耐电气过应力的微波放大器制造技术

提供耐电气过应力的微波放大器。在某些实施方案中，单片微波集成电路(MMIC)包括：接收射频(RF)信号的信号板；接地垫；巴伦，包括接收所述RF信号的初级部分和输出差分RF信号的次级部分；放大所述差分RF信号的放大器；和多个去耦元件，其中一些电连接在初级部分和接地垫之间，其他的则在次级部分电连接到多个放大器的节点，并且可操作以保护放大器免受电气过应力的影响。此类电气过应力事件可以包括静电放电(ESD)事件，例如场感应的带电设备模型(FICDM)事件，以及其他类型的过应力情况。

【技术实现步骤摘要】
耐电气过应力的微波放大器相关申请的交叉引用本申请要求于2019年5月3日提交的标题为“耐电气过应力的微波放大器”的美国临时专利申请No.62/843,152的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术的实施方案涉及微波和毫米波集成电路电子系统，尤其涉及具有电气过应力保护的低噪声放大器接口。
技术介绍
某些电子系统可能会暴露于电气过应力事件中，或者承受电压持续快速变化且功率较高的短时电信号。电气过应力事件包括，例如，由于物体或人向电子系统突然释放电荷而引起的电气过应力(EOS)和静电放电(ESD)。电气过应力事件会在IC的相对较小的区域中产生过压状况和高水平的功耗，从而损坏或破坏集成电路(IC)。高功耗会提高IC温度，并可能导致许多问题，例如氧化穿通、结损坏、金属损坏和表面电荷积聚。
技术实现思路
提供耐电气过应力的微波放大器。在某些实施方案中，单片微波集成电路(MMIC)包括：接收射频(RF)信号的信号板；接地垫；巴伦，包括接收所述RF信号的初级部分和输出差分RF信号的次级部分；放大所述差分RF信号的放大器；和多个去耦元件，其中一些电连接在初级部分和接地垫之间，其他的则在次级部分电连接到多个放大器的节点，并且可操作以保护放大器免受电气过应力的影响。此类电气过应力事件可以包括静电放电(ESD)事件，例如场感应的带电设备模型(FICDM)事件，以及其他类型的过应力情况。例如，保护电感器可作为巴伦初级部分的并联电感器，并在短时过应力事件中起到降低过应力的作用。在一方面，提供具有集成电气过应力保护的单片微波集成电路(MMIC)。MMIC包括：信号板，被配置为接收射频(RF)信号；第一接地垫；巴伦，包括被配置为接收所述RF信号的初级部分和被配置为输出差分RF信号的次级部分；放大器，被配置为放大所述差分RF信号；和第一保护电感器，电连接在所述初级部分和所述第一接地垫之间，并且可操作以保护所述放大器免受电气过应力的影响。在另一方面，提供一种MMIC中的电气过应力保护方法。该方法包括：在信号板处接收RF信号；在巴伦的初级部分处接收RF信号，并从所述巴伦的次级部分输出差分RF信号；使用放大器放大所述差分RF信号；和使用连接在所述巴伦的初级部分和接地垫之间的第一保护电感器来保护所述放大器免受电气过应力的影响。在另一方面，提供半导体管芯。半导体管芯包括：多个垫，包括被配置为接收RF信号的信号板和接地垫。半导体管芯还包括巴伦，包括被配置为接收所述RF信号的初级部分和被配置为输出差分RF信号的次级部分,一对配置为接收所述差分RF信号的场效应晶体管(FET)，所述一对FET包括第一FET和第二FET；和多个输入电感器，包括电连接在所述巴伦的次级部分的第一端和第一FET的栅极之间的第一输入电感器、以及电连接在所述巴伦的次级部分的第二端和第二FET的栅极之间的第二输入电感器。在另一方面，提供具有集成电气过应力保护的MMIC。MMIC包括：RF信号板，被配置为接收RF信号；和RF电路，耦合到所述RF信号板并包括晶体管布局，该晶体管布局包括输入FET、以及连接在所述输入FET的栅极和源极之间的嵌入式保护器件。附图说明图1是根据一个实施例的汽车雷达系统的示意图。图2是根据一个实施例的芯片接口的示意图。图3是根据一个实施例的毫米波放大器的示意图。图4是根据另一实施例的毫米波放大器的示意图。图5是用于毫米波放大器的偏置电源模块的一个实施例的示意图。图6是根据另一实施例的毫米波放大器的示意图。图7是根据另一实施例的毫米波放大器的示意图。图8是根据另一实施例的毫米波放大器的示意图。图9A是根据另一实施例的毫米波放大器的示意图。图9B是根据另一实施例的毫米波放大器的示意图。图9C是根据另一实施例的毫米波放大器的示意图。图9D是根据另一实施例的毫米波放大器的示意图。图10是根据一个实施例的电感器和巴伦布局的示意图。图11是仿真结果的一个例子的曲线图，示出了在有和没有栅源钳位的情况下实现的毫米波放大器的比较。图12是仿真结果的一个示例的曲线图，其示出了比较在具有和不具有耦合到巴伦的初级部分的保护电感器的情况下实现的毫米波放大器的比较。图13是仿真结果的一个示例的曲线图，示出了比较在具有和不具有耦合到巴伦的初级和次级部分的保护电感器的情况下实现的毫米波放大器的比较。图14是仿真结果的一个示例的图，其示出了比较在具有和不具有耦合至巴伦的初级和次级部分的栅极-源极钳位和保护电感器的情况下实现的毫米波放大器的比较。图15是仿真结果的另一示例的曲线图，其示出了在具有和不具有耦合至巴伦的初级部分的保护电感器的情况下实现的毫米波放大器的比较。图16是仿真结果的另一示例的曲线图，示出了比较在具有和不具有耦合到巴伦的初级和次级部分的保护电感器的情况下实现的毫米波放大器的比较。图17是仿真结果的另一示例的曲线图，示出了比较具有和不具有耦合至巴伦的初级和次级部分的栅极-源极钳位和保护电感器的毫米波放大器的比较。图18A是耦合到接口网络并由保护元件保护的化合物半导体高电子移动晶体管(HEMT)的一个实施例的示意图。图18B是用于HEMT的肖特基栅极二极管结构的电压对电流特性的一个示例的图。图19是HEMT的一个实施例的横截面。图20是HEMT的另一实施例的横截面。具体实施方式实施例的以下详细描述呈现了本专利技术的特定实施例的各种描述。然而，本专利技术可以以多种不同的方式实施。在该描述中，参考附图，其中相似的参考标号可以指示相同或功能相似的元件。将理解的是，附图中示出的元件不必按比例绘制。而且，将理解的是，某些实施例可以包括比附图中示出的更多的元素和/或附图中示出的元素的子集。此外，一些实施例可以结合来自两个或更多个附图的特征的任何合适的组合。某些电子系统包括过应力保护电路，以保护电路或组件免受电气过应力事件的影响。为了帮助确保电子系统可靠，制造商可以在定义的压力条件下测试该电子系统，该压力条件可以由各种组织(例如联合电子设备工程委员会(JEDEC)、国际电工委员会(IEC)、以及汽车工程理事会(AEC))制定的标准来描述。这些标准可以涵盖各种各样的电气过应力事件，包括电气过应力(EOS)和/或静电放电(ESD)。图1是根据一个实施例的汽车雷达系统的示意图。图1的汽车雷达系统示出了放大器接口的应用的一个示例，该放大器接口经受电气过应力条件并且受到本文的电气过应力保护方案的保护。例如，汽车雷达系统可以包括根据本文的教导实现的低噪声放大器(LNA)，并用于放大从车辆雷达系统天线接收到的射频(RF)信号和/或放大代表车辆激光雷达系统接收到的光的信号。LNA的示例性车辆应用包括但不限于停车辅助、碰撞警告、交叉交通警报、盲点检测、自适应巡航控制、自动驾驶和/或紧急制动/避免碰撞。尽管图1示出了毫米波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有集成电气过应力保护的单片微波集成电路(MMIC)，该MMIC包括：/n信号板，被配置为接收射频(RF)信号；/n第一接地垫；/n巴伦，包括被配置为接收所述RF信号的初级部分和被配置为输出差分RF信号的次级部分；/n放大器，被配置为放大所述差分RF信号；和/n第一保护电感器，电连接在所述初级部分和所述第一接地垫之间，并且可操作以保护所述放大器免受电气过应力的影响。/n

【技术特征摘要】
20190503 US 62/843,152;20200403 US 16/840,0971.具有集成电气过应力保护的单片微波集成电路(MMIC)，该MMIC包括：
信号板，被配置为接收射频(RF)信号；
第一接地垫；
巴伦，包括被配置为接收所述RF信号的初级部分和被配置为输出差分RF信号的次级部分；
放大器，被配置为放大所述差分RF信号；和
第一保护电感器，电连接在所述初级部分和所述第一接地垫之间，并且可操作以保护所述放大器免受电气过应力的影响。


2.权利要求1所述的MMIC，其中所述第一保护电感器电连接到所述初级部分的中间抽头。


3.权利要求1所述的MMIC，还包括电连接到所述巴伦的次级部分的第二保护电感器。


4.权利要求3所述的MMIC，还包括电容器和与所述电容器并联电连接并可操作以控制向所述放大器的直流输入电压的电压源，其中所述第二保护电感器和所述电容器串联电连接在所述巴伦的次级部分和所述第一接地垫之间。


5.权利要求3所述的MMIC，其中所述第二保护电感器电连接到所述次级部分的抽头。


6.权利要求1所述的MMIC，其中所述巴伦的初级部分电连接在所述信号板和所述第一接地垫之间。


7.权利要求1所述的MMIC，还包括第二接地垫，其中所述巴伦的初级部分电连接在所述信号板和所述第二接地垫之间。


8.权利要求7所述的MMIC，还包括电耦合在所述第一接地垫和所述第二接地垫之间的去耦电感器。


9.权利要求1所述的MMIC，其中所述放大器包括：第一放大场效应晶体管(FET)，栅极电连接到所述次级部分的第一端；以及第二放大FET，栅极电连接到所述次级部分的第二端。


10.权利要求9所述的MMIC，还包括在所述第一放大FET的栅极和所述次级部分的第一端之间的第一输入电感器、以及在所述第二放大FET的栅极和所述次级部分的第二端之间的第二输入电感器。


11.权利要求9所述的MMIC，还包括在所述第一放大FET的源极与所述第一接地垫之间的第一去耦电感器、以及在所述第二放大FET的源极与所述第一接地垫之间的第二去耦电感器。


12.权利要求9所述的MMIC，还包括电连接跨越所述第一放大FET的栅极和源极的第一钳位FET、以及电连接跨越所述第二放大FET的栅极和源极的第二钳位FET。


13.权利要求12所述的MMIC，还包括共栅电阻器，该共栅电阻器包括电连接到所述第一接地垫的一端、以及电连接到所述第一钳位FET的栅极和所述第二钳位FET的栅极的第二端。


14.权利要求12所述的MMIC，还包括电连接在所述第一放大FET的栅极和钳位节点之间的第三钳位FET、和电连接在所述第二放大FET的栅极和所述钳位节点之间的第四钳位F...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·帕萨萨拉希，J·A·萨尔塞多，M·昌卡，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE