晶體管裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及晶體管裝置和晶體管封裝。本發(fā)明還涉及場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置和封裝，功率放大器和，特別地，LDMOS功率放大器。另外，本發(fā)明涉及包括所述功率放大器的蜂窩基站O
【背景技術(shù)】
[0002]功率放大器晶體管用于蜂窩基站中。晶體管的總效率是重要的。傳統(tǒng)的功率晶體管包括射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)晶體管。
[0003]在已知的分離的射頻LDMOS功率放大器晶體管中，晶體管結(jié)構(gòu)包括源極、漏極和柵極，晶體管結(jié)構(gòu)位于包含在封裝內(nèi)的硅片上。封裝還包含匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配網(wǎng)絡(luò)包括接合線和分離的電容器。接合線還可以連接到晶體管結(jié)構(gòu)或從晶體管結(jié)構(gòu)連接。晶體管結(jié)構(gòu)典型地包括接合焊盤(pán)，接合線連接到接合焊盤(pán)。晶體管結(jié)構(gòu)可以包括與晶體管的柵極相關(guān)聯(lián)的接合焊盤(pán)和與晶體管的漏極相關(guān)聯(lián)的接合焊盤(pán)。晶體管的源極典型地被連接經(jīng)過(guò)非常低電阻率(即lOmQ.cm)的襯底，例如低電阻硅。
[0004]當(dāng)電流流經(jīng)接合線，在接合線下方的硅片中產(chǎn)生返回電流。盡管使用低歐姆硅，仍然存在大的電阻到返回電流中，這導(dǎo)致在射頻LDMOS裝置中的損失。已知提供射頻返回電流路徑以傳送返回電流和因此改善效率。然而，射頻返回電流路徑的形式可以對(duì)設(shè)備的總效率、增益和可靠性和制造的容易程度產(chǎn)生巨大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種晶體管裝置，包括:
[0006]導(dǎo)電襯底；
[0007]半導(dǎo)體本體，半導(dǎo)體本體包括晶體管結(jié)構(gòu)，晶體管結(jié)構(gòu)包括源極端子連接到所述襯底；
[0008]接合焊盤(pán)，提供連接到晶體管結(jié)構(gòu)，晶體管結(jié)構(gòu)被配置為接收接合線；
[0009]其中半導(dǎo)體本體包括射頻返回電流路徑用于傳送與所述接合線相關(guān)聯(lián)的返回電流，所述射頻返回電流路徑包括布置在所述本體上的金屬條，所述條被配置為在所述接合焊盤(pán)下延伸和連接到晶體管結(jié)構(gòu)的所述源極端子。
[0010]這是有利的，因?yàn)閷⑸漕l返回電流路徑形成為連接到晶體管結(jié)構(gòu)的源極端子的條導(dǎo)致高效的場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置。返回電流可以在金屬射頻返回電流路徑中流動(dòng)和直接流入源極端子，而不是經(jīng)由半導(dǎo)體本體到達(dá)襯底或源極端子?？傮w上，在晶體管的輸入和輸出都減少了損失。在輸出端較低的損失將增加漏極效率和在輸入端將增加增益。
[0011]射頻返回電流條可能延伸到半導(dǎo)體本體的邊緣。半導(dǎo)體本體可能包含集成電路的管芯，并因此條延伸到管芯的特定邊緣。相應(yīng)地，接合線在特定的管芯邊緣上延伸。因此，該條被布置為從有源元件延伸并通過(guò)此具有到襯底的連接，該連接跨過(guò)半導(dǎo)體本體，遵循接合線的路徑，到達(dá)管芯邊緣。
[0012]射頻返回電流條經(jīng)由至少一個(gè)通孔元件在第一端被連接到源極端子和在相反的第二端連接到襯底。這是有利的，因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)只需要連接到襯底的某個(gè)端，這使它易于制造。
[0013]射頻返回電流條在它的第一端和第二端只連接到襯底。其布置可能包括多個(gè)分離的射頻返回電流條，每個(gè)條可能提供分離的返回電流路徑。每個(gè)射頻返回電流條可能與相應(yīng)的接合線相關(guān)。每個(gè)返回電流條可能沿著它的長(zhǎng)度提供分離的流動(dòng)路徑。相應(yīng)地，每個(gè)條沿著它的長(zhǎng)度可能不與任何其它的條相連接。每個(gè)條沿著它的長(zhǎng)度可能不與襯底相連接。多個(gè)射頻返回電流條可能在它們的終端通過(guò)公共源極端和/或通孔元件陣列連接在一起?？梢岳斫獾氖遣贿B接可能意味著不通過(guò)具有比大部分半導(dǎo)體本體的更大的傳導(dǎo)率的材料連接。射頻返回電流條可能形成遮蔽。
[0014]射頻返回電流路徑在第二端通過(guò)匹配電容器的連接連接到襯底，匹配電容器用接合線形成與場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)相關(guān)的匹配網(wǎng)絡(luò)的至少一部分。
[0015]每個(gè)射頻返回電流條可能包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置的最上層。每個(gè)射頻返回電流條可能包括形成在它的表面的多個(gè)狹縫，所述狹縫形成封裝鎖定點(diǎn)。該布置可能形成在封裝之內(nèi)和所述封裝與所述狹縫物理接觸。這是有利的，因?yàn)楸ＷC了不在與條的方向垂直的金屬的連續(xù)區(qū)域出現(xiàn)這些條，這保證了可靠的制造。另外，狹縫還中斷了金屬表面。這些條和狹縫還提供凹凸表面從而使能裝置的最上層和封裝之間的可靠咬合。該封裝可以應(yīng)用到裝置，從而封裝材料，可能是模塑料，延伸到狹縫內(nèi)和條之間以提供裝置和封裝之間的咬合。
[0016]至少一個(gè)接合線從接合焊盤(pán)延伸，所述射頻返回電流條和所述接合線被布置為使所述射頻返回電流條的路徑在所述接合線下方直接延伸。多個(gè)射頻返回電流條可以提供給每個(gè)接合線。多個(gè)條中的相鄰條可能位于襯底上的不同層中，這些相鄰的條在寬度上重疊和相鄰的條中一個(gè)條的平面與相鄰的條中的另一個(gè)的平面隔開(kāi)。因此，當(dāng)從條所在的平面垂直的方向看時(shí)，這些條彼此重疊。
[0017]所述射頻返回電流條是連續(xù)的和延伸穿過(guò)半導(dǎo)體本體上的不同層。因此，金屬材料的通孔可能連接部分條，這部分條沿著不同的層延伸以形成具有恒定電導(dǎo)率的連續(xù)條。該電導(dǎo)率可能持續(xù)高于沿著條的長(zhǎng)度的半導(dǎo)體本體的電導(dǎo)率。
[0018]所述晶體管裝置包括另外的無(wú)源元件，所述射頻返回電流路徑提供連接到襯底用于無(wú)源元件。因此，無(wú)源元件，即那些只損耗功率的元件，通過(guò)簡(jiǎn)便的連接到襯底用于地連接?？梢岳斫獾氖强赡芴峁┤舾蔁o(wú)源元件。另外，裝置可能包括第二晶體管結(jié)構(gòu)，可能位于射頻返回電流路徑的相反的一端。條被配置為在第二晶體管結(jié)構(gòu)的接合焊盤(pán)下延伸和連接到第二晶體管結(jié)構(gòu)的源極端子。
[0019]晶體管結(jié)構(gòu)可以包含LDMOS晶體管。
[0020]源極端子可能形成在半導(dǎo)體本體和裝置的最上層之間的中間層中。射頻返回電流條可以沿著它的大部分長(zhǎng)度延伸作為裝置的最上層和，在它的連接到源極端子的末端，條可能通過(guò)通孔連接到裝置中的較低的層(低于最上層)，在所述較低的層中的條在接合焊盤(pán)下延伸和連接到晶體管結(jié)構(gòu)的源極端子。晶體管結(jié)構(gòu)的源極端子可能通過(guò)通孔具有到襯底的連接。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種功率放大器，包括第一方面的場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置。
[0022]功率放大器可能包括由一個(gè)或多個(gè)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)連接的放大器級(jí)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種集成電路(IC)，包括第一方面的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種蜂窩基站，包括第二方面的功率放大器。
【附圖說(shuō)明】
[0025]以下作為示例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，參考以下附圖:
[0026]圖1示出了包括連接到柵極和漏極的接合線的晶體管結(jié)構(gòu)的電路圖；
[0027]圖2a不出了射頻返回電流路徑和接合線的不意圖；
[0028]圖2b示出了表示射頻返回電流路徑中的返回電流的圖2a的截面圖；
[0029]圖3示出了在第一端的射頻返回電流路徑的詳細(xì)截面圖；
[0030]圖4示出了在第一端的射頻返回電流路徑的詳細(xì)平面圖；
[0031]圖5示出了在第二端的射頻返回電流路徑的透視圖；
[0032]圖6示出了包括狹縫的射頻返回電流路徑的詳細(xì)視圖；和
[0033]圖7示出了圖6中的射頻返回電流路徑的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1示出了晶體管結(jié)構(gòu)I，包括橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)晶體管，例如，LDMOS晶體管在蜂窩基站中適用于作為功率放大器?？梢岳斫獾氖蔷w管結(jié)構(gòu)可以包含不同類(lèi)型的晶體管和可以具有不同的用途。晶體管結(jié)構(gòu)I包括連接到地3的源極端子2，地3由導(dǎo)電的襯底提供。晶體管結(jié)構(gòu)的柵極端子4包括柵極端子接合焊盤(pán)，來(lái)自柵極接合焊盤(pán)的接合線5延伸以提供連接到柵極端子4。接合線5連接到另外的接合焊盤(pán)6。晶體管結(jié)構(gòu)的漏極端子7包括漏極端子接合焊盤(pán)，來(lái)自漏極端子接合焊盤(pán)的接合線8延伸以提供連接到漏極端子7。接合線8連接到另外的接合焊盤(pán)9。在圖1中的接合線5，8被表示為電感。
[0035]參考圖2a和圖2b，晶體管結(jié)構(gòu)I形成在半導(dǎo)體本體10上，半導(dǎo)體本體10本身設(shè)置在作為地的導(dǎo)電的襯底11上。襯底11可以是低歐姆硅。相同的附圖標(biāo)記被用于表示同樣的部分。圖2a和圖2b示出了在接合線5的路徑下延伸和跟隨接合線5的路徑的射頻返回電流路徑12，和在接合線8的路徑下延伸和跟隨接合線8的路徑的射頻返回電流路徑13。提供射頻返回電流路徑12，13以傳送與所述接合線5，8相關(guān)聯(lián)的返回電流。射頻返回電流路徑12，13包含布置在所述本體10上的金屬條。可以理解的是射頻返回電流路徑或條12，13的材料的電阻比襯底11的半導(dǎo)體材料的電阻低。在第一端12a，13a，射頻返回電流條12，13被連接到晶體管結(jié)構(gòu)I的源極端子2。在與第一端相反的第二端12b，13b，射頻返回電流條12，13分別通過(guò)通孔14，15被連接到導(dǎo)電襯底11。
[0036]圖2b示出了在本