具有金屬板電容的電路及射頻開關、低噪聲放大器的製作方法

2023-11-30 00:51:06

專利名稱：具有金屬板電容的電路及射頻開關、低噪聲放大器的製作方法
技術領域：
本發明實施例涉及電氣技術,尤其涉及一種具有金屬板(Metal-1nsulator-Metal, MIM)電容的電路及射頻開關、低噪聲放大器。
背景技術：
隨著對高介電常數材料的不斷研究，MIM電容由於其具有工藝簡單，容值大以及較小的漏電流等優點，在數字和射頻電路中得到了廣泛的應用。在器件中，如射頻開關、衰減器、低噪聲放大器(Low Noise Amplifier, LNA)等內部需要大面積MIM電容，用於濾波和直流偏置，但在工藝製作中存在很多隱患，如工藝缺陷會導致MIM電容短路擊穿及靜電放電(Electro-Static discharge, ESD)擊穿/電過應力(Electric Over Stress, EOS)擊穿等現象的發生,導致MIM電容短路失效。儘管廠家進行了工藝優化，但卻無法徹底規避MIM電容的失效，給器件的可靠性帶來了很大的影響。現有的解決方案是通過將M頂電容串聯來作規避。圖1為現有技術具有金屬板電容的電路的結構圖。如圖1所示，電路由MIM電容Cll和C12串聯組成，其中MIM電容Cll短路失效後，MIM電容C12還可以保證器件的功能和性能，減小由於工藝不良造成的器件失效。上述解決方案雖然規避了 MIM電容短路導致器件功能失效的問題，但卻增加了每個MM電容的面積，如圖1所示，如果整個器件的設計要求具有MM電容的電路提供的電容值最小為IOpF來保證濾波特性，即要求MM電容Cll和C12串聯後總的電容值最小為10pF，則每個MM電容的電容值就必須大於20pF，從而較常規只使用單MM電容來保證濾波特性的情況，需要更大面積的MIM電容，而對於MIM電容，面積越大產生失效的機率就越大，所以對於較大電容值的電容是無法採用串聯方式規避MIM電容失效的問題。

發明內容
本發明實施例提供一種具有金屬板電容的電路及射頻開關、低噪聲放大器，以解決金屬板電容短路導致器件功能失效的問題，以實現提高金屬板電容的工作可靠性。第一方面，本發明實施例提供一種具有金屬板電容的電路，包括:至少兩個金屬板電容，各金屬板電容並聯設置於電路中；至少兩個關斷器件，分別與每個金屬板電容串聯。在第一方面的第一種可能的實現方式中，所述關斷器件的關斷由所述關斷器件所在具有金屬板電容的電路的支路電流或電壓控制。根據第一方面的第一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，所述關斷器件為金屬熔絲。第二方面，本發明實施例提供一種射頻開關，包括場效應管、金屬板電容和薄膜電阻，其中，還包括本發明任意實施例所提供的具有金屬板電容的電路。第三方面，本發明實施例提供一種低噪聲放大器，包括場效應管、金屬板電容和薄膜電阻，其中，還包本發明任意實施例所提供的具有金屬板電容的電路。本發明實施例具有金屬板電容的電路及射頻開關、低噪聲放大器，通過採用金屬板電容並聯的方式，實現金屬板電容工作可靠性的提高，解決由金屬板電容短路失效影響器件可靠性和穩定性的問題。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術具有金屬板電容的電路的結構圖；圖2為本發明具有金屬板電容的電路實施例一的結構圖；圖3為本發明具有金屬板電容的電路實施例二的結構圖；圖4為本發明射頻開關實施例的結構圖；圖5為本發明低噪聲放大器實施例的結構圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例一圖2為本發明具有金屬板電容的電路實施例一的結構圖，所述具有MM電容的電路可以應用於射頻開關、衰減器、LNA等器件中，用來實現濾波、直流偏置等功能。所述具有MIM電容的電路包括:至少兩個MIM電容，各MIM電容並聯設置於電路中；至少兩個關斷器件，分別與每個電容串聯。如圖2所示的具有MIM電容的電路，以電路中包括兩個MIM電容和兩個關斷器件為例進行說明，所述具有MIM電容的電路包括:兩個MIM電容C21和C22、兩個關斷器件M21和M22。其中，MM電容C21和C22並聯設置於電路中，關斷器件M21和M22與MM電容C21和C22——對應。關斷器件M21和M22的一端分別與MIM電容C21、MIM電容C22串聯，另
一端可共同連接於接地端。具體地，若器件的設計要求該具有MIM電容的電路提供不小於IOpF的電容值來滿足器件性能(如濾波性能)，則由於電容的並聯，只需MIM電容C21和C22的電容值均不小於IOpF即可，也就是說，當MM電容C21和C22都可以正常工作，則MM電容並聯的總電容值大於20pF，滿足器件設計要求，如果其中MIM電容C21由於工藝缺陷導致失效短路，則關斷器件M21由於所在電路支路BI的電流迅速增大而關斷，使得所在支路BI斷開，而另一條支路B2中MM電容C22仍具有不小於IOpF的電容值，仍可以保證器件性能。對於圖1所示的現有技術，同樣以不小於IOpF的電容值作為器件設計的要求，則MIM電容Cll和C12需要不小於20pF才能滿足要求，而本發明實施例所提供的具有MIM電容的電路只需要MIM電容C21和C22的電容值滿足不小於IOpF即可，所以，與圖1所示的現有技術相比，本發明實施例所提供的具有M頂電容的電路減小了每個MM電容的電容值。對於MM電容，面積越小失效機率越低，且製作成本也會減小。本實施例具有MIM電容的電路，通過採用MIM電容並聯的方式，實現MIM電容工作可靠性的提高，解決由MIM電容失效影響器件性能的問題。可選地，在上述實施例的基礎上，所述關斷器件的關斷由所述關斷器件所在具有金屬板電容的電路的支路電流或電壓控制。即如圖2所示，所述關斷器件M21和M22的關斷可以由所在支路BI和B2的電流來控制，如金屬熔絲、三極體等作為關斷器件，也可以由所在支路的電壓控制，如二極體、場效應管等作為關斷器件，即當所在支路的電流或電壓超過關斷器件所預先設定好的門限值時，則關斷器件關斷，斷開所在支路，保證器件性能。實施例二圖3為本發明具有金屬板電容的電路實施例二的結構圖。本實施例在上述實施例的基礎上，進一步所述關斷器件為金屬熔絲(Metal Fuse)。如圖3所示，關斷器件M21和M22分別為金屬熔絲F31和F32。當支路BI或支路B2中的MM電容失效時，所在支路的電流迅速增大，當電流大到一門限值，即金屬熔絲的熔斷的臨界值時，金屬熔絲熔斷，所在支路斷開，保證了器件性能。具體地，所述金屬熔絲的熔斷的臨界值由具有金屬板電容的電路的設計要求決定，可以通過對金屬熔絲的結構控制。如該金屬熔絲所在支路的MM電容失效短路，則支路電流在具有金屬板電容的電路外部連接的限流電阻的作用下產生大於50mA的電流，則金屬熔絲的熔斷臨界值就必須小於50mA (業界設計能力金屬熔絲最小熔斷電流約為10mA)，通過設置金屬熔絲的橫截面積等結構參數，使金屬熔絲滿足設計要求。本實施例具有MM電容的電路，通過採用金屬熔絲做為關斷器件，由於金屬熔絲具有在半導體工藝上易實現且佔用空間小，同時熔斷速率快(約mS量級)等優點，實現了MIM電容工作可靠性的進一步提高，同時減小了集成電路(Integrated circuit, IC)的面積及成本。實施例三圖4為本發明射頻開關實施例的結構圖。本發明實施例提供的射頻開關，包括場效應管、金屬板電容和薄膜電阻，其中，還包括本發明任意實施例所提供的具有金屬板電容的電路。具體地，以砷化鎵(GaAs)工藝的射頻開關為例說明，如圖4所示，射頻開關主要由金屬半導體場效應管(Metal Semiconductor Field Effect Transistors, MESFET)Q41 Q44、金屬板電容Oil C42、薄膜電阻R41 R49構成的電路與具有金屬板電容的第一電路41和第二電路42組成。所述具有金屬板電容的第一電路41和第二電路42可以採用本發明任意實施例所提供具有金屬板電容的電路，其實現原理和技術效果類似，此處不再贅述。實施例四圖5為本發明低噪聲放大器實施例的結構圖。本發明實施例提供的低噪聲放大器，包括由場效應管、金屬板電容和薄膜電阻組成的電路，其中，還包括本發明任意實施例所提供的具有金屬板電容的電路。具體地，以圖5所示的一低噪聲放大器為例說明，該低噪聲放大器主要由贗高電子遷移率電晶體(Pseudomorphic High Electron MobilityTransistor，PHEMT)Q51 Q52、金屬板電容C51 C52、薄膜電阻R51 R58構成的電路與具有金屬板電容的第三電路51和第四電路52組成。所述具有金屬板電容的第三電路51和第四電路52可以採用本發明任意實施例所提供具有金屬板電容的電路，其實現原理和技術效果類似，此處不再贅述。最後應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
權利要求
1.一種具有金屬板電容的電路，其特徵在於，包括: 至少兩個金屬板電容，各金屬板電容並聯設置於電路中； 至少兩個關斷器件，分別與每個金屬板電容串聯。
2.根據權利要求1所述的具有金屬板電容的電路，其特徵在於，所述關斷器件的關斷由所述關斷器件所在具有金屬板電容的電路的支路電流或電壓控制。
3.根據權利要求2所述的具有金屬板電容的電路，其特徵在於，所述關斷器件為金屬熔絲。
4.一種射頻開關，包括場效應管、金屬板電容和薄膜電阻，其特徵在於，還包括權利要求1-3任一所述的具有金屬板電容的電路。
5.—種低噪聲放大器,包括場效應管、金屬板電容和薄膜電阻，其特徵在於，還包括權利要求1-3任一所述的具有金屬板電容的電路。
全文摘要
本發明實施例提供一種具有金屬板電容的電路及射頻開關、低噪聲放大器。本發明具有金屬板電容的電路，包括至少兩個金屬板電容，各金屬板電容並聯設置於電路中；至少兩個關斷器件，分別與每個金屬板電容串聯。本發明實施例解決了金屬板電容失效導致器件功能散失或性能惡化的問題，提高了金屬板電容的工作可靠性。
文檔編號H03K17/687GK103138725SQ20131001088
公開日2013年6月5日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者鄒立平, 韋存剛 申請人:華為技術有限公司