的通路組成。輸出通路1和輸出通路2的片段還分布在金屬化層中，該金屬化層疊加在模組100 的襯底上。在圖1的布置中，當(dāng)各輸出通路1或2的片段被投射到平行于襯底表面的平面中時(shí)，各輸出通路1或2的片段接連地與供電通路4和供電通路5的所有片段交叉。各交叉點(diǎn)是供電通路片段和相關(guān)的輸出通路片段之間的電容交互的位置。此電容交互在圖2中由被字母P表示的虛線的電容符號(hào)表示。然后將來(lái)自通路片段交叉點(diǎn)的四個(gè)電容添加到各基本單元10的功能塊11的單個(gè)電容值，且尤其添加到此單元的最小單個(gè)電容值。由于輸出通路和供電通路之間的此交叉點(diǎn)，不可能獲得模組100的小于4. 2pF(皮法)的最小電容值。當(dāng)這樣的模組100與變頻振蕩器中的電感連接時(shí)，模組100的最小電容值決定可能用于振蕩器的最大振蕩頻率。例如，采用0. 7nH(納亨)和剛描述的可變電容模組100，振蕩器不能夠產(chǎn)生4GHz (千兆赫)頻率的周期信號(hào)。然而，具有越來(lái)越多的諸如移動(dòng)電話終端之類的裝置，需要振蕩器能夠產(chǎn)生4GHz或4GHz以上的非常高的可變頻率信號(hào)。此外，各功能塊11包括摻雜區(qū)域，尤其是正摻雜區(qū)域，該摻雜區(qū)域必須與控制塊 12的N-阱分開(kāi)。在模組100的襯底內(nèi)正摻雜區(qū)域和N-阱沿矩陣布置的行的方向X的交替，防止列的更緊密布置。因此，可變電容模組的集成程度不能夠增加到超出限制值。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一目的是實(shí)現(xiàn)具有小于4. 2pF的最小電容值的可變電容集成電子電路模組。本發(fā)明的第二目的是提供具有大于或等于4GHz的最大頻率的變頻振蕩器。本發(fā)明的第三目的是提供可變電容集成電子電路模組，該可變電容集成電子電路模組滿足前述兩個(gè)目的之一或二者，且其集成程度不低于已知模組的集成程度。為實(shí)現(xiàn)這些目的，本發(fā)明提出一種數(shù)控可變電容集成電子電路模組，該可變電容集成電子電路模組通過(guò)在襯底表面分布功能快和控制塊而不同于已知的現(xiàn)有技術(shù)模組。在本發(fā)明的第一特征中，所述控制塊在矩陣布置中組成控制區(qū)，各控制區(qū)包括多個(gè)行部分。這些行部分均包括多個(gè)并置的控制塊，且這些行部分在矩陣布置中相鄰且在平行于列的方向偏置。此外，在所述矩陣布置的與所述控制區(qū)分開(kāi)的功能區(qū)內(nèi)，所述功能塊位于這些控制區(qū)之外。在本發(fā)明的第二特征中，所述兩個(gè)供電通路由在所述控制區(qū)內(nèi)且在所述功能區(qū)之外平行于所述矩陣布置的行而安置的供電通路片段形成，且所述輸出通路片段被安置在所述功能區(qū)內(nèi)以及所述控制區(qū)之外。在此方式中，輸出通路片段和供電通路片段均平行于所述矩陣布置的行。電路模組在輸出通路片段和供電通路片段之間不再有交叉點(diǎn)。因此通過(guò)本發(fā)明消除了這樣的交叉點(diǎn)的電容交互作用。此外，輸出通路片段和供電通路片段被安置在模組的分離的區(qū)中。以此方式，進(jìn)一步減少了這兩種類型的通路的片段之間的電容交互作用。同時(shí)，在矩陣布置的行的方向上，控制塊不再與模組的功能塊交替。不再存在將功能塊的摻雜區(qū)域與控制塊的摻雜阱分開(kāi)的約束條件。因此，矩陣布置的列能夠更接近，且因此模組具有增加的集成度。本發(fā)明的可變電容集成電子電路模組具體地可以包括1，000至10，000個(gè)基本單兀。由于根據(jù)本發(fā)明減小或消除了輸出通路片段和供電通路片段之間的電容交互作用，因此模組的最小電容值可以小于3. OpF，或甚至小于2. 5pF。本發(fā)明還提出一種數(shù)控變頻振蕩器，包括電感和如上所述的可變電容集成電子電路模組。這些振蕩器可以用于響應(yīng)于數(shù)字控制碼產(chǎn)生最大頻率大于3. 5GHz的周期信號(hào)，且最大頻率具體在3. 3GHz和4. 5GHz之間，所述數(shù)字控制碼傳輸?shù)娇勺冸娙菁呻娮与娐纺＝M且對(duì)應(yīng)于此模組的最小電容值。還提出一種移動(dòng)電話終端，包括這樣的數(shù)控變頻振蕩器。


通過(guò)如下結(jié)合附圖對(duì)非限制性示例的描述，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得明顯，其中-圖1是前面已經(jīng)描述的其現(xiàn)有技術(shù)中已知的數(shù)控可變電容集成電子電路模組的布局圖；-圖2是前面已經(jīng)描述的如現(xiàn)有技術(shù)中已知的數(shù)控可變電容集成電子電路模組的兩個(gè)基本單元的電路圖；-圖3a到3c表示用于根據(jù)本發(fā)明的數(shù)控可變電容集成電子電路模組的相同的布局圖；-圖3d是圖北的局部放大圖；-圖4是用于如圖3a到圖3d中示出的數(shù)控可變電容集成電子電路模組的控制區(qū)的可能的布局圖形的電路圖；-圖5是如圖3a到圖3d中示出的數(shù)控可變電容集成電子電路模組的截面圖；-圖6是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)控變頻振蕩器的電路圖；-圖7示出如圖6中示出的數(shù)控變頻振蕩器的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式在這些附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示同一元件，或表示具有相同功能的元件。具體地，圖3a到圖3d和圖4中的X和Y再次分別表示數(shù)控可變電容集成電子電路模組的矩陣布置的行和列的方向。因此，圖1和圖2中的電子元件在隨后的各附圖中被再次獨(dú)立地使用，而無(wú)需重復(fù)其描述。實(shí)際上，本發(fā)明的目的之一是集成電子電路模組中這些元件的新的布置，而沒(méi)有必要修改各獨(dú)立元件的原理或功能。
如圖3a到圖3d所示，本發(fā)明的可變電容集成電子電路模組100也由基本單元10 構(gòu)成，但各基本單元的功能塊11和控制塊12在電路襯底上不再互相鄰接地布置。所有的控制塊12，或至少控制塊12的大部分被聚集到一個(gè)或多個(gè)控制區(qū)120(圖3a)的矩陣布置中。接著將功能塊11聚集到一個(gè)或多個(gè)功能區(qū)110，該功能區(qū)110與控制區(qū)120分開(kāi)。在控制塊12的優(yōu)選布局中，各控制區(qū)120可以包括至少四個(gè)、優(yōu)選地至少八個(gè)行部分，該行部分在矩陣布置中相鄰，且在平行于列的方向隔開(kāi)。在此情況下，優(yōu)選地各控制區(qū)120可以具有外邊界，在布置中該外邊界為矩形。然而，各控制區(qū)120不必是完整的矩陣布置的水平切片。例如，在圖3a到圖3d表示的布局中，各區(qū)120在矩陣布置的左邊緣前的三個(gè)塊位置處停止。此外，構(gòu)成各控制區(qū)120的至少一些行部分可以分別包括至少四個(gè)、優(yōu)選地至少八個(gè)相鄰的控制塊12。在此方式中，能夠優(yōu)化電路模組100的表面使用。由于已經(jīng)解釋了各控制塊12的組成，集成電子電路模組的襯底具有在控制區(qū)120 內(nèi)的摻雜阱。由于本發(fā)明，這些摻雜阱能夠在各控制區(qū)120內(nèi)部在幾個(gè)相鄰控制塊12之間連續(xù)地延伸。即，同一連續(xù)的摻雜阱，例如N-阱，可以通過(guò)在各控制區(qū)120內(nèi)平行于矩陣布置的行連續(xù)地延伸過(guò)這些的控制塊而由幾個(gè)控制塊12共享。圖4示出控制區(qū)120的圖案， 該控制區(qū)120具有平行于矩陣布置的行的方向X延伸的連續(xù)的摻雜阱。于是，將矩陣布置的列更緊密結(jié)合，且在它們寬度能夠降低達(dá)10%。此外，摻雜阱可以通過(guò)跨越控制塊12的在Y方向相鄰的兩個(gè)行部分而由這兩個(gè)行部分共享。然后，將供電通路4和供電通路5的布置限制于控制區(qū)120的內(nèi)部。在這些區(qū)120 中，各通路4和通路5可以由平行于矩陣布置的行的方向X且在列的方向Y上以交替節(jié)距交替的片段組成，該交替節(jié)距對(duì)應(yīng)于塊的尺寸兩倍。圖北和圖4示出這樣的優(yōu)選布局。在遠(yuǎn)離各控制區(qū)120的外邊界一段距離處，供電通路4或供電通路5的各片段可以由在Y方向相鄰的控制塊12的兩個(gè)行部分共享。類似地，輸出通路1和輸出通路2的布置能夠被限制于模組100的(多個(gè))功能區(qū)Iio的內(nèi)部。圖: 示出輸出通路1和輸出通路2由在各區(qū)110內(nèi)平行于矩陣布置的行的方向X的通路片段構(gòu)成。因此，輸出通路1和輸出通路2與供電通路4和供電通路5沒(méi)有交叉，且基本遠(yuǎn)離供電通路4和供電通路5，使得一邊的通路1和通路2與另一邊的通路 4和通路5之間很大部分的電容交互作用被消除。在本發(fā)明的改進(jìn)方案中，各控制區(qū)120可以通過(guò)矩陣布置內(nèi)沒(méi)有控制塊12以及功能塊11的位置的連續(xù)片段而與和此控制區(qū)相鄰的(多個(gè))功能區(qū)110分開(kāi)。以此方式，區(qū) 120的接近區(qū)120的外邊界的相關(guān)的供電通路4、5的片段進(jìn)一步遠(yuǎn)離位于各功能區(qū)110內(nèi)部的輸出通路1、2的片段。因此，通過(guò)額外的范圍減小一邊的輸出通路1和2與另一邊的供電通路4和5之間的電容交互作用。在這些條件下，任何一個(gè)功能塊11在整個(gè)模組100 內(nèi)能夠具有約2. 3pF的最小獨(dú)立電容值。通過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的此最小電容值，在集成電子電路模組中具有的相同的光刻節(jié)距時(shí)，比已知的現(xiàn)有技術(shù)模組的最小值大約小1. 8倍。在圖 3a到圖3d中，矩陣布置內(nèi)沒(méi)有塊11和塊12的位置采用叉X表示。當(dāng)它們將相鄰的功能區(qū) 110和控制區(qū)120分開(kāi)時(shí)，它們還以附圖標(biāo)記130標(biāo)記。在根據(jù)本發(fā)明的模組100的一布局中，屬于同一基本單元的功能塊11和控制塊12 互相間隔開(kāi)。在圖北和圖3d中，箭頭示出在控制區(qū)的端點(diǎn)將控制塊12與功能塊11配對(duì)分配。此分配能夠在整個(gè)矩陣布置中邏輯延伸。將同一基本單元10的塊11和塊12連接的控制接點(diǎn)6是連續(xù)的。圖5是模組100的沿圖北指示的虛線V-V的橫截面。它示出在電路的金屬化層內(nèi)安置的一些控制接點(diǎn)6。在此圖中，附圖標(biāo)記101、S0和M1-M7分別表示集成電子電路模組100的襯底、此襯底上的有用表面區(qū)域和疊加在此表面上的7個(gè)金屬化層。層Ml到層M5包含跨越功能區(qū)110和控制區(qū)120的控制接點(diǎn)6。層M7包含功能區(qū)110 內(nèi)的輸出通路1和輸出通路2的片段。此外，金屬化層Ml包含控制區(qū)120內(nèi)的供電通路4 和供電通路5的片段。此外，當(dāng)整個(gè)模組的電容值被要求逐漸增加時(shí)，本發(fā)明的模組100的基本單元10 還能夠以對(duì)應(yīng)于通過(guò)矩陣布置的繞組通路的順序切換。具有圖3c中指示的方向箭頭T的通路示出了這樣的通過(guò)模組100的所有功能塊11的繞組通路。圖6示出包括模組100的變頻振蕩器1000的電路圖。附圖標(biāo)記200表示用于振蕩器的電感，且附圖標(biāo)記300表示補(bǔ)償模組100和電感200的能量損失的有源元件。當(dāng)電感200以集成電子電路軌道的形式產(chǎn)生時(shí)，它可以具有0.7nH的值。以已知的方式，振蕩器 1000產(chǎn)生的信號(hào)的頻率f由關(guān)系式l/f = (LC)1/2給出。然后利用振蕩器可能獲得的最大頻率是(LCfflin)172J0通過(guò)使用本發(fā)明，Cmin能夠大約等于2. 3pF，且因此振蕩器1000的最大頻率大約是4GHz。這樣的數(shù)控變頻振蕩器尤其適用于并入移動(dòng)電話終端中。在該終端內(nèi)，它能夠用于發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)的合成或用于接收的無(wú)線電信號(hào)的解調(diào)。為此，振蕩器1000通常被并入鎖相環(huán)。圖7是用于移動(dòng)電話終端2000的無(wú)線電接收器的一部分的功能圖。它示出了包括振蕩器1000的鎖相環(huán)的實(shí)現(xiàn)，以便將發(fā)射的數(shù)據(jù)和無(wú)線載波分開(kāi)。在此圖中，使用的字首縮略詞具有如下含義RF 由終端接收的射頻信號(hào)LNA 低噪聲放大器PLL:鎖相環(huán)BB 基帶濾波器ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換器IF:中間解調(diào)信號(hào)，和IFout 發(fā)射到接收器的解碼器的中間信號(hào)。應(yīng)理解，本發(fā)明可以被實(shí)施而改變已經(jīng)提及的至少一些優(yōu)點(diǎn)。具體地，可以改變穿過(guò)功能區(qū)Iio和控制區(qū)120之間的邊界的功能塊11對(duì)應(yīng)控制塊12的分配，以及集成電子電路模組的金屬化層中的控制接點(diǎn)6的布局。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控可變電容集成電子電路(100)，包括一組基本單元(10)，各基本單元(10) 具有功能塊(11)、控制塊(1 和控制接點(diǎn)(6)，所述功能塊(11)能夠在多個(gè)獨(dú)立電容值之間切換，所述控制接點(diǎn)(6)將同一基本單元的所述控制塊和所述功能塊連接，且所述功能塊和所述控制塊以矩陣布置分布在模組的襯底(101)的表面(SO)上，所述矩陣布置由并置的塊的列以及行形成；所述模組還包括兩個(gè)輸出通路(1，2)，所述兩個(gè)輸出通路(1, 分別由在所述襯底上安置的且平行于所述矩陣布置的行的輸出通路的片段組成，且各功能塊(11)具有兩個(gè)輸出端，所述兩個(gè)輸出端分別連接到所述兩個(gè)輸出通路中的一個(gè)的片段以及另一輸出通路的片段，所述模組還包括兩個(gè)供電通路G，5)，所述兩個(gè)供電通路(4，幻安置在所述襯底上，且各控制塊(1 具有兩個(gè)供電端，且所述兩個(gè)供電端分別連接到所述兩個(gè)供電通路中的一個(gè)供電通路和另一個(gè)供電通路，其特征在于，所述控制塊(1 在所述矩陣布置中組成控制區(qū)(120)，各控制區(qū)(120)包括多個(gè)行部分，所述行部分均包括多個(gè)并置的控制塊，所述行部分在所述矩陣布置中相鄰且在平行于列的方向隔開(kāi)偏移，且所述功能塊(11)位于所述控制區(qū)之外，在所述矩陣布置的與所述控制區(qū)分開(kāi)的功能區(qū)(110)內(nèi)，并且，所述兩個(gè)供電通路(4，幻由在所述控制區(qū)(120)內(nèi)且在所述功能區(qū)之外與所述矩陣布置的行平行地安置的供電通路的片段形成，且所述輸出通路(1，2)的片段安置在所述功能區(qū)(110)內(nèi)以及所述控制區(qū)之外。
2.如權(quán)利要求1所述的模組，其中，各控制區(qū)(120)包括至少四個(gè)行部分，優(yōu)選地包括至少八個(gè)行部分，在所述矩陣布置中所述行部分相鄰，且在平行于列的方向間隔開(kāi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的模組，其中，各控制區(qū)(120)的行部分中的至少一些均包括至少四個(gè)相鄰的控制塊(12)，優(yōu)選地，包括至少八個(gè)相鄰的控制塊(12)。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的模組，其中，所述襯底(101)包括在所述控制區(qū) (120)內(nèi)的摻雜阱，且所述摻雜阱跨越各控制區(qū)內(nèi)的與所述矩陣布置中的所述行平行的多個(gè)相鄰的控制塊(1 連續(xù)地延伸。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的模組，其中，各控制區(qū)(120)通過(guò)所述矩陣布置中沒(méi)有控制塊和功能塊的位置(130)的連續(xù)片段而與和所述控制區(qū)相鄰的功能區(qū)(110)分開(kāi)。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的模組，包括1，000個(gè)至10，000個(gè)基本單元(10)。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的模組，所述模組具有用于所述模組(100)的最小電容值，所述最小電容值小于3. OpF，優(yōu)選地，小于2. 5pF。
8.—種數(shù)控變頻振蕩器，包括電感(200)和根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的數(shù)控可變電容集成電子電路模組(100)。
9.如權(quán)利要求8所述的振蕩器，用于響應(yīng)于數(shù)字控制碼而產(chǎn)生最大頻率為3.5GHz至 4. 5GHz的周期信號(hào)，所述數(shù)字控制碼傳輸?shù)剿隹勺冸娙菁呻娮与娐纺＝M(100)且對(duì)應(yīng)于所述模組的電容的最小值。
10.一種移動(dòng)電話終端，包括根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的數(shù)控變頻振蕩器。
全文摘要
一種數(shù)控可變電容集成電子電路模組(100)，包括以矩陣布置的一組基本單元。各基本單元本身包括功能塊(11)、控制塊(12)和控制接點(diǎn)，所述功能塊能夠在兩個(gè)獨(dú)立電容值之間切換，所述控制接點(diǎn)將所述基本單元的所述控制塊和所述功能塊連接。所述功能塊和所述控制塊組成所述矩陣布置的不同的區(qū)(110，120)，以減少所述模組的輸出通路和供電通路之間的電容交互作用。所述功能塊還能夠以矩陣布置內(nèi)的繞組通路順序切換。本發(fā)明的模組能夠用于能夠產(chǎn)生4GHz信號(hào)的振蕩器。
文檔編號(hào)H01L23/522GK102576703SQ201080026142
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者紀(jì)堯姆·埃羅, 赫維·馬里 申請(qǐng)人:意法愛(ài)立信有限公司