JPH08256015A - 断熱形ｍｏｓ発振器 - Google Patents
断熱形ｍｏｓ発振器Info
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- JPH08256015A JPH08256015A JP7340329A JP34032995A JPH08256015A JP H08256015 A JPH08256015 A JP H08256015A JP 7340329 A JP7340329 A JP 7340329A JP 34032995 A JP34032995 A JP 34032995A JP H08256015 A JPH08256015 A JP H08256015A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D88/00—Three-dimensional [3D] integrated devices
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- H—ELECTRICITY
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- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
- H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
- H03B5/1206—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification
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- H03B5/1215—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification the amplifier comprising a pair of transistors, wherein an output terminal of each being connected to an input terminal of the other, e.g. a cross coupled pair the current source or degeneration circuit being in common to both transistors of the pair, e.g. a cross-coupled long-tailed pair
-
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- H03B5/1237—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
- H03B5/1256—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a variable inductance
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F21/00—Variable inductances or transformers of the signal type
- H01F21/12—Variable inductances or transformers of the signal type discontinuously variable, e.g. tapped
- H01F2021/125—Printed variable inductor with taps, e.g. for VCO
-
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- H03B2201/02—Varying the frequency of the oscillations by electronic means
- H03B2201/0216—Varying the frequency of the oscillations by electronic means the means being an element with a variable inductance
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S331/03—Logic gate active element oscillator
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＯＳ構造を用いて低電力、低コストで、電
気的に調整可能な発振器を実現する。 【解決手段】 インダクタを用いたタンク化回路を使用
して高周波、低電力ＣＭＯＳ発振器を集積化する。イン
ダクタンスは印加電圧により電気的に調整可能であり、
非常に効率的な発振器動作を保証する。高精度の発振回
路の高い歩留りを保証するために製造後に調節すること
ができる。
気的に調整可能な発振器を実現する。 【解決手段】 インダクタを用いたタンク化回路を使用
して高周波、低電力ＣＭＯＳ発振器を集積化する。イン
ダクタンスは印加電圧により電気的に調整可能であり、
非常に効率的な発振器動作を保証する。高精度の発振回
路の高い歩留りを保証するために製造後に調節すること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＶＬＳＩ構造に適
したＭＯＳ発振器に関する。より詳細には、本発明は断
熱形ＭＯＳ発振器の動作に関する。
したＭＯＳ発振器に関する。より詳細には、本発明は断
熱形ＭＯＳ発振器の動作に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車電話のようなパーソナル通信シス
テム（ＰＣＳ）装置は、民生用電子機器市場でますます
重要な役割を演じている。ＭＯＳやＣＭＯＳ技術を使用
した構造は、その形状寸法の小ささと低い電力消費特性
のためそのような回路に好適である。
テム（ＰＣＳ）装置は、民生用電子機器市場でますます
重要な役割を演じている。ＭＯＳやＣＭＯＳ技術を使用
した構造は、その形状寸法の小ささと低い電力消費特性
のためそのような回路に好適である。
【０００３】ＭＯＳリング発振器は、良く知られてい
る。しかし、その容量性の負荷、およびその結果として
生ずる電力消費とその熱的な不安定性が魅力をなくして
いる。また、これらの発振器の動作周波数は、リング内
で各インバータに印加されるバイアス電圧を抵抗値的に
変更することによって設定される。しかし、周知のよう
に、発振器の周波数を抵抗値的に変更すると、その出力
周波数が増加するにつれてその電力消費が増加してく
る。
る。しかし、その容量性の負荷、およびその結果として
生ずる電力消費とその熱的な不安定性が魅力をなくして
いる。また、これらの発振器の動作周波数は、リング内
で各インバータに印加されるバイアス電圧を抵抗値的に
変更することによって設定される。しかし、周知のよう
に、発振器の周波数を抵抗値的に変更すると、その出力
周波数が増加するにつれてその電力消費が増加してく
る。
【０００４】従来のＭＯＳリング発振器もまた、リング
内の発振を維持するために必要な容量を、５０オームの
伝送線のような比較的大きなインピーダンスからリング
を分離するために必要とされる出力ドライバのトランジ
スタの大きな容量までスケールアップするために、出力
にインバータ列を必要とする。しかし、インバータ列自
体の寄生的なゲート容量が発振器上の負荷に実質的に加
わるので、発振器の出力が負荷に伝達される前にインバ
ータ列は実質的な電力を消費することになる。これはリ
ングによって伝達される電力の１／３にあたる。
内の発振を維持するために必要な容量を、５０オームの
伝送線のような比較的大きなインピーダンスからリング
を分離するために必要とされる出力ドライバのトランジ
スタの大きな容量までスケールアップするために、出力
にインバータ列を必要とする。しかし、インバータ列自
体の寄生的なゲート容量が発振器上の負荷に実質的に加
わるので、発振器の出力が負荷に伝達される前にインバ
ータ列は実質的な電力を消費することになる。これはリ
ングによって伝達される電力の１／３にあたる。
【０００５】ＭＯＳ発振器がその発振を維持するために
容量を使うタンク回路を使用して実現されると、リング
発振器の出力列で発生する電力消費を完全に防止するこ
とができる。しかし、これは回路に受動素子を集積する
ことを必要とする。
容量を使うタンク回路を使用して実現されると、リング
発振器の出力列で発生する電力消費を完全に防止するこ
とができる。しかし、これは回路に受動素子を集積する
ことを必要とする。
【０００６】受動素子は、集積回路（ＩＣ）内部で形成
されてきている。Ｎ．Ｎｇｕｙｅｎ、Ｒ．Ｍｅｙｅｒの
「シリコンＩＣと互換性のあるインダクタおよびＬＣ受
動フィルタ」（ＩＥＥＥジャーナル固体回路、第２５
巻、第４号、ページ１０２８ー１０３１、１９９０年８
月）が、集積化されたインダクタを含むバイポーラ回路
を記述している。バイポーラ回路を製造するために使用
されるプロセスは、一般にＣＭＯＳ製造と互換性を持た
ない。また、バイポーラ素子は、その特徴的な電力制約
があるためチップ上により多くの「不動産」を必要とす
るので、本質的により多くの熱を発生しＣＭＯＳ素子の
持つ低消費電力性能が欠如している。したがって、バイ
ポーラ素子は一般にはＶＬＳＩ構造に適していない。
されてきている。Ｎ．Ｎｇｕｙｅｎ、Ｒ．Ｍｅｙｅｒの
「シリコンＩＣと互換性のあるインダクタおよびＬＣ受
動フィルタ」（ＩＥＥＥジャーナル固体回路、第２５
巻、第４号、ページ１０２８ー１０３１、１９９０年８
月）が、集積化されたインダクタを含むバイポーラ回路
を記述している。バイポーラ回路を製造するために使用
されるプロセスは、一般にＣＭＯＳ製造と互換性を持た
ない。また、バイポーラ素子は、その特徴的な電力制約
があるためチップ上により多くの「不動産」を必要とす
るので、本質的により多くの熱を発生しＣＭＯＳ素子の
持つ低消費電力性能が欠如している。したがって、バイ
ポーラ素子は一般にはＶＬＳＩ構造に適していない。
【０００７】Ｊ．Ｃｈａｎｇ、Ａ．Ａｂｉｄｉ、Ｍ．Ｇ
ａｉｔａｎの「シリコン上の大規模懸垂形インダクタと
２ミクロンＣＭＯＳ無線周波増幅器でのその使用」（Ｉ
ＥＥＥ電子デバイス・レター、第１４巻、第５号、ペー
ジ２４６ー２４８、１９９３年５月）が、ＣＭＯＳの集
積されたタンク構造を開示している。ここで、インダク
タのメタライゼーションを支持するガラス・パッシベー
ション層の下のシリコンがエッチングされて、集積化さ
れたインダクタ内の電力損失を削減する。このことが余
分なステップを加えて、素子の製造を複雑にする。その
製造においてもまた、集積化されたタンク回路の実際の
共振周波数が変化する。一定の周波数で動作させるため
に、これらのタンク回路は抵抗値的に調整されなければ
ならず、その結果として効率が悪くなる。
ａｉｔａｎの「シリコン上の大規模懸垂形インダクタと
２ミクロンＣＭＯＳ無線周波増幅器でのその使用」（Ｉ
ＥＥＥ電子デバイス・レター、第１４巻、第５号、ペー
ジ２４６ー２４８、１９９３年５月）が、ＣＭＯＳの集
積されたタンク構造を開示している。ここで、インダク
タのメタライゼーションを支持するガラス・パッシベー
ション層の下のシリコンがエッチングされて、集積化さ
れたインダクタ内の電力損失を削減する。このことが余
分なステップを加えて、素子の製造を複雑にする。その
製造においてもまた、集積化されたタンク回路の実際の
共振周波数が変化する。一定の周波数で動作させるため
に、これらのタンク回路は抵抗値的に調整されなければ
ならず、その結果として効率が悪くなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】形状寸法の小ささと比
較的低い電力消費特性は、自動車電話や他のパーソナル
通信システム（ＰＣＳ）の中でのＣＭＯＳの使用を有利
にする可能性がある。しかし、バイポーラ回路で使用さ
れる集積化されたインダクタをＭＯＳ構造で実現した場
合、ＣＭＯＳ製造で使用される高度に不純物を添加され
た基板は許容できないほどの強力な損失を引き起こすで
あろう。また、不純物添加の少ない構造の場合でも、Ｍ
ＯＳ回路の製造時に受動素子を集積するコストは高くな
るであろう。しかも、リング発振器に対する容量整合、
およびＣＭＯＳ発振器の調整の際に遭遇する電力損失
が、一般にＰＣＳ装置の中でのそれらの使用を問題の多
いものにしている。
較的低い電力消費特性は、自動車電話や他のパーソナル
通信システム（ＰＣＳ）の中でのＣＭＯＳの使用を有利
にする可能性がある。しかし、バイポーラ回路で使用さ
れる集積化されたインダクタをＭＯＳ構造で実現した場
合、ＣＭＯＳ製造で使用される高度に不純物を添加され
た基板は許容できないほどの強力な損失を引き起こすで
あろう。また、不純物添加の少ない構造の場合でも、Ｍ
ＯＳ回路の製造時に受動素子を集積するコストは高くな
るであろう。しかも、リング発振器に対する容量整合、
およびＣＭＯＳ発振器の調整の際に遭遇する電力損失
が、一般にＰＣＳ装置の中でのそれらの使用を問題の多
いものにしている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に従う発振回路
は、電気的に調整可能なミラー・インダクタンスから構
成され、これがその実際の共振点での発振器の動作を可
能にする。ここでの発振器の動作は非常に効率的であ
る。
は、電気的に調整可能なミラー・インダクタンスから構
成され、これがその実際の共振点での発振器の動作を可
能にする。ここでの発振器の動作は非常に効率的であ
る。
【００１０】特定の実施例の中で、ＭＯＳコルピッツ発
振器のタンクは、ミラー調整された電気的に変化するイ
ンダクタンスを含む。タンク回路は、パーソナル通信シ
ステム（ＰＣＳ）装置の中で使われるダイポール・アン
テナのような、容量性負荷を直接駆動するために必要と
される容量整合と、伝送線路のような低インピーダンス
負荷を分離するのに必要なドライバ・トランジスタを提
供する。
振器のタンクは、ミラー調整された電気的に変化するイ
ンダクタンスを含む。タンク回路は、パーソナル通信シ
ステム（ＰＣＳ）装置の中で使われるダイポール・アン
テナのような、容量性負荷を直接駆動するために必要と
される容量整合と、伝送線路のような低インピーダンス
負荷を分離するのに必要なドライバ・トランジスタを提
供する。
【００１１】さらに、トランジスタのポリシリコン・ゲ
ートをカバーする酸化物を重ね合わせる、それぞれの螺
旋状のメタライゼーション統合部をチップとともに持つ
大面積のＭＯＳトランジスタの中のゲートの極性反転区
域の相互作用が、本発明に従う装置の好ましい実施例の
中で可変インダクタンスを提供する。これらの可変イン
ダクタンスは、それぞれのゲートに電位を印加すること
によって制御され、ゲートの下に極性反転層を形成さ
せ、ゲートの下に誘起される磁束の深さを減少させ、そ
れによって素子のインダクタンスを減少させている。
ートをカバーする酸化物を重ね合わせる、それぞれの螺
旋状のメタライゼーション統合部をチップとともに持つ
大面積のＭＯＳトランジスタの中のゲートの極性反転区
域の相互作用が、本発明に従う装置の好ましい実施例の
中で可変インダクタンスを提供する。これらの可変イン
ダクタンスは、それぞれのゲートに電位を印加すること
によって制御され、ゲートの下に極性反転層を形成さ
せ、ゲートの下に誘起される磁束の深さを減少させ、そ
れによって素子のインダクタンスを減少させている。
【００１２】この可変インダクタンスが、発振器の精密
なリアクタンス調整を可能にして、抵抗値的な調整で発
生する出力信号のダンピングを防止する。この発振器の
調整能力は、その代わり、より高い製造歩留りを保証す
る。
なリアクタンス調整を可能にして、抵抗値的な調整で発
生する出力信号のダンピングを防止する。この発振器の
調整能力は、その代わり、より高い製造歩留りを保証す
る。
【００１３】さらなる実施例の中で、ＭＯＳ結合タンク
のインバータ発振器の寄生的なゲート容量は、発振器の
全面ＬＣタンク回路の機能的に作用する部分となるよう
に結合される。特に、これらのリアクタンス調整された
発振回路によって可能となる高信頼で低損失の動作が、
自動車電話のようなＰＣＳの中での使用に利用できるＣ
ＭＯＳ発振器の有利な特長を生じる。
のインバータ発振器の寄生的なゲート容量は、発振器の
全面ＬＣタンク回路の機能的に作用する部分となるよう
に結合される。特に、これらのリアクタンス調整された
発振回路によって可能となる高信頼で低損失の動作が、
自動車電話のようなＰＣＳの中での使用に利用できるＣ
ＭＯＳ発振器の有利な特長を生じる。
【００１４】下記の好ましい実施例の詳細な説明を提供
した図面とともに検討すると、本発明の特長と利点がよ
りよく理解されよう。これらの図の中で、同様の参照数
字は同様の構造を示す。
した図面とともに検討すると、本発明の特長と利点がよ
りよく理解されよう。これらの図の中で、同様の参照数
字は同様の構造を示す。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、従来の先行技術のＣＭＯ
Ｓリング発振器１０を示す。リング１０の寄生的なゲー
ト容量１２（破線で示す）とインバータ列１４は累積す
る負荷であり、提供することのできる発振器の電力出力
と動作周波数の両方を制限する。これは、リアクタンス
的に調整されるタンク回路を備えている発振器素子を使
用することによって除去することができる。
Ｓリング発振器１０を示す。リング１０の寄生的なゲー
ト容量１２（破線で示す）とインバータ列１４は累積す
る負荷であり、提供することのできる発振器の電力出力
と動作周波数の両方を制限する。これは、リアクタンス
的に調整されるタンク回路を備えている発振器素子を使
用することによって除去することができる。
【００１６】図２Ａに示すコルピッツ型ＣＭＯＳ発振器
２０は、Ｔ．Ｇａｂａｒａ、Ｋ．Ｔａｉ、Ｍ．Ｌａｕ、
Ｓ．Ｐｅｉ、Ｒ．Ｆｒｙｅ、Ｐ．Ｓｕｌｌｉｖａｎの
「２７のｍＷ−ＣＭＯＳ無線周波発振器の１．２ＧＨｚ
での動作」（１９９４年ＩＥＥＥマルチチップ会議、ペ
ージ１５ー１９）で記述した発振器に類似している。し
かし、図２Ａで、タンク回路の〔共振〕周波数は電気的
に制御される。タンク回路のゼロ近傍のインピーダンス
を維持するために、インダクタ２５のリアクタンスは、
大面積のＦＥＴトランジスタ３４のゲートに印加される
電圧Ｖmlを調整することによって変更することができ
る。ＶmlはＶddに由来する。可変インダクタンスの実効
値は、Ｌ＝ｆ（Ｖml) である。
２０は、Ｔ．Ｇａｂａｒａ、Ｋ．Ｔａｉ、Ｍ．Ｌａｕ、
Ｓ．Ｐｅｉ、Ｒ．Ｆｒｙｅ、Ｐ．Ｓｕｌｌｉｖａｎの
「２７のｍＷ−ＣＭＯＳ無線周波発振器の１．２ＧＨｚ
での動作」（１９９４年ＩＥＥＥマルチチップ会議、ペ
ージ１５ー１９）で記述した発振器に類似している。し
かし、図２Ａで、タンク回路の〔共振〕周波数は電気的
に制御される。タンク回路のゼロ近傍のインピーダンス
を維持するために、インダクタ２５のリアクタンスは、
大面積のＦＥＴトランジスタ３４のゲートに印加される
電圧Ｖmlを調整することによって変更することができ
る。ＶmlはＶddに由来する。可変インダクタンスの実効
値は、Ｌ＝ｆ（Ｖml) である。
【００１７】図２Ｂは、図２Ｃの線ＡーＡで得られるイ
ンダクタ２５の断面図である。螺旋状のメタライゼーシ
ョン４０は、制御電圧Ｖmlに接続されているポリシリコ
ンゲート電極４４上で、絶縁形の酸化物層４２上に印加
される。螺旋４０は、図２Ａの接合部「Ｃ」と接合部
「Ｄ」の間に接続される。
ンダクタ２５の断面図である。螺旋状のメタライゼーシ
ョン４０は、制御電圧Ｖmlに接続されているポリシリコ
ンゲート電極４４上で、絶縁形の酸化物層４２上に印加
される。螺旋４０は、図２Ａの接合部「Ｃ」と接合部
「Ｄ」の間に接続される。
【００１８】不純物を軽く添加されたポリシリコンのゲ
ート電極４４は、Ｐタブ層４８に重ね合わされた１００
ー１５０オングストロームの薄い酸化物層４６上に付着
される。ゲート電極４４は、周囲のｎチャネル付着部５
０内の領域に付着される。接合部「Ｄ」と制御電圧Ｖml
は、リード５２および５４と接触する中間層バイアによ
って、螺旋コイル４０とゲート電極４４にそれぞれ接続
される。
ート電極４４は、Ｐタブ層４８に重ね合わされた１００
ー１５０オングストロームの薄い酸化物層４６上に付着
される。ゲート電極４４は、周囲のｎチャネル付着部５
０内の領域に付着される。接合部「Ｄ」と制御電圧Ｖml
は、リード５２および５４と接触する中間層バイアによ
って、螺旋コイル４０とゲート電極４４にそれぞれ接続
される。
【００１９】数百ミリボルトの制御電圧Ｖmlがゲート電
極４４に印加されると、導電性の極性反転層５６がポリ
シリコンゲート４４の下のＰタブ層４８の中に形成され
る。この導電性の極性反転層５６の導電率、つまりその
効果的な「厚さ」は、ゲートのしきい値電圧の近傍での
制御電圧Ｖmlの印加によって変更できる。螺旋コイル４
０の電流は、それに電磁気的に結合した、接地された１
５０オングストローム厚みの極性反転層５６内に、矢印
５８で示されるように、電流を誘起する。
極４４に印加されると、導電性の極性反転層５６がポリ
シリコンゲート４４の下のＰタブ層４８の中に形成され
る。この導電性の極性反転層５６の導電率、つまりその
効果的な「厚さ」は、ゲートのしきい値電圧の近傍での
制御電圧Ｖmlの印加によって変更できる。螺旋コイル４
０の電流は、それに電磁気的に結合した、接地された１
５０オングストローム厚みの極性反転層５６内に、矢印
５８で示されるように、電流を誘起する。
【００２０】印加された電圧が増加するにつれて導電率
を増加させるので、この極性反転層５６の中の電荷キャ
リア集中が指数関数的に増加する。極性反転層が最大導
電率になると、コイルのインダクタンスは最小となる。
を増加させるので、この極性反転層５６の中の電荷キャ
リア集中が指数関数的に増加する。極性反転層が最大導
電率になると、コイルのインダクタンスは最小となる。
【００２１】しかし、最大導電率の状態へ／からの遷移
が、ゲートのしきい値の近傍で印加された電圧の非線形
関数であることに注目することは重要である。また、極
性反転層の中に電荷キャリアが多ければ多いほど、その
抵抗はより低くなり、単位領域あたりに付随する損失が
大きくなる。しかし、これらの損失と、図２Ｂと図２Ｃ
で示した３．５回巻きの３８０平方ミクロンのコイルの
インダクタンスの、３．６ｎＨから０ｎＨまでのこの非
線形変動は、図２Ｄで示す修正された「ドーナツ」形ミ
ラー・インダクタの使用によって制御することができ
る。ここでは、ゲートの領域が螺旋状のメタライゼーシ
ョンのふち領域にまで削減されている。これが、非線形
変動を１．４ｎＨという最小値に、つまり２回巻き２７
０平方ミクロンのインダクターの等価物に制限して、少
し多めに制御されるように調整を実行できるようにす
る。
が、ゲートのしきい値の近傍で印加された電圧の非線形
関数であることに注目することは重要である。また、極
性反転層の中に電荷キャリアが多ければ多いほど、その
抵抗はより低くなり、単位領域あたりに付随する損失が
大きくなる。しかし、これらの損失と、図２Ｂと図２Ｃ
で示した３．５回巻きの３８０平方ミクロンのコイルの
インダクタンスの、３．６ｎＨから０ｎＨまでのこの非
線形変動は、図２Ｄで示す修正された「ドーナツ」形ミ
ラー・インダクタの使用によって制御することができ
る。ここでは、ゲートの領域が螺旋状のメタライゼーシ
ョンのふち領域にまで削減されている。これが、非線形
変動を１．４ｎＨという最小値に、つまり２回巻き２７
０平方ミクロンのインダクターの等価物に制限して、少
し多めに制御されるように調整を実行できるようにす
る。
【００２２】好ましい実施例では、タンクのコンデンサ
は、相補形モノリシックのコンデンサである。ｎチャネ
ル側半分２６ｎと２８ｎのソースとドレインはＶssに接
続される。また、ｐチャネル側半分２６ｐと２８ｐはＶ
ddに接続される。この種のＣＭＯＳコンデンサは、コン
デンサのそれぞれの側面のゲート領域によって決定され
る１１pFまでの数値で実現されている。
は、相補形モノリシックのコンデンサである。ｎチャネ
ル側半分２６ｎと２８ｎのソースとドレインはＶssに接
続される。また、ｐチャネル側半分２６ｐと２８ｐはＶ
ddに接続される。この種のＣＭＯＳコンデンサは、コン
デンサのそれぞれの側面のゲート領域によって決定され
る１１pFまでの数値で実現されている。
【００２３】相補形モノリシックのコンデンサ要素の使
用により、従来のペアでない薄い酸化物コンデンサより
も、より大きな製造上の一様性と熱的安定性が得られ
る。この回路のＰチャネルのコンデンサの動作は、その
ゲート容量がトランジスタによる電圧出力とともに変化
する、大きなｎチャネルのドライバ・トランジスタのゲ
ート容量内の変動を平均化するダンパーとして特に有利
である。
用により、従来のペアでない薄い酸化物コンデンサより
も、より大きな製造上の一様性と熱的安定性が得られ
る。この回路のＰチャネルのコンデンサの動作は、その
ゲート容量がトランジスタによる電圧出力とともに変化
する、大きなｎチャネルのドライバ・トランジスタのゲ
ート容量内の変動を平均化するダンパーとして特に有利
である。
【００２４】抵抗値による調整は、Ｖddと直列に接続さ
れた可変抵抗を通して、それぞれのゲート３０、３２を
通して、ゲート３０、３２に印加された制御電圧Ｖpch
に応答して、図２Ａで実現できる。しかし、本発明に従
うと、電気的に変化するインダクタは制御電圧Ｖmlに応
答して発振周波数を制御する。
れた可変抵抗を通して、それぞれのゲート３０、３２を
通して、ゲート３０、３２に印加された制御電圧Ｖpch
に応答して、図２Ａで実現できる。しかし、本発明に従
うと、電気的に変化するインダクタは制御電圧Ｖmlに応
答して発振周波数を制御する。
【００２５】ここで参照のため取り入れた、Ｔｈａｄｄ
ｅｕｓ Ｊ．Ｇａｂａｒａの同時係属の共同譲渡された
米国特許出願、第０８／１６５，４３３号（１９９３年
１２月１３日出願）のような、１．２ＧＨｚのハートレ
イ型フリーラン発振器６０はまた、本発明に従ってリア
クタンス調整を提供するために修正されることがある。
ハートレー型発振器は、出力バッファとタンク・インダ
クタの間に、コンデンサの反対側の端に反対側のドレイ
ンに相互接続しているそれぞれのゲートを持つ、２つの
トランジスタを備えている。このように、それは本質的
に図２Ａで示されたコルピッツ型発振器タンクの逆であ
る。
ｅｕｓ Ｊ．Ｇａｂａｒａの同時係属の共同譲渡された
米国特許出願、第０８／１６５，４３３号（１９９３年
１２月１３日出願）のような、１．２ＧＨｚのハートレ
イ型フリーラン発振器６０はまた、本発明に従ってリア
クタンス調整を提供するために修正されることがある。
ハートレー型発振器は、出力バッファとタンク・インダ
クタの間に、コンデンサの反対側の端に反対側のドレイ
ンに相互接続しているそれぞれのゲートを持つ、２つの
トランジスタを備えている。このように、それは本質的
に図２Ａで示されたコルピッツ型発振器タンクの逆であ
る。
【００２６】図３の結合タンクの発振器の中で、２個の
インバータ６０、６２は、インダクタンス６４、６６と
容量６８、７０によって、入力と出力が結合され、単純
には各インバータのゲート容量になりうる各インバータ
と並列に動作する。その代わりに、各インバータ間に接
続される容量は、従来の技術で公知のどのような適当な
型の並列のメタライゼーション・コンデンサを含めても
よい。これは、従来のＣＭＯＳ回路より１０倍高い周波
数まで発生させる０．９ミクロンのＣＭＯＳ発振器を可
能にする。
インバータ６０、６２は、インダクタンス６４、６６と
容量６８、７０によって、入力と出力が結合され、単純
には各インバータのゲート容量になりうる各インバータ
と並列に動作する。その代わりに、各インバータ間に接
続される容量は、従来の技術で公知のどのような適当な
型の並列のメタライゼーション・コンデンサを含めても
よい。これは、従来のＣＭＯＳ回路より１０倍高い周波
数まで発生させる０．９ミクロンのＣＭＯＳ発振器を可
能にする。
【００２７】この発明の精神と適用範囲の中で開示され
た素子の変更と修正が可能であることは、技術に熟練し
た人々に認識されるであろう。例えば、発振器はマルチ
チップ・モジュール（ＭＣＭ）の中で実行してもよい。
以上説明した実施例は、本発明を製造し使用する現在の
好ましい方法を図示している。発明は、上記に添付した
請求項によって定義される。
た素子の変更と修正が可能であることは、技術に熟練し
た人々に認識されるであろう。例えば、発振器はマルチ
チップ・モジュール（ＭＣＭ）の中で実行してもよい。
以上説明した実施例は、本発明を製造し使用する現在の
好ましい方法を図示している。発明は、上記に添付した
請求項によって定義される。
【図１】従来の先行技術のＣＭＯＳリング発振器の回路
図である。
図である。
【図２Ａ】本発明に従って電気的に調整される、タンク
回路を具備するコルピッツ型発振回路の詳細を示す図の
１である。
回路を具備するコルピッツ型発振回路の詳細を示す図の
１である。
【図２Ｂ】本発明に従って電気的に調整される、タンク
回路を具備するコルピッツ型発振回路の詳細を示す図の
２である。
回路を具備するコルピッツ型発振回路の詳細を示す図の
２である。
【図２Ｃ】本発明に従って電気的に調整される、タンク
回路を具備するコルピッツ型発振回路の詳細を示す図の
３である。
回路を具備するコルピッツ型発振回路の詳細を示す図の
３である。
【図２Ｄ】本発明に従って電気的に調整される、タンク
回路を具備するコルピッツ型発振回路の詳細を示す図の
４である。
回路を具備するコルピッツ型発振回路の詳細を示す図の
４である。
【図３】本発明に従ってミラー調整されるインダクタを
具備する相互結合されたインバータ発振器の回路図であ
る。
具備する相互結合されたインバータ発振器の回路図であ
る。
１０ ＣＭＯＳリング発振器 １２ 寄生ゲート容量 １４ インバータ列 ２０ コルピッツ型ＣＭＯＳ発振器 ２５ インダクタ ２６ｎ、２８ｎ ｎチャネル側の半分 ２６ｐ、２８ｐ ｐチャネル側の半分 ３０、３２ ゲート ３４ ＦＥＴトランジスタ ４０ 螺旋状のメタライゼーション ４２ 酸化物層 ４４ ゲート電極 ４６ 酸化物層 ４８ Ｐタブ層 ５０ ｎチャネル付着物 ５２、５４ リード ５６ 極性反転層 ５８ 矢印 ６０、６２ インバータ ６４、６６ インダクタンス ６８、７０ 容量
Claims (3)
- 【請求項１】 電気的に調整できるインダクタ要素にお
いて、インダクタ要素と、 前記インダクタ要素に電磁気的に結合された電荷極性反
転領域を備えているトランジスタとから構成され、 前記インダクタ要素のインダクタンスが、前記トランジ
スタのゲートに印加される電圧を変えることによって変
更できることを特徴とする、電気的に調整できるインダ
クタ要素。 - 【請求項２】 電気的に調整できるインダクタ要素にお
いて、 インダクタンスのメタライゼーション要素と、 前記インダクタ要素の一部に電磁気的に結合された電荷
極性反転領域を備えているトランジスタとから構成さ
れ、 前記インダクタ要素のインダクタンスの一部が、前記ト
ランジスタのゲートに印加される電圧を変えることによ
って変更できることを特徴とする、電気的に調整できる
インダクタ要素。 - 【請求項３】 タンク回路を有するＭＯＳ発振器素子に
おいて、前記タンク回路が、 容量を備えている要素と、 電気的に調整できるインダクタ素子であって、インダク
タ要素及び前記インダクタ要素に電磁気的に結合された
電荷極性反転領域を有するトランジスタとを備えている
インダクタ素子とから構成され、 前記タンクの共振周波数をリアクタンスで調整すること
ができることを特徴とする、ＭＯＳ発振器素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/367525 | 1994-12-30 | ||
| US08/367,525 US5483207A (en) | 1994-12-30 | 1994-12-30 | Adiabatic MOS oscillators |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08256015A true JPH08256015A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=23447539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7340329A Withdrawn JPH08256015A (ja) | 1994-12-30 | 1995-12-27 | 断熱形ｍｏｓ発振器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5483207A (ja) |
| EP (1) | EP0720185A1 (ja) |
| JP (1) | JPH08256015A (ja) |
| CA (1) | CA2164995A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8351226B2 (en) | 2006-10-06 | 2013-01-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Rectifier circuit, semiconductor device using the rectifier circuit, and driving method thereof |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5850163A (en) * | 1997-03-31 | 1998-12-15 | Sun Microsystems, Inc. | Active inductor oscillator with wide frequency range |
| WO1998050956A1 (en) * | 1997-05-02 | 1998-11-12 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Patterned ground shields for integrated circuit inductors |
| EP0899866A1 (en) * | 1997-08-27 | 1999-03-03 | Lsi Logic Corporation | Reactive tuned oscillator using standard CMOS technology |
| EP0909018B1 (de) * | 1997-09-11 | 2002-01-02 | Infineon Technologies AG | Oszillator |
| SE515783C2 (sv) * | 1997-09-11 | 2001-10-08 | Ericsson Telefon Ab L M | Elektriska anordningar jämte förfarande för deras tillverkning |
| DE69840827D1 (de) * | 1998-06-30 | 2009-06-25 | Asulab Sa | Induktiver Sensor |
| US6426680B1 (en) | 1999-05-26 | 2002-07-30 | Broadcom Corporation | System and method for narrow band PLL tuning |
| US7276970B2 (en) * | 1998-11-12 | 2007-10-02 | Broadcom Corporation | System and method for linearizing a CMOS differential pair |
| US6445039B1 (en) * | 1998-11-12 | 2002-09-03 | Broadcom Corporation | System and method for ESD Protection |
| US6985035B1 (en) | 1998-11-12 | 2006-01-10 | Broadcom Corporation | System and method for linearizing a CMOS differential pair |
| US6525609B1 (en) | 1998-11-12 | 2003-02-25 | Broadcom Corporation | Large gain range, high linearity, low noise MOS VGA |
| US6885275B1 (en) * | 1998-11-12 | 2005-04-26 | Broadcom Corporation | Multi-track integrated spiral inductor |
| US7696823B2 (en) * | 1999-05-26 | 2010-04-13 | Broadcom Corporation | System and method for linearizing a CMOS differential pair |
| FR2814007B1 (fr) * | 2000-09-08 | 2003-01-31 | France Telecom | Oscillateur commande en tension |
| US6781445B2 (en) * | 2001-04-13 | 2004-08-24 | Zeevo, Inc. | Low power large signal RF tuned buffer amplifier |
| DE10162263A1 (de) * | 2001-12-18 | 2003-07-10 | Infineon Technologies Ag | Induktives Bauteil |
| FR2853162A1 (fr) * | 2003-03-28 | 2004-10-01 | France Telecom | Oscillateur commande en tension |
| US7460001B2 (en) * | 2003-09-25 | 2008-12-02 | Qualcomm Incorporated | Variable inductor for integrated circuit and printed circuit board |
| JP4541800B2 (ja) * | 2004-08-20 | 2010-09-08 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | インダクタを備えた半導体装置 |
| KR101424524B1 (ko) * | 2005-05-30 | 2014-08-01 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
| DE102006035204B4 (de) * | 2006-07-29 | 2009-10-15 | Atmel Duisburg Gmbh | Monolithisch integrierbare Schaltungsanordnung |
| US7889528B2 (en) * | 2006-11-29 | 2011-02-15 | Semiconductor Energy Laroratory Co., Ltd. | Rectifier circuit, power supply circuit, and semiconductor device |
| JP5325415B2 (ja) * | 2006-12-18 | 2013-10-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| US8358202B2 (en) * | 2006-12-26 | 2013-01-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
| JP2008218989A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-09-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2211987B (en) * | 1987-10-30 | 1992-01-02 | Plessey Co Plc | Circuit arrangement including an inductor and a mesfet |
-
1994
- 1994-12-30 US US08/367,525 patent/US5483207A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-12-12 CA CA002164995A patent/CA2164995A1/en not_active Abandoned
- 1995-12-14 EP EP95309110A patent/EP0720185A1/en not_active Withdrawn
- 1995-12-27 JP JP7340329A patent/JPH08256015A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8351226B2 (en) | 2006-10-06 | 2013-01-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Rectifier circuit, semiconductor device using the rectifier circuit, and driving method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2164995A1 (en) | 1996-07-01 |
| US5483207A (en) | 1996-01-09 |
| EP0720185A1 (en) | 1996-07-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |