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Hintergrund
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Verstärker mit niedrigem Rauschen (low noise amplifiers, LNAs) und insbesondere zur Verbesserung der Linearität von LNAs.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Verstärker haben viele Formen und dienen vielen Funktionen, wie z. B. der Hochfrequenz (HF) -Verstärkung. Beispielsweise werden Verstärker in Sender-Empfängern für die Sprach- und Datenkommunikation eingesetzt. HF-Leistungsverstärker mit LDMOS (lateral diffused MOSFET) sind die am häufigsten verwendeten Leistungshalbleiter-Bauelemente in drahtlosen Telekommunikationsnetzen, insbesondere in Mobilfunknetzen. HF-Leistungsverstärker sind für die Sendeleistung auf der Senderseite vorgesehen, während rauscharme Verstärker (LNAs) für die Verstärkung der empfangenen Signale auf der Empfängerseite gedacht sind. Daher sind Verstärkung, Rauschzahlen und Linearität die wichtigsten Leistungsindikatoren für LNAs. Es ist wünschenswert, dass LNAs empfangene Signale getreu verstärken, ohne viel Rauschen und Verzerrungen hinzuzufügen. Eine schlechte Linearität führt zu unerwünschten Verzerrungen und Interferenzen.
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Ein häufiger Kompromiss im Design von Verstärkern ist die Balance zwischen Effizienz und Linearität. Genauer gesagt stellt Linearität das Verhalten eines Verstärkers dar, bei dem die Ausgangssignalstärke in direktem Verhältnis zur Eingangssignalstärke variiert. Wenn Eingaben und Ausgaben grafisch dargestellt werden, bestimmt die Verstärkung (Verstärkungsfaktor) die Steigung der Linie; die Geradheit (Linearität) der grafisch dargestellten Linie zeigt jedoch die Linearität des Verstärkers. Daher zeigt eine steilere Steigung eine größere Verstärkung des Verstärkers an, aber die Geradheit (Linearität) der gezeichneten Linie zeigt die Linearität des Verstärkers an. Oft geht der Gewinn an Linearität auf Kosten der Effizienz des Verstärkers.
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Zusammenfassung
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Verschiedene Verstärkerstrukturen hierin umfassen (neben anderen Komponenten) ein Eingangstransistorpaar und ein komplementäres Transistorpaar. Die Sources/Emitter des Eingangstransistorpaares sind mit Verstärkereingangsknoten verbunden. Ferner sind die Gates/Basen des komplementären Transistorpaares mit einer gemeinsamen Vorspannung verbunden. Zusätzlich sind Verstärkerausgangsknoten mit einem Drain/Kollektor des Eingangstransistorpaares und einem Source/Emitter des komplementären Transistorpaares verbunden.
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Außerdem sind erste Kondensatoren zwischen den Gates/Basen des Eingangstransistorpaares und den Verstärkereingangsknoten verbunden, zweite Kondensatoren sind zwischen den Gates/Basen des komplementären Transistorpaares und Verstärkereingangsknoten verbunden und variable Kondensatoren sind zwischen den Gates/Basen des komplementären Transistorpaares und Verstärkerausgangsknoten verbunden. Ferner sind Vorspannungsquellen mit den variablen Kondensatoren verbunden.
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Die variablen Kondensatoren können innerhalb einer gegebenen Seite oder kreuzweise zwischen (über) die Verstärkerausgangsknoten verbunden werden. Die Transistoren des Eingangstransistorpaares weisen eine zu den Transistoren des komplementären Transistorpaares entgegengesetzte Polarität auf. Die variablen Kondensatoren können, in einem Beispiel, Metall-Oxid-Halbleiter (MOS) -Transistoren sein.
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In einem Beispiel umfassen die variablen Kondensatoren MOS-Transistoren, deren Substratgates mit den Vorspannungsquellen verbunden sind. Die MOS-Transistoren der variablen Kondensatoren weisen Gates/Basen, die mit den Gates/Basen des komplementären Transistorpaares verbunden sind, und Sources und Drains auf, die mit den Verstärkerausgangsknoten verbunden sind. In anderen Implementierungen können jedoch die Gates/Basen der variablen Kondensatoren mit den Verstärkerausgangsknoten verbunden sein, während Sources und Drains mit den Gates/Basen des komplementären Transistorpaares verbunden sein können Die Kapazitäten der variablen Kondensatoren werden durch die Vorspannungsquellen gesteuert.
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Figurenliste
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Die Ausführungsformen hierin sind anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind und in denen:
- 1A-1B schematische Darstellungen zeigen, die einen querverbundenen Verstärker mit Differenzeingang gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigen;
- 2A-2B schematische Diagramme darstellen, die einen nicht querverbundenen Verstärker mit Differenzeingang gemäß den Ausführungsformen hierin darstellen;
- 3A-3B schematische Diagramme darstellen, die einen querverbundenen Verstärker mit unsymmetrischem Eingang gemäß den Ausführungsformen hierin zeigen; und
- 4A-4B schematische Diagramme darstellen, die einen konzeptionellen Verstärker mit mehreren Eingängen gemäß den Ausführungsformen hierin darstellen.
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Detaillierte Beschreibung
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Wie oben erwähnt besteht ein üblicher Kompromiss im Design von Verstärkern in der Balance zwischen Effizienz und Linearität. Rauscharme Verstärker (LNAs) können als Kombinationen von 3 Topologien identifiziert werden: gemeinsames Source (CS), gemeinsames Gate (CG) und gemeinsames Drain (CD). Für die Linearität können nur CS und CG in Betracht gezogen werden. Für ein einzelnes Bauelement stellt die Gate-Drain-Kapazität (Cgd) einen Pfad dar, der eine Nichtlinearität induzieren kann. Manchmal kann die nichtlineare Komponente des Verstärkers durch eine Verringerung der Gate-to-Drain-Kapazität reduziert werden, während in anderen Fällen eine Erhöhung der Gate-Drain-Kapazität zu einer kleineren nichtlinearen Komponente führt, abhängig von der Struktur des rauscharmen Verstärkers.
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In Anbetracht davon werden in den hier beschriebenen Strukturen mittels Substratgate gesteuerte variable Kondensatoren (z. B. Body-, Bulk- oder durch Substratgate gesteuerte variable Kondensatoren, wie Metalloxid-Halbleiter (MOS) -Kondensatoren) verwendet, um die Gate-Drain-Kapazität von Transistoren (z. B. Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren oder MOSFETs) in rauscharmen Verstärkern zur Verbesserung der Linearität einzustellen. Diese variablen Kondensatoren können entweder in querverbundenen oder nicht querverbundenen Strukturen verwendet werden. Kondensatoren in integrierten Schaltungen werden typischerweise konstruiert, indem die Source- und Drain-Elektroden eines MOS-Transistors miteinander verbunden werden und diese Verbindung als unterer Plattenknoten eines äquivalenten Parallelplattenkondensators verwendet wird, während das Gate die obere Platte darstellt. Diese Strukturen stellen die Spannung über den unteren und oberen Platten ein, um die Kapazität des variablen Kondensators zu ändern.
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Wie zum Beispiel in 1A gezeigt, umfassen verschiedene Verstärkerstrukturen hierin (neben anderen Komponenten) ein Eingangstransistorpaar N1, N2 und ein komplementäres (mit entgegengesetzter Polarität dotiertes) Transistorpaar P1, P2. Source/Emitter des Eingangstransistorpaares N1, N2 sind mit den Verstärkereingangsknoten Vip (erstes Eingangssignal), Vin (zweites Eingangssignal, komplementär zu Vip) verbunden. Weiterhin sind die Gates/Basen des komplementären Transistorpaares P1, P2 mit einer Vorspannung verbunden, wie z. B. einer Gleichtaktrückkopplungsvorspannung (CMFB).
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Die Transistoren sind Transistoren mit entgegengesetzter Polarität (z. B. P1 und P2 sind Transistoren vom P-Typ- und N1, N2 sind Transistoren vom N-Typ) und können Bipolar-Junction-Transistoren (BJT) sein, stellen aber üblicherweise Feldeffekttransistoren (FET) dar. Zusätzlich sind die Verstärkerausgangsknoten Vop (erstes Ausgangssignal), Von (zweites Ausgangssignal, komplementär zu Vop) mit einem Drain/Kollektor des Eingangstransistorpaares N1, N2 und einem Source/Emitter des komplementären Transistorpaares P1, P2 verbunden.
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Mit Source/Emitter des Eingangstransistorpaares N1, N2 sind Eingangsimpedanzen LS1, LS2 (Induktivitäten) verbunden. Mit den Gates/Basen des Eingangstransistorpaares N1, N2 sind die Spannungsquellen vbn verbunden, um die Gates vorzuspannen. Die Schaltung verstärkt die Eingangssignale Vip, Vin, um die verstärkten Ausgangssignale an den Ausgangsknoten Vop, Von zu erzeugen. An die Ausgangsknoten Vop, Von sind Lasten (ZL) angeschlossen.
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Außerdem sind querverbundene erste Kondensatoren C1 (feste (nicht variable) Kapazitätskondensatoren) zwischen den Gates/Basen des Eingangstransistorpaares N1, N2 und den Verstärkereingangsknoten Vip, Vin angeschlossen. Diese ersten Kondensatoren C1 dienen der Eingangskopplung (z. B. zum Abblocken von DC-Komponenten) für die Transistoren N1, N2. Zwischen den Gates/Basen des komplementären Transistorpaars P1, P2 und den Verstärkereingangsknoten Vip, Vin sind zweite Kondensatoren C2 (wiederum Festkapazitätskondensatoren) verbunden, um wiederum eine Eingangskopplung für die Transistoren P1, P2 bereitzustellen.
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Variable Kondensatoren CC1 sind zwischen den Gates/Basen des komplementären Transistorpaars P1, P2 und den Verstärkerausgangsknoten Vop, Von verbunden, um die Linearität weiter zu verbessern. Weiterhin sind Vorspannungsquellen VBB mit den variablen Kondensatoren CC1 verbunden, um die Kapazität der variablen Kondensatoren CC1 einzustellen.
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Zwischen (über) die Verstärkerausgangsknoten Vop, Von können variable Kondensatoren CC1 an einer gegebenen Seite oder kreuzweise verbunden sein. Die Transistoren des Eingangstransistorpaares N1, N2 weisen eine zu den Transistoren des komplementären Transistorpaares P1, P2 entgegengesetzte Polarität auf.
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In einem Beispiel sind die variablen Kondensatoren CC1 aus MOS-Transistoren gebildet, deren Substratgates mit den Vorspannungsquellen VBB verbunden sind. Die MOS-Transistoren der variablen Kondensatoren CC1 weisen Gates/Basen, die mit den Gates/Basen des komplementären Transistorpaars P1, P2 verbunden sind, und jeweils Source und Drain auf, die mit den Verstärkerausgangsknoten Vop, Von verbunden sind. In anderen Implementierungen können jedoch die Gates/Basen der variablen Kondensatoren mit den Verstärkerausgangsknoten verbunden sein, während Source und Drain mit den Gates/Basen des komplementären Transistorpaares verbunden sein können Die Kapazitäten der variablen Kondensatoren CC1 werden durch die Vorspannungsquellen VBB gesteuert.
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Im Betrieb wird ein Differenzsignal an Vip, Vin zu den Gates/Basen und Source/Emittern der Transistoren N1, N2 zugeführt, die so verbunden sind, dass sie querverbundene gemeinsame Source/Emitter und nicht querverbundene gemeinsame Gates/Basen aufweisen. Die Festkapazitätskondensatoren C1 sind zwischen den Eingangsknoten Vip, Vin und den Gates/Bases der Transistoren N1, N2 verbunden, um eine Eingangskopplung zu gewährleisten. Die Spannungsquelle vbn wird zur Vorspannung der Gates/Basen der Transistoren N1, N2 verwendet, um einen DC-Vorspannungspunkt für den Verstärker bereitzustellen. In den Transistoren P1, P2 sorgt der CMFB in ähnlicher Weise für die Vorspannung der Gates/Basen der Transistoren P1, P2 und diese Gates/Basen erhalten auch die Eingabe Vin, Vip über die Kondensatoren C2.
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1B zeigt dieselben Vorrichtungen wie in 1A mit intermoduliertem Strom, der durch die Nichtlinearität der Vorrichtung induziert und in den Zeichnungen mit Ip1, Ip2 und 11, 12 bezeichnet wird, wobei Ip1 der von P1 erzeugte intermodulierte Strom ist, In1 den von N1 erzeugte intermodulierte (IM) Strom darstellt, 11 der gesamte intermodulierte Strom ist, der aus Vop fließt, und 12 der gesamte intermodulierte Strom ist, der aus Von fließt. Der IM (intermodulierte) Strom ist kein Signalstrom, sondern die nichtlineare Komponente.
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Die Linearität kann durch die gesamte nichtlineare Stromgröße charakterisiert werden, d.h. die gesamte IM-Stromgröße Io=|I1+I2|. Je kleiner die Stromgröße lo in Bezug auf das Eingangsgrundsignal, desto linearer ist der Verstärker. Wenn differentielle Eingaben an den Knoten Vip, Vin zugeführt werden, ist der Verstärker symmetrisch, entweder vom Eingang oder vom Ausgang aus gesehen. Daher sind die Ströme 11 und 12 gleich groß, aber natürlich phasenverschoben, d.h. I1=-I2, was einen gesamten IM-Strom 2|I1| ergibt. Um die Linearität zu verbessern, sollte |I1 |=|lp1-ln1| minimiert werden. Die relative Größe und Polarität der Ströme Ip1 und In1 kann unsicher sein, da dies durch die Gerätevorspannungsbedingung bestimmt wird (und aus der Simulation abgeleitet werden kann).
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Wenn die Ströme Ip1 und In1 in Phase sind, und |Ip1|<|In1|, dann ist |I1|=|In1|-|Ip1|. Eine Erhöhung des Stroms Ip1 bis zu |In1| reduziert |I1|, wodurch der Strom lo kleiner wird und sich die Linearität verbessert. In 1B sind sowohl Vin als auch Von entsprechend durch die Kondensatoren C2 und CC1 mit dem Gate des Transistors P1 verbunden. Vin und Von weisen die gleiche Polarität auf und erzeugen daher im Transistor P1 den Strom IM mit der gleichen Polarität. Mit anderen Worten erhöht Von, das durch den variablen Kondensator CC1 gekoppelt wird, den Strom Ip1, der den Strom In1 kompensiert, um einen kleineren |I1| zu erhalten, was wiederum den Strom Io kleiner macht und die Linearität verbessert. Die erzeugte Kompensationsstrommenge kann durch die an das Substratgate des variablen Kondensators CC1 angelegten Vorspannungsquellen VBB eingestellt werden. Wenn die Ströme Ip1 und In1 in Phase sind und |Ip1|>|In1|, dann ist |I1|=|Ip1|-|In1|. Oder, wenn die Ströme Ip1 und In1 phasenverschoben sind, dann ist |I1|=|Ip1|+|In1|. Beide Bedingungen erfordern weniger |Ip1|, um |I1| zu reduzieren, wenn die Linearität verbessert wird (und wiederum macht die Reduzierung von |I1| den Strom lo kleiner und verbessert die Linearität), was zeigt, wie die nicht querverbundenen variablen Kondensatoren CC2 in 2A helfen, die Linearität zu verbessern.
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2A zeigt ein weiteres Beispiel für einen Verstärker, der dem in 1A gezeigten Verstärker ähnlich ist; in 2A sind die variablen Kondensatoren CC2 jedoch nicht querverbunden, sondern stattdessen zu einer Seite der Verstärkerschaltung ausgerichtet. 2B zeigt wiederum dieselbe Vorrichtung wie in 2A, jedoch sind in 2B auch einige der Stromflüsse dargestellt (die in den Zeichnungen mit denselben Bezeichnungen versehen sind, die oben verwendet werden).
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Dabei werden die Stromflüsse, wie in 2B gezeigt, im Vergleich zu den in 1B gezeigten Flüssen anders gesteuert. 2B zeigt, dass die variablen Kondensatoren CC2 die äquivalente Gate-Drain-Kapazität (Cgd) des Transistors P1 durch Hinzufügen von Kapazität erhöhen. Die Gate-Drain-Kapazität und der Kondensator C1 bilden einen Spannungsteiler für Vin. Die Vergrößerung der Gate-Drain-Kapazität reduziert effektiv das an das Gate des Transistors P1 gekoppelte Vin und verringert somit |Ip1| und |I1|, wodurch wiederum der Strom Io kleiner wird und die Linearität verbessert wird. Die Kapazität des variablen Kondensators CC2 kann in ähnlicher Weise über die Substratgatevorspannung VBB eingestellt werden.
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3A zeigt ein weiteres Beispiel für einen Verstärker, der dem in 1A gezeigten Verstärker ähnlich ist; in 3A umfasst der Verstärker jedoch nur eine einseitige Eingabe Vip. Die in 3A gezeigte Struktur umfasst wiederum querverbundene einstellbare Kondensatoren CC. In 3B ist wiederum dieselbe Vorrichtung wie in 3A dargestellt, aber in 3B sind auch einige der Stromflüsse dargestellt.
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Da die Eingabe Vip unsymmetrisch ist, ist der Verstärker in den 3A, 3B asymmetrisch. Daher sind die Ströme 11 und 12 nicht unbedingt phasenverschoben. In diesem Fall wird das Gate des Transistors P1 durch den Kondensator C2 gegen Masse überbrückt. Im Idealfall trägt der Transistor P1 nicht zum IM-Strom Ip1 bei. Aufgrund der Gate-Drain-Kapazität von Transistor P1 ist Vop jedoch mit dem Gate von Transistor P1 gekoppelt. Da Von die entgegengesetzte Polarität in Bezug auf Vop hat, führt der querverbundene Kondensator CC den entgegengesetzten IM-Strom ein als den, der durch die Vop-Kopplung induziert wird. Die Höhe des erzeugten Kompensationsstroms kann durch die an das Substratgate des variablen Kondensators CC angelegten Vorspannungsquellen VBB eingestellt werden, um den Strom 11 mit dem Strom 12 in Phase zu bringen. Daher beträgt der gesamte IM-Strom |I1-I2|. Dies führt möglicherweise dazu, dass sich die Ströme 11 und 12 aufheben und die Linearität verbessert.
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4A ist ein konzeptionelles Beispiel, das die allgemeine Topologie einer Hälfte der in den 1A-3B gezeigten Verstärker darstellt. Daher zeigt 4A einen der Transistoren P1, einen der Transistoren N1, einen der Kondensatoren C1 und einen der Kondensatoren C2, die oben im Detail besprochen wurden. Zusätzlich, obwohl es sich nicht um ein separates Element handelt, zeigt 4A auch die Drain-Gate-Kapazität des komplementären Bauelements P1 (Cgdp) und die Drain-Gate-Kapazität (Cgdn) des ersten Eingangsbauelements N1. Die Kennbuchstaben A, B und C stehen für verschiedene mögliche Eingangsknoten, die verwendet werden könnten, und Vo steht für den Ausgangsport.
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4B zeigt die verschiedenen möglichen Eingangsknoten A, B und C in einer Hälfte 100 einer Schaltung, die in Bezug auf die in den 1A-3B gezeigten Verstärker ein generischer Verstärker ist, aber noch keine variablen Kondensatoren umfasst. Die in den 4A und 4B gezeigten konzeptionellen Schaltungen können verwendet werden, um zu bestimmen, wo die variablen Kondensatoren angeordnet werden sollen. Um verschiedene Verstärker zu entwerfen, kann der Eingang über einen beliebigen Anschluss unter A, B und C gekoppelt werden. Die Eingangsknoten A, B und C, die nicht im Verstärker verwendet werden sollen, werden mit Masse überbrückt. Nachdem die relative Größe und Phase zwischen den Strömen Ip1 und In1 bestimmt sind (z. B. aus der Simulation), können die einstellbaren Kondensatoren in geeigneter Weise (entweder in querverbundener oder nicht querverbundener Weise) innerhalb der in den 4A und 4B gezeigten konzeptionellen Schaltungen angeordnet werden, um den IM-Strom zu reduzieren und die Linearität zu verbessern.
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Es gibt verschiedene Arten von Transistoren, die sich in der Art und Weise, wie sie in einer Schaltung verwendet werden, leicht unterscheiden. Zum Beispiel weist ein bipolarer Transistor Anschlüsse auf, die mit Basis, Kollektor und Emitter bezeichnet sind. Ein kleiner Strom am Basisanschluss (d.h. zwischen Basis und Emitter fließend) kann einen viel größeren Strom zwischen Kollektor- und Emitter-Anschluss steuern bzw. schalten. Ein weiteres Beispiel ist ein Feldeffekttransistor, der Anschlüsse mit der Bezeichnung Gate, Source und Drain aufweist. Eine Spannung am Gate kann einen Strom zwischen Source und Drain steuern. In solchen Transistoren befindet sich ein Halbleiter (Kanalbereich) zwischen dem leitenden Source-Bereich und dem ebenfalls leitenden Drain (oder leitenden Source-/Emitter-Bereichen), und wenn sich der Halbleiter in einem leitenden Zustand befindet, lässt der Halbleiter zwischen Source und Drain oder Kollektor und Emitter einen elektrischen Strom fließen. Das Gate ist ein leitendes Element, das durch ein „Gate-Oxid“ (das ein Isolator ist) vom Halbleiter elektrisch getrennt ist; und innerhalb des Gates ändert sich Strom/Spannung, wodurch der Kanalbereich leitend wird und ein elektrischer Strom zwischen Source und Drain fließen kann. In ähnlicher Weise macht ein Strom, der zwischen der Basis und dem Emitter fließt, den Halbleiter leitend, so dass zwischen Kollektor und Emitter ein Strom fließen kann.
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Ein Transistor vom positiven Typ „Transistor vom P-Typ“ verwendet Verunreinigungen wie Bor, Aluminium oder Gallium usw. innerhalb eines intrinsischen Halbleitersubstrats (um einen Mangel an Valenzelektronen zu erzeugen) als einen Halbleiterbereich. In ähnlicher Weise ist ein „Transistor vom N-Typ“ ein Transistor vom negativen Typ, der Verunreinigungen wie Antimon, Arsen oder Phosphor usw. innerhalb eines intrinsischen Halbleitersubstrats (zur Erzeugung eines Überschusses an Valenzelektronen) als einen Halbleiterbereich verwendet.
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Im Allgemeinen können Transistorstrukturen in einem Beispiel durch Abscheiden oder Implantieren von Verunreinigungen in ein Substrat gebildet werden, um mindestens einen Halbleiterkanalbereich zu bilden, der durch Flachgrabenisolationsbereiche unterhalb der oberseitigen (oberen) Oberfläche des Substrats begrenzt ist. Ein „Substrat“ kann hier jedes für den gegebenen Zweck geeignete Material sein (unabhängig davon, ob es jetzt bekannt ist oder in der Zukunft entwickelt wird) und kann z. B. ein Wafer auf Siliziumbasis (Bulk-Materialien), keramische Materialien, organische Materialien, Oxid-Materialien, Nitrid-Materialien usw. sein, unabhängig davon, ob sie dotiert oder undotiert sind. Die „Flachgrabenisolations“ (STI) -Strukturen werden im Allgemeinen durch Strukturieren von Öffnungen/Gräben innerhalb des Substrats und Aufwachsen oder Füllen von Öffnungen mit einem hochisolierenden Material gebildet (dadurch können verschiedene aktive Bereiche des Substrats voneinander elektrisch isoliert werden).
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Während nur ein oder eine begrenzte Anzahl von Transistoren in den Zeichnungen dargestellt sind, können viele verschiedene Arten von Transistoren gemäß der Ausführungsform hierin gleichzeitig gebildet werden und die Zeichnungen sollen ein gleichzeitiges Bilden von mehreren verschiedenen Arten von Transistoren zeigen; jedoch sind die Zeichnungen vereinfacht, um nur eine begrenzte Anzahl von Transistoren aus Klarheitsgründen zu zeigen und dem Leser zu ermöglichen, die verschiedenen dargestellten Merkmale leichter zu erkennen. Dies soll diese Erfindung nicht einschränken, da diese Erfindung auf Strukturen anwendbar ist, die viele der in den Zeichnungen gezeigten Transistortypen umfassen.
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Die hier verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht als Beschränkung des Vorstehenden zu verstehen. Die hier verwendeten Singularformen „ein“, „eine“ und „der, die, das“ schließen auch die Pluralformen ein, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Darüber hinaus beschreiben Begriffe wie „rechts“, „links“, „vertikal“, „horizontal“, „oben“, „unten“, „oberhalb“, „unter“, „unterhalb“, „darunter“, „darüber“, „über“, „parallel“, „senkrecht“ usw relative Positionen, wie sie in den Zeichnungen ausgerichtet und dargestellt sind (sofern nicht anders angegeben), und Begriffe wie „berührend“, „in direktem Kontakt“, „anstoßend“, „direkt angrenzend an“, „unmittelbar angrenzend an“ usw. sollen anzeigen, dass mindestens ein Element ein anderes Element physisch berührt (ohne dass andere Elemente die beschriebenen Elemente trennen).
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Ausführungsformen hierin können in einer Vielzahl von elektronischen Anwendungen verwendet werden, einschließlich, aber ohne Beschränkung auf fortschrittliche Sensoren, Speicher/Datenspeicher, Halbleiter, Mikroprozessoren und andere Anwendungen. Eine resultierende Vorrichtung und Struktur, wie z. B. ein integrierter Schaltkreis (IC) -Chip, kann vom Hersteller in Form eines rohen Wafers (d. h. als ein einzelner Wafer mit mehreren unverpackten Chips), als nackter Chip oder in einer verpackten Form vertrieben werden. Im letzteren Fall wird der Chip in einem Einzelchip-Gehäuse (z. B. einem Kunststoffträger mit Leitungen, die an einer Hauptplatine oder einem anderen übergeordneten Träger befestigt sind) oder in einem Multichip-Gehäuse (z. B. einem Keramikträger mit Oberflächenverbindungen und/oder vergrabenen Verbindungen) montiert. In jedem Fall wird der Chip dann mit anderen Chips, diskreten Schaltungselementen und/oder anderen Signalverarbeitungsgeräten als Teil von entweder (a) einem Zwischenprodukt, wie einer Hauptplatine, oder (b) einem Endprodukt integriert. Bei dem Endprodukt kann es sich um jedes beliebige Produkt handeln, das integrierte Schaltkreischips umfasst, angefangen von Spielzeug und anderen Low-End-Anwendungen bis hin zu fortschrittlichen Computerprodukten mit einem Display, einer Tastatur oder einem anderen Eingabegerät und einem Zentralprozessor.
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Die Beschreibung der vorliegenden Ausführungsformen wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargestellt, erhebt jedoch keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder Beschränkung auf die Ausführungsformen in der beschriebenen Form. Viele Modifikationen und Variationen sind dem Fachmann ersichtlich, ohne vom Umfang und Wesen der hier beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die Ausführungsformen sind ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien solcher und praktischer Anwendung am besten zu erklären und um es anderen als dem Fachmann zu ermöglichen, die verschiedenen Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen zu verstehen, wie sie für die jeweilige Verwendung geeignet sind.
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Während das Vorstehende im Zusammenhang mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen detailliert beschrieben wurde, sollte es leicht verständlich sein, dass die Ausführungsformen hier nicht auf eine solche Beschreibung beschränkt sind. Vielmehr können die Elemente hier modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder gleichwertige Anordnungen einzubeziehen, die hier nicht beschrieben sind, aber dem Wesen und Umfang hier entsprechen. Darüber hinaus wurden zwar verschiedene Ausführungsformen beschrieben, aber es versteht sich von selbst, dass die Aspekte hierin nur in einigen der beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen sein können. Dementsprechend sind die nachstehenden Ansprüche nicht als durch die vorangehende Beschreibung beschränkt anzusehen. Eine Bezugnahme auf ein Element in der Einzahl soll nicht „ein und nur ein“ bedeuten, es sei denn, es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, sondern vielmehr „ein oder mehrere“. Alle strukturellen und funktionalen Äquivalente zu den Elementen der verschiedenen Ausführungsformen, die in dieser Beschreibung beschrieben sind und die dem Fachmann bekannt sind oder später bekannt werden, werden hier ausdrücklich durch Bezugnahme aufgenommen und sollen von dieser Erfindung umfasst sein. Es versteht sich daher, dass Änderungen an den einzelnen beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, die innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche umrissenen Umfangs des Vorstehenden liegen.
