專利名稱：層疊壓控振蕩器諧振器的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種集成壓控振蕩器(VCO)，尤其是一種在無線ASIC中的具有電容器和變?nèi)荻O管的諧振器。
發(fā)明的背景在無線ASIC中需要一個(gè)穩(wěn)定的頻率將信息在頻率上上下移動。這個(gè)穩(wěn)定的頻率通常是將不穩(wěn)定的VCO(壓控振蕩器)利用PLL(相位鎖相環(huán))電路鎖定在一個(gè)非常穩(wěn)定的參考頻率例如13Mhz上而產(chǎn)生的。在

圖1中公開了一種包含一個(gè)相位檢測器150，一個(gè)濾波與放大器160，一個(gè)VCO，以及除數(shù)為72的除法器的PLL電路。PLL努力保持相位檢測器的輸入端I，II具有同樣的信號頻率.如果，例如相位檢測器的輸入端I的信號具有13Mhz(電話中的13Mhz時(shí)鐘)參考頻率，則相位檢測器150的另一個(gè)輸入端II努力保持同樣的頻率。這意味著VCO必須以72乘以13Mhz等于936Mhz的頻率運(yùn)行，因?yàn)槌ㄆ鲗CO的信號除以系數(shù)72。這樣，VCO的輸出信號III是非常穩(wěn)定的936Mhz信號，這將用于GSM波段。
由于移動終端經(jīng)常減小規(guī)格，越來越多的元件需要集成在同一ASIC上(專用集成電路)。在ASIC上集成VCO需要占據(jù)ASIC空間的大部分區(qū)域，由于區(qū)域成本是整個(gè)ASIC成本中的主要的部分，因此減小其規(guī)格是重要的。
在VCO中占據(jù)最大區(qū)域的是電感線圈，耦合電容以及變?nèi)荻O管。由于VCO的區(qū)域較大，向下附加在硅底上的電容也較大。附加電容用于減小VCO的頻率，其降低了調(diào)節(jié)范圍。由于附加電容的Q值較小，附加電容將減小整個(gè)諧振器的Q值。如果Q值被降低，VCO的噪聲操作將會降級，并且為了補(bǔ)償這種降級，VOO所消耗的能量將會增加。
這樣，本發(fā)明的主要的目的是減少單片芯片的VCO所占的區(qū)域。
發(fā)明的簡述上述的目的是通過集成VCO而實(shí)現(xiàn)的，尤其是在無線ASIC中具有電容以及變?nèi)荻O管的諧振器，在這里電容與變?nèi)荻O管相連并層疊其上。
感謝這種層疊的結(jié)構(gòu)，使得VCO中的諧振器的尺寸大為降低從而節(jié)省了ASIC中的很多區(qū)域資源。
由于電容器與變?nèi)荻O管相連，附加電容被短路，這樣提高了調(diào)節(jié)范圍，改進(jìn)了噪聲操作以及能量消耗。
采用上述變?nèi)荻O管的有效方法是使用一種雙向操作或者M(jìn)OS結(jié)構(gòu)的集電結(jié)，這些分別在權(quán)利要求3，4中描述。
在權(quán)利要求6的優(yōu)選實(shí)施例中，電容器是一個(gè)金屬-金屬電容器。
本發(fā)明的其它特征在其他的從屬權(quán)利要求當(dāng)中進(jìn)行描述。
附圖的簡要說明下面將參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，下面只是給出了一些示例，并在隨后的附圖中描述，其中附圖1表明了PLL中的VCO操作；附圖2示出了在集成VCO中在電容器與變?nèi)荻O管之間的附加電容器的示意性示圖；附圖3示出了根據(jù)本發(fā)明在電容器與變?nèi)荻O管之間的層疊示圖；附圖4是集成VCO的電路圖；以及附圖5是現(xiàn)有技術(shù)中單片的電容器與變?nèi)荻O管的示意性示圖。
本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述應(yīng)該強(qiáng)調(diào)本發(fā)明與未審定的申請“一個(gè)雙帶VCO”以及“一個(gè)VCO開關(guān)”，申請Telefonaktiebolaget LM Ericsson，發(fā)明人Magnus Nilsson(一個(gè)雙帶VCO)，Magnus Nilsson，ThomasMattsson(一個(gè)VCO開關(guān))。這些申請，“一個(gè)雙帶VCO”以及“一個(gè)VCO開關(guān)”合起來在本申請中作為參考。
下面將描述減少單片VCO的空間區(qū)域，同時(shí)提高VCO的工作性能的實(shí)施例。
附圖2示出了在VCO諧振器中用作耦合電容的一個(gè)金屬-金屬電容器80。該金屬-金屬電容器下面將被稱為M-M電容器。M-M電容器80包括兩個(gè)金屬板20，40以及在同樣的板之間的隔離層30。附圖2也示出了一個(gè)變?nèi)荻O管90，包括一個(gè)n電極70，以及一個(gè)p電極50以及在同樣的電極50，70之間的一個(gè)pn結(jié)。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是在本申請中變?nèi)荻O管被定義成壓控電容。本發(fā)明的主旨是使用M-M電容器并將其層疊在變?nèi)荻O管的頂部，分別在圖2，圖3中示出。在這種方式中，電容器80被放在變?nèi)荻O管90的頂部，這意味著VCO的諧振器將占據(jù)芯片110上較小的空間(基底)。在現(xiàn)有技術(shù)中在芯片上M-M電容器80通常被放在變?nèi)荻O管90的旁邊，如圖5所示。將電容器80與變?nèi)荻O管90彼此鄰近的放在芯片110上的原因是(見圖5)通常不允許在一個(gè)ASIC-過程中將M-M電容器放置在變?nèi)荻O管的頂部，這是由于在M-M電容器80以及底層的變?nèi)荻O管90之間的將產(chǎn)生增加的附加電容(見圖2)。由于這個(gè)附加電容120是一個(gè)存在于附加電容120中的不期望的電壓，以及漂浮于電容器80與變?nèi)荻O管90之間的不期望的電流(RF-信號)。附圖5中的附加電容將以一個(gè)有害的方式影響諧振器的Q值。
但是，根據(jù)圖3所示，本發(fā)明與VCO的集成以及無線ASIC有關(guān)。在諧振器中，耦合電容器80，即M-M電容器，通常將100連接在變?nèi)荻O管90上，這意味著附加電容130被短路。這意味著將M-M電容器層疊在變?nèi)荻O管的頂部不再有問題，如圖3所示，因?yàn)楦郊与娙?30不會影響諧振器，即沒有電流將流過附加電容。
如圖3所示，通過將電容80耦合在變?nèi)荻O管90上，如果使用終端線圈，VCO所占的空間區(qū)域?qū)⒔档鸵话?。如果線圈被集成在芯片上，VCO所占的空間區(qū)域?qū)⒔档?5％。由于移走了耦合電容器80的附加電容130，調(diào)節(jié)范圍將會提高，并且將改進(jìn)噪聲操作以及能量的消耗。
應(yīng)當(dāng)意識到，任何具有電容特征的設(shè)備都可以替代PN結(jié)，即一個(gè)MOS結(jié)構(gòu)，等。例如變?nèi)荻O管可以是以兩級操作的集電結(jié)。上述描述的實(shí)施例只涉及到層疊在一個(gè)變?nèi)荻O管上的電容器。當(dāng)然也應(yīng)當(dāng)意識到在VCO中通常在變?nèi)荻O管90的頂端層疊幾個(gè)或所有電容器80。
附圖4揭示了在無線ASIC中VCO的電路圖。下面的部分是VCO的活動部分，只占據(jù)了ASIC硅片的一個(gè)較小的區(qū)域。上面的部分諧振器，包括線圈120，耦合電容80以及變?nèi)荻O管，其占據(jù)了ASIC硅片的主要的區(qū)域。線圈120通常與耦合電容器80以及變?nèi)荻O管90一起所占據(jù)的區(qū)域是一樣的。提高VCO的Q值的方法是將線圈120放置在ASIC電路之外。
當(dāng)運(yùn)行圖4所示的芯片110上的VCO10，圖4中的耦合電容80層疊在變?nèi)荻O管90上。
上述描述的層疊原則已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行了成功的測試。
應(yīng)當(dāng)意識到VCO10可以在手工電子電路中運(yùn)行。但是，在優(yōu)選實(shí)施例中，VCO將被集成在移動終端的無線ASIC，即，一個(gè)移動電路或者移動計(jì)算機(jī)上。
應(yīng)當(dāng)注意到對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說本發(fā)明可以在不背離本發(fā)明的精神以及基本特征的基礎(chǔ)上以其它的方式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明所揭示的實(shí)施例應(yīng)被看作是示意，而不是限制。本發(fā)明的范圍由附加的權(quán)利要求而不是由前面的描述限定，并且在同等范圍內(nèi)的所有的改變將包含在其中。
權(quán)利要求
1.一種集成VCO(10)，尤其是一種在無線ASIC中的具有電容器(80)和變?nèi)荻O管(90)的諧振器，其特征在于所述的電容器(80)與所述的變?nèi)荻O管(90)相連，并層疊于其上。
2.如權(quán)利要求1所述的集成VCO，其特征在于所述的變?nèi)荻O管是二極管(90)。
3.如權(quán)利要求2所述的集成VCO，其特征在于所述的二極管是兩級操作的集電結(jié)。
4.如權(quán)利要求1所述的集成VCO，其特征在于所述的變?nèi)荻O管是一種MOS結(jié)構(gòu)。
5.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的集成VCO，其特征在于所述的電容器為耦合電容器(80)。
6.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的集成VCO，其特征在于所述的電容器(80)為金屬-金屬電容器(80)。
7.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的集成VCO，其特征在于所述的諧振器的所述的電容器(80)以及所述的變?nèi)荻O管(90)被集成在集成電路的基底(110)上。
8.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的集成VCO，其特征在于它包含幾個(gè)電容器(80)以及與其相連的變?nèi)荻O管(90)，其中所述的電容器與所述的變?nèi)荻O管相連并層疊于其上。
9.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的集成VCO，其特征在于它集成在一個(gè)無線ASIC上(110)。
10.一種無線ASIC，其特征在于它包括一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任何一個(gè)限定的集成VCO。
11.一種移動終端，其特征在于它包括根據(jù)權(quán)利要求1-10中任何一個(gè)限定的集成VCO和/或無線ASIC。
12.一種電子設(shè)備，尤其是一種計(jì)算機(jī)，其特征在于它包括根據(jù)權(quán)利要求1-10中任何一個(gè)限定的集成VCO和/或無線ASIC。
全文摘要
一種集成VCO(10),尤其是在無線ASIC(110)中,具有包括一個(gè)M－M電容器(80)以及變?nèi)荻O管(90)的諧振器,其中M－M電容器與變?nèi)荻O管(90)相連并層疊在其頂部。傳統(tǒng)的,由于附加電容在ASIC過程中M－M電容是不可能層疊在變?nèi)荻O管的頂部的。但是,由于M－M電容器(80)已經(jīng)與變?nèi)荻O管(90)相連(100),附加電容(130)被短路。這樣,M－M電容器層疊在變?nèi)荻O管的頂部,減小了諧振器的尺寸,節(jié)省了ASIC的價(jià)值空間(110),并提高了工作性能。
文檔編號H03B7/06GK1373927SQ0081277
公開日2002年10月9日 申請日期2000年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月13日
發(fā)明者M·尼爾松 申請人:艾利森電話股份有限公司