專利名稱：Esd保護(hù)器件以及用于形成esd保護(hù)器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造電子器件的方法，更具體地來說，涉及靜電放電(ESD)保護(hù)器件以及用于形成ESD保護(hù)器件的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展。IC材料和設(shè)計(jì)上的技術(shù)進(jìn)步造就了數(shù)代1C，每一代IC都比上一代IC具有更小以及更復(fù)雜的電路。這些電路對(duì)于靜電放電 (ESD)電流比較敏感。因此，就要利用ESD保護(hù)來防止和減小由ESD電流所導(dǎo)致的IC損壞。 傳統(tǒng)上，一些ESD保護(hù)器件具有寄生電容，該寄生電容大到足以顯著降低所保護(hù)的電路的射頻(RF)性能。因此，盡管現(xiàn)有的ESD保護(hù)器件通常足以達(dá)到其預(yù)期目的，但是這些ESD保護(hù)器件在每個(gè)方面并不完全令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了多個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種電路，該電路具有靜電放電(ESD)保護(hù)器件以及被保護(hù)電路，該被保護(hù)電路與ESD保護(hù)器件相通信。被保護(hù)電路具有正常工作波長(zhǎng)。ESD保護(hù)器件具有第一電感器，處于信號(hào)輸入端和互補(bǔ)電源線之間。第一電感器的長(zhǎng)度小于1/4正常工作波長(zhǎng)。ESD保護(hù)器件還具有第一電容器,處于信號(hào)輸入端和被保護(hù)電路之間。第一電感器和第一電容器為被保護(hù)電路提供匹配阻抗。其中，被保護(hù)電路包括低噪聲放大器(LNA)。其中，ESD保護(hù)器件包括在被保護(hù)電路的匹配網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)核設(shè)計(jì)中。其中，第一電感器包括在變壓器中，變壓器連接到信號(hào)輸入端和互補(bǔ)電源線。其中，第一電感器包括傳輸線。其中，第一電感器包括螺旋式電感器。其中，ESD保護(hù)器件進(jìn)一步包括第二電容器，連接到互補(bǔ)電源線，以及其中，第二電容器和第一電感器連接到第一電容器的相對(duì)端。其中，ESD保護(hù)器件進(jìn)一步包括第二電感器，與第一電容器串聯(lián)。其中，ESD保護(hù)器件進(jìn)一步包括第二電感器，連接到互補(bǔ)電源線，以及其中，第一電感器和第二電感器連接到第一電容器的相對(duì)端。該電路進(jìn)一步包括功率鉗位器，連接到ESD保護(hù)電路。其中，被保護(hù)電路處理多個(gè)信號(hào)，多個(gè)信號(hào)選自RF信號(hào)；以及毫米波信號(hào)。本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及一種電路，該電路具有靜電放電(ESD)保護(hù)器件，設(shè)置在被保護(hù)電路和信號(hào)輸入端之間。該信號(hào)輸入端接收具有一波長(zhǎng)的信號(hào)。ESD保護(hù)器件包括第一電感器，其長(zhǎng)度小于波長(zhǎng)的1/4，該第一電感器提供從信號(hào)輸入端到互補(bǔ)電源線的 ESD電流路徑。ESD保護(hù)器件還具有第一電容器，位于信號(hào)輸入端和被保護(hù)電路之間。ESD 保護(hù)電路是用于被保護(hù)電路的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的一部分。其中，信號(hào)輸入端包括射頻(RF)焊盤和毫米波輸入焊盤中的至少一種。其中，被保護(hù)電路具有的工作頻率大于15GHz。其中，第一電感器包括在變壓器中，變壓器連接到信號(hào)輸入端和互補(bǔ)電源線。其中，第一電感器包括一種選自以下類型的電感器螺旋式電感器；以及傳輸線電感器。該電路進(jìn)一步包括以下的至少一種第二電感器，連接到互補(bǔ)電源線，其中，第二電容器和第一電感器連接到第一電容器的相對(duì)端；第二電感器，與第一電容器串聯(lián)；以及第二電感器，連接到互補(bǔ)電源線，其中，第一電感器和第二電感器連接到第一電容器的相對(duì)端。本發(fā)明的又一實(shí)施例涉及一種制造器件的方法。該方法包括在電源線和互補(bǔ)電源線之間制造被保護(hù)器件；以及在信號(hào)輸入端和被保護(hù)器件之間制造靜電放電(ESD)保護(hù)器件。制造ESD保護(hù)器件包括在信號(hào)輸入端和互補(bǔ)電源線之間設(shè)置第一電感器以及在信號(hào)輸入端和被保護(hù)器件之間設(shè)置第一電容器。第一電感器的長(zhǎng)度小于被保護(hù)器件的正常工作波長(zhǎng)的1/4。該方法進(jìn)一步包括以下步驟的至少一個(gè)將第二電容器連接到互補(bǔ)電源線，其中， 第二電容器和第一電感器連接到第一電容器的相對(duì)端；將第二電感器設(shè)置為與第一電容器相串聯(lián)；以及將第二電感器連接到互補(bǔ)電源線，其中，第一電感器和第二電感器連接到第一電容器的相對(duì)端。其中，ESD保護(hù)器件設(shè)置在被保護(hù)器件的匹配網(wǎng)絡(luò)中。


根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述可以最好地理解本發(fā)明。需要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種不同元件沒有按比例繪制。實(shí)際上，為了使論述清晰，可以任意增加或減小各種元件的尺寸。圖I是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性器件的結(jié)構(gòu)圖；圖2示出了在示例性方案中的響應(yīng)時(shí)間(部分取決于鉗位速度)和過沖(OS， overshoot)；圖3A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性器件300的橫截面圖；圖3B是帶有示出圖3A的橫截面切口的標(biāo)記的器件300的俯視圖；以及圖4A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示出了示例性條型、N型聚合物界限(poly bounded diode) 二極管的橫截面圖4B是圖4A的二極管的俯視圖；圖5是示出了示例性多邊形聚合物界限二極管的俯視圖；圖6示出了包括六邊形聚合物界限二極管和八邊形聚合物界限二極管的示例性 實(shí)施例；圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制造器件的示例性方法的流程圖；圖8示出了一種示例性電路，其中，可以使用多邊形柵控二極管；圖9示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性電路；圖10示出了當(dāng)ESD 二極管正向偏壓時(shí)在ESD事件期間示出電流路徑的圖9的電 路；圖11示出了與圖9和圖10中所示的實(shí)施例結(jié)構(gòu)不同的可選實(shí)施例電路；圖12示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造電路的示例性方法；圖13示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性電路；圖14示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路圖15示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路圖16示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路圖17示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路圖18示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路圖19示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路圖20和圖21提供了在圖15中所示的實(shí)施例上進(jìn)行的改變，其中，將變壓器用于 阻抗匹配和ESD電流旁路；以及圖22示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造器件的示例性方法。
具體實(shí)施例方式應(yīng)該理解，以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)施所公開的不同特征的不同實(shí)施例或 實(shí)例。以下描述組件和配置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這僅僅是實(shí)例，并不是用于限 制本發(fā)明。例如，在以下的本發(fā)明中所描述的將一個(gè)部件形成在另一部件上方或者之上，可 以包括第一部件和第二部件被形成為直接接觸的實(shí)施例，還可以包括在第一部件和第二部 件之間形成有附加部件的實(shí)施例，比如，部件不直接接觸。另外，本發(fā)明的內(nèi)容可以在不同 實(shí)例中重復(fù)使用參考標(biāo)號(hào)和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清晰的目的，其本身并沒有 表示各個(gè)實(shí)施例和/或所討論配置之間的關(guān)系。隨著技術(shù)進(jìn)步，半導(dǎo)體器件的尺寸通常越來越小。隨著半導(dǎo)體器件越來越小，由于 柵極氧化層越來越薄，柵極氧化擊穿電壓會(huì)變得越來越小，從而，ESD保護(hù)變得越發(fā)重要。然 而，在高頻中，一些ESD保護(hù)器件可能會(huì)提供過多寄生電容，并且干擾了阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。本 發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例提供了更好的性能，以下將更詳細(xì)地對(duì)其進(jìn)行描述。圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性器件100的結(jié)構(gòu)圖。器件100示出了本文以下所 公開的各個(gè)實(shí)施例的一般配置。例如，器件100是包括ESD保護(hù)器件101的電路，該ESD保 護(hù)器件101置于Vdd 104和地電位(例如，Vss) 106之間。ESD保護(hù)器件101連同鉗位器 103 —起運(yùn)行，用于保護(hù)射頻(RF)電路102免受I/O端105處ESD損壞影響。在一個(gè)示例 方案中，當(dāng)將電流從ESD脈沖引導(dǎo)到鉗位器103時(shí)，ESD保護(hù)器件101在某種程度上限制了ESD脈沖的振幅，其中，鉗位器103迅速將ESD脈沖的電壓減小到可接受的范圍內(nèi)。ESD保護(hù)器件101包括一些寄生電容，如圖I中的Cesd所示。Cesd在給定器件上的效果取決于給定器件的特定性質(zhì)，該性質(zhì)包括，例如，工作頻率和輸入阻抗。這里所描述的各個(gè)實(shí)施例提供了最小化Cesd和/或利用阻抗匹配的Cd。各個(gè)實(shí)施例還可以降低給定ESD 事件的過沖電壓，從而能夠更快、更有效地鉗制(clamp)ESD事件。圖2示出了示例性方案中的響應(yīng)時(shí)間(部分取決于鉗位速度)和過沖(OS)。圖2中所示的特定值只用于在概念上說明，既可以應(yīng)用到本文所示出的各個(gè)實(shí)施例中，也可以不應(yīng)用到本文所示出的各個(gè)實(shí)施例中。再次參考圖1，為了易于示出，所示出的ESD保護(hù)器件101具有兩個(gè)元件110、111， 可以理解，ESD保護(hù)器件101可以用一個(gè)或者多個(gè)電路元件實(shí)現(xiàn)。而且，器件100示為RF電路，然而實(shí)施例的范圍并不限制于任意特定頻率范圍或者應(yīng)用方式。例如，一些實(shí)施例可以應(yīng)用到運(yùn)行在毫米波范圍或者其他頻率范圍中的器件。可以用圖I中所示出的相似配置來實(shí)現(xiàn)各個(gè)實(shí)施例。例如，元件110和/或元件111可以使用下述圖3A-圖6中所描述的保護(hù)器件。圖3A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性器件300的橫截面圖，圖3B是帶有示出圖3A的橫截面切口的標(biāo)記的器件300的俯視圖。器件300為條形、P型聚合物界限二極管。器件 300形成于P基板301上，其上具有各種摻雜區(qū)域302-309。器件300還包括多晶硅(聚合物，poly)層312、314和輸入/輸出端315-317。在使用中，陽極317是RF輸入端，陰極 315,316與Vdd相通信。圖4A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示出了示例性的條形、N型聚合物界限二極管400的橫截面圖。圖4B是二極管400的俯視圖。二極管400形成于P型基板401上，其上具有摻雜區(qū)域402-405。二極管400包括聚合物層412、414和輸入/輸出端415-417。陰極417可以用作RF輸入端，陽極415、416可以與Vss或者其他地電位相通信?！┦褂昧司酆衔锝缦薅O管器件(還稱為“柵控二極管”)相比于使用淺溝槽隔離件(STI)界限(bounded) 二極管的類似器件具有一些優(yōu)點(diǎn)。例如，在ESD保護(hù)應(yīng)用方式中，聚合物界限二極管比STI界限二極管提供了較低的過沖電壓和較快的上升時(shí)間(rise time)。圖3和圖4示出了示例性的條形、聚合物界限二極管，該條形、聚合物界限二極管可以結(jié)合至ESD保護(hù)器件中。各個(gè)實(shí)施例還包括多邊形(而不是條形)二極管。圖5是示出了示例性多邊形聚合物界限二極管500的俯視圖。二極管500是P型二極管，當(dāng)沿著線 A或者線B剖切時(shí)，二極管500的橫截面圖與圖3A所示相同。作為參考，示出了聚合結(jié)構(gòu) (polystructure) 312和314。還示出了垂直聚合部分512、514。二極管300 (圖3)配置為使得各個(gè)層線性布置在沿著圖3B的最長(zhǎng)尺寸的位置上，相反，將二極管500的摻雜層和聚合結(jié)構(gòu)排列為多邊形形狀。特別地，在二極管500中，摻雜層和聚合結(jié)構(gòu)分別布置在由長(zhǎng)度尺寸L和寬度尺寸W所表示的矩形中。具有多邊形布局結(jié)構(gòu)的聚合物界限二極管，如圖5中所示，相比于圖3和圖4中的條形二極管，可以減小相同EDS級(jí)別的總體器件尺寸，并且還可以減小寄生電容。等式I給出了每個(gè)ESD級(jí)別的寄生電容的方程，該等式I受到L和W的影響。Capacitance (電容)—C)(肌)+ C>w(2W + 2L) — Cj WL ⑴(I )
ESDLevel (級(jí)別)_2W + 2L_T W + L+ jsw其中，Cj=結(jié)電容Cjsw=結(jié)/側(cè)壁電容在等式I中，Cj是從摻雜區(qū)域下至講結(jié)(well junction)之間的電容,Cjsw是區(qū)域側(cè)壁和阱結(jié)之間的電容。阱結(jié)和側(cè)壁在圖3A和圖4A中標(biāo)出。當(dāng)W = L時(shí)的特定尺寸關(guān)系能夠獲得矩形器件的最佳的電容/ESD級(jí)別比率，當(dāng)然，如果需要，給定器件也可以使用除了W=L之外的其他關(guān)系。圖5中所示的示例性二極管形成為矩形，但是實(shí)施例的范圍并未限定于此。實(shí)際上，實(shí)施例的范圍包括將層根據(jù)任意多邊形形狀排列的二極管。圖6示出了包括六邊形聚合物界限二極管610和八邊形聚合物界限二極管650的示例性實(shí)施例。二極管610和二極管650都是N型二極管，具有橫截面670?？梢岳斫?，根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，也可以制成P型二極管。圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造器件的示例性方法700的流程圖。方法700開始于方框710，其中，在基板上以多邊形形狀形成多個(gè)聚合物界限摻雜區(qū)域。摻雜區(qū)域和多晶硅結(jié)構(gòu)可以用任意現(xiàn)有的或者今后發(fā)展出的適當(dāng)方式形成，包括傳統(tǒng)的沉積、蝕刻、以及注入方法。與作為線性形狀聚合層的二極管400相比，當(dāng)從上往下看時(shí)，該示例的器件所具有的聚合層形成為封閉的多邊形，如圖5和圖6所示。方法700繼續(xù)到方框720，其中，形成到聚合物界限摻雜區(qū)域的輸入/輸出端，以形成柵控二極管。輸入/輸出端可以包括電源終端、信號(hào)輸入等等。在一個(gè)示例中，為了接收和/或傳送RF信號(hào)，終端與電路板上的RF焊盤相通信。方法700繼續(xù)到方框730，包括將柵控二極管(gated diode)設(shè)置于電路中，其中，該柵控二極管起到ESD保護(hù)器件的作用。在一個(gè)示例中，電路進(jìn)一步包括RF電路(例如，數(shù)字信號(hào)處理器、低噪聲放大器等等)以及鉗位器件。柵控二極管置于電路的電源和地電位之間，并且與鉗位器件和RF電路并聯(lián)。一些實(shí)施例包括使用兩個(gè)或者更多柵控二極管，這些二極管如圖I中的器件110、111所示排列。在ESD事件期間，柵控二極管和鉗位器件保護(hù)RF電路免受ESD事件的不良影響。圖8示出了一種示例電路800，其中，可以使用多邊形柵控二極管。二極管801、802 排列在Vdd和Vss之間，二極管801和/或二極管802配置為多邊形柵控二極管。電路800 進(jìn)一步包括RF電路(在這種情況下，為低噪聲放大器803)和功率鉗位器804。圖8示出了由二極管801、802形成的ESD電流脈沖路徑。PS是正ESD脈沖，Vss接地。ND是負(fù)ESD脈沖，Vdd接地。再次參考圖7，方法700可以用于制造二極管和使用了該二極管的器件，比如在以上示例中所給出的二極管和器件。方法700示出了一系列不連續(xù)的步驟，可以理解，實(shí)施例的范圍中的各種方法可以不同。例如，其他方法可以增加、刪除、重新排列、或者改變一些步驟。各種實(shí)施例相比于其他設(shè)計(jì)具有一個(gè)或者多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，如上所述，聚合物界限二極管的過沖電壓通常低于其他類型的二極管，比如STI界限二極管。因此，在一些設(shè)計(jì)中，適于以上示例并且用作ESD保護(hù)器件的聚合物界限二極管可以提供減小的過沖電壓，從而有利于較快的鉗位。另外，一些使用了多邊形(而不是條形)二極管的設(shè)計(jì)可以為相同的ESD保護(hù)級(jí)別提供較低的寄生電容和較小的器件尺寸。對(duì)于這里所公開的任何實(shí)施例， 在適當(dāng)情況下，可以使用多邊形聚合物界限二極管代替其他類型的二極管。在一些實(shí)施例中，將功率鉗位器804(圖8)設(shè)計(jì)為在ESD事件期間，在電導(dǎo)軌 (power rail)之間提供低阻抗路徑，從而將功率鉗位器804 (圖8)設(shè)計(jì)為相對(duì)較大。這種設(shè)計(jì)可以包括晶體管、電阻器、和較大旁路(bypass)電容器的網(wǎng)絡(luò)(未示出)。然而，在一些示例中，較大的功率鉗位器可能會(huì)增加漏電流和芯片面積成本。圖9的實(shí)施例通過提供具有二極管和電感器的ESD保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，解決了上述問題，從而降低了電流泄漏和芯片面積成本。圖9示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性電路900。電路900可以在概念上劃分為兩個(gè)主要元件一ESD保護(hù)網(wǎng)絡(luò)920和RF前端電路940，其包括低噪聲放大器和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前的論述集中于ESD網(wǎng)絡(luò)920，而不是RF前端電路940?？梢岳斫?，實(shí)施例的范圍并不限制于包括任意特定類型的被保護(hù)電路的具體應(yīng)用，還包括適于提供任意各種RF和毫米波器件的ESD保護(hù)的一些其他實(shí)施例。在圖9中，以下縮寫將作為元件的下標(biāo)B =偏置， INT =頂部輸入；D =漏極；S =源極；GS =柵極-源極；M =匹配。ESD網(wǎng)絡(luò)920包括RF輸入(RFin)，該RF輸入(RFin)與RF前端電路940通過ESD 網(wǎng)絡(luò)920相通信。電感器921置于RFin和RF前端電路940之間。二極管923連接到Vdd， 并且通過電感器921連接到RFin。二極管922通過電感器921連接到RFin，并且通過電感器Ls連接到Vss。ESD保護(hù)網(wǎng)絡(luò)920還包括二極管925和二極管串924。在該實(shí)施例中，所示二極管串924具有三個(gè)二極管，并且可以理解，在其他實(shí)施例中，二極管串924可以包括一個(gè)、兩個(gè)、或者多個(gè)二極管。在該實(shí)施例中，所描述的任意二極管可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或者多個(gè)二極管組成的串，然而，也可以是圖9中所示的只有一個(gè)二極管的串。在一些示例中，選擇二極管串而不是單個(gè)二極管，可以為較大的運(yùn)行電壓提供電壓降。而且,應(yīng)該注意,如所示,二極管922是ESD網(wǎng)絡(luò)920的一部分,但是并不是RF前端電路940的一部分。然而，在這種情況下的二極管922中，該區(qū)別在某種程度上是人為的， 二極管922也可以通過向匹配阻抗提供電容而成為匹配網(wǎng)絡(luò)的一部分。在正常的工作中，二極管921-925為反向偏壓，并且作為電容器。附加的電容可以提供噪聲去耦(noise decoupling)和完美的AC接地。在許多應(yīng)用中，由二極管922-925 提供的電容代替了較大的旁路電容器。在ESD事件期間，二極管922-925變?yōu)檎蚱珘海⑶蚁?ESD電流。圖10示出了電路900，當(dāng)二極管922-925為正向偏壓時(shí)，在ESD事件期間，該電路 900示出了電流路徑。將以下縮寫應(yīng)用到電流路徑PS =正ESD脈沖，Vss接地；PD =正脈沖，Vdd接地；NS =負(fù)ESD脈沖，Vss接地；ND =負(fù)ESD脈沖，Vdd接地。二極管串924示為圖10中的功率鉗位器，這是因?yàn)?，該二極管串924提供了鉗位ESD脈沖的電壓降。在一些實(shí)施例中，二極管925還可以被認(rèn)為是功率鉗位器，這是因?yàn)?，該二極管925還提供了鉗位電壓降。此外，在該實(shí)施例中，為了控制電流NS，電感器921的金屬寬度至少為5微米。其他實(shí)施例可以使用不同配置的電感器921，只要這些配置能夠安全、可靠地引導(dǎo)電流NS。電感值取決于電路900的特定RF設(shè)計(jì)。同樣，單個(gè)二極管922-925的尺寸可以根據(jù)不同的應(yīng)用而變化，并且基于多個(gè)電路特性而變化。影響二極管922-925的尺寸的電路特性的示例包括電路總體上的電容需求、期望的電壓降、以及由匹配網(wǎng)絡(luò)提供的阻抗。圖11示出了電路1100的可選實(shí)施例，該電路1100的實(shí)施例與圖9和圖10中所示出的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)略有不同。電路1100增加了二極管1101，并且將二極管923移動(dòng)到與RFin和電感器921之間的節(jié)點(diǎn)相連接的位置上。圖11示出了 ESD事件期間所產(chǎn)生的電流路徑。再一次，二極管924和925通過向其施加電壓降，從而將ESD脈沖鉗位。附加的二極管1101使得該實(shí)施例比圖9和圖10中所示的ESD保護(hù)網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，特別是對(duì)于ND脈沖。特別地，附加的二極管1101為ESD脈沖提供了附加的電流路徑。一些應(yīng)用可以適于與電路900或者電路1100 一起使用。圖12示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造電路的示例性方法1200。方法1200開始于方框1210，其中，RF焊盤置于與RF前端電路相通信的位置上。在一個(gè)示例中，方框1210 包括將RF焊盤和RF前端電路置于電路板上。在另一示例中，方框1210包括在管芯的封裝中，將RF焊盤連接到RF前端電路。各種實(shí)施例可以使用任何現(xiàn)在已知的或者今后發(fā)展出的技術(shù)制造器件并且連接器件，從而制造出工作產(chǎn)品。方法1200繼續(xù)到方框1220，該方框1220包括將第一二極管和第二二極管置于電路中。該第一二極管和第二二極管配置為與RF焊盤和RF前端電路相通信，并且所置于的位置使得第一二極管和第二二極管的正向?yàn)閺腣ss到Vdd。當(dāng)方框1220涉及Vss和Vdd 時(shí)，可以理解，這些術(shù)語并不意味著將實(shí)施例的范圍限定到NMOS器件。相反，方框1220包括任意功率和互補(bǔ)功率配置，如示例所示，比如V+/V-和電源/接地。在方框1230中，將電感器置于電路中，從而使得該電感器與第一二極管和第二二極管相通信，并且處于RF焊盤和RF前端電路之間。在圖9中所示的第一示例中和圖11中所示的第二示例中，電感器921可以置于靠近RF焊盤的位置上，或者置于靠近RF前端電路的位置上。第一二極管和第二二極管所置于的位置使得該第一二極管和第二二極管在正常工作期間反向偏壓，在ESD脈沖事件中正向偏壓。實(shí)施例并不限于圖12中所示出的特定示例。其他實(shí)施例可以增加、刪除、重新排列、或者改變一個(gè)或者多個(gè)步驟。在一個(gè)示例中，如圖11所示，在RF焊盤和Vss之間增加了另一二極管。在另一實(shí)施例中，其他二極管和/或二極管串置于Vss和Vdd之間，從而提供了附加的ESD電流路徑，并且提供了電壓降用于鉗位。而且，在方法1200的示例中，為了適合于特定應(yīng)用，所有二極管都可以實(shí)現(xiàn)為單個(gè)二極管，或者實(shí)現(xiàn)為二極管串。一些實(shí)施例包括一個(gè)或者多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，一些實(shí)施例通過使用在正常工作期間提供電容的反向偏壓二極管，避免了使用較大旁路電容器。這些實(shí)施例可以節(jié)省器件尺寸和成本。而且，一些實(shí)施例通過使用二極管或者二極管串作為功率鉗位器，避免了使用較大的、基于晶體管的功率鉗位器，從而節(jié)省了器件尺寸和成本。上述實(shí)施例可以良好地運(yùn)行在許多種具體應(yīng)用中。然而，一些應(yīng)用涉及15GHz或者更高的高數(shù)據(jù)速率無線通信，如果與基于二極管的ESD保護(hù)器件一起使用，則會(huì)產(chǎn)生不期望的高寄生電容。因此，這里的各個(gè)實(shí)施例提供了基于電感器的ESD保護(hù)器件，這種ESD 保護(hù)器件可以用來代替一些基于二極管的ESD保護(hù)器件，并且還可以與阻抗匹配電路相結(jié)
合 ο圖13示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性電路1300。電路1300包括被保護(hù)電路1303，在一個(gè)示例中，該被保護(hù)電路1303在這里示為低噪聲放大器。在其他實(shí)施例中，該被保護(hù)電路可以是任意類型的能夠從ESD保護(hù)中受益的電路。電路1300還包括輸入匹配網(wǎng)絡(luò)1302，該輸入匹配網(wǎng)絡(luò)1302具有ESD保護(hù)電路、和功率鉗位器1301。如前面所述的示例， ESD保護(hù)電路將ESD電流引導(dǎo)到功率鉗位器1301，功率鉗位器1301減弱了 ESD電流。以下附圖提供了匹配網(wǎng)絡(luò)1302的許多實(shí)施例的更多細(xì)節(jié)。圖14示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路1400。在圖13中，通過將總電感器1401連接到Vss并且將電容1402在Ml處連接到被保護(hù)電路1303，電路1400可以用作輸入匹配網(wǎng)絡(luò)1302。匹配網(wǎng)絡(luò)1302設(shè)計(jì)為提供適當(dāng)?shù)妮斎胱杩梗撦斎胱杩雇ㄟ^選擇電感器1401和電容器1402形成。在當(dāng)前示例中，電感器1401置于RF輸入(RFin)和Vss之間，從而形成ESD電流路徑。一些實(shí)施例可以使用雙向傳輸線ESD電感器(未示出)，在匹配網(wǎng)絡(luò)之前，將RF 輸入連接到Vss。這些實(shí)施例在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行期間，使用傳輸線ESD電感器作為開路短線(open stub)。然而，為了作為用作開路短線，傳輸線ESD電感器為1/4波長(zhǎng)或者更長(zhǎng)，該傳輸線 ESD電感器甚至在高頻中也相對(duì)較大。相反，諸如圖14中所示出的其他實(shí)施例將ESD保護(hù)結(jié)合到匹配網(wǎng)絡(luò)中，并且為了 ESD保護(hù)而使用匹配電感器。通常，電感器1401在正常工作頻率并不提供開路短線，在ESD事件期間，在正常工作期間，提供阻抗匹配時(shí)，電感器1401 提供ESD電流路徑。在圖14中所示的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)電感器1401實(shí)施為傳輸線電感器(例如，曲折式電感器(meander inductor)、螺旋式電感器等等)時(shí)，電感器1401可以比輸入信號(hào)的1/4波長(zhǎng)短。根據(jù)不同的應(yīng)用，電感器1401的尺寸可以不同，該尺寸主要受到匹配阻抗的具體特性的影響。在該實(shí)施例中，電壓過沖的量可以由給定的ESD保護(hù)器件控制，并且主要受到電感器的金屬寬度的影響。可以理解，被保護(hù)電路可以具有正常工作頻率范圍，而不是單個(gè)的、不連續(xù)的工作頻率。因此，被保護(hù)電路的正常工作頻率或者正常工作波長(zhǎng)的參數(shù)包括這些范圍。類似的基于電感器的ESD保護(hù)電路不限于圖14中所示的示例。如以下幾個(gè)附圖中所示，其他實(shí)施例可以包括不同的配置。例如，圖15示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路1500。電路1500包括使用了變壓器1501的基于電感器的ESD保護(hù)。類似于圖14中的上述示例，電路1500為了阻抗匹配使用了變壓器1501，變壓器1501連接到Vss，從而提供了 ESD旁路電流路徑。圖14的實(shí)施例也可以以其他方式進(jìn)行改變。圖16-圖19提供了四種其他電路示例，這些電路示例可以用作電路1302(圖13)，可以理解，多種不同的可行設(shè)計(jì)并不限于這里所特別示出的示例。選擇設(shè)計(jì)方式可以考慮諸如特定輸入阻抗的因素，該特定輸入阻抗應(yīng)該由特定的應(yīng)用方式獲得。圖16-圖19中所示的每種設(shè)計(jì)都可以用于提供不同的輸入阻抗。圖16示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路1600。與圖14的實(shí)施例相比較， 電路1600增加了電感器1601，該電感器1601與電容器1402相串聯(lián)，并且位于電容器1402 和被保護(hù)電路(未示出)之間。圖17示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路1700。電路1700增加了電感器 1701，該電感器1701與電容器1402相串聯(lián)，并且位于電容器1402和RFin之間。圖18示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路1800。電路1800增加了電容器1801，該電容器1801處于電容器1402之后的信號(hào)線和Vss之間。電感器1401和電容器 1801分別連接到電容器1402的相對(duì)的兩端。圖19示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性匹配電路1900。電路1900增加了電感器 1901，該電感器1901位于電容器1402之后的信號(hào)線和Vss之間。電感器1401和電感器 1901分別連接到電容器1402的相對(duì)的兩端。圖20和圖21提供了在圖15中所示的實(shí)施例上進(jìn)行的變化，其中，變壓器用于阻抗匹配以及ESD電流旁路。特別地，圖20增加了電感器2001，該電感器2001與電容器1402 相串聯(lián)，并且位于電容器1402和被保護(hù)電路(未示出)之間。圖21增加了電感器2101，該電感器2101與電容器1402相串聯(lián)，并且位于電容器1402和變壓器1501之間。圖22示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造器件的示例性方法2200。在方框2210中， 制造被保護(hù)器件。在一些實(shí)施例中，將被保護(hù)器件制造在電路板上或者制造為獨(dú)立器件。在其他實(shí)施例中，將被保護(hù)器件制造在半導(dǎo)體芯片上，并且連接到半導(dǎo)體芯片中和/或半導(dǎo)體芯片外的其他元件。被保護(hù)器件可以包括任何電子器件，具體實(shí)例包括RF前端電路。在方框2220中，將ESD保護(hù)器件制造在信號(hào)輸入端和被保護(hù)器件之間。制造ESD 保護(hù)器件可以包括，例如，將第一電感器設(shè)置在信號(hào)輸入端和Vss之間。第一電感器的長(zhǎng)度小于1/4波長(zhǎng)。制造ESD保護(hù)器件還可以包括將第一電容器設(shè)置在信號(hào)輸入端和被保護(hù)器件之間。在該實(shí)施例中，ESD保護(hù)器件是電路的內(nèi)核設(shè)計(jì)(core design)的一部分,并且包括在匹配網(wǎng)絡(luò)中。實(shí)施例的范圍不限于方法2200的具體示例。例如,如圖15-圖21中所示,其他實(shí)施例可以包括增加元件或者重新排列元件。各個(gè)實(shí)施例相比于其他技術(shù)具有一些優(yōu)點(diǎn)。例如，相比于一些使用較大旁路電容的基于二極管的ESD保護(hù)方案，圖13-圖22的實(shí)施例在ESD事件期間，具有雙向工作、導(dǎo)通電阻狀態(tài)較低、以及電壓降較低的優(yōu)點(diǎn)。相比于使用可控硅整流器(SCR)的實(shí)施例，圖13-圖22的實(shí)施例具有寄生電容較小、ESD開啟速度較快、以及RF模型特性容易得多的優(yōu)點(diǎn)。相比于使用傳輸線電感器作為開路短線的實(shí)施例，因?yàn)閳D13-圖22的實(shí)施例可以使用較小的電感器，所以圖13-圖22的實(shí)施例具有面積尺寸較小、損耗較低、以及實(shí)際設(shè)計(jì)和布局靈活多樣的優(yōu)點(diǎn)。由上面所示出的每個(gè)實(shí)施例可以理解，可以實(shí)施附加工藝，從而完成制造ESD保護(hù)器件。例如，這些附加工藝可以包括沉積鈍化層，形成接觸，以及形成互連結(jié)構(gòu)(例如， 線和通孔、金屬層、以及為器件提供電斷開的層間絕緣)。其他附加工藝可以包括，例如，PCB 制造工藝以及半導(dǎo)體管芯封裝工藝。為了簡(jiǎn)化，這些附加工藝在這里沒有描述。前面已經(jīng)概述了多個(gè)實(shí)施例的特點(diǎn)，從而使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解后面的詳細(xì)描述。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該了解，他們可以輕易地使用本發(fā)明，以設(shè)計(jì)或者改變其他工藝和結(jié)構(gòu)為依據(jù)，完成與這里所提出的實(shí)施例相同的目的和/或獲得相同的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)該了解，這些等效結(jié)構(gòu)并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且他們?cè)诖丝梢宰龀龈鞣N改變、替換和改變，而并不會(huì)背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，除了根據(jù)PMOS設(shè)計(jì)，所有摻雜類型都可以反轉(zhuǎn)，尺寸可以改變之外，示出為NMOS器件的實(shí)施例可以擴(kuò)展到具有類似結(jié)構(gòu)和配置的PMOS器件。而且，為了隔離器件，PMOS器件可以設(shè)置在深η阱袋狀物中。
權(quán)利要求
1.一種電路,包括靜電放電(ESD)保護(hù)器件；以及被保護(hù)電路，與所述ESD保護(hù)器件相通信，所述被保護(hù)電路具有正常工作波長(zhǎng)；其中，所述ESD保護(hù)器件包括第一電感器，處于信號(hào)輸入端和互補(bǔ)電源線之間，所述第一電感器的長(zhǎng)度小于所述正常工作波長(zhǎng)的1/4 ;以及第一電容器，處于所述信號(hào)輸入端和所述被保護(hù)電路之間，其中，所述第一電感器和所述第一電容器為所述被保護(hù)電路提供匹配阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其中，所述被保護(hù)電路包括低噪聲放大器(LNA)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中，所述ESD保護(hù)器件包括在所述被保護(hù)電路的匹配網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)核設(shè)計(jì)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其中，所述第一電感器包括在變壓器中，所述變壓器連接到所述信號(hào)輸入端和所述互補(bǔ)電源線。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其中，所述第一電感器包括傳輸線。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其中，所述第一電感器包括螺旋式電感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其中，所述ESD保護(hù)器件進(jìn)一步包括第二電容器，連接到所述互補(bǔ)電源線，以及其中，所述第二電容器和所述第一電感器連接到所述第一電容器的相對(duì)端。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其中，所述ESD保護(hù)器件進(jìn)一步包括第二電感器，與所述第一電容器串聯(lián)。
9.一種電路,包括靜電放電(ESD)保護(hù)器件，設(shè)置在被保護(hù)電路和信號(hào)輸入端之間，所述信號(hào)輸入端接收具有一波長(zhǎng)的信號(hào)，所述ESD保護(hù)器件包括第一電感器，其長(zhǎng)度小于所述波長(zhǎng)的1/4，所述第一電感器提供從所述信號(hào)輸入端到所述互補(bǔ)電源線的ESD電流路徑；第一電容器，位于所述信號(hào)輸入端和所述被保護(hù)電路之間，其中，所述ESD保護(hù)電路是所述被保護(hù)電路的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的一部分。
10.一種制造器件的方法，所述方法包括在電源線和互補(bǔ)電源線之間制造被保護(hù)器件；以及在信號(hào)輸入端和所述被保護(hù)器件之間制造靜電放電(ESD)保護(hù)器件，其中，制造所述 ESD保護(hù)器件包括在所述信號(hào)輸入端和所述互補(bǔ)電源線之間設(shè)置第一電感器，其中，所述第一電感器的長(zhǎng)度小于被保護(hù)器件的正常工作波長(zhǎng)的1/4 ;以及在所述信號(hào)輸入端和所述被保護(hù)器件之間設(shè)置第一電容器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電路，具有靜電放電(ESD)保護(hù)器件以及被保護(hù)電路，該被保護(hù)電路與ESD保護(hù)器件相通信。ESD保護(hù)器件具有第一電感器，處于信號(hào)輸入端和互補(bǔ)電源線之間，第一電感器的長(zhǎng)度小于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行波長(zhǎng)的1/4；該ESD保護(hù)器件還具有第一電容器，處于信號(hào)輸入端和被保護(hù)電路之間。
文檔編號(hào)H02H9/04GK102593804SQ20121000567
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者蔡銘憲 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司