專利名稱：高頻開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高頻開關(guān)，尤其涉及使用于無線通信設(shè)備的前端部的高頻開關(guān)。
背景技術(shù)：
使用于便攜式電話機(jī)的前端部的高頻開關(guān),例如使用在GSM(Global System forMobile Communications，全球移動(dòng)通信系統(tǒng))終端時(shí)，因?yàn)檩敵?5dBm的高功率，因此需要可以適應(yīng)這種高功率。
作為與此相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，已經(jīng)公開了串聯(lián)連接多個(gè)FET (Field EffectTransistor,場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成高頻開關(guān)的各開關(guān)部，并且將施加在各開關(guān)的電壓均等分配在作為構(gòu)成要素的多個(gè)FET上，從而提高高頻開關(guān)的內(nèi)壓的結(jié)構(gòu)(引用文獻(xiàn)I)。
專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2005-515657號公報(bào)。
然而，形成在娃基板的MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor,金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管)在源極/漏極各端子和基極端子之間具有寄生二極管。并且，如果在發(fā)送信號時(shí)從導(dǎo)通端口(ON Port)側(cè)的開關(guān)部通過共用端口輸入到天線的功率變大，則在構(gòu)成截止端口(OFF Port)側(cè)開關(guān)部的MOSFET中，會(huì)使距共用端口近的MOSFET的上述寄生二極管導(dǎo)通，從而會(huì)產(chǎn)生信號波形失真的現(xiàn)象。該現(xiàn)象會(huì)使高頻開關(guān)的失真特性(諧波特性)劣化，但是上述現(xiàn)有技術(shù)不能解決這樣的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述問題，即在構(gòu)成各開關(guān)部的金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor:M0SFET)中在連接在共用端口的MOSFET的基極端子與連接在共用端口的端子(漏極端子)之間連接電容器。從而，將從共用端口向截止端口(OFF Port)側(cè)的開關(guān)施加的高功率的發(fā)送信號向基極端子進(jìn)行前饋，從而防止上述寄生二極管被導(dǎo)通，因此其目的為抑制高頻開關(guān)的失真特性的劣化。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的高頻開關(guān)，包括:向天線輸出發(fā)送信號的共用端口 ；輸入上述發(fā)送信號的發(fā)送端口 ；連接在多個(gè)上述發(fā)送端口和上述共用端口之間，并導(dǎo)通或者切斷從各發(fā)送端口到上述共用端口的上述發(fā)送信號的多個(gè)開關(guān)部。且上述開關(guān)部具有形成在硅基板的一個(gè)以上的M0SFET，并且在上述MOSFET中在連接在上述共用端口的MOSFET的基極端子和連接在上述共用端口的端子之間連接有電容器。
即，根據(jù)本發(fā)明的高頻開關(guān)，通過上述電容，將從共用端口側(cè)向OFF Port側(cè)的開關(guān)輸入的高功率的發(fā)送信號向基極端子進(jìn)行前饋，從而防止寄生二極管被導(dǎo)通。
使用根據(jù)本發(fā)明的高頻開關(guān)，可抑制高頻開關(guān)的失真特性的劣化。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的高頻開關(guān)和連接有前饋電容器的MOSFET的等效電路的圖。
圖2是示出在現(xiàn)有高頻開關(guān)中OFF Port的開關(guān)部使失真特性劣化的現(xiàn)象的圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的高頻開關(guān)中防止發(fā)送信號失真特性劣化的前饋電容的功能的說明圖。
具體實(shí)施例方式下面對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的高頻開關(guān)進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的高頻開關(guān)A和連接有前饋電容器的MOSFET的等效電路B的圖紙。高頻開關(guān)一般使用于無線通信設(shè)備的前端部，并且具有根據(jù)發(fā)送/接收的轉(zhuǎn)換、接收方式的轉(zhuǎn)換以及發(fā)送方式的轉(zhuǎn)換中的至少一個(gè)進(jìn)行端口轉(zhuǎn)換的功能。根據(jù)本實(shí)施方式的高頻開關(guān)，可以為由根據(jù)發(fā)送方式的轉(zhuǎn)換進(jìn)行端口轉(zhuǎn)換的SPDT(Single Pole DoubleThrow,單刀多擲)開關(guān)構(gòu)成的高頻開關(guān)。圖1的A是示出根據(jù)本實(shí)施方式的由SPDT開關(guān)構(gòu)成的高頻開關(guān)的圖。根據(jù)本實(shí)施方式的高頻開關(guān)，根據(jù)發(fā)送方式的轉(zhuǎn)換進(jìn)行端口轉(zhuǎn)換。即，例如進(jìn)行在GSM終端的波段的轉(zhuǎn)換(例如，窄帶的850NHz和寬帶的1900MHz的轉(zhuǎn)換)。如圖1的A所示，高頻開關(guān)I包括通過共用端口 CX共同(并聯(lián))連接在天線110的第I開關(guān)部100A和第2開關(guān)部100B。第I開關(guān)部100A連接在第I發(fā)送端口 TXl和共用端口 CX之間，第2開關(guān)部100B連接在第2發(fā)送端口 TX2和共用端口 CX之間。第I開關(guān)部1 00A根據(jù)輸入到第I共用柵極端子GATE_TX1的控制信號，導(dǎo)通或切斷來自第I發(fā)送端口 TXl的第I發(fā)送信號。導(dǎo)通時(shí)，第I開關(guān)部100A將輸入到第I發(fā)送端口 TXl的第I發(fā)送信號(例如850MHz的發(fā)送信號)輸出到共用端口 CX。并且，從共用端口CX向天線110輸出第I發(fā)送信號。第2開關(guān)部100B根據(jù)輸入到第2共用柵極端子GATE_TX2的控制信號，導(dǎo)通或切斷來自第2發(fā)送端口 TX2的第2發(fā)送信號。導(dǎo)通時(shí)，第2開關(guān)部100B將輸入到第2發(fā)送端口 TX2的第2發(fā)送信號(例如1900MHz的發(fā)送信號)輸出到共用端口 CX。并且，從共用端口 CX向天線110輸出第2發(fā)送信號。即，高頻開關(guān)I可以通過使得第I開關(guān)部100A或第2開關(guān)部100B中任意一個(gè)導(dǎo)通發(fā)送信號，另一個(gè)切斷發(fā)送信號來進(jìn)行發(fā)送端口的轉(zhuǎn)換。以下，將導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)部稱為導(dǎo)通端口(ON Port)的開關(guān)部，將切斷狀態(tài)的開關(guān)部稱為截止端口(OFF Port)的開關(guān)部。第I開關(guān)部100A包括串聯(lián)連接的多個(gè)MOSFET(ΤΣ Ω)。其中，MOSFETO^ ω)具有源極端子和漏極端子，但是這些端子在MOSFET的結(jié)構(gòu)上沒有區(qū)別。因此，在本說明書中為了方便，在連接在天線110的第I開關(guān)部100Α的各MosfetO^ ω)中，假設(shè)距天線Iio近的一側(cè)的端子為漏極端子來進(jìn)行說明。并且，MOSFET (Τ Σ Ω) “串聯(lián)連接”是指一個(gè)MOSFET (Τ Σ Ω)的源極端子或漏極端子中的任意一個(gè)與另一個(gè)MOSFET (ΤΣ Ω)的源極端子或漏極端子中的任意一個(gè)相連接的狀態(tài)。并且各MOSFET (Τ Σ Ω)使用η型MOSFET進(jìn)行說明。MOSFET (Τ Σ Ω)可以形成在SOI (Silicon On Insulator,絕緣體上娃)基板上。形成在SOI基板上的MOsfeto^ Ω)具有:形成在由氧化硅(Sio2)組成的絕緣層上的硅層上的FET元件以元件單體的方式被其絕緣層包圍的結(jié)構(gòu)，并且各FET通過作為絕緣體的氧化硅相互被電分離。
第I開關(guān)部100A還包括，在各MOSFET (ΤΣ Ω)的柵極端子和第I共用柵極端子GATE_TX1之間配置的柵極電阻Rgate和各MOSFET(Tsi2)的基極(背柵極、阱)端子和第I共用基極端子B0DY_TX1之間配置的基極電阻Rbmlyt5之所以配置基極電阻Rbtjdy是為了減少由來自基極區(qū)域的泄漏功率引起的損耗。并且，在串聯(lián)連接的多個(gè)MosfetO^ Ω)中在連接在共用端cx的mosfeto^ Ω)(在圖1的A的第I開關(guān)部100Α中用圓形虛線圈出的MOSFET(Tu),以下稱為“第I先頭MOSFET")的漏極端子和基極端子之間連接有第I前饋電容器(電容器)CFF1。第I前饋電容Cwl具有將施加在第I先頭MOSFET的漏極端子的信號傳輸?shù)降贗先頭MOSFET (Τ Σ Ω)的基極端子的功能。第2開關(guān)部100Β也具有與第I開關(guān)部100Α相同的結(jié)構(gòu)。因此，省略或簡要說明已經(jīng)在第I開關(guān)部100Α中說明的內(nèi)容。第2開關(guān)部100Β具有串聯(lián)連接的多個(gè)MOSFET (ΤΣ Ω);配置在各MOSFET (Τ Σ Ω)的柵極端子和第2共用柵極端子GATE_TX2之間的柵極電阻Rgate ;配置在各MOSFET (Τ Σ Ω)的基極端子和第2共用基極端子B0DY_TX2之間的基極電阻Rb()dy。并且，在串聯(lián)連接的多個(gè)MOSFET (Τ Σ Ω)中，連接在共用端CX的MOSFET (ΤΣ Ω)(在圖1的A的第2開關(guān)部100B中用虛線圓圈出的M0SFET(TΣΩ)，以下稱為“第2先頭M0SFET”)包含連接在漏極端子和基極端子之間的第2前饋電容器(電容器)CFF2。第2前饋電容器Cff2具有將施加在第2先頭MOSFET的漏極端子的信號傳輸?shù)降?先頭MOSFET的基極端子的功能。對根據(jù)本實(shí)施方式的高頻開關(guān)I的動(dòng)作進(jìn)行說明。對第I開關(guān)部100A為ON Port、第2開關(guān)部100B為OFF Port時(shí)的情況進(jìn)行說明。并且，在第I開關(guān)部100A為OFF Port、第2開關(guān)部100B為ON Port時(shí)也可作相同的考慮(省略這時(shí)的說明)。如果向第I共用柵極端子GATE_TX1輸入高電平控制信號，則第I開關(guān)部100A的所有MOSFET (ΤΣ Ω)將會(huì)被導(dǎo)通。隨之，第I開關(guān)部100Α成為ON Port，從而輸入到第I發(fā)送端口 TXl的第I發(fā)送信號將會(huì)通過共用端口 CX傳輸?shù)教炀€110。這時(shí)，由于向第2共用柵極端子GATE_TX2輸入的是低電平的控制信號，因此第2開關(guān)部100B的所有MOSFET(ΤΣ Ω)將會(huì)變成切斷狀態(tài)。從而，第2開關(guān)部100Β成為OFFPort,因此即使信號輸入到第2發(fā)送端口，其信號也不會(huì)通過共用端口 CX傳輸?shù)教炀€110。從第I開關(guān)部100A向共用端口 CX輸出的第I發(fā)送信號，也會(huì)被施加到與第I開關(guān)部100A并列連接在共用端口 CX的第2開關(guān)部100B上。特別是，在構(gòu)成第2開關(guān)部100B的串聯(lián)連接的多個(gè)MOsfeto^ ω)中連接在天線Iio的第2先頭mosfet(τΣ Ω)的漏極端子上將會(huì)被直接施加第I發(fā)送信號。在圖1的B所示的MOSFET的等效電路中，因?yàn)檫B接有第2前饋電容器CFF2，因此可以看作為第2先頭MOSFET(Tsi2)的等效電路。在圖1的B中，柵極-源極間電容Ces表示柵極端子和源極端子之間的電容，柵極-漏極間電容CeD表示柵極端子和漏極端子之間的電容，源極-基極間電容Csb表示源極端子和基極端子之間的電容，漏極-基極間電容Cdb表示漏極端子和基極端子之間的電容?；鶚O-源極間二極管Dbs表示由基極區(qū)域和源極區(qū)域之間的PN結(jié)構(gòu)成的寄生二極管，基極-漏極間二極管Dbd表示由基極區(qū) 域和漏極區(qū)域之間的PN結(jié)構(gòu)成的寄生二極管(以下稱為“寄生二極管V，)。漏極端子-源極端子間的電阻Rds，由于OFF Port的第2開關(guān)部100B的各MOSFET為切斷狀態(tài)，因此取處于切斷狀態(tài)的MosfetO^ Ω)的溝道電阻值，即為mosfet(τΣ Ω)的OFF電阻值。在第2先頭MOSFET(Tsi2)的基極端子和漏極端子之間配置有第2前饋電容器CFF2。圖2是在現(xiàn)有高頻開關(guān)中，表示OFF Port的開關(guān)部使失真特性劣化的現(xiàn)象的圖。圖2的上側(cè)圖表不的是現(xiàn)有的由SPDT開關(guān)構(gòu)成的聞?lì)l開關(guān)，下側(cè)圖表不的是構(gòu)成聞?lì)l開關(guān)OFF Port側(cè)開關(guān)部的MOSFET中連接在共用端口 CX的MOSFET的等效電路的圖。并且，在圖2所示的現(xiàn)有的高頻開關(guān)，除了不包括前饋電容器以外與本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)相同，因此沿用本實(shí)施方式中使用的標(biāo)記及用語進(jìn)行說明。寄生二極管Dbd，通常以基極端子比漏極端子為低電位的方式被施加電壓(反向偏壓)，因此為非導(dǎo)通狀態(tài)。但是，例如在GSM終端上會(huì)有從第I發(fā)送端口 TXl通過共用端口向天線110施加35dBm左右的高功率的第I發(fā)送信號Vtsi的情況發(fā)生。其結(jié)果，連接在輸出第I發(fā)送信號Vtsi的共用端口 CX上的第2先頭MOSFET (ΤΣ Ω)的漏極電極上會(huì)被施加第I發(fā)送信號Vtsi，從而有可能讓漏極端子相對于基極端子成為低電位(正向偏壓)。并且，如果在寄生二極管Dbd上被施加超過其臨界電壓的電壓，則寄生二極管Dbd將會(huì)被導(dǎo)通，從而從基極端子向漏極端子方向產(chǎn)生電流I的同時(shí)會(huì)對輸出到共用端口 CX的第I發(fā)送信號Vtsi進(jìn)行電壓鉗位。該現(xiàn)象，可以讓第I發(fā)送信號Vtsi失真，因此可以使高頻開關(guān)的失真特性劣化。圖3是示出在根據(jù)本實(shí)施方式的高頻開關(guān)中防止發(fā)送信號失真特性劣化的前饋電容器的功能的說明圖。圖3的上側(cè)圖為示出根據(jù)本實(shí)施方式的高頻開關(guān)的圖，下側(cè)圖為示出第2先頭MOSFET的等效電路的圖。如圖3所示，從為ON Port的第I開關(guān)部100A輸出到共用端口 CX的第I發(fā)送信號Vtsi會(huì)被施加到為OFF Port的第2開關(guān)部100B的第2先頭MOSFET (Τ Σ Ω)的漏極端子上。但是，在本實(shí)施方式中，在第2先頭MOSFET (ΤΣ Ω)的基極端子和漏極端子之間將會(huì)被配置第2前饋電容器CFF2。從而，施加到第2先頭MOSFET(Tsi2)的漏極端子的第I發(fā)送信號Vtsi會(huì)通過第2前饋電容器Cff2被前饋到基極端子。其結(jié)果，在第2先頭MOSFET (ΤΣ Ω)的基極端子中，將會(huì)使通過第2共用基極端子原本被施加的直流電壓成分和與漏極端子具有相同的相位且具有相同的振幅(實(shí)際為相近的相位、相近的振幅)的交流電壓成分相重疊。這時(shí)，在第2先頭MOSFET(ΤΣ Ω)的寄生二極管Db,中，在陰極和陽極上將會(huì)被施加相同的相位且相同的振幅的交流電壓成分。從而，在寄生二極管Dbd中，通常保持所施加的反向偏壓，并且對于由于被施加第I發(fā)送信號Vtsi而引起的影響，因?yàn)殛帢O和陽極具有相同的電流成分，因此幾乎可以被抵消。其結(jié)果，由于可以防止寄生二極管Db,被導(dǎo)通，因此可以防止高頻開關(guān)的失真特性的劣化。并且，在本實(shí)施方式中，由于第2先頭MOSFET(Tsi2)形成在SOI基板上，因此與其他MOSFET(Tsi2)相比基極區(qū)域是分離的。從而，通過在第2先頭MOSFET(Tsi2)上配備第2前饋電容器Cff2，可以有效地向其基極端子前饋施加到漏極端子的第I發(fā)送信號VTS1。SP，可以更有效地防止高頻開關(guān)I的失真特性的劣化。并且，由于在構(gòu)成第2開關(guān) 部100B的各M0SFET(Ts Ω)的基極端子上分別配置有基極電阻Rtody，因此可以提高第2先頭MOSFETO^ Ω)和其他MOSFET(ΤΣ Ω)的基極區(qū)域的分離性。從而，可以更有效地防止高頻開關(guān)I的失真特性的劣化。并且，由于在構(gòu)成各開關(guān)部100Α、開關(guān)部100Β的多個(gè)MOSFET (Τ Σ Ω)中，存在寄生電容成分和寄生電阻成分，因此向各MOSFET(Tsi2)施加的電壓不會(huì)被均等分配。即，在各開關(guān)部100Α、開關(guān)部100Β上，串聯(lián)連接的MosfetO^ Ω)中，施加在連接在共用端口 cx的MOSFET (Τ Σ Ω)(即，第I先頭MOSFET (ΤΣ Ω)及第2先頭MOSFET (Τ Σ Ω))上的電壓會(huì)變得比較大。因此，在各開關(guān)部100A、開關(guān)部100B中，即使只在串聯(lián)連接的MosfetO^ Ω)中連接在共用端口 CX 的 MOSFET (ΤΣ Ω) ( S卩，第 I 先頭 MOSFET (ΤΣ Ω)及第 2 先頭 MOSFET (Τ Σ Ω))上，配置前饋電容器Ctptpl、前饋電容器Cw2，也可以有效地防止高頻開關(guān)I的失真特性的劣化，從而可以抑制由于將前饋電容器還配置在其他的M0SFET(Ts Ω)上所引起的芯片尺寸的增加。根據(jù)本實(shí)施方式的高頻開關(guān)具有如下的效果。即，在構(gòu)成共同連接在共用端口的各開關(guān)部的MOSFET中，在連接在共用端口的MOSFET的基極端子和漏極端子之間連接電容。從而，將從共用端口側(cè)向OFF Port的開關(guān)施加的發(fā)送信號向基極端子進(jìn)行前饋，從而防止上述寄生二極管被導(dǎo)通，因此可以抑制高頻開關(guān)失真特性的劣化。以上，雖然對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的高頻開關(guān)進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明的實(shí)施方式不限于上述的實(shí)施方式。即，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的高頻開關(guān)，可以是由根據(jù)發(fā)送/接收方式的轉(zhuǎn)換進(jìn)行端口轉(zhuǎn)換的發(fā)送/接收系統(tǒng)SP4T (Single Pole 4Throw,單刀四擲)開關(guān)構(gòu)成的高頻開關(guān)。并且，也可以是SPMP (Single Pole Multi Throw,單刀多擲)開關(guān)及MPMT (Multi Pole Multi Throw,多刀多擲)開關(guān)。并且，構(gòu)成各開關(guān)部的MOSFET不限定為η型的M0SFET，也可以為ρ型的M0SFET。并且，MOSFET不限定為形成在SOI基板上的，也可以為形成在SOI以外的硅基板(例如塊體(Bulk)基板)上的。并且，構(gòu)成各開關(guān)部的MOSFET的數(shù)量不限定于多個(gè)，可以為I個(gè)。并且，構(gòu)成各開關(guān)部的MOSFET中連接有前饋電容器的MOSFET不限定在I個(gè)，可以為2個(gè)以上。符號說明I聞?lì)l開關(guān) 100A、100B開關(guān)部110 天線。
權(quán)利要求
1.一種聞?lì)l開關(guān)，包括: 向天線輸出發(fā)送信號的共用端口； 輸入所述發(fā)送信號的發(fā)送端口；以及 連接在多個(gè)所述發(fā)送端口和所述共用端口之間，并導(dǎo)通或者切斷從各發(fā)送端口到所述共用端口的所述發(fā)送信號的多個(gè)開關(guān)部， 并且所述開關(guān)部具有形成在硅基板上的一個(gè)以上的金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管，并且在所述金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管中，在連接在所述共用端口的金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管的基極端子和連接在所述共用端口的端子之間連接有電容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻開關(guān)，其特征在于， 所述開關(guān)部分別由多個(gè)所述金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管串聯(lián)連接而成，并且所述金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管中只在連接在所述天線的所述金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管上連接有所述電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻開關(guān)，其特征在于， 在所述金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管的所述基極端子上，分別通過電阻器供給基板電位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的高頻開關(guān)，其特征在于， 所述硅基板為SOI基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的高頻開關(guān)，其特征在于， 所述硅基板為塊體基板。
全文摘要
本發(fā)明涉及可以抑制失真特性劣化的高頻開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的高頻開關(guān)，包括向天線(110)輸出發(fā)送信號的共用端口(CX)；輸入上述發(fā)送信號的發(fā)送端口(TX1、TX2)；連接在多個(gè)發(fā)送端口和共用端口之間，并導(dǎo)通或者切斷從各發(fā)送端口到共用端口的發(fā)送信號的多個(gè)開關(guān)部(100A、100B)，且開關(guān)部具有形成在硅基板上的一個(gè)以上的MOSFET(T∑Ω)，并且在MOSFET中，在連接在共用端口的MOSFET的基極端子與連接在共用端口的端子之間連接有電容器。
文檔編號H03K17/56GK103219974SQ20121001821
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者杉浦毅, 乙部英一郎, 丹治康紀(jì), 小谷典久 申請人:三星電機(jī)株式會(huì)社