CN206658047U - Mim电容的esd保护电路及其射频开关装置 - Google Patents

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Abstract

一种MIM电容的ESD保护电路，该ESD保护电路由N个通过D极‑S极顺序相连的FET组成，N个FET的G极均接地，其中第一个FET的S极连接到MIM电容的一端，第N个FET的D极连接到MIM电容的另一端，以使得N个FET串联后组成的ESD保护电路与所需保护的MIM电容并联。当MIM电容上由于静电放电产生的电压过大时，使得电流通过本实用新型的ESD保护电路，起到保护MIM电容的作用。本实用新型还提供了一种具有该MIM电容的ESD保护电路的射频开关装置，该射频开关装置可以耐受更高的ESD电压，提高了可靠性。

Description

MIM电容的ESD保护电路及其射频开关装置
技术领域
本实用新型属于集成电路设计领域，具体涉及一种射频和微波集成电路中的MIM电容 ESD保护电路。
背景技术
静电释放(ESD)问题是集成电路设计的一个难题。ESD有不同的标准等级，集成电路设计一般要求在HBM(人体)模型下达到2kV保护能力。MIM电容(片上金属-绝缘体 -金属电容)在使用时存在以下限制：串联在ESD通路上的MIM电容，会降低整个芯片的 ESD等级。
MIM电容的击穿电压(BVcap)大部分在30～50V。电容串联在ESD通路上的等效电路，如图1所示，串联有MIM电容的静电释放通路承受最大ESD电压(Vesd)满足以下关系：
Vesd×Zc/(Zc+ZL)＜BVcap；
其中Zc、ZL分别指电容阻抗、其他电路的等效阻抗；即
Vesd<(1+ZL/Zc)×BVcap。
如果电容的阻抗很大，例如0<ZL/Zc<3，则Vesd<200V，此时该ESD水平远远达不到2kV的要求。
如果使电容阻抗很小，可以达到2kV的保护要求，但是片上MIM电容单位电容密度低，这就要消耗大量硅片面积。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决静电释放通路上串联到地的MIM电容的由于静电释放而被击穿的问题，而无需要使用大面积MIM电容，并且不影响其他的电路性能。
为实现上述目的，本实用新型提供一种一端接地的MIM电容的ESD保护电路，该ESD保护电路由N个通过D极-S极顺序相连的FET组成，其中第一个FET的S极连接到MIM 电容的一端，第N个FET的D极连接到MIM电容的另一端，N个FET的G极均接地，即N个FET串联后组成的ESD保护电路与所需保护的MIM电容并联。其中N为不小于2 的整数。可采用两个FET构成本实用新型的ESD保护电路。
N个FET的FET击穿电压之和应当大于MIM电容上的设计电压分压。
因此MIM在工作模式下承受正常的设计电压分压时，本实用新型的ESD保护电路的N个FET不会被击穿。此时可以等效为一个电容并联在MIM电容上，对电路干扰很小。
并且，N个FET的FET击穿电压BV之和应当不大于MIM电容的电容击穿电压。
因此当MIM电容上由于静电放电产生的电压过大时，FET管首先被击穿，以使得电流通过FET管被释放，起到保护MIM电容的作用。
本实用新型还提供一种具有本实用新型的上述MIM电容的ESD保护电路的射频开关装置，该装置包括信号输入端；经由包括第一FET的第一路径与信号输入端连接的第一输出端，经由包括第二FET的第二路径与信号输入端连接的第二输出端；其中第一路径经由第三路径接地；第二路径经由第四路径接地；第三路径包括第三FET、与第三FET串联连接的第一MIM电容以及第一ESD保护电路；第四路径包括第四FET、与第四FET串联连接的第二MIM电容以及第二ESD保护电路；第一电压V1控制第二FET以及第三FET的开启和关闭；第二电压V2控制第一FET以及第四FET的开启和关闭；第一ESD保护电路及第二ESD保护电路使用本实用新型的上述MIM电容的ESD保护电路，其中N个FET 的FET击穿电压之和大于MIM电容上的设计电压分压，并且不大于MIM电容的电容击穿电压。
在上述具有本实用新型的MIM电容的ESD保护电路的射频开关装置中，ESD保护电路用于为第一MIM电容及第二MIM电容提供ESD保护，使得该射频开关装置可以耐受更高的ESD电压，提高了该射频开关装置的可靠性。
此外，为避免使用负压为FET提供栅源等效电压偏置，本实用新型射频开关装置的第一FET、第二FET、第三FET和第四FET具有G极-S极偏置电压Vd；当第一电压V1控制第二FET和第三FET开启时，第一电压V1的数值为偏置电压Vd的两倍；当第一电压 V1控制第二FET和第三FET关闭时，第一电压V1的数值为0；以及当第二电压V2控制第一FET和第四FET开启时，第二电压V2的数值为偏置电压Vd的两倍；当第二电压V2 控制第一FET和第四FET关闭时，第二电压V2的数值为0。
因此，当控制各FET管开启时，有效控制电压Veff值为正的偏置电压值Vd，控制各FET管关闭时，有效控制电压Veff值为负的偏置电压值Vd，该设置能够使得开关工作在最佳有效偏置上。
采用上述本实用新型的ESD保护电路解决了接地MIM电容的静电释放保护问题，使具有该MIM电容的电路可以耐受更高的ESD电压，大大提高了产品的可靠性。
附图说明
图1示出MIM电容串联在静电释放通路上的等效电路；
图2示出本实用新型的MIM电容的ESD保护电路；
图3示出具有本实用新型的MIM电容的ESD保护电路的射频开关装置。
具体实施方式
图1示出MIM电容串联在静电释放通路上的等效电路。
图2示出本实用新型的MIM电容的ESD保护电路具体结构，该ESD保护电路采用N 个堆叠或“串联”的MOSFET管组成，N为不小于2的整数，可根据具体的需求进行设计。该N个MOSFET管的G极均接地，并且他们的D极-S极顺序相连，以N为2时为例，第一个MOSFET管的S极连接到MIM电容的一端，第二个MOSFET的D极连接到MIM 电容的另一端，从而与MIM电容并联。
图3示出具有本实用新型的MIM电容的ESD保护电路的射频开关装置。
该装置包括信号输入端I；输出端O1经由FET_1与信号输入端1连接，另一输出端O2经由FET_2与信号输入端1连接，信号输入端I至输出端O1路径上任一一点经由FET_3 以及与FET_3串联连接的MIM电容C1接地，信号输入端I至输出端O2路径上任一一点经由FET_4以及与FET_4串联连接的MIM电容C2接地；电压V1控制FET_2以及FET_3 的开启和关闭；电压V2控制FET_1以及FET_4的开启和关闭；电容C1与C2分别并联有本实用新型的ESD保护电路，该ESD保护电路以如下方式进行设置。
假设每个MOSFET管的击穿电压为BV以及假设电路实际工作时电容C1、C2两端分压为Vcap，为了保证电路能够正常工作并且保证泄放静电时MIM电容不被击穿，则需要满足Vcap<N*BV<BVcap。
当电容C1、C2在工作模式下承受正常的设计电压分压时，因为Vcap<N*BV，本实用新型的ESD保护电路的N个MOSFET不会被击穿。而当电容C1、C2上由于静电放电产生的电压过大时，由于N*BV<BVcap，ESD保护电路的N个MOSFET管首先被击穿，以使得电流通过本实用新型的ESD保护电路，起到保护电容C1、C2的作用。
一般来说开关最佳有效控制电压Veff是将MOSFET管栅源等效电压偏置在±VDD/2，由于负压的产生器较为复杂并且搬运电荷的震荡电路会产生谐波泄露，为了避免采用负压方案，本实用新型采用VDD/2的偏置电压，当电压V1或V2选择性地提供为0V或者VDD 的控制信号，即可使开关工作在最佳有效偏置上。在该设置下，开启状态时 Veff(on)＝VDD-VDD/2＝VDD/2，关闭状态Veff(off)＝0-VDD/2＝-VDD/2。
尽管在此已经详细描述了本实用新型的各种优选实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离所要求保护的本实用新型的情况下，可以对其进行变化。

Claims (8)

1.一种MIM电容的ESD保护电路，其特征在于：
所述ESD保护电路由N个通过D极-S极顺序相连的FET组成，其中第一个FET的S极连接到所述MIM电容的一端，第N个FET的D极连接到所述MIM电容的另一端，N为不小于2的整数，所述N个FET的G极均接地。
2.如权利要求1所述的ESD保护电路，其特征在于，所述MIM电容的所述一端接地。
3.如权利要求1所述的ESD保护电路，其特征在于，N个所述FET的FET击穿电压(BV)之和(BV_sum)大于所述MIM电容的设计电压分压(Vcap)。
4.如权利要求1或2所述的ESD保护电路，其特征在于，N个所述FET的所述FET击穿电压(BV)之和不大于所述MIM电容的电容击穿电压(BV_cap)。
5.如权利要求1所述的ESD保护电路，其特征在于，N个所述FET为两个所述FET。
6.一种具有MIM电容ESD保护电路的射频开关装置，包括：
信号输入端；
经由包括第一FET的第一路径与所述信号输入端连接的第一输出端，
经由包括第二FET的第二路径与所述信号输入端连接的第二输出端；其中
所述第一路径经由第三路径接地；
所述第二路径经由第四路径接地；
所述第三路径包括第三FET、与所述第三FET串联连接的第一MIM电容以及第一ESD保护电路；
所述第四路径包括第四FET、与所述第四FET串联连接的第二MIM电容以及第二ESD保护电路；
第一电压V1控制所述第二FET以及所述第三FET的开启和关闭；
第二电压V2控制所述第一FET以及所述第四FET的开启和关闭；
其特征在于，
所述第一ESD保护电路及所述第二ESD保护电路为权利要求1所述的MIM电容的ESD保护电路。
7.如权利要求6所述的射频开关装置，其特征在于，N个所述FET的FET击穿电压(BV)之和(BV_sum)大于所述MIM电容的静电放电电压分压(Vesd_cap)，并且不大于所述MIM电容的电容击穿电压(BV_cap)。
8.如权利要求6-7任一所述的射频开关装置，其特征在于，
所述第一FET、所述第二FET、所述第三FET和所述第四FET具有G极-S极偏置电压Vd；
当所述第一电压V1控制所述第二FET和所述第三FET开启时，所述第一电压V1的数值为所述偏置电压Vd的两倍；当所述第一电压V1控制所述第二FET和所述第三FET关闭时，所述第一电压V1的数值为0；以及
当所述第二电压V2控制所述第一FET和所述第四FET开启时，所述第二电压V2的数值为所述偏置电压Vd的两倍；当所述第二电压V2控制所述第一FET和所述第四FET关闭时，所述第二电压V2的数值为0。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108206515A (zh) * 2016-12-16 2018-06-26 江苏安其威微电子科技有限公司 Mim电容的esd保护电路
CN112272440A (zh) * 2020-10-10 2021-01-26 上海纯米电子科技有限公司 显示屏抗静电干扰电路及显示装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6534833B1 (en) * 1998-03-18 2003-03-18 Texas Instruments Incorporated Semiconductor device with protection circuitry and method
JP4843927B2 (ja) * 2004-10-13 2011-12-21 ソニー株式会社 高周波集積回路
CN101102103A (zh) * 2006-05-31 2008-01-09 松下电器产业株式会社 射频开关电路、射频开关装置和发射机模块装置
US7804669B2 (en) * 2007-04-19 2010-09-28 Qualcomm Incorporated Stacked ESD protection circuit having reduced trigger voltage
US8427796B2 (en) * 2010-01-19 2013-04-23 Qualcomm, Incorporated High voltage, high frequency ESD protection circuit for RF ICs
CN103066977B (zh) * 2012-12-20 2015-02-18 南京佳立实通信科技有限公司 一种低通高隔离智能射频开关
CN104079275A (zh) * 2014-06-25 2014-10-01 北京七星华创电子股份有限公司 一种射频开关组件
CN108206515A (zh) * 2016-12-16 2018-06-26 江苏安其威微电子科技有限公司 Mim电容的esd保护电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108206515A (zh) * 2016-12-16 2018-06-26 江苏安其威微电子科技有限公司 Mim电容的esd保护电路
CN112272440A (zh) * 2020-10-10 2021-01-26 上海纯米电子科技有限公司 显示屏抗静电干扰电路及显示装置

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