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1. WO2006021181 - INTEGRIERTE SCHALTKREIS-ANORDNUNG UND SCHALTKREIS-ARRAY

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Beschreibung

Integrierte Schaltkreis-Anordnung und Schaltkreis-Array

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltkreis-Anordnung und ein Schaltkreis-Array.

"Electro Static Discharge" (ESD) bedeutet elektrostatische Entladung und beschreibt die Vorgänge und Auswirkungen beim Ausgleich von elektrischen Ladungen zwischen zwei
unterschiedlich geladenen Komponenten. Kommen diese in
Berührung miteinander, werden positive und negative Ladungen ausgetauscht, und es kann dadurch zu Schäden in einem
elektrischen Schaltkreis kommen.

In einem integrierten Schaltkreis sind häufig ein oberes Betriebspotential V-Q-Q und ein unteres Betriebspotential Vgg vorgesehen, zwischen welchen Schutzmechanismen zum Vermeiden von Schäden infolge von ESD vorgesehen sind.

ESD, das heißt elektrostatische Entladungen, sind häufig die Ursache für eine Schädigung oder Zerstörung einer
integrierten Schaltung und verursachen somit hohe finanzielle Schäden. Mit der Entwicklung der MOS-Technologie ("metal oxide semiconductor" ) in der Mikroelektronik ging eine
Miniaturisierung der Halbleiterbauelemente bei zunehmend hohen Taktraten einher. Daraus resultiert eine steigende Empfindlichkeit gegenüber ESD-Impulsen, also hohen Spannungsund Stromspitzen solcher Taktsignale. Unter ESD-Stress stehende Halbleiterbauelemente können in einem integrierten Schaltkreis Fehler verursachen. ESD kann zu einem
Totalausfall oder zu einer Beschädigung des Bauelements führen. Daher ist der Schutz vor elektrostatischen
Entladungen (ESD-Schutz) heute in allen Bereichen der
Mikroelektronik wichtig.

ESD-Schutz bei Hochfrequenzschaltungstechnik-Anwendungen ist ein schwieriges technisches Problem, da die hohe parasitäre Kapazität von ESD-Schutzelementen die erreichbare maximale Betriebsfrequenz der Schaltung inhärent stark einschränkt. Solche ESD-Schutzelemente sind zum Beispiel eine Diode, ein Thyristor oder ein "grounded n-MOS" -Bauelement (d.h. ein n-MOS-Feldeffekttransistor mit einem auf dem elektrischen
Massepotential befindlichem Gate-Anschluss) . Kleinere ESD-Schutzelemente würden höhere Frequenzen ermöglichen, erfüllen aber die Funktionalität als ESD-Schutz nicht in ausreichendem Maße, sind also nicht in ausreichendem Maße in der Lage, ESD-Ströme abzuführen .

Im Weiteren wird bezugnehmend auf Fig.l eine Schaltkreis-Anordnung 100 mit ESD-Schutz gemäß dem Stand der Technik beschrieben.

Bei der Schaltkreis-Anordnung 100 kann an einem
Signaleingangs-Päd 101 ein Eingangssignal bereitgestellt werden und einem Eingabe-/Ausgabe-Schaltkreis 102 zugeführt werden. Zur Versorgung der Schaltkreis-Anordnung 100 mit elektrischer Energie ist ein Versorgungspotential 103 VΠD vorgesehen, und ein elektrisches Massepotential 104 GND.
Zwischen dem Signaleingangs-Päd 101 und dem
Versorgungspotential 103 VΠD ist ein erstes ESD-Schutzelement 105 vorgesehen. Ferner ist zwischen dem Signaleingangs-Päd

101 und dem elektrischen Massepotential 104 GND ein zweites ESD-Schutzelement 106 vorgesehen.

Darüber hinaus ist in Fig.l eine Schaltkreis-Anordnung 110 gezeigt, die zusätzlich zu den Komponenten der Schaltkreis-Anordnung 100 einen ohmschen Widerstand 111 zwischen dem Signaleingangs-Päd 101 und dem Eingabe-/Ausgabe-Schaltkreis

102 aufweist.

Anschaulich zeigt Fig. 1 Schaltkreis-Anordnungen 100, 110, die einen Schutz gegen hohe Spannungen durch das Vorsehen der ESD-Schutzelemente 105, 106 aufweisen, da diese das
Versorgungspotential 103 VDD von dem Massepotential 104 GND elektrisch entkoppeln.

Im Fall einer großen elektrischen Stromstärke müssen die ESD-Elemente 105, 106 ausreichend groß sein. Bei
Hochfrequenzanwendungen führen große ESD-Elemente allerdings zu einer unerwünschten großen parasitären Kapazität.

Ansätze für ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnungen für
Hochfrequenzschaltkreise sind in [1] bis [8] offenbart.

Der in [5] bis [7] offenbarte Ansatz besteht im Wesentlichen darin, kleinere ESD-Schutzelemente zu verwenden.

In Fig.2 ist ein ESD-Schutz-Schaltkreis 200 gezeigt, wie er in [7] offenbart ist.

In Fig.3 ist eine in [6] offenbarte ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung 300 gezeigt, bei welcher der ESD-Schutz mittels einer ersten ESD-Schutzdiode 301 und mittels einer zweiten ESD-Schutzdiode 302 realisiert ist.

Die Ansätze gemäß [5] bis [7] haben allerdings den Nachteil, dass sie zumeist eine nur geringe ESD-Festigkeit aufweisen und dass der Bereich verarbeitbarer Hochfrequenzen
eingeschränkt ist, mit welchen die Schaltkreis-Anordnungen betreibbar sind. Bei höheren Frequenzen wie 5 GHz oder
17 GHz, wie sie für WLAN-Systeme ("wireless local area network") verwendet werden, kommen diese Ansätze somit nur schlecht oder gar nicht mehr in Frage.

Ein alternativer Ansatz gemäß [1] bis [4] besteht im
Wesentlichen darin, dass unter Verwendung von On-Chip
realisierten LC-Resonanzkreisen die ESD-Schutzelemente entkoppelt werden, oder dass die Kapazität eines jeden ESD-Elements in einem LC-Resonanzkreis abgestimmt wird.

Die in Fig.4 gezeigte ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung 400 stellt eine Lösung dar, wie sie in [4] offenbart ist. Bei der ΞSD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung 400 sind ein erster ESD-Schutz-Teilschaltkreis 401 und ein zweiter ESD-Schutz- Teilschaltkreis 402 vorgesehen, wobei eine ESD-Kapazität 403 eine (parasitäre) Kapazität der ESD-Schutzelemente 401, 402 darstellt.

Nachteilig bei dem Ansatz gemäß [1] bis [4] ist der hohe Flächenbedarf der integrierten Induktivitäten.

Bei der in [8] offenbarten ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung 500, die in Fig.5 gezeigt ist, wird anstelle klassischer ESD-Schutzelemente eine Induktivität verwendet. ESD-Schutz wird anschaulich durch die mit der VersorgungsSpannung gekoppelten Standard-ESD-Schutzelemente erreicht .

Somit sind bei der ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung 500 eine erste Induktivität 501 und eine zweite Induktivität 502 vorgesehen, sowie eine Kapazität 503. Ferner ist eine
Mehrzahl von Signaleingängen 101 vorgesehen, und eine
Mehrzahl von Signalausgängen 102.

In [9] wird eine ESD-SchutzSchaltung für Radiofrequenz-Ein/Ausgangsanschlüsse in einer integrierten Schaltung beschrieben. Die integrierte Schaltung umfasst eine ESD-Schutzschaltung mit einer Induktivität, welche Induktivität zwischen einem Eingangsanschluss und einem Masseanschluss, an denen ein RF-Signal angelegt wird, angeschlossen ist. Die

Induktivität ist so eingerichtet, dass eine für ESD-Ereignisse ausreichende Stromführungskapazität bereit
gestellt wird. Der Induktivitätswert der Induktivität ist so gewählt, dass in Verbindung mit einer vorhandenen parasitären Kapazität ein Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz
gebildet wird, welche Resonanzfrequenz an das RF-Signal angepasst ist. Die Betriebsfrequenz der integrierten in [9] beschriebenen Schaltung wird nicht durch die ESD-Schutzschaltung beschränkt. Zum Schutz eines
Ausgangsanschlusses vor ESD kann eine Induktivität an eine Hilfsspannung angeschlossen werden, um einen
Ausgangstransistor vorzuspannen. Ferner sind Klemmelemente (z.B. Dioden) zwischen der Hilfsspannung und der
VersorgungsSpannung und zwischen der Hilfsspannung und dem Massepotential vorgesehen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Schaltkreis-Anordnung bereitzustellen, welche auch für
Hochfrequenzanwendungen einen zuverlässigen ESD-Schutz ermöglicht.

Das Problem wird durch eine Schaltkreis-Anordnung und durch ein Schaltkreis-Array mit den Merkmalen gemäß den
unabhängigen Patentansprüchen gelöst.

Die erfindungsgemäße integrierte Schaltkreis-Anordnung enthält einen ersten Anschluss, der auf ein erstes
Versorgungspotential bringbar ist, und einen zweiten
Anschluss, der auf ein zweites Versorgungspotential bringbar ist, wobei zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss ein Versorgungspotentialpfad gebildet ist. Ferner ist ein Electrostatic-Discharge-Element in dem
Versorgungspotentialpfad vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Signaleingangspad bereitgestellt, an dem ein Eingangsignal anlegbar ist, und ein Signalausgang, an dem ein Ausgabesignal bereitstellbar ist. Darüber hinaus enthält die Schaltkreis-Anordnung eine erste Induktivität, die zwischen dem
Signaleingangspad und Signalausgang angeordnet ist, und eine zweite Induktivität, die zwischen dem Signalausgang und dem ersten Anschluss angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Schaltkreis-Array enthält eine
integrierte Schaltkreis-Anordnung mit den oben beschriebenen Merkmalen sowie einen mit der integrierten Schaltkreis -Anordnung gekoppelten Nutzschaltkreis.

Eine Grundidee der Erfindung ist darin zu sehen, einen wirkungsvollen ESD-Schutz, der sich auch für einen
Hochfrequenzschaltkreis eignet, dadurch zu realisieren, dass ein Electrostatic-Discharge-Element (ESD-Schutzelement) in den Versorgungspotentialpfad zwischen ein oberes
Versorgungspotential und ein unteres Versorgungspotential verschaltet wird. Diese Verschaltung wird kombiniert mit einer geschickten Verkopplung der ersten Induktivität und der zweiten Induktivität (vorzugsweise unter Bildung einer
Koppelinduktivität) , welche Induktivitäten zwischen
Signalausgang einerseits und einem der beiden
Versorgungspotentiale sowie dem Signaleingangspad
andererseits -vorgesehen werden. Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind klassische Schutzelemente und eine zugehörige (parasitäre) Kapazität komplett vermieden, und anschaulich durch einen Gleichstromkurzschluss (DC-Kurzschluss) zur
VersorgungsSpannung über die Spulen (Induktivitäten) ersetzt. Mittels geeigneten Auswählens von Entwurfvariablen der
Schaltung (Werte von Induktivitäten, Auswahl und Auslegung von ESD-Schutzelementen, Einrichtung von Hilfskapazitäten) ist es leicht möglich, die Struktur derart abzustimmen, dass ein Hochfrequenz-Bandpass-Durchlassbereich gewährleistet ist, der Hochfrequenzen in einem Bereich von Interesse annähernd ungedämpft passieren lässt. Durch diese
Bandpasscharakteristik kann ferner Rauschen unterdrückt werden .

Die Schaltkreis-Anordnung der Erfindung ist als (vorzugsweise in einem Silizium-Chip) monolithisch integrierter Schaltkreis realisiert, bei dem ein wirkungsvoller ESD-Schutz on-chip ermöglicht ist.

Anschaulich kann ein wichtiger Aspekt der Erfindung auch darin gesehen werden, dass RF-Bandpass-ESD-Schutz geschaffen ist, mit dem auch sehr hohe Hochfrequenzen bei minimalem Flächenbedarf realisierbar sind. Simulationen haben gezeigt, dass mit kleinen Spulen (zum Beispiel Spulen mit einer
Gesamtinduktivität von 300 pH und einer Layout-Fläche von 40 x 40 μm2) Hochfrequenzen von 1 GHz bis 17 GHz problemlos durch die Schaltkreis-Anordnung hindurchgeführt werden können bzw. von dieser verarbeitet werden können.

Die Bandpass -Charakteristik der erfindungsgemäßen
Schaltkreis-Anordnung ist vorteilhaft und in vielen Fällen besonders gewünscht, da konkrete Anwendungen der Schaltkreis-Anordnung (d.h. mit dieser gekoppelte Nutzschaltkreise basierend auf Technologien wie GSM ("global System for mobile Communications"), UMTS ("universal mobile telecommunication system") oder WLAN ("wireless local area network")) ohnehin in einem bandbegrenzten Frequenzspektrum definiert sind.

Im Unterschied zu der Lösung gemäß [4] wird der ohmsche
Widerstand R^ aus Fig.4 eingespart. Ferner sind die ESD-Schutz-Teilschaltkreise 401, 402 bzw. die ESD-Schutz-Elemente CL 400 aus Fig.4 durch einen DC-Kurzschluss über die
Induktivitäten ersetzt.

Ein wichtiger Aspekt der Erfindung kann daher darin gesehen werden, dass eine Kombination aus einem niederfrequenten Kurzschluss einer Induktivität als ESD-Schutz mit einer geschickten Spulenverkopplung und Spulenverschaltung,
vorzugsweise mit Kapazitäten, zu einem Bandpass-Durchlassbereich für RF-Frequenzen verschaltet werden.

Die Induktivität bzw. die Induktivitäten dient oder dienen anschaulich für die ESD-Pulse als Kurzschluss zu einer
VersorgungsSpannung .

Die Erfindung kann mit einer geringen Dimensionierung der verkoppelten Spule realisiert werden, eine Spulenfläche von nur 40 x 40 μm2 ist problemlos erreichbar.

Ein anderer Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, dass gemäß dem Stand der Technik häufig das ESD-Element im
Hochfrequenzpfad untergebracht ist, wohingegen
erfindungsgemäß das ESD-Element zumindest auch im
Versorgungspfad angeordnet ist .

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Das erste Versorgungspotential kann ein oberes
Betriebspotential sein (zum Beispiel ein Betriebspotential VDD) , und das zweite Versorgungspotential kann ein unteres Betriebspotential (zum Beispiel das elektrische
Massepotential Vgg) sein.

Alternativ kann das erste Versorgungspotential ein unteres Betriebspotential (zum Beispiel das elektrische
Massepotential Vgg) sein, und das zweite Versorgungspotential kann ein oberes Betriebspotential (zum Beispiel VDD) sein.

Das Electrostatic-Discharge-Element kann als Diode realisiert werden. Ferner kann das Electrostatic-Discharge-Element auch aus einer Mehrzahl von Bauelementen, zum Beispiel aus einer Mehrzahl von Dioden, gebildet sein.

Das Electrostatic-Discharge-Element kann alternativ oder ergänzend einen Thyristor (oder mehrere Thyristoren)
aufweisen.

Alternativ oder ergänzend kann das Electrostatic-Discharge-Element einen oder mehrere Feldeffekttransistoren aufweisen. Der Feldeffekttransistor kann ein sogenannter grounded-n-MOS Feldeffekttransistor sein. Bei einem grounded-n-MOS
Feldeffekttransistor ist der Gate-Anschluss geerdet, d.h. er ist auf das elektrische Massepotential gebracht.

Anschaulich können an sich bekannte ESD-Schutzelemente mit der neuartigen Architektur der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnung in vorteilhafter Weise kombiniert werden, woraus ein geringer Flächenbedarf der Schaltkreis-Anordnung
resultiert.

Das an das Signaleingangspad anlegbare Eingangssignal kann ein Hochfrequenzsignal sein. Die integrierte Schaltkreis-Anordnung ist auch zum Verarbeiten von Hochfrequenzsignalen hervorragend geeignet und stellt eine geschickte Lösung des schwierigen technischen Problems der Implementierung von ESD-Schutz bei Hochfrequenzanwendungen dar.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnung kann ein Hochfrequenzverarbeitungsschaltkreis vorgesehen sein, der an den Signalausgang angeschlossen ist, zum Beispiel ein
Eingabe-/Ausgabe-RF-Schaltkreis .

Die erste Induktivität und die zweite Induktivität können als gemeinsame Induktivität vorgesehen sein.

Insbesondere kann die gemeinsame Induktivität eine Spule mit Mittelabgriff sein, wobei der Mittelabgriff mit dem
Signalausgang gekoppelt ist, ein erster Spulenendabschnitt mit dem Signaleingangspad gekoppelt ist und ein zweiter
Spulenendabschnitt mit dem Electrostatic-Discharge-Element gekoppeIt ist.

Darüber hinaus kann erfindungsgemäß ein erster Kondensator einer Schaltkreis-Anordnung verschaltet sein, der zwischen dem ersten Anschluss und dem Signaleingangspad angeordnet ist.

Auch kann ein zweiter Kondensator einer Schaltkreis-Anordnung vorgesehen sein, der zwischen dem zweiten Anschluss und dem Signaleingangspad angeordnet ist.

Die Schaltkreis-Anordnung kann als Bandpassfilter für ein an dem Signaleingangspad bereitgestelltes Hochfrequenzsignal eingerichtet sein. Dadurch können niederfrequente oder hochfrequente Rauschbeiträge herausgefiltert werden und ein in einem Bandpass definiertes Signal sicher durch die
Schaltkreis-Anordnung geleitet werden, wobei simultan ein sicherer ESD-Schutz bereitgestellt ist.

Die Schaltkreis-Anordnung ist als monolithisch integrierter Schaltkreis eingerichtet. Daher kann die Schaltkreis-Anordnung in einem Substrat, zum Beispiel in einem
Halbleiter-Substrat, insbesondere in einem Silizium-Substrat (zum Beispiel in einem Silizium-Chip) monolithisch integriert sein. Daher kann bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnung von den Vorteilen der ausgereiften

Silizium-Mikrotechnologie profitiert werden, und es kann die Schaltkreis-Anordnung in miniaturisierter Größe vorgesehen sein.

Bei der integrierten Schaltkreis-Anordnung kann die erste

Induktivität und die zweite Induktivität jeweils als
(monolithisch) integrierte Induktivität eingerichtet sein. Mit dieser Maßnahme kann die gesamte Schaltkreis-Anordnung miniaturisiert vorgesehen werden und mit minimalem
Platzbedarf und somit kostengünstig gefertigt werden.

An dem Signalausgang kann ein Signalausgangspad
bereitgestellt sein.

Ferner kann bei der integrierten Schaltkreis-Anordnung die erste Induktivität und die zweite Induktivität derart
verkoppelt sein, dass eine Koppelinduktivitat gebildet ist ("mutual inductance") . Anders ausgedrückt werden die erste Induktivität und die zweite Induktivität räumlich derart zueinander angeordnet, dass diese beiden Bauelemente
miteinander funktionell gekoppelt werden bzw. in gewisser Weise wechselwirken können. Zum Beispiel können die beiden Induktivitäten in unterschiedlichen aber räumlich ausreichend dicht benachbarten Prozessierungsebenen vorgesehen werden, so dass sie sich hinsichtlich ihrer Funktionalität gegenseitig beeinflussen. Es ist auch möglich, zum Verkoppeln der
Induktivitäten dieselben als Spule mit Mittelabgriff
vorzusehen.

, Im Weiteren werden Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Schaltkreis-Arrays, das eine erfindungsgemäße integrierte Schaltkreis-Anordnung aufweist, beschrieben. Ausgestaltungen des Schaltkreis-Arrays gelten auch für die integrierte
Schaltkreis-Anordnung und umgekehrt.

Unter einem Nutzschaltkreis wird insbesondere ein Schaltkreis verstanden, der mit der erfindungsgemäßen Schaltkreis- Anordnung koppelbar ist bzw. mit dieser gemeinsam betreibbar ist. Ein solches Schaltkreissystem enthält dann die für den ESD-Schutz eingerichtete erfindungsgemäße Schaltkreis- Anordnung und zusätzlich den Nutzschaltkreis, der die
eigentliche Funktionalität erfüllt, insbesondere ein
Hochfrequenzsignal in vorgebbarer Weise verarbeiten kann.

Der NutzSchaltkreis kann einen GSM-Schaltkreis ("global
System for mobile Communications") aufweisen. Mit der GSM- Technologie wird ein Mobilfunkstandard bezeichnet, der hauptsächlich für die Telefonie eingesetzt wird. GSM stellt somit einen genormten Standard für digitalen Mobilfunk dar.

Alternativ kann der NutzSchaltkreis ein UMTS-Schaltkreis ("universal mobile telecommunications System") sein. UMTS ist ein MobilfunkStandard einer neueren Generation und umfasst erweiterte multimediale Dienste, Satelliten und erdgestützte Sendeanlagen. Über UMTS können zum Beispiel
zwischenmenschliche Kommunikation (Audio- und
Videotelefonie) , Nachrichtendienste (zum Beispiel Chats) , Informationsverteilung (zum Beispiel World Wide Web
Browsing) , erweiterte Positionsanwendungen (persönliche Navigation, Fahrerunterstützung) , Geschäftsdienste (Mobilität in geschlossenen Räumen) oder Massendienste (zum Beispiel Bankdienste, E-Commerce), etc. realisiert werden.

Der NutzSchaltkreis kann darüber hinaus als WLAN-Schaltkreis ("wireless local area network") realisiert sein. WLAN steht für ein drahtloses lokales Netzwerk.

Der Nutzschaltkreis kann ferner einen DCS-Schaltkreis
("Dynamic Channel Selection"), einen DECT-Schaltkreis
("Digital Enhanced Cordless Telecommunications" ) , einen
Bluetooth-Schaltkreis, einen UWB-Schaltkreis ("Ultra Wide Band"), einen PCS-Schaltkreis und/oder einen RADAR-Schaltkreis aufweisen.

Für all diese Nutzschaltkreisanwendungen ist die
erfindungsgemäße Lösung ein sicherer Schutz gegen ESD und kann damit dazu beitragen, die Funktionalität dieser
Nutzschaltkreise zu verbessern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine erste ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung gemäß dem Stand der Technik,

Figur 2 eine zweite ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung gemäß
dem Stand der Technik,

Figur 3 eine dritte ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung gemäß
dem Stand der Technik,

Figur 4 eine vierte ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung gemäß
dem Stand der Technik, Figur 5 eine fünfte ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung gemäß
dem Stand der Technik,

Figur 6 eine ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 7 eine ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 8 eine andere Darstellung eines Teils der ESD-Schutz- Schaltkreis-Anordnung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen
Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.

Im Weiteren wird bezugnehmend auf Fig.6 eine ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung 600 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die in einem Silizium-Chip monolithisch integrierte ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung 600 aus Fig.6 enthält einen ersten Anschluss, der auf ein oberes Versorgungspotential VΠD 603 gebracht ist, und einen zweiten Anschluss, der auf ein unteres Versorgungspotential Vgs (das Massepotential 604) gebracht ist. Zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss ist ein Versorgungspotentialpfad gebildet. Darüber hinaus ist ein ESD-Schutzelement 605 (zum Beispiel eine Diode, ein Thyristor oder ein grounded-n-MOS) in dem
Versorgungspotentialpfad verschaltet, das heißt zwischen dem Versorgungspotential 603 und dem Massepotential 604. Darüber hinaus ist ein Signaleingang 601 vorgesehen, an dem ein (zu verarbeitendes) EingangsSignal anlegbar ist. An einem
Signalausgang 602 ist ein (verarbeitetes) Ausgabesignal bereitgestellt. Darüber hinaus enthält die ,ESD-Schutz- Schaltkreis-Anordnung 600 eine erste Induktivität 606, die zwischen dem Signaleingang 601 und dem Signalausgang 602 angeordnet ist. Eine zweite Induktivität 607 ist zwischen dem Signalausgang 602 und dem ersten Anschluss, an dem das
Versorgungspotential 603 bereitgestellt ist/ angeordnet. Die erste Induktivität 606 und die zweite Induktivität 607 sind jeweils als in dem Silizium-Chip monolithisch integrierte Bauelemente vorgesehen. Die erste Induktivität 606 ist mit der zweiten Induktivität 607 derart verkoppelt, dass dadurch eine Koppelinduktivität 608 gebildet ist, was in der
Zeichnung auch mit dem Buchstaben "k" gekennzeichnet ist.

Im Weiteren wird bezugnehmend auf Fig.7 eine in einem
Silizium-Chip monolithisch integrierte ESD-Schutz- Schaltkreis-Anordnung 700 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Bei der ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung 700 ist ein erster Anschluss vorgesehen, der auf das Versorgungspotential 703 ■ gebracht ist. Ferner ist ein zweiter Anschluss vorgesehen, der auf das Massepotential 704 gebracht ist. Zwischen dem Versorgungspotential 703 und dem Massepotential 704 ist ein Versorgungspotentialpfad gebildet. Darüber hinaus ist ein Signaleingangspad 701 (Signaleingang) vorgesehen, an dem ein zu. verarbeitendes Eingangssignal anlegbar ist. An einem
Signalausgang ist ein Ausgabesignal bereitgestellt, das dem Eingabe-/Ausgabe-Schaltkreis 702 zugeführt wird. Der Eingabe- /Ausgabe-Schaltkreis 702 ist durch eine Kapazität C^p und durch eine Impedanz ZRF gekennzeichnet.

Darüber hinaus ist eine monolithisch integrierte erste
Induktivität 706 vorgesehen, die zwischen dem Signaleingangs- Päd 701 und dem Eingabe-/Ausgabe-Schaltkreis 702 vorgesehen ist. Eine monolithisch integrierte zweite Induktivität 707 ist zwischen dem Versorgungspotential 703 und dem Eingabe- /Ausgabe-Schaltkreis 702 angeordnet. Die erste Induktivität 706 ist mit der zweiten Induktivität 707. derart verkoppelt, dass dadurch eine Koppelinduktivität 711 gebildet ist, was in der Zeichnung auch mit dem Buchstaben "k" gekennzeichnet ist. Ein erster Kondensator 705 (der eine Pad-Kapazität darstellen soll) ist mit einem Anschluss auf das elektrische
Massepotential 704 gebracht und ist mit dem anderen Anschluss mit dem Signaleingangs-Päd 701 sowie mit einem ersten
Anschluss eines zweiten Kondensators 708 gekoppelt, dessen zweiter Anschluss auf das Versorgungspotential 703 gebracht ist. Ein dritter Kondensator 709 ist als Teil des Eingabe-/Ausgabe-Schaltkreises 702 gebildet. In einem Pfad zwischen der VersorgungsSpannung 703 und dem Massepotential 704 ist ein ESD-Schutzelement 710 vorgesehen.

Mittels der Induktivitäten 706, 707 und mittels des ersten Kondensators 705 als ESD-Schutzelement ist mit der ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung 700 ein sicherer ESD-Schutz realisiert.

Der Wert der Kapazität CF, der Wert L der Spuleninduktivität, sowie die Werte der -..Kapazität CRF und der Impedanz ZRF sind Entwurfsvariablen, mittels welcher die EingangsStruktur so abgestimmt werden kann, dass ein RF-Bandpass -Durchlassbereich gewährleistet werden kann.

Ein Knoten 712 ist zwischen den beiden integrierten
Induktivitäten 706, 707 lokalisiert.

Im Weiteren wird bezugnehmend auf Fig.8 ein Ersatzschaltkreis eines Teils der in Fig.7 gezeigten Konfiguration beschrieben, das heißt eine exemplarische Auslegung von einem Teil der Komponenten der ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung 700.

Eine parasitäre Spulenkapazität 800 der Induktivitäten 706, 707 ist mit einem Wert von 4 fF gebildet, ferner ist ein zugehöriger ohmscher Widerstand von 800 Ω eingezeichnet. Die erste Induktivität' 706 ist mittels einer Spule mit einer Induktivität von 102 pH realisiert, darüber hinaus ist ein ohmscher Widerstand von 1.1 Ω vorgesehen. Die zweite
Induktivität 707 ist mit einem Wert von 102 pH gebildet, darüber hinaus ist ein ohmscher Widerstand von 1.1 Ω gezeigt. Der zweite Kondensator 708 ist mit einer Kapazität von 12 fF realisiert. Darüber hinaus sind zusätzliche Widerstände von 800 Ω bzw. 400 Ω und zusätzliche Kapazitäten von 4 fF bzw. 8 fF zwischen dem Massepotential 704 und den beiden
Spulenanschlüssen der zweiten Induktivität 707 gezeigt.

In diesem Dokument 'sind folgende Veröffentlichungen zitiert:

[1] Ming-Dou Ker et al . , EOS/ESD-Symp . Proceedings 2003,

Seiten 204-213

[2] Vassilev, V et al . , EOS/ESD-Symp. Proceedings 2003,

Seiten 195-203

[3] Hyvonen et al . , EOS/ESD-Symp. Proceedings 2003, Seiten 188-194

[4] Galai, S, Razavi, B "Broadband ESD Protection Circuits in GMOS-Technology", Proceedings ISSCC 2003, Paper 10.5

[5] Leroux, P, Steyaert, M "A high Performance 5.2GHz LNA with an on-chip inductor to provide EDS-protection" , IEE Electronics Letters, Band 37, Nr.1, Seiten 467-469, März 2001

[6] Leroux, P, Janssens, J, Steyaert, M "A 0.8dB NF ESD- protected 9mW CMOS LNA", ISSCC Dig. Tech. Papers, Band
26, Seiten 410-411, 2001

[7] Mahdavi, S, Abidi, A "FuIIy integrated 2.2-mW CMOS Front End for a 900-MHz Wireless Receiver" , IEEE JSSC, 05/2002

[8] Liebermann, T, Tiebout, M "A Low Phasenoise,
Differentially Tuned, 1.8GHz Power VCO with an ESD- compatible 14dBm Output Stage in Standard Digital CMOS", ESSCIRC Proceedings, Villach, 09/2001

[9] DE 102 14 068 Al Bezugszeichenliste

100 Schaltkreis-Anordnung
101 Signaleingangs-Päd
102 Eingabe-/Ausgabe-Schaltkreis

103 Versorgungspotential
104 Massepotential
105 erstes ESD-Schutzelement
106 zweites ESD-Schutzelement
110 Schaltkreis-Anordnung
111 ohmscher Widerstand
200 ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung

300 ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung

301 erste ESD-Schutz-Diode
302 zweite ESD-Schutz-Diode
400 ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung

401 erster ESD-Schutz-Teilschaltkreis

402 zweiter ESD-Schutz-Teilschaltkreis

403 ESD-Kapazität
500 ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung

501 erste Induktivität
502 zweite Induktivität
503 Kapazität
600 ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung

60.1 Signaleingangs-Päd
602 Eingabe-/Ausgabe-Schaltkreis
603 Versorgungspotential
604 Massepotential
605 ESD-Schutzelement
606 erste Induktivität
607 zweite Induktivität
608 Koppelinduktivität
700 ESD-Schutz-Schaltkreis-Anordnung

701 Signaleingangs-Pad
702 Eingabe-/Ausgabe-Schaltkreis 703 Versorgungspotential

704 Massepotential

705 erster Kondensator 706 erste Induktivität 707 zweite Induktivität

708 zweiter Kondensator

709 dritter Kondensator

710 ESD-Schutzelement

711 Koppelinduktivität

712 Knoten
800 Spulenkapazität