CN1620726A - 电容元件以及电容元件的微调方法 - Google Patents

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Abstract

芯片(例如MMIC芯片)上的电容元件包括与微调电容器的串联结构并联的主电容器。可以通过对一个或多个微调电容器施加激光脉冲，使得在所有情况下在施加激光脉冲的金属层和构成微调电容器的另一金属化层之间产生短路，来从其固有的最小值开始增加所述并联结构的总电容值。

Description

电容元件以及电容元件的微调方法
本发明涉及集成电路器件中的电容元件以及集成电路器件中电容元件的微调方法，此处集成电路器件特别是指单片微波集成电路(MMIC)器件。
在开发MMIC器件时，通常的情况是第一批样品不符合所需的技术条件，因此需要对器件(芯片)加以调节以改进性能。特别关注的是电容器的微调，因为这些元件对性能有重大影响。
微调芯片上的电容器的传统方法是分别通过焊接连接或去除空气桥路连接而把小电容器连接到大电容器上或从大电容器上去掉小电容器。这种技术要求芯片上有足够的空间能安全进行这种焊接或去除，而不致损坏电路正确工作所必需的周围元件。但这与当前尽量减小电路元件所占用的空间以整体增强电路性能(例如，提高工作频率)的要求是相违背的。为了说明，图1示出MMIC的一部分，它包括在共用底板上的通过13连接起来的三个微调电容元件10、11、12。这些元件利用空气桥路、焊盘和迹线连接到周围电路(未示出)。就电容元件10而言，它通过空气桥路17连接到焊盘18，必要时设置连接到其它电路(未示出)的另一个焊盘19，以便可以在焊盘18和19之间连接焊线，将微调电容器10引入电路。电容器11通过空气桥路15连接到焊盘14，而较大的电容器12通过又一空气桥路16连接到同一焊盘14。
如图所示，在各元件之间留有足够的空间，使测试人员能切割任何空气桥路15和16，以便将关联的微调电容器取出电路，或进行焊接连接20以便将电容器10引入电路，而不损坏周围的电路元件。
图2示出同样的结构，但这次在各元件之间的间隔显著减小，目的是节省芯片上的空间和提高电路性能。图3的结构与图2相同，但这次示出已连接的焊线20和已切割的空气桥路15，以便提供所讨论的具体应用所需的微调特性。图中清晰可见，由于分别对焊盘18、19和空气桥路15进行的焊接/切割动作的缘故，已对空气桥路16、焊盘14和电容器元件11分别造成了相当的损坏22、23、24。这都是由于芯片上所允许空间的减小而造成的。
按照本发明的第一、第二和第三方面，提出了如权利要求1所述的微调电容元件，如权利要求2规定的电容元件，以及如权利要求4提出的微波集成电路器件中电容元件的微调方法。
现通过非限制性的实例结合附图描述本发明的实施例，附图中：
图1是包括典型的已知微调电容器结构的部分芯片的平面图；
图2是与图1相同的结构，但元件间的间隔减小了；
图3是与图2相同的结构，但有一个电容器被引入电路而另一个从电路中取出；
图4和6是部分芯片的平面图，示出按照本发明的微调电容器结构；以及
图5和7是按照本发明带有微调装置的电容元件的电路图。
现分别参阅图4和6，图中示出与图2和图3所示相类似的微调电容元件，具有同样减小的元件间隔，但这次各微调电容器不是分别用焊接和切割操作被引入电路或从电路中去除，而是采用激光短路过程。分别参阅图5和7就可看得更清楚，图中示出主电容器C0，它与4个串联的微调电容器CT1、CT2、CT3、CT4并联。微调电容器可以每个都采用MIM(金属-绝缘体-金属)形式，并可具有相等或不等的电容值。当4个电容器都在电路中时，所述结构的总电容最小，因为全部4个电容器是串联的。现假定总电容需从最低值增高，就需要对4个微调电容器之一(例如，CT1如图所示)进行激光脉冲操作，由此，通过对构成电容器的一个金属化层施加一个或多个激光脉冲，使金属熔融，并借助激光脉冲的固有能量而穿透分隔两个金属化层的介质层，这样变形的熔融金属就与另一金属化层相接触，从而形成短路。如上所述，可能需要不止一个激光脉冲以确保可靠的短路。附加的激光冲击根据需要可加在第一次主要冲击的边缘。
如果去除微调电容器CT1还不能符合要求，可以用类似的方式将一个或多个电容器(例如CT3)短路，从而进一步增加总电容值。显然，当所有微调电容器都被短路时，总电容即达最大值，因而不能再进行微调。
图4和6的电路图分别对应于图5和7的电路拓扑。在图4中4个微调电容元件用适当的连接方式互相串联，这个总的串联结构再与主电容元件连接。在图6中4个微调电容器以两个串联对的形式与主电容器并联。这些图示出4个电容器之一30在位置32处用所述激光脉冲方法短路。或者，元件31由于其尺寸较大可以在两个不同的地方被短路。
所以，可以看出，利用上述激光脉冲微调过程，就可提供能节省空间的微调电容器结构，而这种空间是传统微调结构为防止损坏周围元件所必需的。这是因为不需要焊接或切割来提供微调动作，而是用对一个或多个微调电容元件加激光脉冲来进行微调，这种脉冲产生短路，用低阻值的欧姆连接代替了电容。

Claims (4)

1.一种集成电路器件中的微调电容元件，它包括第一和第二金属板部分和设置其间的介质部分，通过激光脉冲处理将所述微调电容元件短路，使所述第一金属板部分的金属与所述第二金属板部分的金属电接触。
2.一种集成电路器件中的电容元件，它包括：
(a)在第一支路中的主电容器；
(b)在与所述第一支路并联的第二支路中的微调电容结构，所述微调电容结构包括多个串联配置的微调电容器，每个微调电容包括第一和第二金属板部分和设置其间的介质部分，其中
(c)通过激光脉冲处理将至少一个微调电容器短路，使所述第一金属板部分的金属与所述第二金属板部分的金属电接触。
3.如权利要求1或2所述的电容元件，其特征在于：所述集成电路器件是单片微波集成电路器件(MMIC)。
4.一种用于微调微波集成电路器件中的电容器的方法，所述方法包括：
(a)提供与电容元件并联的微调电容结构，所述微调电容结构包括多个串联配置的微调电容器，每个微调电容包括第一和第二金属板部分和设置其间的介质部分；
(b)通过对一个或多个所述串联微调电容器施加一个或多个激光脉冲，使得所述第一金属板部分的金属与所述第二金属板部分的金属电接触，来增加所述微调电容结构的总电容值。
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