具有鳍式场效应晶体管(FinFET)谐振器的振荡器制造技术

本公开涉及具有鳍式场效应晶体管(FinFET)谐振器的振荡器。本发明专利技术提供了一种集成电路，该集成电路可以包括振荡器电路系统，该振荡器电路系统具有由鳍式场效应晶体管(FinFET)器件形成的谐振器。该谐振器可以包括交替极性的驱动单元和插入在该驱动单元之间的感测单元。该谐振器可以连接在该振荡器电路系统内的反馈回路中。该振荡器电路系统可以包括放大器，该放大器具有耦合到该感测单元的输入端和耦合到该驱动单元的输出端。该振荡器电路系统还可以包括基于独立电感器和电容器的振荡器，其中该谐振器用作基于电感器和电容器的振荡器的独立输出滤波器级。的振荡器的独立输出滤波器级。的振荡器的独立输出滤波器级。

【技术实现步骤摘要】
具有鳍式场效应晶体管(FinFET)谐振器的振荡器
[0001]本专利申请要求2021年4月16日提交的美国专利申请第17/233,137号的优先权，该美国专利申请据此全文以引用方式并入本文。


[0002]本文所述的实施方案总体上涉及集成电路，并且更具体地，涉及具有振荡器的集成电路，该振荡器具有由鳍式场效应晶体管(FinFET)形成的谐振器。

技术介绍

[0003]电子设备通常包括无线通信电路系统，诸如收发器。收发器包括振荡器，振荡器用于产生用于数据调制的载波波形。现有技术的收发器需要能够产生千兆赫频率范围内的信号的振荡器。
[0004]传统上，高频振荡器使用片外晶体振荡器来实现。晶体振荡器产生兆赫频率范围内的信号，然后使用收发器集成电路芯片内的锁相环将其倍增到更高频率。以这种方式产生和分配振荡器信号会消耗大量的功率。

技术实现思路

[0005]提供了一种使用鳍式场效应晶体管(FinFET)或全环绕栅极(GAA)FET形成的声波谐振器。所述谐振器可以集成到半导体芯片上。片上谐振器可以产生高品质因数，同时最小化相位噪声、功耗和面积开销。所述谐振器可以形成为振荡器的一部分，或者可以用作振荡器输出端处的滤波器级。
[0006]根据一些实施方案，提供了一种振荡器，其包括谐振器，所述谐振器具有耦合到振荡器输出端口的驱动端子；经由反馈路径耦合到所述驱动端子的感测端子；具有突出鳍片的线性阵列的衬底，所述线性阵列由确定所述谐振器的谐振频率的鳍片间距表征；以及形成在所述突出鳍片的线性阵列上的栅极导体。所述栅极导体可以被配置为在垂直于所述突出鳍片的线性阵列中的每个鳍片的方向上延伸，以形成具有所述突出鳍片的线性阵列中的相邻鳍片的相应组的驱动单元，使得所述驱动单元经由所述驱动端子接收驱动信号以产生沿着所述突出鳍片的线性阵列传播并且以在所述谐振频率的次谐波频率范围内的频率跳动的声波，并且形成具有所述突出鳍片的线性阵列中的相邻鳍片的相应组的感测单元，使得所述感测单元耦合到所述感测端子并且用于感测所述声波。在其他实施方案中，所述振荡器输出端口可以替代地耦合在所述感测端子处。
[0007]所述振荡器还可以包括：第一电阻器，所述第一电阻器具有耦合到所述驱动端子中的第一驱动端子的第一端子并且具有被配置为接收第一偏置电压的第二端子；第二电阻器，所述第二电阻器具有耦合到所述驱动端子中的第二驱动端子的第一端子并且具有被配置为接收所述第一偏置电压的第二端子；第一晶体管，所述第一晶体管具有耦合到所述感测端子中的第一感测端子的第一源极
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漏极端子、耦合到所述振荡器输出端口的第二源极
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漏极端子，以及被配置为接收第二偏置电压的栅极端子；第二晶体管，所述第二晶体管具有
耦合到所述感测端子中的第二感测端子的第一源极
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漏极端子、耦合到所述振荡器输出端口的第二源极
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漏极端子，以及被配置为接收所述第二偏置电压的栅极端子；第一电容器，所述第一电容器具有耦合到所述驱动端子中的所述第一驱动端子的第一端子并且具有耦合到所述第一晶体管的所述第二源极
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漏极端子的第二端子；第二电容器，所述第二电容器具有耦合到所述驱动端子中的所述第二驱动端子的第一端子并且具有耦合到所述第二晶体管的所述第二源极
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漏极端子的第二端子；第一负载电路，所述第一负载电路具有耦合到所述第一晶体管的所述第二源极
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漏极端子的第一端子并且具有耦合到正电源线的第二端子；以及第二负载电路，所述第二负载电路具有耦合到所述第二晶体管的所述第二源极
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漏极端子的第一端子并且具有耦合到所述正电源线的第二端子。
[0008]根据一些实施方案，提供了一种振荡器，其包括：谐振器，所述谐振器具有驱动端子、感测端子以及耦合到所述驱动端子和所述感测端子的鳍式场效应晶体管(FinFET)电路系统；以及放大器，所述放大器具有耦合到所述感测端子的输入端并且具有耦合到所述驱动端子的输出端。所述鳍式场效应晶体管(FinFET)电路系统可以包括具有突出鳍片的线性阵列的衬底和形成在所述突出鳍片的线性阵列上的栅极导体。所述栅极导体可以被配置为形成具有所述突出鳍片的线性阵列中的相邻鳍片的相应组的驱动单元，使得所述驱动单元从所述驱动端子接收驱动信号以产生沿着所述突出鳍片的线性阵列传播的声波，并且形成具有所述突出鳍片的线性阵列中的相邻鳍片的相应组的感测单元，使得所述感测单元耦合到所述感测端子并且用于感测所述声波。
[0009]根据一些实施方案，提供了一种振荡器电路系统，其包括：振荡器，所述振荡器具有电感器、可变电容器和产生振荡器信号的振荡器输出端；以及谐振器。所述谐振器可以包括耦合到所述振荡器输出端的驱动端子、感测端子以及耦合到所述驱动端子和所述感测端子的鳍式场效应晶体管(FinFET)电路系统。所述谐振器可以被配置为对所述振荡信号进行滤波。所述鳍式场效应晶体管(FinFET)电路系统可以包括具有突出鳍片的线性阵列的衬底和形成在所述突出鳍片的线性阵列上的栅极导体。所述栅极导体可以被配置为形成具有所述突出鳍片的线性阵列中的相邻鳍片的相应组的驱动单元，使得所述驱动单元经由所述驱动端子接收驱动信号以产生沿着所述突出鳍片的线性阵列传播的声波，并且形成具有所述突出鳍片的线性阵列中的相邻鳍片的相应组的感测单元，使得所述感测单元耦合到所述感测端子并且用于感测所述声波。所述振荡器电路系统还可以包括电平检测器，所述电平检测器被配置为监测从所述感测端子输出的信号并基于所监测的信号来调节所述可变电容器。
[0010]本专利技术的其他特征、其性质和各种优点将从附图和以下详细描述中变得更加显而易见。
附图说明
[0011]图1是根据一些实施方案的包括基于鳍式场效应晶体管(FinFET)的谐振器的例示性集成电路的图。
[0012]图2A是根据一些实施方案的例示性的基于FinFET的谐振器的透视图。
[0013]图2B是根据一些实施方案的鳍片的线性阵列的横截面侧视图，示出了鳍片宽度、鳍片到鳍片间隔(fin
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to
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fin spacing)和鳍片间距(fin pitch)。
[0014]图3是示出根据一些实施方案的谐振频率如何随鳍片间距的变化而变化的曲线图。
[0015]图4A和图4B是示出根据一些实施方案的沿着鳍片的线性阵列的“++
‑‑
++
‑‑”
应力模式的横截面侧视图。
[0016]图5是根据一些实施方案的例示性的基于FinFET的谐振器的横截面侧视图，该谐振器具有由容纳四个鳍片的居间区域隔开的驱动鳍片对。
[0017]图6是根据一些实施方案的例示性的基于FinFET的谐振器的横截面侧视图，该谐振器具有由容纳四个鳍片的居间区域隔开的三个驱动鳍片的组。
[0018]图7A和图7B是根据一些实施方案的具有交替极性的驱动单元的例示性的基于FinFET的谐振器的横截本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种振荡器，包括：谐振器，所述谐振器具有：耦合到振荡器输出端口的驱动端子；经由反馈路径耦合到所述驱动端子的感测端子；具有突出鳍片的线性阵列的衬底，所述突出鳍片的线性阵列由确定所述谐振器的谐振频率的鳍片间距表征；以及形成在所述突出鳍片的线性阵列上的栅极导体，所述栅极导体被配置为：在垂直于所述突出鳍片的线性阵列中的每个鳍片的方向上延伸；利用所述突出鳍片的线性阵列中的相邻鳍片的相应组形成驱动单元，使得所述驱动单元从所述驱动端子接收驱动信号以产生沿着所述突出鳍片的线性阵列传播的声波，其中所述声波以在所述谐振频率的次谐波频率范围内的频率跳动；以及利用所述突出鳍片的线性阵列中的相邻鳍片的相应组形成感测单元，使得所述感测单元耦合到所述感测端子。2.根据权利要求1所述的振荡器，还包括：放大器，所述放大器具有耦合到所述感测端子的输入端并且具有耦合到所述驱动端子的输出端。3.根据权利要求1所述的振荡器，其中所述栅极导体被配置为接收固定栅极偏置电压。4.根据权利要求3所述的振荡器，还包括：第一电阻器，所述第一电阻器具有耦合到所述驱动端子中的第一驱动端子的第一端子并且具有被配置为接收第一偏置电压的第二端子；和第二电阻器，所述第二电阻器具有耦合到所述驱动端子中的第二驱动端子的第一端子并且具有被配置为接收所述第一偏置电压的第二端子。5.根据权利要求4所述的振荡器，还包括：第一晶体管，所述第一晶体管具有耦合到所述感测端子中的第一感测端子的第一源极
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漏极端子、耦合到所述振荡器输出端口的第二源极
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漏极端子，以及被配置为接收第二偏置电压的栅极端子；和第二晶体管，所述第二晶体管具有耦合到所述感测端子中的第二感测端子的第一源极
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漏极端子、耦合到所述振荡器输出端口的第二源极
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漏极端子，以及被配置为接收所述第二偏置电压的栅极端子。6.根据权利要求5所述的振荡器，还包括：第一电容器，所述第一电容器具有耦合到所述驱动端子中的所述第一驱动端子的第一端子并且具有耦合到所述第一晶体管的所述第二源极
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漏极端子的第二端子；和第二电容器，所述第二电容器具有耦合到所述驱动端子中的所述第二驱动端子的第一端子并且具有耦合到所述第二晶体管的所述第二源极
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漏极端子的第二端子。7.根据权利要求6所述的振荡器，还包括：第一负载电路，所述第一负载电路具有耦合到所述第一晶体管的所述第二源极
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漏极端子的第一端子并且具有耦合到正电源线的第二端子；和第二负载电路，所述第二负载电路具有耦合到所述第二晶体管的所述第二源极
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漏极端子的第一端子并且具有耦合到所述正电源线的第二端子。
8.根据权利要求7所述的振荡器，还包括：第一电感器，所述第一电感器与所述第一负载电路并联耦合；和第二电感器，所述第二电感器与所述第二负载电路并联耦合。9.根据权利要求7所述的振荡器，其中所述第一负载电路和所述第二负载电路包括从由以下项组成的组中选择的负载：电阻器和可编程开关。10.根据权利要求1所述的振荡器，其中：所述突出鳍片的线性阵列由鳍片宽度表征；所述驱动单元中的第一驱动单元包括所述突出鳍片的线性阵列中的第一组三个相邻鳍片并且耦合到所述驱动端子中的正驱动端子；所述驱动单元中的第二驱动单元包括所述突出鳍片的线性阵列中的第二组三个相邻鳍片并且耦合到所述驱动端子中的负驱动端子；所述驱动单元中的所述第一驱动单元中的所述相邻鳍片由鳍片到鳍片间隔隔开，所述鳍片到鳍片间隔等于所述鳍片间距减去所述鳍片宽度；所述驱动单元中的所述第一驱动单元和所述驱动单元中的所述第二驱动单元由居间区域隔开，所述居间区域延伸等于所述鳍片宽度的四倍加上所述鳍片到鳍片间隔的五倍的距离；所述感测单元中的第一感测单元包括所述突出鳍片的线性阵列中的第一组三个相邻鳍片并且耦合到所述感测端子中的正感测端子和接地端子；所述感测单元中的第二感测单元包括所述突出鳍片的线性阵列中的第二组三个相邻鳍片并且耦合到所述感测端子中的负感测端子和所述接地端子；所述感测单元中的所述第一感测单元中的所述相邻鳍片由所述鳍片到鳍片间隔隔开；并且所述感测单元中的所述第一感测单元和所述感测单元中的所述第二感测单元由居间区域隔开，所述居间区域延伸等于所述鳍片宽度的四倍加上所述鳍片到鳍片间隔的五倍的距离。11.一种振荡器，包括：谐振器，所述谐振器具有：耦合到振荡器输出端口的驱动端子；经由反馈路径耦合到所述驱动端子的感测端子；具有突出鳍片的线性阵列的衬底，所述突出鳍片的线性阵列由确定所述谐振器的谐振频率的鳍片间距表征；以及形成在所述突出鳍片的线性阵列上的栅极导体，所述栅极导体被配置为：在垂直于所述突出鳍片的线性阵列中的每个鳍片的方向上延伸；利用所述突出鳍片的线性阵列中的相邻鳍片的相应组形成驱动单元，使得所述驱动单元从所述驱动端子接收驱动信号以产生沿着所述突出鳍片的线性阵列传播的声波；以及利用所述突出鳍片的线性阵列中的相邻鳍片的相应组形成感测单元，使得所述感测单元耦合到所述感测端子，其中：所述突出鳍片的线性阵列由鳍片宽度表征；所述驱动单元中的第一驱动单元包括所述突出鳍片的线性阵列中的一对相邻鳍片并
且耦合到所述驱动端子中的正驱动端子；所述驱动单元中的第二驱动单元包括所述突出鳍片的线性阵列中的一对相邻鳍片并且耦合到所述驱动端子中的负驱动端子；所述驱动单元中的所述第一驱动单元中的所述一对相邻鳍片由鳍片到鳍片间隔隔开，所述鳍片到鳍片间隔等于所述鳍片间距减去所述鳍片宽度；所述驱动单元中的所述第一驱动单元和所述驱动单元中的所述第二驱动单元由居间区域隔开，所述居间区域延伸等于所述鳍片宽度的四倍加上所述鳍片到鳍片间隔的五倍的距离；所述感测单元中的第一感测单元包括所述突出鳍片的线性阵列中的一对相邻鳍片并且耦合到所述感测端子中的正感测端子和接地端子；所述感测单元中的第二感测单元包括所述突出鳍片的线性阵列中的一对相邻鳍片并且耦合到所述感测端子中的负感测端子和所述接地端子；所述感测单元中的所述第一感测单元中的所述一对相邻鳍片由所述鳍片到鳍片间隔隔开；并且所述感测单元中的所述第一感测单元和所述感测单元中的所述第二感测单元由居间区域隔开，所述居间区域延伸等于所述鳍片宽度的四倍加上所述鳍片到鳍片间隔的五倍的距离。12.根据权利要求11所述的振荡器，其中所述居间区域包括在所述突出鳍片的线性阵列中的四个完全形成的鳍片。13.根据权利要求11所述的振荡器，其中所述居间区域包括在所述突出鳍片的线性阵列中的四个部分形成的鳍片。14.根据权利要求11所述的振荡器，其中所述居间区域没有鳍片。15.一种振荡器，包括：谐振器，所述谐振器具有驱动端子、感测端子以及耦合到所述驱动端子和所述感测端子的鳍式场效应晶体管(FinFET)电路系统；第一放大晶体管，所述第一放大晶体管具有耦合到所述感测端子中的第一感测端子的第一源极
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漏极端子、耦合到所述驱动端子中的第一驱动端子的第二源极
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漏极端子，以及被配置为接收偏置电压的栅极端子；和第二放大晶体管，所述第二放大晶体管具有耦合到所述感测端子中的第二感测端子的第一源极
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漏极端子、耦合到所述驱动端子中的第二驱动端子的第二源极
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漏极端子，以及被配置为接收所述偏置电压的栅极端子。16.根据权利要求15所述的振...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：