低泄漏模擬開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及模擬開關(guān)，并且更特別地涉及了一種隔離開關(guān)，其中當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)具有未知、不可預(yù)測或變化的電勢，或者兩個節(jié)點(diǎn)均具有未知、不可預(yù)測或變化的電勢的時候，所述隔離開關(guān)將兩個電路之間的節(jié)點(diǎn)隔離開。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)場效應(yīng)晶體管(FET)處于非導(dǎo)通狀態(tài)下，它不應(yīng)該允許任何電流在其漏極和源極端子之間流動。然而，實(shí)際上即使當(dāng)晶體管的柵極到源極電壓將晶體管偏置在非導(dǎo)通狀態(tài)下，亞閾值電流(sub-threshold current)(泄漏電流)也可以在漏極和源極端子之間流動。因此，在少量的泄漏電流可以導(dǎo)致故障或者錯誤結(jié)果的場合，例如，在敏感的儀器、調(diào)諧或者監(jiān)視電路中，場效應(yīng)晶體管不適合于“接通”和“斷開”開關(guān)應(yīng)用。因此，帶有阻止或者減小泄漏電流的FET的電路是有益的。
【附圖說明】
[0003]通過參考下述對優(yōu)選實(shí)施例及其附圖的描述，能夠更好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0004]圖1是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體隔離開關(guān)的示意性電路圖；
[0005]圖2是依據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的半導(dǎo)體隔離開關(guān)的示意性電路圖；
[0006]圖3是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體隔離電路的示意性電路圖；
[0007]圖4是依據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的半導(dǎo)體隔離電路的示意性電路圖；
[0008]圖5是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模擬電路的示意性電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]在下文中結(jié)合附圖所進(jìn)行的詳細(xì)描述旨在作為對本發(fā)明的現(xiàn)有優(yōu)選實(shí)施例的描述，并不旨在代表可以實(shí)施本發(fā)明的唯一形式?？梢岳斫獾氖牵嗤蛘叩韧墓δ芸梢杂芍荚诒话ㄔ诒景l(fā)明的精神和范圍內(nèi)的不同實(shí)施例來完成。在附圖中，相同的數(shù)字始終用于代表相同的元件。另外，詞語“包含”‘包含有”，或它的其它變型，旨在覆蓋非排外的包含，以使包含一系列元件或者步驟的模塊，電路，器件組件，結(jié)構(gòu)和方法步驟不僅僅包括那些元件，也可以包括其它沒有明確說明的元件和步驟或者這種模塊，電路，器件組件或者步驟固有的元件或者步驟。前加“包含...一個”的元件或者步驟不排除(但不作更多限制)包含所述元件或者步驟的附加的相同元件或者步驟的存在。
[0010]在一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供具有第一節(jié)點(diǎn)、第二節(jié)點(diǎn)，以及開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)的半導(dǎo)體隔離開關(guān)。有兩個串聯(lián)連接的主場效應(yīng)晶體管(primary FET)，其中，第一個主場效應(yīng)晶體管耦接在第一節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)之間，并且第二個主場效應(yīng)晶體管耦接在中間節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間?？煽厣侠瓐鲂?yīng)晶體管串聯(lián)耦接到可控下拉場效應(yīng)晶體管。該可控上拉場效應(yīng)晶體管耦接在電源軌節(jié)點(diǎn)和公共節(jié)點(diǎn)之間，并且該可控下拉場效應(yīng)晶體管耦接在公共節(jié)點(diǎn)和接地軌節(jié)點(diǎn)之間。泄漏控制晶體管耦接在公共節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)之間。主場效應(yīng)晶體管、可控上拉場效應(yīng)晶體管、可控下拉場效應(yīng)晶體管，以及泄漏控制晶體管的每個都具有與開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)耦接的相應(yīng)的柵電極。
[0011]在另一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供了模擬開關(guān)，所述模擬開關(guān)包括帶有第一電路互連節(jié)點(diǎn)的第一電路，以及帶有第二電路互連節(jié)點(diǎn)的第二電路。該模擬開關(guān)選擇性地將第一電路互連節(jié)點(diǎn)連接到第二電路互連節(jié)點(diǎn)。該模擬開關(guān)還包括與第一電路互連節(jié)點(diǎn)耦接的第一節(jié)點(diǎn)，以及與第二電路互連節(jié)點(diǎn)耦接的第二節(jié)點(diǎn)。有兩個串聯(lián)連接的主場效應(yīng)晶體管，其中，第一個主場效應(yīng)晶體管耦接在第一節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)之間，以及第二個主場效應(yīng)晶體管耦接在中間節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間?？煽厣侠瓐鲂?yīng)晶體管串聯(lián)耦接到可控下拉場效應(yīng)晶體管?？煽厣侠瓐鲂?yīng)晶體管耦接在電源軌節(jié)點(diǎn)和公共節(jié)點(diǎn)之間，并且可控下拉場效應(yīng)晶體管耦接在公共節(jié)點(diǎn)和接地軌節(jié)點(diǎn)之間。泄漏控制晶體管耦接在公共節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)之間。主場效應(yīng)晶體管、可控上拉場效應(yīng)晶體管、可控下拉場效應(yīng)晶體管，以及泄漏控制晶體管的每個都具有與開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)耦接的相應(yīng)的柵電極。
[0012]在另一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供模擬開關(guān)，所述模擬開關(guān)包含兩個互補(bǔ)的半導(dǎo)體隔離開關(guān)，其中每個隔離開關(guān)包括第一節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)和開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)。有兩個串聯(lián)連接的主場效應(yīng)晶體管，其中，第一個主場效應(yīng)晶體管耦接在第一節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)之間，并且第二個主場效應(yīng)晶體管耦接在中間節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間?？煽厣侠瓐鲂?yīng)晶體管串聯(lián)耦接到可控下拉場效應(yīng)晶體管?？煽厣侠瓐鲂?yīng)晶體管耦接在電源軌節(jié)點(diǎn)和公共節(jié)點(diǎn)之間，以及可控下拉場效應(yīng)晶體管耦接在公共節(jié)點(diǎn)和接地軌節(jié)點(diǎn)之間。泄漏控制晶體管耦接在公共節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)之間。主場效應(yīng)晶體管、可控上拉場效應(yīng)晶體管、可控下拉場效應(yīng)晶體管，以及泄漏控制晶體管的每個都具有與開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)耦接的相應(yīng)的柵電極。每個隔離開關(guān)的第一節(jié)點(diǎn)耦接在一起，以及每個隔離開關(guān)的第二節(jié)點(diǎn)耦接在一起。另外，每個隔離開關(guān)的開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)通過反相器耦接在一起，并且第一個開關(guān)的每個晶體管相對于第二個開關(guān)的各自的晶體管是互補(bǔ)的。
[0013]現(xiàn)在參考圖1，示出了依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體隔離開關(guān)100的示意性電路圖。開關(guān)100包括第一節(jié)點(diǎn)102，第二節(jié)點(diǎn)104，開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)106，接地軌節(jié)點(diǎn)108，以及電源軌節(jié)點(diǎn)110。開關(guān)100具有兩個串聯(lián)連接的主場效應(yīng)晶體管112、114。第一個主場效應(yīng)晶體管112耦接在第一節(jié)點(diǎn)102和中間節(jié)點(diǎn)116之間，并且第二個主場效應(yīng)晶體管114耦接在中間節(jié)點(diǎn)116和第二節(jié)點(diǎn)104之間。
[0014]可控上拉場效應(yīng)晶體管118串聯(lián)耦接到可控下拉場效應(yīng)晶體管120。可控上拉場效應(yīng)晶體管118耦接在電源軌節(jié)點(diǎn)110和公共節(jié)點(diǎn)122之間，以及可控下拉場效應(yīng)晶體管120耦接在公共節(jié)點(diǎn)122和接地軌節(jié)點(diǎn)108之間。
[0015]開關(guān)100還包括耦接在公共節(jié)點(diǎn)122和中間節(jié)點(diǎn)116之間的泄漏控制晶體管124。另外，主場效應(yīng)晶體管112、114的柵電極126、128，可控上拉場效應(yīng)晶體管118和可控下拉場效應(yīng)晶體管120的柵電極130、132，以及泄漏控制晶體管124的柵電極134均與開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)106耦接。
[0016]如圖所示，第一個主場效應(yīng)晶體管112的源極電極與中間節(jié)點(diǎn)116耦接，以及第二個主場效應(yīng)晶體管114的漏極電極與中間節(jié)點(diǎn)116耦接。在這個特定實(shí)施例中，主場效應(yīng)晶體管112、114和可控下拉場效應(yīng)晶體管120為N型晶體管，以及可控上拉場效應(yīng)晶體管118和泄漏控制晶體管124均為P型晶體管。同樣，泄漏控制晶體管124的源極電極與公共節(jié)點(diǎn)122耦接，以及可控上拉場效應(yīng)晶體管118和可控下拉場效應(yīng)晶體管120各自的漏極電極也與公共節(jié)點(diǎn)122耦接。如圖所示，可控上拉場效應(yīng)晶體管118的源極電極與電源軌節(jié)點(diǎn)110耦接，以及可控下拉場效應(yīng)晶體管120的源極電極與接地軌節(jié)點(diǎn)108耦接。本實(shí)施例中，第二個主場效應(yīng)晶體管114的源極電極與第二節(jié)點(diǎn)104耦接，以及第一個主場效應(yīng)晶體管112的漏極電極與第一節(jié)點(diǎn)102耦接。
[0017]在操作中，當(dāng)開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)106處的控制信號處于接地電勢(GND)時，上拉場效應(yīng)晶體管118和泄漏控制晶體管124將中間節(jié)點(diǎn)116耦接到供電電勢(VDD)，從而控制第一個主場效應(yīng)晶體管112處于非導(dǎo)通狀態(tài)。更具體地講，N型晶體管112的柵極到源極電勢(Vgs)近似為GND-VDD，其減輕或基本消除了第一節(jié)點(diǎn)102和第二節(jié)點(diǎn)104之間的亞閾值泄漏電流。相反，當(dāng)控制節(jié)點(diǎn)106處于供電電勢(VDD)時，下拉場效應(yīng)晶體管120將公共節(jié)點(diǎn)122耦接到接地(GND)，并且因此泄漏控制晶體管124處于“斷開”或非導(dǎo)通狀態(tài)。因此，主場效應(yīng)晶體管112、114可以工作在它們的導(dǎo)通狀態(tài)，而不受其他晶體管118、120、124的影響。
[0018]現(xiàn)在參考圖2，示出了依據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的半導(dǎo)體隔離開關(guān)200的示意性電路圖。開關(guān)200包括第一節(jié)點(diǎn)202，第二節(jié)點(diǎn)204，開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)206，接地軌節(jié)點(diǎn)208，以及電源軌節(jié)點(diǎn)210。開關(guān)200具有兩個串聯(lián)連接的主場效應(yīng)晶體管212、214，并且第一個主場效應(yīng)晶體管212耦接在第一節(jié)點(diǎn)202和中間節(jié)點(diǎn)216之間，以及第二個主場效應(yīng)晶體管214耦接在中間節(jié)點(diǎn)216和第二節(jié)點(diǎn)204之間。
[0019]可控上拉場效應(yīng)晶體管218串聯(lián)耦接到可控下拉場效應(yīng)晶體管220?？煽厣侠瓐鲂?yīng)晶體管218耦接在電源軌節(jié)點(diǎn)210和公共節(jié)點(diǎn)222之間，以及可控下拉場效應(yīng)晶體管220耦接在公共節(jié)點(diǎn)222和接地軌節(jié)點(diǎn)208之間。
[0020]開關(guān)200還包括耦接在公共節(jié)點(diǎn)222和中間節(jié)點(diǎn)216之間的泄漏控制晶體管224。主場效應(yīng)晶體管212、214的柵電極226、228，可控上拉場效應(yīng)晶體管218和可控下拉場效應(yīng)晶體管220的柵電極230、232，以及泄漏控制晶體管224的柵電極234均與開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)206耦接。
[0021]如圖所示，第一個主場效應(yīng)晶體管212的源極電極與中間節(jié)點(diǎn)216耦接，以及第二個主場效應(yīng)晶體管214的漏極電極與中間節(jié)點(diǎn)216耦接。在這個特定實(shí)施例中，主場效應(yīng)晶體管212、214和可控上拉場效應(yīng)晶體管218為P型晶體管，以及可控下拉場效應(yīng)晶體管220和泄漏控制晶體管224均為N型晶體管。另外，泄漏控制晶體管224的源極電極與公共節(jié)點(diǎn)222耦接，以及可控上拉場效應(yīng)晶體管218和可控下拉場效應(yīng)晶體管220各自的漏極電極也與公共節(jié)點(diǎn)222耦接。如圖所示，可控上拉場效應(yīng)晶體管218的源極電極與電源軌節(jié)點(diǎn)210耦接，以及可控下拉場效應(yīng)晶體管220的源極電極與接地軌節(jié)點(diǎn)208耦接。本實(shí)施例還示出，第二個主場效應(yīng)晶體管214的源極電極與第二節(jié)點(diǎn)204耦接，以及第一個主場效應(yīng)晶體管212的漏極電極與第一節(jié)點(diǎn)202耦接。
[0022]在操作中，當(dāng)開關(guān)控制節(jié)點(diǎn)206處的控制信號處于供電電勢(VDD)時，下拉場效應(yīng)晶體管220和泄漏控制晶體管224將中間節(jié)點(diǎn)216耦接到接地電勢(GND)，從而控制第一個主場效應(yīng)晶體管212處于非導(dǎo)通狀態(tài)。更具體地講，P型晶體管212的柵極到源極電勢(Vgs)近似為VDD-GND，因此減輕或基本消除了第一節(jié)點(diǎn)202和第二節(jié)點(diǎn)204之間的亞閾值泄漏電流。相反，當(dāng)控制節(jié)點(diǎn)206處于接地電勢(GND)的時候，上拉場效應(yīng)晶體管218將公共節(jié)點(diǎn)222耦接到供電電勢(VDD)，并且因此泄漏控制晶體管224處于“斷開”或非導(dǎo)通狀態(tài)。因此，主場效應(yīng)晶體管212、214可以工作在它們的導(dǎo)通狀態(tài)，而不受其他晶體管218、220,224的影響。
[0023]現(xiàn)在參考圖3，示出