專利名稱：通過射頻扼流器的esd塊隔離的制作方法
技術領域：
本發明的電路和方法涉及集成電路。更具體地，本發明的系統和方法涉及用于集成電路的靜電放電(“ESD”)保護。
背景技術：
隨著集成電路(“1C”)器件繼續小型化，當前趨勢是制作具有較淺節深度、較薄柵 氧化層、輕摻雜漏極(“LDD”)結構、淺溝槽隔離(“STI”)結構、以及自對準硅化物(“自對準多晶硅化物”)エ藝的集成電路，將所有這些預先用在亞四分之ー微米互補金屬氧化物半導體(“CMOS”)技術中。所有這些エ藝導致相關CMOS IC產品由于ESD現象更易受損壞。因此，在芯片上建立ESD保護電路以保護在IC上的器件和電路防止ESD損壞。鑒于在RF電路的器件中減小的柵氧化層厚度和降低的擊穿電壓，ESD保護尤其考驗射頻(“RF”)1C。這些傳統ESD器件通常使RF電路的性能退化。
發明內容
為了解決現有技術中存在的缺陷，根據本發明的ー個方面，提供了一種電路，包括第一節點，被配置為接收射頻(“RF”)信號；第一靜電放電(ESD)保護電路，連接至用于RF電路的第一電壓電源導軌和第二節點；第二 ESD保護電路，連接至所述第二節點和用于所述RF電路的第二電壓電源節點；以及RF扼流電路，被配置為與所述第一節點并聯并且連接至所述第二節點和在所述第一節點和所述RF電路之間設置的第三節點。在該電路中，所述第一 ESD保護電路包括第一ニ極管，所述第一ニ極管具有連接至所述第一電壓電源導軌的陽極和連接至所述第二節點的陰極，所述第二 ESD保護電路包括第二ニ極管，所述第二ニ極管具有連接至所述第二電壓電源導軌的陰極和連接至所述第ニ節點的陽極；或者所述RF扼流電路基本上沒有電容并且包括電感器；或者所述扼流電路包括與第一電感器并聯連接的第一電阻器。該電路進ー步包括第二電阻器，被設置為與彼此并聯設置的所述第一電阻器和所述第一電感器串聯；以及第二電感器，被配置為與彼此并聯設置的所述第一電阻器和所述第一電感器串聯。該電路進ー步包括第二 ESD電路，與所述RF電路并聯地連接至所述第一電源導軌和所述第二電源導軌；或者第三ESD保護電路，被設置為與所述RF電路并聯并且連接至所述第一電壓電源導軌和所述第二電壓電源導軌。根據本發明的另一方面，還提供了ー種方法，包括在連接至第一電路和RF扼流電路的第一節點處接收射頻信號，所述RF扼流電路連接至第一 ESD保護電路和第二 ESD保護電路之間設置的第二節點；在沒有靜電放電現象的情況下，在所述第一電路和所述第一ESD保護電路和所述第二 ESD保護電路之間設置的所述第二節點之間提供阻抗隔離；以及在靜電放電現象期間，通過所述RF電路從所述第一節點至所述第二節點傳導電流，放電電流通過所述第一 ESD保護電路和所述第二 ESD保護電路中的至少ー個。
在該方法中，所述RF扼流電路基本上沒有電容并且包括電感器；或者所述RF扼流電路包括與第一電感器并聯設置的第一電阻器。在該方法中，所述RF扼流電路包括第二電阻器，所述第二電阻器被設置為與彼此并聯設置的所述第一電阻器和所述第一電感器串聯；或者所述RF扼流電路包括第二電感器，所述第二電感器被設置為與彼此并聯設置的所述第一電阻器和所述第一電感器串聯。根據本發明的又一方面，提供了一種用于保護射頻(“RF”)電路防止靜電放電(“ESD”)的電路，包括ニ極管串包括第一ニ極管，具有連接至用于所述RF電路的第一電壓電源線的陽極和連接至第一節點的陰極，以及第ニニ極管，具有連接至所述第一節點的陰極和連接至用于所述RF電路的第二電壓電源線的陽扱；以及RF扼流電路，連接至所述第一節點和在所述RF電路和第三節 點之間設置的第二節點，所述RF電路通過所述第三節點接收RF信號，所述RF扼流電路被配置為在沒有ESD現象的情況下在所述ニ極管串和所述RF電路之間提供阻抗隔離并且在ESD現象期間將電流從所述第三節點傳導至所述第一節點。在該電路中，所述RF扼流電路基本上沒有電容并且包括電感器；或者所述RF扼流電路包括電感器和電阻器。在該電路中，所述電感器和所述電阻器被設置為彼此串聯；或者所述電感器和所述電阻器被設置為彼此并聯；或者所述RF扼流電路包括第二電阻器，與所述電阻器和所述電感器的并聯組合串聯連接；或者所述RF扼流電路包括第二電感器，與所述電阻器和所述電感器的并聯組合串聯連接。
圖IA示出了包括改善的防靜電放電保護的射頻電路的ー實例。圖IB示出了包括改善的防靜電放電保護的射頻電路的另ー實例。圖2A 圖2F示出了根據具有在圖I中所示的改善的防靜電放電保護的射頻電路的射頻扼流電路的多個實施例。圖3A 圖3D示出了可以在根據圖IA和圖IB的射頻扼流電路中實施的電感器的幾個實施例。圖4為具有改善的防靜電放電保護的射頻電路的操作方法的一實例的流程圖。
具體實施例方式本發明的用于靜電放電(“ESD”)保護的電路和方法包括射頻(“RF”)扼流器，該射頻扼流器有利地降低了 RF電路的噪聲同時提供保護以防止通過ESD現象所導致的損壞。如圖IA所示，通過電源導軌VDD和VSS提供內部RF電路102。電源導軌ESD箝位電路104與在電源導軌VDD和VSS之間的RF電路102并聯連接。在某些實施例中為低噪聲放大器(“LNA”)的RF電路102從輸入節點106接收RF信號。ニ極管串108通過RF扼流電路112連接至設置在輸入節點106和RF電路102之間的節點110。ニ極管串108包括在節點118處連接在一起并連接至RF扼流電路112的第一二極管114和第二ニ極管116。ニ極管116具有連接至低電壓電源導軌VSS的陽極和連接至節點118和ニ極管114的陽極的陰極，該ニ極管114具有連接至高電壓電源導軌VDD的陰極。圖IB示出了連接至設置在內部RF電路102和輸入節點106之間的節點110和連接至設置在雙向ESD箝位電路120-1、120-2對(共同稱作“ESD箝位電路” 120或者“雙向ESD箝位電路120”)之間的節點118的RF扼流電路112的另ー實例。雙向ESD箝位電路120能夠代替電源導軌ESD箝位電路104。ESD箝位電路120的實例包括，但不限于，彼此背靠背所形成的源極體連的NMOS器件對,例如在由Vashchenko等公開的美國專利第7，639，464號中所公開的雙向ESD箝位電路，其發明結合于此作為援引。在某些實施例中，如本領域技術人員所理解的，該雙向ESD箝位電路可以為雙背靠背ニ極管或者雙向可控硅整流器(“SCR”)。RF扼流電路112可以具有多種結構之一。例如，圖2A 圖2F示出了扼流電路112的多個實例。如圖2A所示，扼流電路112可以包括設置在節點110和節點118之間的電感器122。在某些實施例中，如圖2B所示，扼流電路112包括設置在節點110和節點118之間 實施例中，選擇電阻器124約為IkQ或更高，但是本領域的技術人員應該理解，電阻器124可以為其他電阻值。RF扼流電路112還可以包括如彼此串聯和/或并聯的電感器122和電阻器124。例如，圖2C示出了在節點110和節點118之間串聯起來的電感器122和電阻器124。圖2D示出了電感器122和電阻器124在節點110和節點118之間彼此并聯的RF扼流電路112。如圖2E和2F所示，第二電阻器126和/或電感器128可以與電感器120和電阻器122的
并聯組合串聯。圖3A 圖3D示出了可以作為在RF扼流電路112中的電感器122和128實施的多種類型的電感器。如圖3A所不，電感器122、128可以為具有在第一金屬層上或者第一金屬層下的第二金屬層上設置的中心接頭132且形成在單金屬層中的平面線圈130。在某些實施例中，電感器122、128為包括形成在相同金屬層或者相鄰金屬層中的第一線圈和第二線圈的變壓器形式。圖3C示出了具有包括通過垂直部分136連接在一起的多個平行部分134的線性線圈型金屬線的電感器122、128的實施例。在某些實施例中，例如在圖3D中所示的實施例中，電感器122、128可以為包括多條平行金屬線138的線性電感器。參照圖I、圖2、以及圖4描述了 RF扼流電路112的操作，其中，圖4為提供保護防止ESD現象的方法400的一實例的流程圖。如圖4所示，在框402，在通過節點110連接至RF電路102的節點106處接收RF信號。在正常高頻工作期間(例如約大于等于15GHz的頻率)，在框304，RF扼流電路112作為開路工作提供在節點110和118之間的阻抗隔離。通過RF扼流電路112有效用作開路，在節點106處所接收的輸入RF信號的功率在節點106和內部RF電路102之間沒有損失。與利用以某些頻率諧振的LC儲能電路并且因此具有窄頻帶運行的傳統ESD保護電路不同，當RF信號從節點106傳播至內部RF電路102的時候，RF扼流電路112沒有以某些頻率諧振以使該RF扼流電路提供寬頻帶ESD保護而沒有影響RF信號。在框406，在節點106和設置在VDD的第一電壓電源導軌或者設置在VSS處的第二電壓電源導軌之間的ESD現象期間，RF扼流電路112作為在節點110和節點118之間的短路。在ESD現象期間用作在節點110和節點118之間的短路的RF扼流電路112建立用于由ESD現象所生產的高電流的通道以使高電流遠離RF電路102流至節點118，然后將電流引導至設置在VDD或者VSS處的電壓電源導軌之一。在某些實施例中，電路包括第一節點，被配置為接收射頻(“RF”)信號；第ー靜電放電(ESD)保護電路，連接至用于RF電路的第一電壓電源導軌和第二節點；以及第ニ ESD保護電路，連接至第二節點和用于RF電路的第二電壓電源節點。將RF扼流電路連接至第ニ節點和設置在第一節點和RF電路之間的第三節點。在某些實施例中，方法包括在連接至第一電路和RF扼流電路的第一節點處接收射頻信號。將RF扼流電路連接至設置在第一 ESD保護電路和第二 ESD保護電路之間的第ニ節點。在沒有靜電放電現象的情況下，在第一電路和設置在第一ESD保護電路和第二ESD保護電路之間的第二節點之間提供阻抗隔離。在靜電放電現象期間，將電流通過RF扼流電路從第一節點引導至第二節點，放電電流通過第一 ESD保護電路和第二 ESD保護電路中的至少ー個。在某些實施例中，用于保護射頻(“RF”)電路防止靜電放電(“ESD”)的電路包括 ニ極管串和RF扼流電路。ニ極管串包括第一ニ極管，具有連接至用于RF電路的第一電壓電源線的陽極和連接至第一節點的陰極。第二ニ極管具有連接至第一節點的陰極和連接至用于RF電路的第二電壓電源線的陽扱。將RF扼流電路連接至第一節點和設置在RF電路和第三節點之間的第二節點，其中RF電路通過該第三節點接收RF信號。將RF扼流電路配置為在沒有ESD現象的情況下在ニ極管串和RF電路之間提供阻抗隔離，并且配置為在ESD現象期間將電流從第三節點傳導至第一節點。本文所公開的電路有利地提供了在用于接收RF信號的輸入節點和內部RF電路(例如，LNA)之間的直接通道，該直接通道產生較低的功率損耗。另外，在ESD保護電路和沿著在輸入節點和內部RF電路之間的傳輸路徑所設置的節點之間的RF扼流電路說明了改善的噪聲性能并且與進行諧振并且窄頻帶工作的ー個或多個LC儲能電路的可選電路相比較，支持用于高頻(例如，15GHz或以上)工作的寬頻帶工作。盡管已經根據示例性實施例描述了電路和方法，但是電路和方法不僅限于這些實施例。相反地，應該充分理解，在不背離該電路和方法的等同替換范圍的情況下，所附權利要求包括可由本領域的技術人員制作的該電路和方法的其他變形例和實施例。
權利要求
1.一種電路,包括 第一節點，被配置為接收射頻(“RF”)信號； 第一靜電放電(ESD)保護電路，連接至用于RF電路的第一電壓電源導軌和第二節點； 第二 ESD保護電路，連接至所述第二節點和用于所述RF電路的第二電壓電源節點；以及 RF扼流電路，被配置為與所述第一節點并聯并且連接至所述第二節點和在所述第一節點和所述RF電路之間設置的第三節點。
2.根據權利要求I所述的電路，其中，所述第一ESD保護電路包括第一ニ極管，所述第一二極管具有連接至所述第一電壓電源導軌的陽極和連接至所述第二節點的陰極，所述第ニ ESD保護電路包括第二ニ極管，所述第二ニ極管具有連接至所述第二電壓電源導軌的陰極和連接至所述第二節點的陽極；或者 所述RF扼流電路基本上沒有電容并且包括電感器；或者 所述扼流電路包括與第一電感器并聯連接的第一電阻器。
3.根據權利要求2所述的電路，進一歩包括第二電阻器，被設置為與彼此并聯設置的所述第一電阻器和所述第一電感器串聯；以及 第二電感器，被配置為與彼此并聯設置的所述第一電阻器和所述第一電感器串聯。
4.根據權利要求I所述的電路，進一歩包括第二ESD電路，與所述RF電路并聯地連接至所述第一電源導軌和所述第二電源導軌；或者 第三ESD保護電路，被設置為與所述RF電路并聯并且連接至所述第一電壓電源導軌和所述第二電壓電源導軌。
5.ー種方法，包括 在連接至第一電路和RF扼流電路的第一節點處接收射頻信號，所述RF扼流電路連接至第一 ESD保護電路和第二 ESD保護電路之間設置的第二節點； 在沒有靜電放電現象的情況下，在所述第一電路和所述第一 ESD保護電路和所述第二ESD保護電路之間設置的所述第二節點之間提供阻抗隔離；以及 在靜電放電現象期間，通過所述RF電路從所述第一節點至所述第二節點傳導電流，放電電流通過所述第一 ESD保護電路和所述第二 ESD保護電路中的至少ー個。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述RF扼流電路基本上沒有電容并且包括電感器；或者 所述RF扼流電路包括與第一電感器并聯設置的第一電阻器。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述RF扼流電路包括第二電阻器，所述第二電阻器被設置為與彼此并聯設置的所述第一電阻器和所述第一電感器串聯；或者 所述RF扼流電路包括第二電感器，所述第二電感器被設置為與彼此并聯設置的所述第一電阻器和所述第一電感器串聯。
8.一種用于保護射頻(“RF”)電路防止靜電放電(“ESD”)的電路，包括 ニ極管串包括 第一ニ極管，具有連接至用于所述RF電路的第一電壓電源線的陽極和連接至第一節點的陰極，以及 第二ニ極管，具有連接至所述第一節點的陰極和連接至用于所述RF電路的第二電壓電源線的陽極；以及 RF扼流電路，連接至所述第一節點和在所述RF電路和第三節點之間設置的第二節點，所述RF電路通過所述第三節點接收RF信號，所述RF扼流電路被配置為在沒有ESD現象的情況下在所述ニ極管串和所述RF電路之間提供阻抗隔離并且在ESD現象期間將電流從所述第三節點傳導至所述第一節點。
9.根據權利要求8所述的電路，其中，所述RF扼流電路基本上沒有電容并且包括電感器；或者 所述RF扼流電路包括電感器和電阻器。
10.根據權利要求9所述的電路，其中，所述電感器和所述電阻器被設置為彼此串聯；或者 所述電感器和所述電阻器被設置為彼此并聯；或者 所述RF扼流電路包括第二電阻器，與所述電阻器和所述電感器的并聯組合串聯連接；或者 所述RF扼流電路包括第二電感器，與所述電阻器和所述電感器的并聯組合串聯連接。
全文摘要
一種電路包括第一節點，被配置為接收射頻(“RF”)信號；第一靜電放電(ESD)保護電路，連接至用于RF電路的第一電壓電源導軌；和第二ESD保護電路，連接至第二節點和用于RF電路的第二電壓電源節點。將RF扼流電路連接至第二節點和設置在第一節點和RF電路之間的第三節點。本發明還公開了一種通過射頻扼流器的ESD塊隔離方法。
文檔編號H02H9/04GK102646969SQ20121002205
公開日2012年8月22日 申請日期2012年1月31日 優先權日2011年2月17日
發明者葉子禎, 蔡銘憲, 謝協宏, 金俊德 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司