[发明专利]高频集成电路

说明书

本申请是申请号为200580034919.1、申请日为2005年10月12日、发明名称为“高频集成电路”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及配备有MMIC(单块微波集成电路)的静电保护器件的高频集成电路，更具体而言，涉及通过在高频MMIC的输入部分或者输出部分上提供静电保护装置来实现的静电放电(ESD)保护。

背景技术

在蜂窝电话等中，通过采用在800MHz到2.3GHz带宽上的高频信号进行通信。该频率相对较高，因此在选择使用用于放大传输功率的功率放大器(PA)、用于放大接收信号的低噪声放大器(LNA)、用于切换信号的开关(SW)等等的装置时，高频特性经常是非常重要的，并且用诸如GaAs之类的化合物半导体来替代通常的Si半导体。

采用GaAs或者其他化合物半导体的高频集成电路通常具有优良的高频特性，但是抵制ESD(静电放电)的能力经常很弱。对此的一个原因是，由于高频特性的改善，在电路中的每个器件易遭受ESD或其他噪声。此外，当引入保护器件时，由于所处理的频率高，因此不能避免寄生电容所造成的不利影响。经常不能采用充分的对策。

图4A示出了配备由常规ESD保护器件的ESD保护电路40的电路配置的实例。在I/O(输入/输出)端子42和GND(地)之间连接了二极管43用于抵抗ESD。在二极管43上为正DC(直流)偏压或者为具有大小为前向门限电压(Vf)或者更小的RF幅度的RF信号的情况下，该二极管43呈现相对高的阻抗，并且对于电路特性没有任何影响。另一方面，当将具有类似ESD的电压幅度的噪声施加到I/O(输入/输出)端子42上，其超过了保护二极管43的反方向上的击穿电压(Vb)，噪声被导入GND，并且能够防止对电路的内部部分(高频电路41)造成损坏。

图4B示出了该二极管的电压-电路特性。横坐标表示施加到二极管43的电压，纵坐标表示流经二极管43的电流值。从该图中明显看到，当在前向方向施加电压时，从Vf(前向门限电压)开始具有电流，而在反方向上施加电压时，直到到达Vb(击穿电压)之前都几乎没有电流。然而，当在反方向所施加的电压超过Vb时，电流开始骤然流过。因此，二极管43的电阻(ΔV/ΔI)变小。

当在Si衬底上形成保护二极管时，能够在具有低电阻值的衬底主体侧边上生成二极管的正电极或负电极。另一方面，当在GaAs衬底上形成如图4A所示的二极管43时，由于GaAs衬底本身具有高电阻值，因此必须在衬底表面上生成二极管的正电极和负电极，结构变得复杂，并且变得难以获得作为保护器件的能力。此外，为了构成该二极管，采用了PN结、肖特基结等等，但是基本上该结不能很强地抵抗ESD等等，因此难以获得高性能的ESD器件。

此外，该结的部分具有大的寄生电容，因此容易对高频特性造成不利影响。

在图5中示出了不具有保护器件的常规实例的高频集成电路50。在图5中，DFET1C(耗尽型场效应晶体管)的漏极53连接到高频电路51的输入/输出端子I/O 52，其源级连接到电容器C50的一个端子(55)，电容器C50的另一个端子连接GND(地)。此外，栅极通过电阻器54连接到控制端子(CTL3)。

在此省略了形成DFET1C(53)的DC偏压的电阻器。仅仅示出了与高频(AC)信号有关的电路。

将参考电压经由电阻器54从CTL3提供给DFET1C(53)的栅极，以便使其导通/截止截止，并使其充当开关。

当施加预定电压到该CTL3端子，并使得DFET1C(53)变为导通时，即使是高频信号是从I/O输入端子52输入的，电流也是流经DFET1C的漏极和源极以及电容器C50，并且不会有高频信号输入到高频电路51。

接下来，将DFET1C变为截止，将输入信号提供给高频电路51。在该状态中，假设例如高电压噪声或高电压脉冲被施加到I/O输入端子52，D场效应晶体管(DFET1C)53通常处于截止状态。由于DFET1C的输出阻抗高，因此脉冲电流不能迅速地发送到电容器C50，该脉冲电流被输入到高频电路51的输入端或者输出端。从而，高频电路51的内部器件被损坏。