專利名稱：噪聲濾波器以及噪聲濾波器內(nèi)置放大器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噪聲濾波器以及噪聲濾波器內(nèi)置放大器電路，特別涉及實現(xiàn)
了 RFI (Radio Frequency Interference)的改善的噪聲濾波器以及噪聲濾波器 內(nèi)置放大器電路。
背景技術(shù)：
為了進行駐極體電容傳聲機(Electret condenser Microphone: 以下為 ECM)的阻抗變換以及放大，使用放大器元件。放大器元件例如由結(jié)型場效 應(yīng)晶體管(Junction Field Effect Transistor:以下為J-FET )或放大集成電路元
件構(gòu)成。
但是，在ECM例如搭載在移動電話等的情況下，移動電話的無線頻率 的電波對布線或相關(guān)元件產(chǎn)生影響，作為ECM的噪聲^皮;險測。
因此，為了防止信號等的經(jīng)由布線的噪聲的泄漏或入侵，并改善RFI, 使用各種噪聲濾波器(例如，參照專利文獻l、專利文獻2)。
圖5是表示連接到阻抗變換用的放大集成電路元件的以往的噪聲濾波器 510、 511的電路圖。噪聲濾波器510、 511例如是為了防止電磁干擾的低通 濾波器(Low-Pass Filter: LPF)型的EMI ( Electro-magnetic interference )濾 波器。
圖5 (A)所示的噪聲濾波器510是，將兩個電容Cll、 C12并聯(lián)連接， 在兩個電容Cll、 C12的高電壓側(cè)的一端之間串聯(lián)連接了電阻R的濾波器。 噪聲濾波器510的輸入端子Vi'連接到電源，輸出端子Vo'連接到放大集成電 路元件(未圖示)。
該電路是將兩個電容Cll、 C12以梯形連4妾，并在它們之間連接了電阻 R的LPF,通過將其連接到放大集成電路元件，從而外來的RF噪聲被LPF 截止，對放大集成電路元件產(chǎn)生的影響非常小，所以能夠改善ECM的RFI。
此外，在圖5 (B)所示的噪聲濾波器511是，二極管D1、 D2代替上述 的電容Cll、 C12而連接的濾波器，是將二極管D1、 D2的結(jié)電容C21、 C22作為圖11 (A)所示的電容Cll、 C12而利用的LPF。
可以將LPF與放大集成電路元件或者與放大集成電路元件相同地用于阻 抗變換的J-FET或p溝道型MOSFET( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)集成在同一個芯片上。此時，從靜電》文電(electrostatic discharge: ESD)或制造工序的觀點看， 一般使用圖5(B)那樣的二極管D1、 D2的結(jié) 電容。(日本)特許公開2007-267168號公報(日本)特許公表2006-514497號公報
圖6是表示將圖5(B)所示的噪聲濾波器511連接到放大集成電路元件 550的情況的一例的電路圖。
放大集成電路元件550的輸入端子IN連接到ECM560的一端。噪聲濾 波器511的高電壓側(cè)的輸出端子Vo'和低電壓側(cè)的輸出端子(GND)與放大 集成電路元件550并聯(lián)連接。因此，噪聲濾波器511和》文大集成電路元件550 可集成在一個芯片上。
因此，在使用了二極管D1、 D2的噪聲濾波器511中，根據(jù)二極管D1、 D2的結(jié)電容C21、 C22以及電阻R的電阻值，決定LPF的截止頻率fc。但 為了充分改善RFI，需要降低濾波器的截止頻率fc,為此必需增加電容值或 者電阻值。
但是，若增加電容值，則存在噪聲濾波器511或者將它和放大集成電路 元件550集成的噪聲濾波器內(nèi)置放大集成電路元件的芯片尺寸擴大的問題。
此外，若增加電阻R的電阻值，則由于根據(jù)從噪聲濾波器511輸出的降 壓，施加到放大集成電路元件550的電壓也減少，產(chǎn)生來自ECM560的輸出 降低的問題(輸出損失)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的課題而完成，第l是通過以下方案來解決，即包括 第1電容，由將3端子中的2端子進行二極管連接的晶體管的結(jié)電容而構(gòu)成； 第2電容，將pn結(jié)電容和絕緣電容并聯(lián)連接而成；以及電阻，所述噪聲濾波 器將所述第1電容的高電壓側(cè)作為輸入，將所述第2電容的高電壓側(cè)作為輸 出，在所述第1電容以及所述第2電容之間連接所述電阻，將所述第1電容 以及所述第2電容的低電壓側(cè)進行接地連接。第2是通過以下方案來解決，即包括在噪聲濾波器的輸出連接的放大器
元件，所述噪聲濾波器包括第1電容，由將3端子中的2端子進行二極管 連接的晶體管的結(jié)電容而構(gòu)成；第2電容，將pn結(jié)電容和絕緣電容并聯(lián)連接 而成；以及電阻，將所述第1電容的高電壓側(cè)作為輸入，將所述第2電容的 高電壓側(cè)作為輸出，在所述第1電容以及所述第2電容之間連接所述電阻， 將所述第1電容以及所述第2電容的低電壓側(cè)進行接地連接。
第3是通過以下方案來解決，即包括構(gòu)成一個芯片的一導(dǎo)電型半導(dǎo)體 層；在該一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層設(shè)置的噪聲濾波器；以及在所述一導(dǎo)電型半導(dǎo)體 層設(shè)置的放大器元件，所述噪聲濾波器包括第1電容，由將3端子中的2 端子進行二極管連接的晶體管的結(jié)電容而構(gòu)成；第2電容，將pn結(jié)電容和絕 緣電容并聯(lián)連接而成；以及電阻，所述噪聲濾波器將所述第1電容的高電壓 側(cè)作為輸入，將所述第2電容的高電壓側(cè)作為輸出，在所述第1電容以及所 述第2電容之間連接所述電阻，將所述第1電容以及所述第2電容的低電壓 側(cè)進行接地連接，所述放大器元件連接在所述噪聲濾波器的輸出。
根據(jù)本發(fā)明，第1可提供小型且高電容值的噪聲濾波器。即，通過將一 個電容(第2電容)設(shè)為將pn結(jié)電容和絕緣電容并聯(lián)連接的電容，從而得到 高電容值而不會增加作為噪聲濾波器的尺寸。
第2是，通過將端子進行二極管連接的晶體管的結(jié)電容用于第1電容， 從而得到高ESD效果。雖然第2電容特別存在絕緣電容抗ESD能力弱的問 題。但通過第1電容所具有的迅速返回(snap back)特性和在第1電容和第 2電容之間插入的電阻，能夠保護第2電容。
第3是，將放大集成電路元件和噪聲濾波器集成在同一個芯片上的噪聲 濾波器內(nèi)置放大集成電路元件與以往結(jié)構(gòu)相比，能夠以同 一芯片尺寸實現(xiàn)高 的RFI除去特性。
此外，只要能夠與以往結(jié)構(gòu)維持相等的RFI除去特性者，就能夠縮小芯 片尺寸，降低成本。
即，能夠提供小型且具有良好的RFI除去特性，并得到高的ESD效果的 噪聲濾波器內(nèi)置放大集成電路元件。


圖1是說明本實施方式的噪聲濾波器的電路圖。圖2是說明本實施方式的噪聲濾波器內(nèi)置放大器電路的電路圖。
圖3是說明本實施方式的噪聲濾波器的特性圖。
圖4是說明本實施方式的噪聲濾波器內(nèi)置放大器電路的第2電容的截面
圖5 (A) (B)是說明以往的噪聲濾波器的電路圖。
圖6是說明內(nèi)置了以往的噪聲濾波器的放大器電路的電路圖。
標(biāo)號i兌明
10第1電容
11 P-型半導(dǎo)體層
20第2電容
20apn結(jié)電容
20b絕緣電容
22n型半導(dǎo)體區(qū)域
23絕緣膜
24導(dǎo)電層
25第1電容電極
26第2電容電極
27第3電容電^L
28 GND連接區(qū)域
30電阻
100噪聲濾波器
200噪聲濾波器內(nèi)置放大器電路 201放大器元件(J-FET) 250 ECM
510、 511噪聲濾波器 550》文大集成電路元件 Cll、 C12電容 C21、 C22結(jié)電容 Vi、 Vi'、 IN輸入端子 Vo、 Vo'輸出端子 R電阻Dl、 D2 二極管
具體實施例方式
參照圖1至圖3說明本發(fā)明的實施方式。 圖1是表示本實施方式的噪聲濾波器100的電路圖。 噪聲濾波器100包括第1電容10、第2電容20以及電阻30。 第1電容是將3端子中的2端子進行二極管連接的晶體管的結(jié)電容。具 體地說，晶體管例如是具有源極S、漏極D、柵極G以及連接到源極S的背 柵極(back gate ) BG的MOSFET ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),將源極S和柵極G進行二極管連接，并設(shè)為陽極A。漏極D成 為陰極K,并成為噪聲濾波器100的輸入端子Vi。
陽極A連接到低電壓側(cè)(GND),陰極K連接到高電壓側(cè)(經(jīng)由負載電 阻R^而電源VDD),由于被施加反偏壓，所以作為電容動作而不是二極管(參 照圖2)。
第2電容20是將pn結(jié)電容20a和絕緣電容20b并聯(lián)連接的電容。 一端 成為陽極A,另一端成為陰極K,并成為噪聲濾波器100的輸出端子Vo。陽 極A連接到低電壓側(cè)(GND ),陰極K連接到高電壓側(cè)(經(jīng)由電阻30以及負 載電阻R,,而電源VDD ),由于被施加反偏壓，所以PN結(jié)電容20a作為電容 動作而不是二極管(參照圖2)。
第1電容IO和第2電容20兩者的陰極K (高電壓側(cè))之間串聯(lián)連接了 電阻30,構(gòu)成n型的噪聲濾波器100。
噪聲濾波器100是例如用于防止電磁干擾的EMI ( Electro-magnetic interference )濾波器，以下稱為EMI濾波器100 。
圖2是表示內(nèi)置了圖1的EMI濾波器100的放大器電路200 (以下，稱 為EMI濾波器內(nèi)置放大器電路200)的電路圖。
放大器元件201例如由放大集成電路元件或J-FET等構(gòu)成，第1端子IN (Gate)連接到駐極體電容傳聲機(ECM)250的一端，第2端子OUT ( Drain ) 連接到EMI濾波器100的輸出端子Vo側(cè)。此外，第3端子GND ( Source ) 連才妄到GND。
本實施方式的EMI濾波器內(nèi)置放大器電路200是這樣將EMI濾波器100 和放大器元件201集成在一個芯片上的集成電路元件。
ECM250將振動膜(振動板)和與其相對的電極配置在殼體內(nèi)，基于聲音的振動膜的振動作為振動膜以及電極之間的靜電電容的變化而取出。振動
膜例如由高分子材料等構(gòu)成，通過駐極體(Electret)效果，使振動膜持續(xù)具 有電荷。
EMI濾波器內(nèi)置放大器電路200的一端(第1電容10的陰極K(輸入端 子Vi)經(jīng)由負載電阻R,而連接到電源VDD。 EMI濾波器內(nèi)置放大器電路200 的另一端(第1電容10的陽極A、第2電容的陽極A、；改大器電^各201的第 3端子(GND ))連接到GND。
流過放大器電路201的第2端子(OUT )的電流是與EMI濾波器100的 截止頻率相比非常低的頻率(例如，100kHz)，直接通過EMI濾波器100， 成為EMI濾波器內(nèi)置放大器電路200的輸出電流。通過該電流流過負載電阻 R,，在負載電阻R,的兩端產(chǎn)生電位差，該電位差的變化(AC量)作為VOUT 輸出。
若從VDD或負載電阻R,側(cè)對EMI濾波器100傳播不需要的高頻信號 (RF噪聲)，則負載電阻Ra和EMI濾波器100作為二次的LPF動作，經(jīng)由 第1電容10、第2電容20而放過RF噪聲，所以表示最大-12dB/OCT的截 止特性。
這樣，能夠防止對放大器元件201輸入無線頻率的高頻信號。
在后面詳細敘述，但本實施方式的第2電容20是，將在本導(dǎo)體層設(shè)置的 pn結(jié)電容20a、和在半導(dǎo)體層上將絕緣膜設(shè)為介質(zhì)并在其之上配置了導(dǎo)電材 料的絕緣電容20b大致重疊地配置，從而并聯(lián)連接的電容。因此，能夠增加 電容值而不會增加EMI濾波器100的尺寸。因此，可防止將其內(nèi)置的EMI 濾波器內(nèi)置放大器電路200的芯片尺寸的增加，提高RFI除去特性。
另一方面，由于絕緣電容20b作為介質(zhì)使用絕緣膜，所以是抗靜電放電 (ESD)性能弱的結(jié)構(gòu)。但在本實施方式中，作為第1電容10使用將2端子 進行二極管連接的MOSFET。這樣，在第1電容10中能夠使靜電充分放電， 大幅地衰減了施加到第2電容20的靜電。
圖3是表示作為第1電容10的MOSFET的電流I-電壓V特性的概要圖。 這樣，由于MOSFET設(shè)為二極管連接，所以具有迅速返回(snap back)特性， 抗ESD性能強。因此，通過將MOSFET的擊穿電壓設(shè)計為迅速返回(snap back)的電壓V幼以下，從而能夠充分吸收靜電，能夠從ESD保護第2電容 20以及》文大器元件201。圖4是說明本實施方式的EMI濾波器內(nèi)置放大器電路200的第2電容 20部分的結(jié)構(gòu)的截面圖。這里，使用p-型半導(dǎo)體基板為例進行說明。
第2電容20由pn結(jié)電容20a和絕緣電容20b構(gòu)成。在Pn結(jié)電容20a， 設(shè)置有在p-型半導(dǎo)體層11的表面擴散了 n型(n+型)雜質(zhì)的n型半導(dǎo)體區(qū) 域22,在p-型半導(dǎo)體層11的表面設(shè)置有絕緣膜23。在p-型半導(dǎo)體層11上， 經(jīng)由設(shè)置在絕緣膜23的開口部分，設(shè)置了與n型半導(dǎo)體區(qū)域22連接的第1 電容電極(陰極電極)25。第1電容電極25成為EMI濾波器100的輸出端 子Vo,并與電阻30的電阻電極以及放大器元件201的漏極電極連接。
在p-型半導(dǎo)體層11的表面，設(shè)置了基于高濃度的p型(p+型)雜質(zhì)區(qū) 域的其他的GND連接區(qū)域28，經(jīng)由設(shè)置在絕緣膜23的開口部分，與第2電 容電極(陽極電極)26連接。
通過p-型半導(dǎo)體層11和n型半導(dǎo)體區(qū)域22的pn結(jié)，形成pn結(jié)電容20a。
此外，在p-型半導(dǎo)體層11的表面的絕緣膜23上，配置了導(dǎo)電層(例如 多晶硅)24。在多晶硅24上還用絕緣膜23覆蓋，多晶硅24的一端與在其之 上設(shè)置的第3電容電極27連接。第2電容電極26和第3電容電極27連接， 并被施加GND電位。這樣，構(gòu)成將絕緣膜23作為介質(zhì)，將第1電容電極25 作為陰極電極，將第3電容電極27作為陽極電極的絕緣電容20b。
通過pn結(jié)電容20a和絕緣電容20b的并聯(lián)連接，與以往結(jié)構(gòu)(圖5 (A) 的電容C12、圖5 (B)的電容C22)相比，能夠增加電容值。
此外，絕緣電容20b與在p-型半導(dǎo)體層11設(shè)置的pn結(jié)電容20a大致重 疊地設(shè)置。即，第2電容20作為通過pn結(jié)電容20a和絕緣電容20b的并聯(lián) 連接來增加電容值的結(jié)構(gòu)，同時能夠防止其占有面積的增加。
權(quán)利要求
1. 一種噪聲濾波器，包括第1電容，由將3端子中的2端子進行二極管連接的晶體管的結(jié)電容而構(gòu)成；第2電容，將pn結(jié)電容和絕緣電容并聯(lián)連接而成；以及電阻，將所述第1電容的高電壓側(cè)作為輸入，將所述第2電容的高電壓側(cè)作為輸出，在所述第1電容以及所述第2電容之間連接所述電阻，將所述第1電容以及所述第2電容的低電壓側(cè)進行接地連接。
2. —種噪聲濾波器內(nèi)置放大器電路，其特征在于，包括在噪聲濾波器的 輸出連接的放大器元件，所述噪聲濾波器包括第1電容，由將3端子中的2端子進行二極管連接的晶體管的結(jié)電容而構(gòu)成；第2電容，將pn結(jié)電容和絕緣電容并聯(lián)連接而成；以及 電阻，將所述第1電容的高電壓側(cè)作為輸入，將所述第2電容的高電壓側(cè)作為 輸出，在所述第1電容以及所述第2電容之間連接所述電阻，將所述第1電容以及所述第2電容的低電壓側(cè)進行接地連接。
3. —種噪聲濾波器內(nèi)置放大器電路，其特征在于，包括 構(gòu)成一個芯片的一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層； 在該一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層設(shè)置的噪聲濾波器；以及 在所述一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層設(shè)置的放大器元件， 所述噪聲濾波器包括第1電容，由將3端子中的2端子進行二極管連接的晶體管的結(jié)電容而 構(gòu)成；第2電容，將pn結(jié)電容和絕緣電容并聯(lián)連接而成；以及 電阻，所述噪聲濾波器將所述第1電容的高電壓側(cè)作為輸入，將所述第2電容 的高電壓側(cè)作為輸出，在所述第1電容以及所述第2電容之間連接所述電阻，將所述第1電容以及所述第2電容的低電壓側(cè)進行接地連接， 所述放大器元件連接在所述噪聲濾波器的輸出。
4. 如權(quán)利要求3所述的噪聲濾波器內(nèi)置放大器電路，其特征在于， 所述第2電容包括在所述一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面設(shè)置的反向?qū)щ娦桶雽?dǎo)體區(qū)域；在所述一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上設(shè)置的絕緣膜；以及在該絕緣膜上設(shè) 置的導(dǎo)電層，由所述一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和所述反向?qū)щ娦桶雽?dǎo)體區(qū)域形成所述pn結(jié) 電容，由所述反向?qū)щ娦桶雽?dǎo)體區(qū)域和所述絕緣膜以及所述導(dǎo)電層形成所述絕緣電容。
5. 如權(quán)利要求4所述的噪聲濾波器內(nèi)置放大器電路，其特征在于， 所述pn結(jié)電容和所述絕緣電容的至少一部分重疊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種噪聲濾波器以及噪聲濾波器內(nèi)置放大器電路，其根據(jù)第1電容、和將pn結(jié)電容和絕緣電容并聯(lián)連接的第2電容構(gòu)成梯形的LPF，所述第1電容由將3端子中的2端子進行二極管連接的晶體管構(gòu)成。由于使在半導(dǎo)體層設(shè)置的pn結(jié)電容和在其表面設(shè)置的絕緣電容大致重疊來并聯(lián)連接，所以即使增加電容值也能夠避免占有面積的增加。此外，由于第1電容具有迅速返回特性，所以可以從ESD保護具有絕緣電容的第2電容，小型且具有高性能的RFI除去特性，可實現(xiàn)高EDS化。
文檔編號H03F1/26GK101546988SQ20091012623
公開日2009年9月30日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者小野寺榮男 申請人:三洋電機株式會社;三洋半導(dǎo)體株式會社