CN103138725A

CN103138725A - 具有金属板电容的电路及射频开关、低噪声放大器

Info

Publication number: CN103138725A
Application number: CN2013100108859A
Authority: CN
Inventors: 邹立平; 韦存刚
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2013-06-05

Abstract

本发明实施例提供一种具有金属板电容的电路及射频开关、低噪声放大器。本发明具有金属板电容的电路，包括：至少两个金属板电容，各金属板电容并联设置于电路中；至少两个关断器件，分别与每个金属板电容串联。本发明实施例解决了金属板电容失效导致器件功能散失或性能恶化的问题，提高了金属板电容的工作可靠性。

Description

具有金属板电容的电路及射频开关、低噪声放大器

技术领域

本发明实施例涉及电气技术，尤其涉及一种具有金属板（Metal-Insulator-Metal,MIM）电容的电路及射频开关、低噪声放大器。

背景技术

随着对高介电常数材料的不断研究，MIM电容由于其具有工艺简单，容值大以及较小的漏电流等优点，在数字和射频电路中得到了广泛的应用。

在器件中，如射频开关、衰减器、低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）等内部需要大面积MIM电容，用于滤波和直流偏置，但在工艺制作中存在很多隐患，如工艺缺陷会导致MIM电容短路击穿及静电放电（Electro-Static discharge，ESD）击穿/电过应力（Electric Over Stress，EOS）击穿等现象的发生，导致MIM电容短路失效。尽管厂家进行了工艺优化，但却无法彻底规避MIM电容的失效，给器件的可靠性带来了很大的影响。现有的解决方案是通过将MIM电容串联来作规避。图1为现有技术具有金属板电容的电路的结构图。如图1所示，电路由MIM电容C11和C12串联组成，其中MIM电容C11短路失效后，MIM电容C12还可以保证器件的功能和性能，减小由于工艺不良造成的器件失效。

上述解决方案虽然规避了MIM电容短路导致器件功能失效的问题，但却增加了每个MIM电容的面积，如图1所示，如果整个器件的设计要求具有MIM电容的电路提供的电容值最小为10pF来保证滤波特性，即要求MIM电容C11和C12串联后总的电容值最小为10pF，则每个MIM电容的电容值就必须大于20pF，从而较常规只使用单MIM电容来保证滤波特性的情况，需要更大面积的MIM电容，而对于MIM电容，面积越大产生失效的几率就越大，所以对于较大电容值的MIM电容是无法采用串联方式规避MIM电容失效的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种具有金属板电容的电路及射频开关、低噪声放大器，以解决金属板电容短路导致器件功能失效的问题，以实现提高金属板电容的工作可靠性。

第一方面，本发明实施例提供一种具有金属板电容的电路，包括：至少两个金属板电容，各金属板电容并联设置于电路中；至少两个关断器件，分别与每个金属板电容串联。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述关断器件的关断由所述关断器件所在具有金属板电容的电路的支路电流或电压控制。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述关断器件为金属熔丝。

第二方面，本发明实施例提供一种射频开关，包括场效应管、金属板电容和薄膜电阻，其中，还包括本发明任意实施例所提供的具有金属板电容的电路。

第三方面，本发明实施例提供一种低噪声放大器，包括场效应管、金属板电容和薄膜电阻，其中，还包本发明任意实施例所提供的具有金属板电容的电路。

本发明实施例具有金属板电容的电路及射频开关、低噪声放大器，通过采用金属板电容并联的方式，实现金属板电容工作可靠性的提高，解决由金属板电容短路失效影响器件可靠性和稳定性的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术具有金属板电容的电路的结构图；

图2为本发明具有金属板电容的电路实施例一的结构图；

图3为本发明具有金属板电容的电路实施例二的结构图；

图4为本发明射频开关实施例的结构图；

图5为本发明低噪声放大器实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图2为本发明具有金属板电容的电路实施例一的结构图，所述具有MIM电容的电路可以应用于射频开关、衰减器、LNA等器件中，用来实现滤波、直流偏置等功能。所述具有MIM电容的电路包括：至少两个MIM电容，各MIM电容并联设置于电路中；至少两个关断器件，分别与每个MIM电容串联。

如图2所示的具有MIM电容的电路，以电路中包括两个MIM电容和两个关断器件为例进行说明，所述具有MIM电容的电路包括：两个MIM电容C21和C22、两个关断器件M21和M22。其中，MIM电容C21和C22并联设置于电路中，关断器件M21和M22与MIM电容C21和C22一一对应。关断器件M21和M22的一端分别与MIM电容C21、MIM电容C22串联，另一端可共同连接于接地端。

具体地，若器件的设计要求该具有MIM电容的电路提供不小于10pF的电容值来满足器件性能（如滤波性能），则由于电容的并联，只需MIM电容C21和C22的电容值均不小于10pF即可，也就是说，当MIM电容C21和C22都可以正常工作，则MIM电容并联的总电容值大于20pF，满足器件设计要求，如果其中MIM电容C21由于工艺缺陷导致失效短路，则关断器件M21由于所在电路支路B1的电流迅速增大而关断，使得所在支路B1断开，而另一条支路B2中MIM电容C22仍具有不小于10pF的电容值，仍可以保证器件性能。

对于图1所示的现有技术，同样以不小于10pF的电容值作为器件设计的要求，则MIM电容C11和C12需要不小于20pF才能满足要求，而本发明实施例所提供的具有MIM电容的电路只需要MIM电容C21和C22的电容值满足不小于10pF即可，所以，与图1所示的现有技术相比，本发明实施例所提供的具有MIM电容的电路减小了每个MIM电容的电容值。对于MIM电容，面积越小失效几率越低，且制作成本也会减小。

本实施例具有MIM电容的电路，通过采用MIM电容并联的方式，实现MIM电容工作可靠性的提高，解决由MIM电容失效影响器件性能的问题。

可选地，在上述实施例的基础上，所述关断器件的关断由所述关断器件所在具有金属板电容的电路的支路电流或电压控制。即如图2所示，所述关断器件M21和M22的关断可以由所在支路B1和B2的电流来控制，如金属熔丝、三极管等作为关断器件，也可以由所在支路的电压控制，如二极管、场效应管等作为关断器件，即当所在支路的电流或电压超过关断器件所预先设定好的门限值时，则关断器件关断，断开所在支路，保证器件性能。

实施例二

图3为本发明具有金属板电容的电路实施例二的结构图。本实施例在上述实施例的基础上，进一步所述关断器件为金属熔丝（Metal Fuse）。如图3所示，关断器件M21和M22分别为金属熔丝F31和F32。当支路B1或支路B2中的MIM电容失效时，所在支路的电流迅速增大，当电流大到一门限值，即金属熔丝的熔断的临界值时，金属熔丝熔断，所在支路断开，保证了器件性能。

具体地，所述金属熔丝的熔断的临界值由具有金属板电容的电路的设计要求决定，可以通过对金属熔丝的结构控制。如该金属熔丝所在支路的MIM电容失效短路，则支路电流在具有金属板电容的电路外部连接的限流电阻的作用下产生大于50mA的电流，则金属熔丝的熔断临界值就必须小于50mA（业界设计能力金属熔丝最小熔断电流约为10mA），通过设置金属熔丝的横截面积等结构参数，使金属熔丝满足设计要求。

本实施例具有MIM电容的电路，通过采用金属熔丝做为关断器件，由于金属熔丝具有在半导体工艺上易实现且占用空间小，同时熔断速率快（约mS量级）等优点，实现了MIM电容工作可靠性的进一步提高，同时减小了集成电路（Integrated circuit，IC）的面积及成本。

实施例三

图4为本发明射频开关实施例的结构图。本发明实施例提供的射频开关，包括场效应管、金属板电容和薄膜电阻，其中，还包括本发明任意实施例所提供的具有金属板电容的电路。具体地，以砷化镓（GaAs）工艺的射频开关为例说明，如图4所示，射频开关主要由金属半导体场效应管（MetalSemiconductor Field Effect Transistors，MESFET）Q41~Q44、金属板电容C41~C42、薄膜电阻R41~R49构成的电路与具有金属板电容的第一电路41和第二电路42组成。所述具有金属板电容的第一电路41和第二电路42可以采用本发明任意实施例所提供具有金属板电容的电路，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

实施例四

图5为本发明低噪声放大器实施例的结构图。本发明实施例提供的低噪声放大器，包括由场效应管、金属板电容和薄膜电阻组成的电路，其中，还包括本发明任意实施例所提供的具有金属板电容的电路。具体地，以图5所示的一低噪声放大器为例说明，该低噪声放大器主要由赝高电子迁移率晶体管（Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor，PHEMT）Q51~Q52、金属板电容C51~C52、薄膜电阻R51~R58构成的电路与具有金属板电容的第三电路51和第四电路52组成。所述具有金属板电容的第三电路51和第四电路52可以采用本发明任意实施例所提供具有金属板电容的电路，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种具有金属板电容的电路，其特征在于，包括：

至少两个金属板电容，各金属板电容并联设置于电路中；

至少两个关断器件，分别与每个金属板电容串联。

2.根据权利要求1所述的具有金属板电容的电路，其特征在于，所述关断器件的关断由所述关断器件所在具有金属板电容的电路的支路电流或电压控制。

3.根据权利要求2所述的具有金属板电容的电路，其特征在于，所述关断器件为金属熔丝。

4.一种射频开关，包括场效应管、金属板电容和薄膜电阻，其特征在于，还包括权利要求1-3任一所述的具有金属板电容的电路。

5.一种低噪声放大器，包括场效应管、金属板电容和薄膜电阻，其特征在于，还包括权利要求1-3任一所述的具有金属板电容的电路。