射頻天線開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種射頻天線開關(guān)，包括：天線端口、射頻信號端口以及與天線端口或射頻信號端口連接的至少一個支路，每個支路包括多個以堆疊方式連接的晶體管；所述多個晶體管中預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的溝道寬長比隨遠離所述天線端口的方向依次遞減，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于或等于所述多個晶體管的總數(shù)。所述射頻天線開關(guān)使得靠近天線端口的預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的電容增加，使這些靠近天線端的晶體管在關(guān)斷狀態(tài)下需要承擔的分壓減少，從而能夠使每個支路上的各晶體管均勻分壓，大大提高了晶體管器件的可靠性。同時，這種溝道寬長比的調(diào)整會在各支路處于導(dǎo)通狀態(tài)的時候，減小各支路的導(dǎo)通電阻，從而還改善了各支路的插入損耗。
【專利說明】射頻天線開關(guān)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種射頻天線開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線終端設(shè)備，比如手機，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代生活中不可或缺的組成部分，目前對支持多模多頻段的無線終端設(shè)備的需求也越來越明顯。在無線終端設(shè)備中，由于不同頻段的射頻通路都共享同一個天線，因此多模射頻天線開關(guān)成為了無線終端設(shè)備的射頻前端模塊中一個重要組成部分。
[0003]以單刀雙擲(Single-Pole Double-Throw,以下簡稱SPDT)開關(guān)為例，對常用的射頻天線開關(guān)的結(jié)構(gòu)進行說明，如圖1所示，圖1為SPDT射頻天線開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)示意圖，該SPDT射頻天線開關(guān)中包括兩條通路.每條通路包括個串聯(lián)支路(Ml, M2)和Iv并聯(lián)支路(M3，M4)。其中，Ml?M4都為晶體管器件，連接信號端與天線的支路為串聯(lián)支路，比如串聯(lián)支路中的Ml用于將來自功率放大器PA的信號發(fā)送至天線，連接信號端與地之間的支路為并聯(lián)支路，比如當串聯(lián)支路Ml導(dǎo)通時，為了將發(fā)送端來自PA(功率放大器)輸出端的信號發(fā)送至天線，發(fā)送端的并聯(lián)支路M3和接收端的串聯(lián)支路M2要處于關(guān)斷狀態(tài)，而接收端的并聯(lián)支路M4要處于打開狀態(tài)，將傳輸至低噪聲放大器(LNA)輸入端的信號短接到地。每個晶體管柵極連接的電阻Rs或Rp是柵極隔離電阻，用于減少柵極的漏電流。
[0004]在全球移動通信系統(tǒng)(GlobalSystem for Mobile Communication,以下簡稱GSM)應(yīng)用中，低頻信號在匹配條件下，輸入的信號幅度最大可達20V，但在失配條件下，這一電壓幅度可以達到40V，由于晶體管有限的擊穿電壓VbMakd_，這將對處于關(guān)斷狀態(tài)的支路上的晶體管器件的可靠性帶來嚴重影響。
[0005]為了解決晶體管器件可靠性的問題，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用的方式是堆疊(stack)方式，即將多個晶體管進行堆疊或級聯(lián)。如圖2-1和圖2-2所示，圖2-1為stack方式改善關(guān)斷支路上晶體管器件可靠性的原理示意圖；圖2_2為stack方式下晶體管柵-體漏電導(dǎo)致分壓不均的示意圖。如圖2-1所示，天線發(fā)射端的晶體管比如圖1中的Ml處于打開狀態(tài)ON時，輸入一個正弦電壓ντχ，此時接收端某支路上的堆疊的η個晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)，比如用堆疊η個管子實現(xiàn)的圖1中的M2，理想情況下，堆疊的η個晶體管的源漏之間將平均承受ντχ/η的電壓，從而減少了每個晶體管的分壓，有利于提高晶體管的可靠性。其中，由于處于關(guān)斷狀態(tài)的每個晶體管可以等效為Cgs和Cgd兩個寄生電容的串聯(lián)，因此，每個晶體管的Cgsi或Cgd上相當于承擔了 ντχ/2η的分壓。但是，由于實際晶體管制造工藝的問題，其柵極和體端會存在漏電，而且各晶體管的柵端和體端的漏電不均勻，從而導(dǎo)致堆疊的η個晶體管上的分壓不均勻，這樣即使按照vTX/2n〈Vtoakd_來選取合適的η的個數(shù)，仍會導(dǎo)致可靠性的問題。如圖2-2中，Ig為柵極電流，Isub為體電流。由于Ig和Isub的存在，從靠近天線的晶體管開始，每個晶體管的源漏電流Id1?Idn都不同。。為解決堆疊的各晶體管分壓不均導(dǎo)致晶體管可靠性差的問題，現(xiàn)有技術(shù)中提供了一種解決方案，如圖3所示，圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的一種電壓分配均衡電路的示意圖，在圖3中，堆疊的每個晶體管(Ml?MN)的柵極gate端都會連接一個大電阻Rg，該電阻的另一端會短接到一個公共點G上，同時，每個晶體管的襯底，也叫體(body)端都會連接一個大電阻Rb，該電阻的另一端會短接到一個公共點B上。為了克服各晶體管分壓不均導(dǎo)致晶體管可靠性差的問題，圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)中在堆疊的每個晶體管的柵極之間加入耦合電容(Cggl?Cgg(N-1))或耦合電阻(Rggl?Rgg(N-1))或電容電阻串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(CgglRggl?Cgg(N-1)Rgg(N-1)),或者，在主信號通路(Ml?MN級聯(lián)構(gòu)成的通路)和偏置電路(Rg級聯(lián)構(gòu)成的通路或Rb級聯(lián)構(gòu)成的通路)之間加入耦合電路，該耦合電路可以由一個單獨的耦合電容實現(xiàn)，比如Cfwd，也可以由電容電阻串聯(lián)電路實現(xiàn)，比如Cfwd和Rfwd。
[0006]為了解決晶體管器件可靠性的問題，現(xiàn)有技術(shù)中還提供了另一種解決方案，如圖4所示，圖4為現(xiàn)有技術(shù)中的另一種電壓分配均衡電路的示意圖，由于在大信號電壓擺幅的情況下，處于關(guān)斷狀態(tài)的支路上可能存在部分晶體管管導(dǎo)通的情況，比如圖4中(a)所示的晶體管Ml?M3，(b)所示的晶體管Ml?M2，這樣大的信號擺幅便會分配在其他關(guān)斷的晶體管上，比如圖4中(a)所示的晶體管M4，(b)所示的晶體管M3?M4，由于均分電壓的晶體管總數(shù)減小了，所以關(guān)斷的晶體管M4或M3?M4所承受的電壓增加了，這會導(dǎo)致可靠性的問題，為此，圖4所示的(a)方案中，將處于關(guān)斷狀態(tài)的支路上的靠近天線端的晶體管Ml?M3的體端BI (B2、B3)與源極端SI (S2、S3)短接在一起，圖4所示的(b)方案中，將處于關(guān)斷狀態(tài)的支路上的靠近天線端的晶體管Ml?M2的體端BI (B2)與源極端SI (S2)短接在一起，使得在大信號電壓擺幅的負半周期，堆疊的各晶體管的體源間的結(jié)二極管不會導(dǎo)通，從而使更多的晶體管來分壓，但是源端和體端之間的連接卻會給主信號通路引入額外的信號通路。
[0007]但是，上述現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中，或者需要增加額外的諸如耦合電容、電阻等無源器件，或者在主信號通路上引入了額外的信號通路，不但帶來成本的增加，更重要的是，上述耦合器件和信號通路往往會為傳輸?shù)男盘柼峁╊~外的傳輸通路，造成信號泄漏，這會引起開關(guān)的插入損耗等性能的惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種射頻天線開關(guān)，用在提高晶體管器件可靠性的同時緩解增加成本或惡化性能。
[0009]本發(fā)明的第一方面提供了一種射頻天線開關(guān)，包括:
[0010]天線端口，用于接收或發(fā)射射頻信號；
[0011 ] 射頻信號端口，用于從所述天線端口接收或向所述天線端口發(fā)送所述射頻信號；以及
[0012]與所述天線端口或所述射頻信號端口連接的至少一個支路，所述至少一個支路中的每個支路包括多個晶體管，所述多個晶體管以堆疊方式連接，并在控制信號的作用下選擇性地將所述天線端口和所述射頻信號端口耦合或解耦合；
[0013]所述多個晶體管中預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的溝道寬長比隨遠離所述天線端口的方向依次遞減，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于或等于所述多個晶體管的總數(shù)。
[0014]在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于所述多個晶體管的總數(shù)時，所述多個晶體管中除所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管與所述多個晶體管中距所述天線端口最遠的晶體管具有相等的溝道寬長比。
[0015]根據(jù)第一方面或第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述多個晶體管中的每個晶體管的柵極與各自對應(yīng)的柵極電阻連接，所述每個晶體管的體端與各自對應(yīng)的體電阻連接；
[0016]所述多個晶體管中所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管各自對應(yīng)的所述柵極電阻的阻值和所述體電阻的阻值隨遠離所述天線端口的方向依次遞減。
[0017]根據(jù)第一方面、第一方面的第一種或第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的所述溝道寬長比的遞減幅度隨著至少一個支路的數(shù)量的增大而增大。
[0018]本發(fā)明第二方面提供了一種射頻天線開關(guān)，包括:
[0019]天線端口，用于接收或發(fā)射射頻信號；
[0020]射頻信號端口，用于從所述天線端口接收或向所述天線端口發(fā)送所述射頻信號；以及
[0021]與所述天線端口或所述射頻信號端口連接的至少一個支路，所述至少一個支路中的每個支路包括多個晶體管，所述多個晶體管以堆疊方式連接，并在控制信號的作用下選擇性地將所述天線端口和所述射頻信號端口耦合或解耦合；
[0022]所述多個晶體管中預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的上方分別覆蓋有不影響各晶體管電連接關(guān)系的金屬線，所述各金屬線的覆蓋面積隨遠離所述天線端口的方向依次遞減，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于或等于所述多個晶體管的總數(shù)。
[0023]在第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述各金屬線覆蓋各自對應(yīng)的晶體管的柵極和以下電極中的至少一種:
[0024]源極、漏極。
[0025]根據(jù)第二方面或第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于所述多個晶體管的總數(shù)時，所述多個晶體管中除所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管的上方與所述多個晶體管中距所述天線端口最遠的晶體管具有覆蓋面積相等的金屬線，或者，所述多個晶體管中除所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管的上方不覆蓋所述金屬線。
[0026]根據(jù)第二方面、第二方面的第一種或第二種可能的實現(xiàn)方式，在第二方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述多個晶體管中的每個晶體管的柵極與各自對應(yīng)的柵極電阻連接，所述每個晶體管的體端與各自對應(yīng)的體電阻連接；
[0027]所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管各自對應(yīng)的所述柵極電阻的阻值和所述體電阻的阻值隨遠離所述天線端口的方向依次遞減。
[0028]根據(jù)第二方面、第二方面的第一種、第二種或第三種可能的實現(xiàn)方式，在第二方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述各金屬線的覆蓋面積的遞減幅度隨著至少一個支路的數(shù)量的增大而增大。
[0029]本發(fā)明第三方面提供了一種射頻天線開關(guān)，包括:
[0030]天線端口，用于接收或發(fā)射射頻信號；
[0031 ] 射頻信號端口，用于從所述天線端口接收或向所述天線端口發(fā)送所述射頻信號；以及[0032]與所述天線端口或所述射頻信號端口連接的至少一個支路，所述至少一個支路中的每個支路包括多個晶體管，所述多個晶體管以堆疊方式連接，并在控制信號的作用下選擇性地將所述天線端口和所述射頻信號端口耦合或解耦合；
[0033]所述多個晶體管中的每個晶體管具有多叉指結(jié)構(gòu)，包括用作源極的至少一個第一叉指和用作漏極的至少一個第二叉指，各第一叉指連接至源極公共點，所述各第二叉指連接至漏極公共點；
[0034]所述各第一叉指通過多個第一通孔連接到各自對應(yīng)的源極，所述各第二叉指通過多個第二通孔連接到各自對應(yīng)的漏極；
[0035]所述多個晶體管中預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的所述第一通孔的數(shù)量和所述第二通孔的數(shù)量隨遠離所述天線端口的方向依次遞減，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于或等于所述多個晶體管的總數(shù)。
[0036]在第三方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于所述多個晶體管的總數(shù)時，所述多個晶體管中除所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管與所述多個晶體管中距所述天線端口最遠的晶體管具有相等數(shù)量的所述第一通孔和所述第二通孔。
[0037]根據(jù)第三方面或第三方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第三方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述多個晶體管中的每個晶體管的柵極與各自對應(yīng)的柵極電阻連接，所述每個晶體管的體端與各自對應(yīng)的體電阻連接；
[0038]所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管各自對應(yīng)的所述柵極電阻的阻值和所述體電阻的阻值隨遠離所述天線端口的方向依次遞減。
[0039]根據(jù)第三方面、第三方面的第一種或第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的所述第一通孔的數(shù)量和所述第二通孔的數(shù)量的遞減幅度隨著至少一個支路的數(shù)量的增大而增大。
[0040]本發(fā)明提供的射頻天線開關(guān)，包括分別由多個晶體管堆疊組成的至少一個支路，每個支路中具有預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管，這些晶體管的溝道寬長比隨遠離所述天線端的方向依次遞減。所述射頻天線開關(guān)使得靠近天線端口的預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的電容增加，使這些靠近天線端的晶體管在關(guān)斷狀態(tài)下需要承擔的分壓減少，從而能夠使每個支路上的各晶體管均勻分壓，提高了晶體管器件的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1為SPDT射頻天線開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)不意圖；
[0042]圖2-1為stack方式改善關(guān)斷支路上晶體管器件可靠性的原理示意圖；
[0043]圖2-2為stack方式下晶體管柵-體漏電導(dǎo)致分壓不均的示意圖；
[0044]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的一種電壓分配均衡電路的示意圖；
[0045]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中的另一種電壓分配均衡電路的示意圖；
[0046]圖5-1為本發(fā)明實施例一提供的射頻天線開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖5-2為圖5-1提供的射頻天線開關(guān)中支路I的等效模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖5-3為圖5-1提供的射頻天線開關(guān)中支路I的版圖示意圖；
[0049]圖6為本發(fā)明實施例二提供的射頻天線開關(guān)的版圖示意圖；
[0050]圖7為本發(fā)明實施例三提供的射頻天線開關(guān)的版圖示意圖；[0051]圖8為本發(fā)明實施例四提供的射頻天線開關(guān)的版圖示意圖。
【具體實施方式】
[0052]圖5-1為本發(fā)明實施例一提供的射頻天線開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5-1所示，本實施例中的所述射頻天線開關(guān)包括天線A和與該天線A串聯(lián)或并聯(lián)連接的至少一個支路，一般地，根據(jù)實際應(yīng)用情況，比如終端所支持的頻段個數(shù)等，該射頻天線開關(guān)中可以包括多個支路，以下僅以該射頻天線開關(guān)為SPDT開關(guān)為例進行說明，其他諸如SP5T、SP8T、SP12T等開關(guān)原理與SPDT類似。
[0053]在本實施例SPDT射頻天線開關(guān)中，包括用于接收或發(fā)射射頻信號的天線端口 A、用于從所述天線端口 A接收或向所述天線端口 A發(fā)送所述射頻信號的射頻信號端口 B，以及與所述天線端口 A連接的串聯(lián)支路I和串聯(lián)支路2，和與所述射頻信號端口 B連接的并聯(lián)支路3和并聯(lián)支路4，其中，若支路I為發(fā)射端的支路，那么該支路I可以與比如位于發(fā)射端的功率放大器PA的輸出連接，以將從功率放大器中獲得的信號通過該串聯(lián)支路I傳輸至天線端口 A，經(jīng)由天線端口 A處的天線發(fā)送出去，此時，支路2可以為接收端的支路，該支路2可以與比如位于接收端的低噪聲放大器LNA的輸入端連接，在支路I處于開啟狀態(tài)時，即該射頻天線開關(guān)用于發(fā)送數(shù)據(jù)信號的時候，該支路2應(yīng)該處于關(guān)斷狀態(tài)。此外，支路3與支路I并聯(lián)，其作用舉例來說，比如當支路I處于關(guān)斷狀態(tài)時，比如在該射頻天線開關(guān)用于接收數(shù)據(jù)信號的時候，支路3用于將發(fā)射端的信號短接到地，類似的，支路4也用作相類似的信號分流作用。
[0054]本實施例中，正如上述所說的，該射頻天線開關(guān)中可以包括多個支路，其中，每個支路可以包括多個晶體管，這些多個晶體管以堆疊方式連接。以下僅以支路I為例來說明每個支路中堆疊的多個晶體管的電路結(jié)構(gòu)，如圖5-1所示的其他支路比如支路2~支路4與該支路I的電路結(jié)構(gòu)類似，不重復(fù)說明。
[0055]如圖5-1所示，該支路I中包括N個堆疊連接的晶體管:M1、M2、..?、麗。可選的，每個晶體管的柵極連接一個柵極電阻，每個晶體管的體端連接一個體電阻，如Ml的柵極連接有柵極電阻Rgl，體端連接有體電阻Rbl ；M2的柵極連接有柵極電阻Rg2，體端連接有體電阻Rb2 ;MN的柵極連接有柵極電阻RgN，體端連接有體電阻RbN，各個柵極電阻連接至一個柵極電阻公共點G，各個體電阻連接至一個體電阻公共點B。其他支路比如支路2~支路4與支路I的結(jié)構(gòu)類似，如圖5-1所示的支路2。
[0056]一般來說，當某支路處于關(guān)斷狀態(tài)時，如【背景技術(shù)】中介紹的失配條件下的大電壓擺幅會對該處于關(guān)斷狀態(tài)的支路上的各晶體管器件的可靠性影響較大，同時，由于處于關(guān)斷狀態(tài)的支路上的各晶體管的柵、體漏電不同，一般大電壓擺幅對越靠近天線端口 A的晶體管的影響越大，比如對從靠近天線端口 A的晶體管Ml~ML的影響比對晶體管M(L+1)~麗的影響大。
[0057]另外，處于關(guān)斷狀態(tài)的支路上的各晶體管對大電壓擺幅的分壓是基于電容分壓的，如圖5-2所示，圖5-2為圖5-1提供的射頻天線開關(guān)中支路I的等效模型的結(jié)構(gòu)示意圖，當支路I處于關(guān)斷狀態(tài)時，支路2將信號短接到地，假設(shè)支路I中各晶體管的柵極電阻和體電阻足夠大，此時，各晶體管的柵極端和體端可以視為開路，此時，支路I的等效模型如圖5_2所不，圖中，其中Cbd是 體-漏極寄生電容，Cbs是體-源極寄生電容，Cgd是柵極-漏極寄生電容，Cgs是柵極-源極寄生電容，而Cpb和Crc分別代表體端和柵極的寄生電容，理想情況下，Cpb和Crc不存在，為Cbd、Cbs、Cgd和Ces來承擔分壓。
[0058]本實施例中為了避免各晶體管的分壓不均勻?qū)е麓箅妷簲[幅對處于關(guān)斷狀態(tài)的支路上的該各晶體管可靠性的危害，本實施例中采用了如下的方式:
[0059]根據(jù)電容分壓的原理，要想減少大電壓擺幅對靠近天線端口 A的晶體管的更嚴重的影響，需要使靠近天線端口 A的晶體管的電容更大，遠離天線端口 A的晶體管的電容更小，即 Cbe^ Cbs? χ λ CGD，I 和 CGS，i 應(yīng)該取大，

Gbd, N、Gbs, N、Ggd，N 和ces，N應(yīng)該最小。為此,可以使支路I中的各晶體管中的預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的溝道寬長比隨遠離所述天線的方向依次遞減，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于或等于所述多個晶體管的數(shù)量。
[0060]舉例來說，如圖5-3所示，圖5-3為圖5-1提供的射頻天線開關(guān)中支路I的版圖示意圖，比如使支路I中的各個晶體管的溝道寬長比隨遠離所述天線的方向依次遞減，即(W/D1XffZD2X..Xff/D^Xff/L),,其中，(WZl)1為最靠近天線端口 A的晶體管Ml的溝道寬長比，以此類推，(W/L)n為最遠離天線端口 A的晶體管MN的溝道寬長比，圖5-3中，11為晶體管Ml的源極，12為晶體管Ml的柵極，13為晶體管Ml的漏極。另外，圖5_3中僅給出了保證各晶體管長度不變，而寬度依次遞減的情形，可以理解的是，還可以通過比如保持各晶體管的寬度不變，長度依次增加來實現(xiàn)寬長比向遠離所述天線的方法依次遞減。
[0061]本實施例中，射頻天線開關(guān)中包括的每個由多個晶體管堆疊組成的支路中，具有預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管，這些晶體管的溝道寬長比隨遠離所述天線的方向依次遞減，從而使得靠近天線端口的多個晶體管的電容增加，使這些靠近天線端的晶體管需要承擔的分壓減少，從而通過合理地選 定各晶體管的溝道寬長比能夠使每個支路上的各晶體管均勻分壓，大大提高了晶體管器件的可靠性。同時，這種溝道寬長比的調(diào)整會在支路處于導(dǎo)通狀態(tài)的時候，該支路的等效電阻降低，從而還改善了該支路的插入損耗。
[0062]進一步地，在圖5-1所示實施例的基礎(chǔ)上，圖6為本發(fā)明實施例二提供的射頻天線開關(guān)的版圖不意圖，如圖6所不，在上述實施例的基礎(chǔ)上，仍以支路I為例說明，如果支路I中溝道寬長比隨遠離天線端口 A的方向依次遞減的晶體管的預(yù)設(shè)數(shù)量小于支路I中包含的晶體管的總數(shù)時，該支路I上除該預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管具有相等的溝道寬長比。具體地，該支路I上除該預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管具有與距離所述天線端口 A最遠的晶體管的溝道寬長比相等的溝道寬長比，即:
[0063](W/L) !> (ff/L) 2>...> (ff/L) M, (ff/L) M = (ff/L) M+1 =…=(ff/L) N，(1〈M ≥ N)。
[0064]在圖6中支路I中的靠近天線端口 A的晶體管Ml~MM的溝道寬長比隨著遠離天線端口 A的方向依次遞減，而支路I中的晶體管MM~MN的溝道寬長比相等，且等于距離天線端口 A最遠的晶體管MN的溝道寬長比。可以理解的是，這些其他至少一個晶體管的溝道寬長比還可以取任意一個比遞減的晶體管中的最小溝道寬長比小的數(shù)值。
[0065]在此條件下，本實施例中，支路I中所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管各自對應(yīng)的柵極電阻和體電阻的阻值也隨遠離所述天線端口 A的方向依次遞減，并且，除所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管分別具有阻值相等的柵極電阻和阻值相等的體電阻，且所述阻值相等的各柵極電阻的阻值與所述多個晶體管中距離所述天線端口A最遠的晶體管的柵極電阻的阻值相等，所述阻值相等的各體電阻的阻值與所述多個晶體管中距離所述天線端口 A最遠的晶體管的體電阻的阻值相等。[0066]也就是說，溝道寬長比依次遞減的部分晶體管的柵極電阻和體電阻也依次遞減，剩余的其他晶體管的柵極電阻的阻值相等，優(yōu)選的，等于距離天線端口A最遠的那個晶體管的柵極電阻的阻值和體電阻，而且，剩余的其他至少一個晶體管的體電阻的阻值相等，優(yōu)選的，等于距離天線端口A最遠的那個晶體管的體電阻的阻值。即:
[0067]Rgl〉Rg2〉...〉RgM，RgI — Rg(I+1) —...— RgN, (1〈M (::.N)
[0068]Rbl>Rb2>...〉RbM, RbM = Rb(I+1) =...= RbN, (1〈M ^ N)。
[0069]如圖6所示，圖6中僅示意出柵極電阻的遞減變化趨勢，并且是在各柵極電阻15的類型相同，柵極電阻寬度^相同的情況下，靠近天線端的晶體管的柵極電阻的長度1^較大，從而使得電 阻的阻值較大的情況。實現(xiàn)中也可以通過更改電阻類型，或者電阻的寬長t匕，或者串聯(lián)的電阻個數(shù)，或者并聯(lián)的電阻個數(shù)來達到電阻遞減的目的。但可以理解的是，體電阻的遞減方式與柵極電阻類似，不重復(fù)說明。圖6中的14表示的是柵極電阻公共點G。
[0070]本實施例中，通過使每個支路上的各晶體管的溝道寬長比、柵極電阻和襯底體電阻保持如上的一致變化趨勢，在提高支路上各晶體管可靠性的同時，也使得該支路的諸如交調(diào)性能、諧波性能等線性度性能得到了很好的改善。
[0071]進一步地，上述實施例中僅以SPDT開關(guān)為例進行了說明，在實際應(yīng)用中，很可能涉及到諸如SP5T、SP8T、SP12T等開關(guān)具有更多支路的開關(guān)，值得說明的是，所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的所述溝道寬長比的遞減幅度隨著至少一個支路的數(shù)量的增大而增大，即具有更多支路數(shù)量的射頻天線開關(guān)相比于具有更少支路數(shù)量的射頻天線開關(guān)，相鄰晶體管的所述溝道寬長比的遞減幅度更大，舉例來說，SP5T開關(guān)中的(W/LUW/DPSPDT開關(guān)中的(W/L)「(W/L)2，依此類推。
[0072]圖7為本發(fā)明實施例三提供的射頻天線開關(guān)的版圖示意圖，本實施例提供的所述射頻天線開關(guān)包括天線端口，用于接收或發(fā)射射頻信號；射頻信號端口，用于從所述天線端口接收或向所述天線端口發(fā)送所述射頻信號；以及與所述天線端口或所述射頻信號端口連接的至少一個支路，所述至少一個支路中的每個支路包括多個晶體管，所述多個晶體管以堆疊方式連接，并在控制信號的作用下選擇性地將所述天線端口和所述射頻信號端口耦合或解耦合；
[0073]所述多個晶體管中預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的上方分別具有覆蓋有不影響各晶體管電連接關(guān)系的各金屬線16，所述各金屬線16的覆蓋面積隨遠離所述天線端口的方向依次遞減，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于或等于所述多個晶體管的總數(shù)。
[0074]本實施例通過版圖優(yōu)化來改善射頻天線開關(guān)中每個支路的各晶體管對大電壓擺幅分壓不均導(dǎo)致晶體管可靠性差的問題。如圖7所示，在不影響堆疊連接的各晶體管的電連接關(guān)系的基礎(chǔ)上，可以在每個支路中的全部或部分晶體管的上方分別覆蓋一層金屬線16，每個晶體管上方的金屬線16的覆蓋面積隨著晶體管遠離天線端口的方向依次遞減，并且，每個晶體管上方的金屬線16可以覆蓋該晶體管的柵極和以下電極中的至少一種:源極、漏極。圖7中示出了在某一支路上的全部晶體管的上方均覆蓋了一層不影響電連接關(guān)系的金屬線16，且該金屬線16覆蓋了對應(yīng)的晶體管源極、漏極和柵極的情況，從圖中可看出，從最靠近天線端口的晶體管到最遠離天線端口的晶體管，金屬16線的覆蓋面積依次遞減。
[0075]進一步地，如果金屬線16覆蓋面積隨遠離天線端口的方向依次遞減的晶體管的預(yù)設(shè)數(shù)量小于當前支路中包含的晶體管的總數(shù)時，該支路上除該預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管上方覆蓋的各金屬線16具有相等的覆蓋面積，可選的，這些其他至少一個晶體管上方與所述多個晶體管中距所述天線端口最遠的晶體管具有覆蓋面積相等的金屬線。
[0076]進一步地，如果金屬線16覆蓋面積隨遠離天線的方向依次遞減的晶體管的預(yù)設(shè)數(shù)量小于當前支路中包含的晶體管的總數(shù)時，該支路上除該預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管可以不額外增加金屬覆蓋。
[0077]進一步地，所述多個晶體管中的每個晶體管的柵極與各自對應(yīng)的柵極電阻連接，所述每個晶體管的體端與各自對應(yīng)的體電阻連接。所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管各自對應(yīng)的所述柵極電阻的阻值和所述體電阻的阻值隨遠離所述天線端口的方向依次遞減。
[0078]進一步地，所述各金屬線的覆蓋面積的遞減幅度隨著至少一個支路的數(shù)量的增大而增大。
[0079]本實施例中，在各晶體管的表面加了不影響電連接的金屬線，這樣可以增加晶體管的寄生電容。由于處于關(guān)斷狀態(tài)的支路的電壓擺幅分配是根據(jù)電容的分壓，金屬線的覆蓋面積隨遠離天線端口的方向逐漸減小，從而增加了靠近天線端口的晶體管的寄生電容，進而可以達到均衡電壓分配的目的，從而有利于提高晶體管的可靠性。
[0080]圖8為本發(fā)明實施例四提供的射頻天線開關(guān)的版圖示意圖，本實施例提供的所述射頻天線開關(guān)包括天線端口，用于接收或發(fā)射射頻信號；射頻信號端口，用于從所述天線端口接收或向所述天線端口發(fā)送所述射頻信號；以及與所述天線端口或所述射頻信號端口連接的至少一個支路，所述至少一個支路中的每個支路包括多個晶體管，所述多個晶體管以堆疊方式連接，并在控制信號的作用下選擇性地將所述天線端口和所述射頻信號端口耦合或解耦合；
[0081]所述多個晶體管中的每個晶體管具有多叉指(Finger)結(jié)構(gòu)，包括用作源極11的各第一叉指17和用作漏極13的各第二叉指18，所述各第一叉指17連接至源極公共點19，所述各第二叉指18連接至漏極公共點20 ；
[0082]所述各第一叉指17通過多個第一通孔21連接到各自對應(yīng)的源極11，所述各第二叉指18通過多個第二通孔22連接到各自對應(yīng)的漏極13 ；
[0083]所述多個晶體管中預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的所述第一通孔21的數(shù)量和所述第二通孔22的數(shù)量隨遠離所述天線端口的方向依次遞減，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于或等于所述多個晶體管的總數(shù)。
[0084]本實施例通過版圖優(yōu)化來改善射頻天線開關(guān)中每個支路的各晶體管對大電壓擺幅分壓不均導(dǎo)致晶體管可靠性差的問題。如圖8所示，每個晶體管一般包括多組源極11、柵極12、漏極13的級聯(lián)結(jié)構(gòu)。本實施例中，從制作工藝上來說，每個晶體管都是一個多叉指結(jié)構(gòu)，即每個晶體管都包括交替分別連接到各源極和各漏極的多個第一叉指17和第二叉指18，以便于通過各第一叉指17上的多個第一通孔21將各源極相連，通過各第二叉指18上的多個第二通孔22將各漏極相連。每個晶體管的各第一叉指17的一端連接至源極公共點19，每個晶體管的各第二叉指18的一端連接至漏極公共點20。而且，對于某一晶體管來說，一般來說，打出的各第一通孔21需要打通至某一金屬層，以通過金屬層的電連接特性以將各第一叉指17連接在一起，第二叉指同理。[0085]本實施例中，可以通過改變每個晶體管的第一通孔21和第二通孔22的數(shù)量來實現(xiàn)各晶體管均勻分壓進而改善晶體管可靠性的目的。即每個支路上的預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的第一通孔21的數(shù)量和第二通孔22的數(shù)量隨遠離所述天線端口的方向依次遞減，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于或等于所述多個晶體管的總數(shù)。如圖8所示，圖8給出了從最靠近天線端口的晶體管到最遠離天線端口的各晶體管的第一通孔21的數(shù)量和第二通孔22的數(shù)量依次遞減的情況。
[0086]進一步地，如果第一通孔21的數(shù)量和第二通孔22的數(shù)量隨遠離天線端口的方向依次遞減的晶體管的預(yù)設(shè)數(shù)量小于當前支路中包含的晶體管的總數(shù)時，該支路上除該預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管與所述多個晶體管中距所述天線端口最遠的晶體管具有相等數(shù)量的第一通孔21和相等數(shù)量的第二通孔22。一般而言，第一通孔21的數(shù)量可以與第二通孔22的數(shù)量相等，也可以不相等，本實施例不做限制。
[0087]進一步地，所述多個晶體管中的每個晶體管的柵極與各自對應(yīng)的柵極電阻連接，所述每個晶體管的體端與各自對應(yīng)的體電阻連接，所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管各自對應(yīng)的所述柵極電阻的阻值和所述體電阻的阻值隨遠離所述天線端口的方向依次遞減。
[0088]進一步地，所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的所述第一通孔的數(shù)量和所述第二通孔的數(shù)量的遞減幅度隨著至少一個支路的數(shù)量的增大而增大。
[0089]本實施例中，增加靠近天線端的晶體管的第一通孔數(shù)量和第二通孔數(shù)量，可以增加晶體管的各源極對應(yīng)的各叉指與各漏極對應(yīng)的各叉指之間的交疊電容，進而可以達到均衡電壓分配的目的，有利于提高晶體管的可靠性，另外，柵極電阻和體電阻的依次遞減也有利于改善晶體管的線性度性能。
[0090]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種射頻天線開關(guān)，其特征在于，包括: 天線端口，用于接收或發(fā)射射頻信號； 射頻信號端口，用于從所述天線端口接收或向所述天線端口發(fā)送所述射頻信號；以及 與所述天線端口或所述射頻信號端口連接的至少一個支路，所述至少一個支路中的每個支路包括多個晶體管，所述多個晶體管以堆疊方式連接，并在控制信號的作用下選擇性地將所述天線端口和所述射頻信號端口耦合或解耦合； 所述多個晶體管中預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的溝道寬長比隨遠離所述天線端口的方向依次遞減，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于或等于所述多個晶體管的總數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于所述多個晶體管的總數(shù)時，所述多個晶體管中除所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管與所述多個晶體管中距所述天線端口最遠的晶體管具有相等的溝道寬長比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)，其特征在于，所述多個晶體管中的每個晶體管的柵極與各自對應(yīng)的柵極電阻連接，所述每個晶體管的體端與各自對應(yīng)的體電阻連接； 所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管各自對應(yīng)的所述柵極電阻的阻值和所述體電阻的阻值隨遠離所述天線端口的方向依次遞減。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的開關(guān)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的所述溝道寬長比的遞減幅度隨著至少一個支路的數(shù)量的增大而增大。
5.一種射頻天線開關(guān)，其特征在于，包括: 天線端口，用于接收或發(fā)射射頻信號； 射頻信號端口，用于從所述天線端口接收或向所述天線端口發(fā)送所述射頻信號；以及 與所述天線端口或所述射頻信號端口連接的至少一個支路，所述至少一個支路中的每個支路包括多個晶體管，所述多個晶體管以堆疊方式連接，并在控制信號的作用下選擇性地將所述天線端口和所述射頻信號端口耦合或解耦合； 所述多個晶體管中預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的上方分別覆蓋有不影響各晶體管電連接關(guān)系的金屬線，所述各金屬線的覆蓋面積隨遠離所述天線端口的方向依次遞減，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于或等于所述多個晶體管的總數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)，其特征在于，所述各金屬線覆蓋各自對應(yīng)的晶體管的柵極和以下電極中的至少一種: 源極、漏極。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的開關(guān)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于所述多個晶體管的總數(shù)時，所述多個晶體管中除所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管的上方與所述多個晶體管中距所述天線端口最遠的晶體管具有覆蓋面積相等的金屬線，或者，所述多個晶體管中除所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管的上方不覆蓋所述金屬線。
8.根據(jù)權(quán)利要求5~7中任一項所述的開關(guān)，其特征在于，所述多個晶體管中的每個晶體管的柵極與各自對應(yīng)的柵極電阻連接，所述每個晶體管的體端與各自對應(yīng)的體電阻連接; 所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管各自對應(yīng)的所述柵極電阻的阻值和所述體電阻的阻值隨遠離所述天線端口的方向依次遞減。
9.根據(jù)權(quán)利要求5~8中任一項所述的開關(guān)，其特征在于，所述各金屬線的覆蓋面積的遞減幅度隨著至少一個支路的數(shù)量的增大而增大。
10.一種射頻天線開關(guān)，其特征在于，包括: 天線端口，用于接收或發(fā)射射頻信號； 射頻信號端口，用于從所述天線端口接收或向所述天線端口發(fā)送所述射頻信號；以及 與所述天線端口或所述射頻信號端口連接的至少一個支路，所述至少一個支路中的每個支路包括多個晶體管，所述多個晶體管以堆疊方式連接，并在控制信號的作用下選擇性地將所述天線端口和所述射頻信號端口耦合或解耦合； 所述多個晶體管中的每個晶體管具有多叉指結(jié)構(gòu)，包括用作源極的至少一個第一叉指和用作漏極的至少一個第二叉指，各第一叉指連接至源極公共點，各第二叉指連接至漏極公共點； 所述各第一叉指通過多個第一通孔連接到各自對應(yīng)的源極，所述各第二叉指通過多個第二通孔連接到各 自對應(yīng)的漏極； 所述多個晶體管中預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的所述第一通孔的數(shù)量和所述第二通孔的數(shù)量隨遠離所述天線端口的方向依次遞減，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于或等于所述多個晶體管的總數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的開關(guān)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于所述多個晶體管的總數(shù)時，所述多個晶體管中除所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管之外的其他至少一個晶體管與所述多個晶體管中距所述天線端口最遠的晶體管具有相等數(shù)量的所述第一通孔和所述第二通孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的開關(guān)，其特征在于，所述多個晶體管中的每個晶體管的柵極與各自對應(yīng)的柵極電阻連接，所述每個晶體管的體端與各自對應(yīng)的體電阻連接； 所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管各自對應(yīng)的所述柵極電阻的阻值和所述體電阻的阻值隨遠離所述天線端口的方向依次遞減。
13.根據(jù)權(quán)利要求10~12中任一項所述的開關(guān)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)數(shù)量的晶體管的所述第一通孔的數(shù)量和所述第二通孔的數(shù)量的遞減幅度隨著至少一個支路的數(shù)量的增大而增大。
【文檔編號】H03K19/0175GK103973291SQ201410162731
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】楊靜兒, 池毓宋, 樊錦涵 申請人:華為技術(shù)有限公司