ESD保护电路的制作方法

本发明涉及集成电路技术，特别是涉及一种ESD保护电路的技术。

背景技术：

随着集成电路的发展，集成电路的特征尺寸越来越小，金属氧化物半导体电路的栅氧厚度越来越薄。ESD（静电放电）也逐渐成为影响芯片性能的一个重要因素。ESD会对芯片造成破坏性的后果，是芯片失效的主要原因之一。

802.11ac功率放大器由于需要最高256正交振幅调制，对功率放大器的线性度要求极高，在如此高的线性度情况下，频率响应对匹配电路的精度要求也很高，从而导致电路设计非常困难。在非常敏感的电路元件和匹配条件下，还要实现较高的ESD控制水平，一直是产业化研究的盲点。

射频功率放大器一般采用砷化镓工艺设计制造，图5是砷化镓802.11ac射频功率放大器的结构原理图，图5中的S51为射频信号输入端，S52为射频信号输出端。砷化镓工艺具有高电子迁移率和高击穿电压、低衬底损耗以及更好的线性度，在微波集成电路（MMIC）应用方面是比硅基集成电路更好的选择。但是，砷化镓所属的III-V族化合物半导体器件由于较低的热导率和熔化温度会比硅基芯片更容易受到ESD的损害。因此，对砷化镓III-V族集成芯片的ESD保护是非常重要的。

如图6所示，传统的砷化镓802.11ac射频功率放大器的ESD保护方法是在射频功率放大器的射频信号输入端S51增加两个二极管D51、D52作为静电电荷的放电通道。两个二极管D51、D52作为ESD保护管，具有反向截止特性，产生两个放电旁路。这两个放电旁路在正常工作时处于断开状态，而外界有静电冲击的时候，两个二极管D51、D52的其中之一导通，形成旁路通路，从而保护了内部电路或者核心电路较为脆弱的基极。然而，这种结构的正向和逆向都是单管保护，很容易被较低的ESD电压打坏，因而无法长效、高质量地维持ESD保护效果。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种ESD保护效果好的ESD保护电路。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种ESD保护电路，其特征在于：该电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一电感器、第二电感器，并且该电路具有一个射频信号输入端脚、一个射频信号输出端脚；

所述第一二极管的阴极接到正电源，第二二极管的阳极接到地，第一二极管的阳极及第二二极管的阴极分别接到射频信号输入端脚；

所述第五二极管的阴极接到正电源，第六二极管的阳极接到地，第五二极管的阳极及第六二极管的阴极分别接到射频信号输出端脚；

所述第三二极管的阳极及第四二极管的阴极分别接到射频信号输入端脚，第三二极管的阴极及第四二极管的阳极分别接到射频信号输出端脚；

所述第一电感器的一端接到射频信号输入端脚，第一电感器的另一端接到地；

所述第二电感器的一端接到射频信号输出端脚，第二电感器的另一端接到地。

本发明提供的ESD保护电路，比传统ESD保护方式具有更多的放电通道，并且在外界静电电压较低时仍能提供静电放电通道，具有ESD保护效果好的特点。

附图说明

图1是本发明实施例的ESD保护电路的电路图；

图2是本发明实施例的ESD保护电路受负电荷ESD冲击时的工作原理图；

图3是本发明实施例的ESD保护电路受正电荷ESD冲击时的工作原理图；

图4是本发明实施例的ESD保护电路在实验测试中的S参数结果图；

图5是射频功率放大器的结构原理图；

图6是射频功率放大器的传统ESD保护方式的原理图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。

如图1所示，本发明实施例所提供的一种ESD保护电路，其特征在于：该电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第一电感器L1、第二电感器L2，并且该电路具有一个射频信号输入端脚RFin、一个射频信号输出端脚RFout；

所述第一二极管D1的阴极接到正电源Vc，第二二极管D2的阳极接到地，第一二极管D1的阳极及第二二极管D2的阴极分别接到射频信号输入端脚RFin；

所述第五二极管D5的阴极接到正电源Vc，第六二极管D6的阳极接到地，第五二极管D5的阳极及第六二极管D6的阴极分别接到射频信号输出端脚RFout；

所述第三二极管D3的阳极及第四二极管D4的阴极分别接到射频信号输入端脚RFin，第三二极管D3的阴极及第四二极管D4的阳极分别接到射频信号输出端脚RFout；

所述第一电感器L1的一端接到射频信号输入端脚RFin，第一电感器L1的另一端接到地；

所述第二电感器L2的一端接到射频信号输出端脚RFout，第二电感器L2的另一端接到地。

本发明实施例特别适用于5～6GHz频段的802.11ac功率放大器的ESD保护，能在不降低功率放大器射频段性能的情况下，更好的提供静电电荷正向和逆向放电通路，提供更优良的ESD保护效果，应用时将射频输入信号接到ESD保护电路的射频信号输入端脚RFin，将ESD保护电路的射频信号输出端脚RFout接到功率放大器的输入端脚。

本发明实施例的工作原理如下：

如图2所示，当射频信号输入端脚RFin受到外界的负电荷ESD冲击时，第二二极管D2、第四二极管D4、第六二极管D6会导通，形成放电通道A2、A3，第一电感器L1、第二电感器L2形成放电通道A1、A4，通过4个放电通道将静电电荷释放，从而保护射频放大器U1不受损坏。

如图3所示，当射频信号输入端脚RFin受到外界的正电荷ESD冲击时，第一二极管D1、第三二极管D3、第五二极管D5会导通，形成放电通道B2、B3，第一电感器L1、第二电感器L2形成放电通道B1、B4，通过4个放电通道将静电电荷释放，从而保护射频放大器U1不受损坏。

图4是本发明实施例的ESD保护电路在实验测试中的S参数结果图；S参数是反映ESD保护电路对主电路造成的影响情况。一般来说，S参数越小，ESD保护结果的性能越好。图4中的曲线S11反映的是ESD保护电路对主电路输入匹配的影响，在5-6GHz的频率范围内，S11参数在-35dB以下，说明本发明实施例的ESD保护电路对主电路输入匹配的影响很小。图4中的曲线S21反映的是ESD保护电路对主电路插损的影响，在5-6GHz频率范围内，S21参数在1dB以下，说明本发明实施例的ESD保护电路对主电路插损影响很小。从图4可以看出，本发明实施例的ESD保护电路对主电路影响程度较低。

本发明实施例的ESD保护电路还进行了人体击穿模型（HBM）实验，实验测试中，不带ESD保护电路的HBM值低于0.35kV，带有传统ESD保护电路的HBM值大约为5kV，带有本发明实施例的ESD保护电路的HBM值在8kV以上；这表明相比于传统ESD保护电路，本发明实施例的ESD保护电路具有更优良的ESD保护效果。