可編程部件的混合技術(shù)組合件的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 優(yōu)先權(quán)聲明
[0002] 本申請(qǐng)要求于2012年4月30日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/640, 556的優(yōu)先 權(quán)，將其全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 在本文中公開(kāi)的主題整體上涉及可調(diào)諧的電氣和電子設(shè)備以及相關(guān)方法。更具體 而言，在本文中公開(kāi)的主題涉及用于布置和控制調(diào)諧部件的可編程組合件的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)電子器件的可變可控電抗（例如，電容），切換部件的陣列組合成庫(kù) (bank)，以便提供相加的可編程電抗。迄今為止，利用單個(gè)切換技術(shù)和器件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)這些陣 列。該一致性簡(jiǎn)化了技術(shù)開(kāi)發(fā)，并且是很多應(yīng)用的良好解決方案，但是在某些應(yīng)用（例如， 尤其是可調(diào)濾波器）中，期望大調(diào)諧范圍與精細(xì)調(diào)諧分辨率相結(jié)合。通過(guò)單個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)這 兩個(gè)結(jié)果可能要求每個(gè)器件僅僅提供非常小的電抗偏移（shift)。為了使這種配置對(duì)于大 的總電抗是具有成本效益的，這些器件必然需要在物理上非常小。然而，每個(gè)器件具有由工 序的設(shè)計(jì)規(guī)則所決定的整體面積（overheadarea)，因此，對(duì)于規(guī)定的總調(diào)諧范圍，總陣列 尺寸會(huì)增大。此外，所增加的互連區(qū)域也會(huì)增大寄生效應(yīng)并且降低總比率，并且功率容量通 常不隨著尺寸適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。因此，非常小的器件的大陣列可能不是實(shí)際的解決方案。
[0005] 一種替換方案時(shí)可僅調(diào)整陣列中的器件的子組，以便提供精細(xì)調(diào)諧。例如，在使用 微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)電容器的陣列時(shí)，該配置可提供高性能的解決方案，但是這種設(shè)置沒(méi)有 面積效益，這是因?yàn)樗须娙萜魑恢低ǔ＞哂邢嗤奈锢沓叽?。即使將器件的子組做得物 理地更小，具有不同MEMS機(jī)械器件也使更加難以實(shí)現(xiàn)高工藝成品率。
[0006] 結(jié)果，將期望開(kāi)關(guān)電容器陣列的配置以提供與精細(xì)調(diào)諧分辨率相結(jié)合的大調(diào)諧范 圍，并且在大部分電抗中保持高Q和/或線性度，同時(shí)避免被配置成實(shí)現(xiàn)這種性能標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn) 有陣列的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本公開(kāi)，提供了用于布置和控制調(diào)諧部件的可編程組合件的系統(tǒng)和方法。 一方面，提供了調(diào)諧部件的組合件，其包括組合在單個(gè)陣列中的多于一種形式的切換技 術(shù)（switchingtechnology)。具體而言，這種陣列可包括：一個(gè)或多個(gè)第一可切換部件 (switchableelement)，包括第一切換技術(shù)（例如，一個(gè)或多個(gè)固態(tài)受控器件）；以及一個(gè) 或多個(gè)第二可切換部件，包括與第一切換技術(shù)不同的第二切換技術(shù)（例如，一個(gè)或多個(gè)微 機(jī)電電容器）。然而，一個(gè)或多個(gè)第一可切換部件以及一個(gè)或多個(gè)第二可切換部件可被配置 為輸送組合式可變電抗。
[0008] 另一方面，一種制造調(diào)諧部件的可編程組合件的方法可包括：制造包括第一切換 技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)第一可切換部件；以及在一個(gè)或多個(gè)第一可切換部件的頂部、下方或旁 邊安裝一個(gè)或多個(gè)第二可切換部件。而且，一個(gè)或多個(gè)第二可切換部件包括與第一切換技 術(shù)不同的第二切換技術(shù)，并且一個(gè)或多個(gè)第一可切換部件以及一個(gè)或多個(gè)第二可切換部件 被配置為輸送組合式可變電抗。
[0009] 在又一方面，一種制造調(diào)諧部件的可編程組合件的方法可包括：在單個(gè)單片半導(dǎo) 體管芯制造包括第一切換技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)第一可切換部件以及包括第二切換技術(shù)的一 個(gè)或多個(gè)第二可切換部件。如上所述，第二切換技術(shù)可與所述第一切換技術(shù)不同，并且，一 個(gè)或多個(gè)第一可切換部件以及一個(gè)或多個(gè)第二可切換部件被配置為輸送組合式可變電抗。
[0010] 雖然在上文中描述了本文中公開(kāi)的主題的某些方面，并且通過(guò)目前公開(kāi)的主題完 全或部分地實(shí)現(xiàn)這些方面，但是在結(jié)合附圖進(jìn)行以下最佳描述時(shí)，隨著描述的繼續(xù)，其他方 面將變得顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 通過(guò)應(yīng)結(jié)合附圖閱讀的以下詳細(xì)描述，更容易理解本主題的特征和優(yōu)點(diǎn)，僅作為 說(shuō)明性而非限制性實(shí)例給出附圖，并且其中：
[0012] 圖1為根據(jù)目前公開(kāi)的主題的實(shí)施方式的單切換技術(shù)電容器子陣列的平面圖；
[0013] 圖2為根據(jù)目前公開(kāi)的主題的實(shí)施方式的混合技術(shù)電容器陣列的示意圖；
[0014] 圖3為根據(jù)目前公開(kāi)的主題的實(shí)施方式的混合技術(shù)電容器陣列的側(cè)剖視圖；
[0015] 圖4A和圖4B為根據(jù)目前公開(kāi)的主題的實(shí)施方式的在調(diào)諧部件的混合技術(shù)組合件 中的電容器件的子陣列的平面圖；以及
[0016] 圖4C為根據(jù)目前公開(kāi)的主題的實(shí)施方式的在調(diào)諧部件的混合技術(shù)組合件中的電 容器件的多個(gè)子陣列的堆疊布置的平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 現(xiàn)在，詳細(xì)參照在本文中的主題的可能方面或?qū)嵤┓绞?，在圖中示出了其一個(gè)或 多個(gè)實(shí)例。提供每個(gè)實(shí)例，以便解釋該主題，而非作為限制。實(shí)際上，作為一個(gè)實(shí)施方式的 一部分進(jìn)行說(shuō)明或描述的特征可用于另一個(gè)實(shí)施方式中，以便產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施方式。其目 的在于，在本文中公開(kāi)和設(shè)想的主題覆蓋這些修改和變化。
[0018] 如在各個(gè)圖中示出的，為了說(shuō)明的目的，結(jié)構(gòu)或部分的某些尺寸相對(duì)于其他結(jié)構(gòu) 或部分被夸大，并且因此，提供這些尺寸，以便說(shuō)明本主題的一般結(jié)構(gòu)。而且，參照在其他結(jié) 構(gòu)和/或部分上形成的一個(gè)結(jié)構(gòu)或部分，描述本主題的各個(gè)方面。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理 解，對(duì)在另一個(gè)結(jié)構(gòu)或部分"上"或"上方"形成的結(jié)構(gòu)，考慮可介入另一結(jié)構(gòu)和/或部分。 對(duì)在另一個(gè)結(jié)構(gòu)或部分"上"形成的而無(wú)中間結(jié)構(gòu)或部分的一個(gè)結(jié)構(gòu)或部分，在本文中描述 為"直接"形成在該結(jié)構(gòu)或部分"上"。同樣，將理解的是，當(dāng)一個(gè)部件被稱為"連接"、"附接" 或"耦接"至另一個(gè)部件時(shí)，其可直接連接、附接或耦接至其他部件，或者可存在中間部件。 相反，當(dāng)一個(gè)部件被稱為為"直接連接"、"直接附接"或"直接耦接"至另一個(gè)部件時(shí)，則不 存在中間部件。
[0019] 而且，在本文中使用諸如"上"、"上方"、"上部"、"頂部"、"下部"或"底部"等的相對(duì) 術(shù)語(yǔ)來(lái)描述如圖中所示的一個(gè)結(jié)構(gòu)或部分相對(duì)于另一個(gè)結(jié)構(gòu)或部分的關(guān)系。將理解的是， 諸如"上"、"上方"、"上部"、"頂部"、"下部"或"底部"等的相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在覆蓋除了在圖中所 述的方向之外的器件的不同方向。例如，如果圖中的器件翻轉(zhuǎn)，則描述為在其他結(jié)構(gòu)或部分 "上方"的結(jié)構(gòu)或部分現(xiàn)在將位于其他結(jié)構(gòu)或部分"下方"。同樣，如果圖中的器件沿著軸旋 轉(zhuǎn)，則被描述為在其他結(jié)構(gòu)或部分"上方"的結(jié)構(gòu)或部分，現(xiàn)在將定位成在其他結(jié)構(gòu)或部分 的"旁邊"或"左邊"。在全文中，相似的標(biāo)號(hào)表示相似的部件。
[0020] 本主題提供了用于布置和控制各個(gè)調(diào)諧部件的可編程組合件的系統(tǒng)和方法。尤其 地，本主題提供了調(diào)諧部件陣列，其由組合成單個(gè)陣列的多于一種的切換技術(shù)構(gòu)成?？删幊?電抗的一部分（例如，電容）可實(shí)施為包括第一切換技術(shù)的部件的第一子陣列110。例如， 第一子陣列110可包括第一數(shù)量n(n> = 1)的MEMS電容器111，這可有利地提供高比率、 Q、線性度以及電壓處理。例如，每個(gè)MEMS電容器111可包括MEMS可變電容器，其中，至少 第一電容電極相對(duì)于第二電容電極可移動(dòng)（例如，在為相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電極施加電壓時(shí)），以 改變?cè)诘谝慌c第二電容電極之間的電容（例如，在最小電容值與最大電容值之間）。在美國(guó) 專利號(hào)7，180，145、7,361，962、7,388,316以及7,586，164中，可找到]\^]^可變電容器的某 些特定實(shí)例，將這些專利的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
[0021] 例如，如圖1所示，第一子陣列110可包括16個(gè)MEMS電容器111的4X4陣列（即， 第一MEMS電容器111a、第二MEMS電容器111b等，直到第n個(gè)MEMS電容器llln)。在該配 置中，陣列的分辨率可基本上等于由每個(gè)MEMS電容器111 (例如，每個(gè)大約250fF，4pF的總 調(diào)諧范圍）提供的可用電容變化（例如，從最小到最大的電容變化）。當(dāng)然，本主題考慮具 有其他陣列尺寸、配置以及各個(gè)部件電容。
[0022] 如果第一子陣列110單獨(dú)地用于提供整個(gè)相加的可編程電容（例如，與在上面討 論的單個(gè)切換技術(shù)中的一樣），則可通過(guò)配置一個(gè)或多個(gè)MEMS電容器111以提供比剩余部 件的標(biāo)準(zhǔn)電容范圍更小的電容變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的分辨率。例如，MEMS電容器111可總 體上被配置為具有大約250fF的電容范圍。一個(gè)MEMS電容器111 (例如，第一MEMS電容器 111a)可被調(diào)整（scale)，以提供僅僅125fF的電容范圍。用這種方法，第一子陣列110的 總調(diào)諧范圍會(huì)減小為3. 875pF，但是在該調(diào)諧范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)到125fF的分辨率的相應(yīng)細(xì)化 (refinement)。該配置可對(duì)很多當(dāng)前的應(yīng)用有效。例如，對(duì)于某些阻抗調(diào)諧器應(yīng)用，125fF 可為足夠的分辨率。
[0023] 然而，進(jìn)一步而言，該方法對(duì)于需要更精細(xì)分辨率的應(yīng)用不能適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，這是因 為對(duì)于每個(gè)增加的位，這需要使用全尺寸MEMS束。例如，如果使用具有相對(duì)減小的電容變 化值的器件來(lái)代替再三個(gè)MEMS電容器111，則可增加再三個(gè)二進(jìn)制位的分辨率。例如，在一 個(gè)特定的配置中，第二MEMS電容器111b可被配置為具有大約63fF的電容變化，第三MEMS 電容器111c可被配置為具有大約32fF的電容變化，并且第四