[发明专利]具有多重栅极晶体管的压控振荡器及其方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及电子电路，更具体地，涉及压控振荡器(VCO)。

背景技术

压控振荡器(VCO)响应输入电压生成周期性时钟信号。存在关于VCO的许多应用，诸如在可调谐频率发生器中。此外，VCO常常用于锁相环(PLL)电路中，以生成输出信号，其相比较于输入参考信号具有动态的相位和频率。为了使生成的输出信号保持与输入参考信号对准，监视相位差，并且使用校正电路来改变生成的时钟信号的相位或频率(或此两者)以匹配参考时钟的相位和频率。VCO的设计者面对的问题是，提供相对小的和易于实现的相位校正电路，其将在低的电源电压(例如，1.0～1.5V)下操作，同时具有宽频率范围的操作和宽相位范围的校正。

因此，理想的是，提供一种具有相位校正电路的集成电路VCO，其是小的和易于实现的。

附图说明

图1以局部等距图的形式示出多重独立栅极场效应晶体管(MIGFET)的一个实施例。

图2以示意图的形式示出根据本发明的一个形式的VCO。

图3以示意图的形式示出根据本发明的另一形式的VCO。

图4以示意图的形式示出根据本发明的又一形式的VCO。

图5以示意图的形式示出与权利要求4的VCO一同使用的控制信号生成电路。

图6以曲线图的形式示出由图5的控制信号生成电路提供的示例性控制信号。

图7以透视图的形式示出可用于实现图2-4的任何VCO的具有独立栅极的多个晶体管的布局。

具体实施方式

通常，本发明以一种形式提供了一种具有一个或多个反相器的VCO。该反相器是使用MIGFET(多重独立栅极场效应晶体管)形成的，其具有两个独立的栅极或控制电极。VCO包括环形振荡器，其被实现为多个串联耦合的反相器。每个反相器具有第一晶体管，其连接到第二晶体管，其中第一晶体管具有连接到前一反相器的输出的第一栅极和用于接收偏置信号的第二栅极。在所示实施例中，MIGFET由模拟电压偏置以提供预定量的驱动电流，用于调节VCO的相位或频率。

所公开的VCO需要相对较少的表面积，是简单的，并且易于实现。而且，相比于现有技术的相位校正电路，所公开的VCO需要较少的导体和较少的接触，因此减少了电阻和寄生电容，简化了电路，并且改进了操作频率范围。

图1是可以与图2中示出并且在下文中描述的VCO 40一同使用的多重独立栅极场效应晶体管(MIGFET)10的一个实施例的局部等距视图。MIGFET 10包括在例如大块基板或绝缘体上硅(SOI)的基板上形成的鳍状结构12。该鳍状结构具有第一和第二侧壁。鳍状结构12由半导体材料形成。在基板和鳍状结构的表面上形成介电层13，并且在介电层13上形成一层栅极材料，如图1中所示，以在鳍状结构12的相对侧上形成栅电极。具体地，在基板上形成栅极材料，鳍状结构的第一侧壁上的栅极材料用于形成第一栅极18，并且鳍状结构的第二侧壁上的栅极材料用于形成第二栅极20。第一和第二栅极18和20在鳍状结构12的侧壁上具有预定的高度，并且相互电气隔离。在一个实施例中，栅极材料可以淀积在鳍状结构上面，并且随后被选择性移除以提供在第一和第二栅极18和20之间的隔离。鳍状结构12包括位于鳍状结构12的每个端部中的电流接线端区域14和16。在一个实施例中，其中得到的晶体管结构是场效应晶体管(FET)，电流接线端区域14和16分别用作源极和漏极区域。接触22、24、26和28提供到MIGFET10的电气连接。这些接触连接到在栅极和源极/漏极接线端上实现的金属层(未示出)。应当注意，在所说明的实施例中，对于每个栅极结构和源极/漏极连接，示出了一个接触；然而，只要能够实现可接受的电气连接，可以存在任何数目的接触。在鳍状结构12的顶表面上形成氮化物层30。在其他实施例中，氮化物层30可由其他材料(例如，其他电介质)制成。

在MIGFET 10的操作过程中，在将电压施加到栅极18和20之一时，在鳍状结构12中的栅极下面形成了沟道区域，分别提供了在源极和漏极电流接线端区域14和16之间的电流路径。应当注意，沟道区域可以是未掺杂的、被掺杂为N型半导体、P型半导体、或者N型和P型半导体的组合。

所说明的实施例公开了一种具有两个独立栅极的晶体管结构。在其他实施例中，晶体管结构可以具有不止两个栅极结构。例如，MIGFET10可以在鳍状结构12的顶部上具有额外栅极来替换氮化物层30。而且，在其他实施例中，如果需要额外的驱动能力，则可以将如MIGFET10的多个晶体管并联连接在一起。