專利名稱：具有靜電放電保護(hù)的射頻集成電路及其靜電放電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電放電(electrostatic discharge，ESD)保護(hù)裝置，且特別是涉及一種具有靜電放電保護(hù)的射頻集成電路及其靜電放電保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
靜電放電大致上可分為人體放電模式(Human-Body Model，HBM)、機(jī)械放電模式(Machine Model，MM)以及電荷組件模式(Charge-Device Model，CDM)。電子電路在實(shí)際使用環(huán)境中皆免不了遭受靜電放電的沖擊，若無適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施將導(dǎo)致部分組件損毀(damage)。當(dāng)靜電放電發(fā)生時(shí)，大量的靜電放電電流會產(chǎn)生高溫而損毀半導(dǎo)體組件，所以如何避免靜電放電電流沖擊集成電路的內(nèi)部電路，是非常重要的。為避免前述情形，集成電路中必須具有靜電放電保護(hù)功能。
圖1是說明在集成電路內(nèi)的傳統(tǒng)靜電放電保護(hù)裝置。傳統(tǒng)靜電放電保護(hù)裝置包括二極管D11、D12與電阻R11。二極管D11以逆偏組態(tài)電性連接在電源軌線(power rail)VDD與焊墊110之間，而二極管D12亦以逆偏組態(tài)電性連接在電源軌線VSS與焊墊110之間。一般而言，電源軌線VSS與VDD被用來分別提供接地電壓與系統(tǒng)電壓給內(nèi)部電路120。
當(dāng)焊墊110發(fā)生因靜電放電所造成的正脈沖電流時(shí)，電阻R11可以阻止絕大部分的正脈沖電流流入內(nèi)部電路120，同時(shí)二極管D11可以將此大量的正脈沖電流導(dǎo)引至電源軌線VDD。相似地，當(dāng)焊墊110發(fā)生因靜電放電所造成的負(fù)脈沖電流時(shí)，電阻R11可以阻止絕大部分的負(fù)脈沖電流流入內(nèi)部電路120，同時(shí)二極管D12可以將此大量的負(fù)脈沖電流導(dǎo)引至電源軌線VSS。
對于射頻(radio frequency，RF)集成電路而言，焊墊110與基體之間會形成一個(gè)不可避免的寄生電容C11。此寄生電容C11很可能會濾除焊墊110的射頻信號而導(dǎo)致射頻信號的傳輸錯誤，因此必須設(shè)法使寄生電容C11的電容值盡可能地降低。所以現(xiàn)有技術(shù)均把射頻焊墊配置在集成電路的最上層金屬層，并且在射頻焊墊與基體之間保持凈空，以降低寄生電容C11的電容值。換句話說，傳統(tǒng)射頻焊墊下方絕對不能配置任何組件。
另外，上述傳統(tǒng)靜電放電保護(hù)裝置并不適用。由于射頻集成電路所收發(fā)的射頻信號往往是非常微弱的信號，被用來保護(hù)內(nèi)部電路120的電阻R11將會因?yàn)橄纳漕l信號的能量而導(dǎo)致射頻信號的傳輸錯誤。因此，近來有一些文獻(xiàn)提出各種適用于射頻電路的靜電放電保護(hù)裝置。例如，電機(jī)電子工程師協(xié)會(IEEE，Institute of Electrical and Electronic Engineers)的固態(tài)電路期刊(Journal of Solid-State Circuit)第40卷第7期第1434-1442頁(Vol.40，No.7，page 1434-1442，July 2005)即提出利用電感作為靜電放電保護(hù)組件。圖2是說明現(xiàn)有包含電感的靜電放電保護(hù)裝置。由于經(jīng)過射頻焊墊210的射頻信號的頻率往往高達(dá)1GHz甚至更高，因此對于正常操作的射頻信號而言，電感L21提供極高的阻抗。亦即，在正常操作下，電感L21形同斷路，因此微弱的射頻信號即可直接傳輸在射頻焊墊210與內(nèi)部電路220之間。利用靜電放電的脈沖周期遠(yuǎn)大于射頻信號的特性，當(dāng)射頻焊墊210發(fā)生靜電放電并且電源軌線VSS接地時(shí)，靜電放電所造成的脈沖電流會被電感L21導(dǎo)引至電源軌線VSS。當(dāng)射頻焊墊210發(fā)生靜電放電并且電源軌線VDD接地時(shí)，靜電放電所造成的脈沖電流會經(jīng)過電感L21、電源軌線VSS、二極管D21而導(dǎo)引至電源軌線VDD。
諸如美國專利公開號US 2003/0183403專利案與美國專利公告號US6885534專利案亦分別揭露其它適用于射頻電路的靜電放電保護(hù)裝置。這些現(xiàn)有技術(shù)以電感電性連接于內(nèi)部電路與射頻焊墊之間的射頻信號路徑上，或?qū)㈦姼信c二極管相互串/并聯(lián)而作為靜電放電保護(hù)裝置。
然而，由于實(shí)作上述用于靜電放電保護(hù)的電感必須占用非常大量的芯片面積，使得成本將隨之大幅上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種靜電放電保護(hù)裝置，以保護(hù)收發(fā)射頻信號的內(nèi)部電路不會因?yàn)榘l(fā)生靜電放電而損毀，同時(shí)又不影響射頻信號的正常傳輸。另外，藉由將靜電放電保護(hù)單元配置在射頻焊墊下方，因此可以大幅節(jié)省芯片面積，進(jìn)而降低制造成本。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有靜電放電保護(hù)的射頻集成電路，以便當(dāng)射頻焊墊發(fā)生靜電放電時(shí)，可以及時(shí)將靜電脈沖電流導(dǎo)引至電源軌線而避免損毀內(nèi)部電路。另外，亦藉由將靜電放電保護(hù)單元配置在射頻焊墊下方，因此可以大幅節(jié)省芯片面積，進(jìn)而降低制造成本。
基于上述目的，本發(fā)明提出一種靜電放電保護(hù)裝置，包括基體、射頻焊墊以及靜電放電保護(hù)單元。射頻焊墊被配置在基體上方，用以傳輸射頻信號。靜電放電保護(hù)單元配置在射頻焊墊下方。其中，靜電放電保護(hù)單元包括電感，此電感電性連接在射頻焊墊與電源軌線之間。
從另一觀點(diǎn)來看，本發(fā)明提出一種具有靜電放電保護(hù)的射頻集成電路，包括基體、電源軌線、射頻焊墊、內(nèi)部電路以及靜電放電保護(hù)單元。電源軌線與射頻焊墊均被配置在基體上方。射頻焊墊用以傳輸射頻信號。內(nèi)部電路配置在基體中，并電性連接至射頻焊墊，以便通過射頻焊墊對外部收發(fā)射頻信號。靜電放電保護(hù)單元配置在射頻焊墊下方。其中，靜電放電保護(hù)單元包括電感，此電感電性連接在射頻焊墊與電源軌線之間。
本發(fā)明因?qū)㈧o電放電保護(hù)單元配置在射頻焊墊下方，因此可以大幅節(jié)省芯片面積，進(jìn)而降低制造成本。另外，因?yàn)殪o電放電保護(hù)單元包括電性連接在射頻焊墊與電源軌線之間的電感，因此可以保護(hù)收發(fā)射頻信號的內(nèi)部電路不會因?yàn)榘l(fā)生靜電放電而損毀，同時(shí)又不影響射頻信號的正常傳輸。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1是說明在集成電路內(nèi)的傳統(tǒng)靜電放電保護(hù)裝置。
圖2是說明現(xiàn)有包含電感的靜電放電保護(hù)裝置。
圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示一種具有靜電放電保護(hù)的射頻集成電路的方塊圖。
圖4是依照本發(fā)明實(shí)施例說明圖3的射頻集成電路300中，射頻焊墊310與其靜電放電保護(hù)裝置的布局剖面圖。
圖5是依照本發(fā)明實(shí)施例，說明靜電放電保護(hù)單元330中電感以螺旋式布局實(shí)施的俯視圖。
圖6是依照本發(fā)明另一實(shí)施例，說明靜電放電保護(hù)單元330中電感以堆棧式布局實(shí)施的立體透視圖。
附圖符號說明110、350一般焊墊120、220、320內(nèi)部電路210、310射頻焊墊300射頻集成電路360、370電源焊墊410基體C11寄生電容D11、D12、D21、D31、D32二極管L21、L31、L51、L61電感R11、R31電阻VDD、VSS電源軌線(power rail)具體實(shí)施方式
圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示一種具有靜電放電保護(hù)的射頻集成電路的方塊圖。請參照圖3，在射頻集成電路300中，內(nèi)部電路320分別通過射頻焊墊310與一般焊墊350收發(fā)射頻信號與一般信號。通過電源軌線(powerrail)VDD、電源焊墊360以及電源軌線VSS、電源焊墊370而從外部供給內(nèi)部電路320所需的電力。在本實(shí)施例中，電源軌線VDD是系統(tǒng)電壓軌線，而電源軌線VSS則是接地軌線。在正常操作下，電源軌線VSS與VDD被用來分別提供接地電壓與系統(tǒng)電壓給內(nèi)部電路120。其中，需注意的是，圖3是被簡化的說明例，實(shí)際上各種焊墊的數(shù)量并不限于圖3所示。
通常每一個(gè)一般焊墊(例如一般焊墊350)與內(nèi)部電路320之間均配置一組靜電放電保護(hù)電路(例如靜電放電保護(hù)電路340)。靜電放電保護(hù)電路340包括二極管D31、D32與電阻R31。二極管D31以逆偏組態(tài)電性連接在電源軌線VDD與一般焊墊350之間，而二極管D32亦以逆偏組態(tài)電性連接在電源軌線VSS與一般焊墊350之間。電阻R11則電性連接在內(nèi)部電路320與一般焊墊350之間。
當(dāng)一般焊墊350發(fā)生因靜電放電所造成的正脈沖電流時(shí)，電阻R31可以阻止絕大部分的正脈沖電流流入內(nèi)部電路320，同時(shí)二極管D31可以將此大量的正脈沖電流導(dǎo)引至電源軌線VDD。相似地，當(dāng)一般焊墊350發(fā)生因靜電放電所造成的負(fù)脈沖電流時(shí)，電阻R 31可以阻止絕大部分的負(fù)脈沖電流流入內(nèi)部電路320，同時(shí)二極管D32可以將此大量的負(fù)脈沖電流導(dǎo)引至電源軌線VSS。
在本實(shí)施例中，射頻焊墊310直接連接至內(nèi)部電路320。配置在射頻焊墊310下方的靜電放電保護(hù)單元330直接連接至射頻焊墊310。熟習(xí)此技藝者可以任何手段實(shí)施靜電放電保護(hù)單元330。在本實(shí)施例中，靜電放電保護(hù)單元330包括電感L31。電感L31電性連接在射頻焊墊310與電源軌線VSS之間。
由于靜電放電的脈沖周期遠(yuǎn)大于射頻信號，因此對于正常操作的射頻信號而言，電感L31提供極高的阻抗。亦即，在正常操作下，電感L31形同斷路，因此微弱的射頻信號即可直接傳輸在射頻焊墊310與內(nèi)部電路320之間。當(dāng)射頻焊墊310發(fā)生靜電放電時(shí)，靜電放電所造成的脈沖電流會被電感L31導(dǎo)引至電源軌線VSS。此時(shí)，若電源焊墊370接地，則靜電流會從電源焊墊370流出射頻集成電路300。當(dāng)射頻焊墊310發(fā)生靜電放電時(shí)，若一般焊墊350接地，則靜電流會經(jīng)由電感L31、電源軌線VSS、二極管D32而從一般焊墊350流出射頻集成電路300。另外，當(dāng)射頻焊墊310發(fā)生靜電放電時(shí)，若電源焊墊360接地，則靜電流會經(jīng)由電感L31、電源軌線VSS、二極管D32、二極管D31、電源軌線VDD而從電源焊墊360流出射頻集成電路300。
圖4是依照本發(fā)明實(shí)施例說明圖3的射頻集成電路300中，射頻焊墊310與其靜電放電保護(hù)裝置的布局剖面圖。圖4中靜電放電保護(hù)裝置包括基體410、射頻焊墊310與靜電放電保護(hù)單元330。為能清楚說明各構(gòu)件之間布局的相對關(guān)系，因此圖4中并未繪出各構(gòu)件之間的內(nèi)聯(lián)機(jī)布局。請同時(shí)參照圖3與圖4，其中相同組件符號表示為相似或相同的組件。電源軌線VSS配置在基體410上方。射頻焊墊310亦配置在基體410上方，用以傳輸射頻信號至內(nèi)部電路320。射頻焊墊310配置在集成電路的最上層金屬層，當(dāng)然也可以將射頻焊墊310配置在最上面2～3層金屬層中。內(nèi)部電路320配置在基體410中。內(nèi)部電路320電性連接至射頻焊墊310，以便通過射頻焊墊310對外部收發(fā)射頻信號。靜電放電保護(hù)單元330配置在射頻焊墊310下方。其中，靜電放電保護(hù)單元330可以依照圖3實(shí)施之，亦可更包括其它組件(例如二極管)而實(shí)現(xiàn)靜電放電保護(hù)單元330，其各種實(shí)施的變化均屬本發(fā)明的范疇。靜電放電保護(hù)單元330電性連接在射頻焊墊310與電源軌線VSS之間。
上述實(shí)施例中，電感L31可以任何方式實(shí)施在射頻焊墊310與基體410之間。例如，電感L31可以堆棧式或是螺旋式布局在射頻焊墊310與基體410之間。圖5是依照本發(fā)明實(shí)施例，說明靜電放電保護(hù)單元330中電感以螺旋式布局實(shí)施的俯視圖。請參照圖5，在本實(shí)施例中，靜電放電保護(hù)單元330包括電感L51。電感L51以螺旋式布局實(shí)施在射頻焊墊310與基體之間。一般而言，射頻焊墊310的尺寸大約為75um*84um，而用于靜電放電保護(hù)的螺旋式電感L51的尺寸大約為100um*100um。由于將螺旋式電感L51配置在射頻焊墊310下方，因此可以大幅節(jié)省芯片面積，進(jìn)而降低制造成本。
圖6是依照本發(fā)明另一實(shí)施例，說明靜電放電保護(hù)單元330中電感以堆棧式布局實(shí)施的立體透視圖。請參照圖6，在本實(shí)施例中，靜電放電保護(hù)單元330包括電感L61。電感L61以堆棧式布局實(shí)施在射頻焊墊310與基體之間。一般而言，用于靜電放電保護(hù)的堆棧式電感L51的尺寸大約為50um*50um，其小于射頻焊墊310的尺寸(大約為75um*84um)。由于將堆棧式電感L51配置在射頻焊墊310下方，因此可以大幅節(jié)省芯片面積，進(jìn)而降低制造成本。
綜上所述，本發(fā)明因?qū)㈧o電放電保護(hù)單元配置在射頻焊墊下方，因此可以大幅節(jié)省芯片面積，進(jìn)而降低制造成本。另外，因?yàn)殪o電放電保護(hù)單元包括電性連接在射頻焊墊與電源軌線之間的電感，因此，可以保護(hù)收發(fā)射頻信號的內(nèi)部電路不會因?yàn)榘l(fā)生靜電放電而損毀，同時(shí)又不影響射頻信號的正常傳輸。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視本發(fā)明的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種靜電放電保護(hù)裝置，包括一基體；一射頻焊墊，配置在該基體上方，用以傳輸射頻信號；以及一靜電放電保護(hù)單元，配置在該射頻焊墊下方，其中，該靜電放電保護(hù)單元包括一電感，該電感電性連接在該射頻焊墊與一電源軌線之間。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)裝置，其中，該電感是以堆棧式布局在該射頻焊墊與該基體之間。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)裝置，其中，該電感是以螺旋式布局在該射頻焊墊與該基體之間。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)裝置，其中，該電源軌線是接地軌線。
5.一種具有靜電放電保護(hù)的射頻集成電路，包括一基體；一電源軌線，配置在該基體上方；一射頻焊墊，配置在該基體上方，用以傳輸射頻信號；一內(nèi)部電路，配置在該基體中，并電性連接至該射頻焊墊，以便通過該射頻焊墊對外部收發(fā)射頻信號；以及一靜電放電保護(hù)單元，配置在該射頻焊墊下方，其中，該靜電放電保護(hù)單元包括一電感，該電感電性連接在該射頻焊墊與該電源軌線之間。
6.如權(quán)利要求5所述的具有靜電放電保護(hù)的射頻集成電路，其中，該電感是以堆棧式布局在該射頻焊墊與該基體之間。
7.如權(quán)利要求5所述的具有靜電放電保護(hù)的射頻集成電路，其中，該電感是以螺旋式布局在該射頻焊墊與該基體之間。
8.如權(quán)利要求5所述的具有靜電放電保護(hù)的射頻集成電路，其中，該電源軌線是接地軌線。
全文摘要
一種具有靜電放電保護(hù)的射頻集成電路及其靜電放電保護(hù)裝置。該靜電放電保護(hù)裝置包括基體、射頻焊墊以及靜電放電保護(hù)單元。射頻焊墊被配置在基體上方，用以傳輸射頻信號。靜電放電保護(hù)單元配置在射頻焊墊下方。其中，靜電放電保護(hù)單元包括電感，此電感電性連接在射頻焊墊與電源軌線之間。
文檔編號H01L27/02GK101093826SQ20071009601
公開日2007年12月26日 申請日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者嚴(yán)國輝, 吳昌慶, 林子超 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司