專利名稱：高頻功率放大器電路、高頻功率放大器電子部件及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及有效地應(yīng)用于高頻功率放大器電路和包括該高頻功率放大器電路的高頻功率放大器電子部件的技術(shù)。更具體地說，本申請(qǐng)涉及用于減小高頻功率放大器電路中偏置點(diǎn)變化的技術(shù)以及該高頻功率放大器電子部件的制造方法，所述高頻功率放大器電路給電流鏡像結(jié)構(gòu)中的放大器晶體管施加偏置。
背景技術(shù)：
無線通訊設(shè)備(移動(dòng)通訊設(shè)備)例如蜂窩電話的發(fā)射方輸出單元結(jié)合高頻功率放大器電路。該高頻功率放大器電路使用半導(dǎo)體放大器元件，例如MOSFET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)和GaAs-MESFET。(通常，高頻功率放大器電路形成在多級(jí)結(jié)構(gòu)中。
高頻功率放大器電路經(jīng)常構(gòu)成為按如下方式形成的一個(gè)電子部件包括放大器晶體管和用于該放大器晶體管的偏置電路、電源電壓控制電路等的半導(dǎo)體芯片安裝在絕緣襯底上方；該絕緣襯底包括例如陶瓷襯底，并且具有形成在其上或者其內(nèi)的印刷布線；半導(dǎo)體芯片與其它半導(dǎo)體芯片和分立部件例如電容器安裝在一起，這些部件通過上述印刷布線或者鍵合線連接。該電子部件指定為RF功率組件。
關(guān)于用于蜂窩電話的RF功率組件中的半導(dǎo)體芯片來說，為了提高組件的性能和減小組件的尺寸，已經(jīng)提高了封裝密度。近來，從高頻功率放大器特性的穩(wěn)定性角度已經(jīng)提出了涉及圖14所示的RF功率組件的發(fā)明。(例如參考專利文獻(xiàn)1)。圖14所示的RF功率組件設(shè)置有其柵極與放大器晶體管Q2的柵極連接的偏置晶體管Q1。該RF功率組件按如下方式工作通過包括晶體管Q3和Q4并且使來自恒定電流源CI的電流復(fù)制的電流鏡像電路產(chǎn)生偏置電流Ib。該偏置電流Ib流過偏置晶體管Q1，并且將電流鏡像結(jié)構(gòu)中的偏置提供給放大器晶體管Q2。
在這種給電流鏡像結(jié)構(gòu)中的放大器FET提供偏置的RF功率組件中，即使FET的閾值電壓(Vth)變化，流過放大器晶體管Q2的漏極電流也不會(huì)變化。因此，帶來了不需要校正和產(chǎn)量提高的優(yōu)點(diǎn)。
日本未審專利公開No.2003-017954。

發(fā)明內(nèi)容
為了增加其封裝密度，在增強(qiáng)RF功率組件的高頻功率放大器特性方面，減小放大器FET的溝道長度是有效的。但是，如果減小了FET的溝道長度，已知產(chǎn)生如下現(xiàn)象如圖15所示，由于溝道長度變化導(dǎo)致閾值電壓Vth和溝道長度調(diào)節(jié)系數(shù)λ極大地變化。該現(xiàn)象稱為短溝道效應(yīng)。
在給電流鏡像結(jié)構(gòu)中的放大器FET施加偏置的RF功率組件中，如果FET的閾值電壓Vth或者溝道長度調(diào)節(jié)系數(shù)λ變化了，那么不能得到想要的電流鏡像比。結(jié)果，放大器FET的無功電流偏離希望的值，產(chǎn)生各種問題不能得到希望的高頻功率放大器特性(例如，不能得到需要的輸出電流)，增加了功率消耗。然而，包含先前發(fā)明的電流鏡像結(jié)構(gòu)中的常規(guī)RF功率組件沒有對(duì)由于FET的短溝道效應(yīng)導(dǎo)致的偏置點(diǎn)偏移給予任何關(guān)注。為此，出現(xiàn)了問題如果不采取任何校正措施，那么組件與組件之間高頻功率放大器特性變化太大以至于不能不考慮。
為了校正由于FET的短溝道效應(yīng)導(dǎo)致的偏置點(diǎn)的偏移，必須精確地測(cè)量FET的特性。如果使用普通測(cè)量儀測(cè)量如圖14所示電路中的FET特性，那么多種測(cè)量方法都是可能的。一個(gè)普通的測(cè)量方法的例子是如圖16所示，將預(yù)定電壓Vds通過焊盤P1施加給FET Q2的漏極端子，改變通過焊盤P2施加給FET Q2的柵極端子的電壓Vgs。然后，測(cè)量流出作為接地端子的焊盤P3的電流大小，計(jì)算Q2的閾值電壓。
然而，據(jù)揭示該測(cè)量方法產(chǎn)生下列問題與FET Q2一起構(gòu)成電流鏡像的FET Q1是其中其柵極和漏極彼此結(jié)合的、處于所謂的二極管連接的元件。因此，由于從焊盤P2經(jīng)過Q1流到P3的漏電流IL，因此僅精確地測(cè)量流過Q2的漏極電流Idd2就很困難。
為了切斷從焊盤P2經(jīng)過Q1流到P3的漏電流IL，考慮在圖16中標(biāo)記為“A”的點(diǎn)安裝開關(guān)元件(晶體管)。然而，因?yàn)榉糯笃鱂ETQ2的偏置點(diǎn)由于另外插入的晶體管導(dǎo)通電阻等的影響而變化，這是不希望的。
在圖14所示的高頻功率放大器電路中，有時(shí)使用雙極型晶體管取代FET Q1至Q4。該雙極型晶體管不涉及短溝道效應(yīng)但涉及厄雷效應(yīng)。這是一種即使基極-發(fā)射極電壓保持恒定、當(dāng)集電極-發(fā)射極電壓增加時(shí)也能夠減小有效基極寬度并且增加集電極電流的效應(yīng)。因此，如果為了增強(qiáng)高頻功率放大器特性，使用雙極型晶體管在高頻放大器電路中形成具有減小的晶體管基極厚度的元件，那么出現(xiàn)下列問題如果由于產(chǎn)品公差導(dǎo)致芯片與芯片之間元件尺寸(基極厚度)改變，那么由于厄雷效應(yīng)的影響導(dǎo)致芯片與芯片之間基極的偏置點(diǎn)分散。結(jié)果，有可能不能穩(wěn)定高頻功率放大器特性。在包括雙極型晶體管的電流鏡像電路中，流過與發(fā)射極尺寸比對(duì)應(yīng)的集電極電流。
本發(fā)明的目的是校正由于FET的短溝道效應(yīng)導(dǎo)致的偏置點(diǎn)的偏移，以便能夠減小高頻功率放大器電子部件(RF功率組件)中高頻功率放大器特性的變化，該高頻功率放大器電子部件給電流鏡像結(jié)構(gòu)中的放大器FET施加偏置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是校正由于雙極型晶體管的厄雷效應(yīng)導(dǎo)致的偏置點(diǎn)的偏移，以便能夠減小高頻功率放大器電子部件(RF功率組件)中高頻功率放大器特性的變化，該高頻功率放大器電子部件給電流鏡像結(jié)構(gòu)中的放大器晶體管施加偏置。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是精確地測(cè)量放大器晶體管的特性，以便能夠校正偏置點(diǎn)的偏移，并且減小高頻功率放大器電子部件(RF功率組件)中高頻功率放大器特性的變化，該高頻功率放大器電子部件給電流鏡像結(jié)構(gòu)中的放大器晶體管施加偏置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種高頻功率放大器電路和結(jié)合該高頻功率放大器電路的高頻功率放大器電子部件(RF功率組件)，該高頻功率放大器電路表現(xiàn)出很窄的高頻功率放大器特性變化范圍，并且能夠減小尺寸和增加封裝密度。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種高頻功率放大器電子部件(RF功率組件)的制造方法，其中減小了高頻功率放大器特性的變化。
通過下面的描述和附圖，本發(fā)明的上述和其它目的以及新穎性的特征將變得更加顯而易見。
下面將按慣例描述本說明書所公開的本發(fā)明的代表性技術(shù)方案。
本發(fā)明的第一方面是高頻功率放大器電路(RF功率組件)如此構(gòu)成，使得由與在電流鏡像結(jié)構(gòu)中的放大器晶體管連接的偏置晶體管為高頻功率放大器電路中的放大器晶體管提供偏置電壓。該高頻功率放大器電路設(shè)置有切斷裝置，用于防止電流通過通路而不是高頻信號(hào)的輸入端子流入或者流出到放大器晶體管的控制端子(柵極端子或者基極端子)。
更具體地說，除了與放大器晶體管的控制端子連接的焊盤(外部端子)之外，還設(shè)置了第二焊盤。第二焊盤與偏置晶體管的與電流鏡像結(jié)構(gòu)中的放大器晶體管連接的控制端子連接。那么，正常使用時(shí)，兩個(gè)焊盤通過用于鍵合的球或者導(dǎo)線彼此電連接。優(yōu)選這兩個(gè)焊盤設(shè)置得彼此接近。
根據(jù)上述裝置，由于設(shè)置切斷裝置或者分開設(shè)置焊盤，因此放大器晶體管的控制端子和偏置晶體管的控制端子可以彼此分離。因此，消除了漏電流，并且可以精確地測(cè)量放大器晶體管的特性。此外，由于兩個(gè)焊盤彼此接近設(shè)置，因此僅通過形成用于鍵合的球就可以將這兩個(gè)焊盤彼此電連接。因此，在不改變制造工藝的情況下，可以測(cè)量放大器晶體管的特性。此外，由于短溝道FET或者具有更小基極寬度的雙極型晶體管用作放大器晶體管，因此帶來了下列優(yōu)點(diǎn)如果試圖增強(qiáng)高頻功率放大器特性，那么即使由于產(chǎn)品公差使放大器晶體管的特性偏移希望值，也能夠精確地測(cè)量該放大器晶體管的特性。
此外，非短溝道的標(biāo)準(zhǔn)晶體管與偏置晶體管串聯(lián)連接，并且進(jìn)一步設(shè)置與那個(gè)晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路的以二極管方式連接的晶體管。那么，以二極管方式連接的晶體管的端子與另一個(gè)焊盤連接。因此，可以簡單地校正放大器晶體管的特性變化。這可以通過根據(jù)放大器晶體管的特性測(cè)量結(jié)果調(diào)節(jié)與該另一個(gè)焊盤連接的外部電阻器的電阻值而實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的第二方面是高頻功率放大器電路的制造方法，其中由與在電流鏡像結(jié)構(gòu)中的放大器晶體管連接的偏置晶體管為高頻功率放大器電路中的放大器晶體管提供偏置電壓。該制造方法是這樣的在用于經(jīng)過晶片工序的晶片的探針檢測(cè)工序中，相對(duì)于每個(gè)芯片測(cè)量放大器晶體管的特性，由此確定用于調(diào)節(jié)的電阻器的電阻值。將所確定的電阻值存儲(chǔ)為存儲(chǔ)器件中的表數(shù)據(jù)。在用于組裝組件的組裝工序中，使用表數(shù)據(jù)選擇待安裝的最適合于高頻功率放大器電路的、用于調(diào)節(jié)的電阻器。然后，在與放大器電路相同的絕緣襯底上方安裝用于調(diào)節(jié)的電阻器。
根據(jù)該制造方法，基于探針檢測(cè)工序的測(cè)量結(jié)果確定將使用的用于調(diào)節(jié)的電阻器。具有所確定的電阻值的電阻元件與高頻功率放大器電路結(jié)合并且安裝在一起。因此，得到了特性變化較小的高頻功率放大器電子部件(RF功率組件)。結(jié)果，如果使用具有短溝道長度的FET或者具有小基極寬度的雙極型晶體管作為高頻功率放大器電路中的放大器晶體管，以便增強(qiáng)其高頻功率放大器特性和減小其尺寸，那么還帶來下列優(yōu)點(diǎn)可以減小組件與組件之間的特性變化，并且可以在不明顯改變常規(guī)制造工藝的情況下制造這種組件。


圖1是電路圖，示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的高頻功率放大器電路的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
圖2是電路圖，示出了如何連接測(cè)量儀以測(cè)量本實(shí)施例的高頻功率放大器電路中FET Q2的閾值電壓Vth和DIBL。
圖3(A)至3(D)是說明本實(shí)施例的高頻功率放大器電路中如何連接焊盤P2和P2’的變化的說明圖。
圖4是電路圖，示意性地說明了根據(jù)本發(fā)明的高頻功率放大器電路的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
圖5是流程圖，按工序順序示出了該實(shí)施例中的高頻功率放大器電路制造方法的例子及與其結(jié)合的RF功率組件。
圖6(A)和6(B)是芯片坐標(biāo)數(shù)據(jù)，表示晶片上芯片之間的對(duì)應(yīng)和它們的位置(x和y坐標(biāo))。
圖7是表明本實(shí)施例中在RF功率組件制造過程期間建立的測(cè)量數(shù)據(jù)列表的例子的說明圖。
圖8是電路圖，說明利用應(yīng)用了本發(fā)明的高頻功率放大器電路的RF功率組件的實(shí)施例。
圖9是說明本實(shí)施例中適用于高頻功率放大器電路的器件結(jié)構(gòu)例子的截面圖。
圖10是說明根據(jù)本發(fā)明對(duì)高頻功率放大器電路進(jìn)行修改的電路圖。
圖11是說明當(dāng)使用SiGe MOSFET作為根據(jù)本發(fā)明的高頻功率放大器電路中的放大器晶體管時(shí)采用的元件結(jié)構(gòu)的例子的截面圖。
圖12是說明當(dāng)使用SiGe HBT作為根據(jù)本發(fā)明的高頻功率放大器電路中的放大器晶體管時(shí)采用的元件結(jié)構(gòu)的例子的截面圖。
圖13是電路圖，示意性地示出了使用雙極型晶體管取代FET的高頻功率放大器電路的結(jié)構(gòu)。
圖14是電路圖，示出了常規(guī)的高頻功率放大器電路的例子。
圖15是顯示當(dāng)減小了FET的溝道長度時(shí)觀察到的溝道長度、閾值電壓Vth和溝道長度調(diào)節(jié)系數(shù)λ之間關(guān)系的曲線圖。
圖16是電路圖，說明如何連接測(cè)量儀以便測(cè)量構(gòu)成常規(guī)高頻功率放大器電路的FET特性。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的高頻功率放大器電路的第一實(shí)施例的構(gòu)造。圖1所示實(shí)施例中的高頻功率放大器電路形成為在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上方的半導(dǎo)體集成電路，但是其結(jié)構(gòu)并不限于此。該RF功率組件通過下列工序構(gòu)成例如，三個(gè)這種高頻功率放大器電路串聯(lián)連接，并且與外部電阻元件和電容元件一起被安裝在由陶瓷等制成的絕緣襯底上方。各個(gè)級(jí)中的高頻功率放大器電路在結(jié)構(gòu)上與圖1相同。但是，放大器FET的尺寸(柵極寬度)不同，并且第一級(jí)中的功率放大器使用最大的一個(gè)，第三級(jí)中的功率放大器電路使用最小的一個(gè)。
本實(shí)施例中的高頻功率放大器電路包括連接在輸出焊盤P1和地線GND之間的放大器FET Q2；其柵極與放大器FET Q2的柵極連接的偏置FET Q1；在偏置FET Q1的漏極端子和電源電壓端子P4之間與Q1串聯(lián)連接的p溝道標(biāo)準(zhǔn)MOSFET Q4；和其柵極與MOSFET Q4的柵極連接的p溝道標(biāo)準(zhǔn)MOSFET Q3。MOSFET Q1和Q3每個(gè)都以二極管方式連接，它們的柵極和漏極分別連接在一起。因此，Q1和Q2構(gòu)成電流鏡像電路，Q3和Q4構(gòu)成另一個(gè)電流鏡像電路。
如上所述，給偏置FET Q1提供電流的MOSFET Q3和Q4以電流鏡像結(jié)構(gòu)連接。同時(shí)，放大器FET Q2和偏置FET Q1以電流鏡像結(jié)構(gòu)連接。因此，即使Q1和Q2的Vth由于電源電壓Vdd的波動(dòng)或者溫度的波動(dòng)變化，也可以穩(wěn)定Q1的柵極偏置點(diǎn)。因此，可以減小Q1的高頻功率放大器特性的波動(dòng)。
MOSFET Q3的漏極端子與焊盤P5連接，并且外部電阻器R1與焊盤P5連接，使得外部電阻器R1與MOSFET Q3串聯(lián)連接。因此，可以通過調(diào)節(jié)電阻器R1的值調(diào)節(jié)放大器FET Q2的柵極偏置點(diǎn)，以調(diào)節(jié)流過MOSFET Q3、Q4以及Q1的電流。與芯片外部的焊盤P1和P2連接的電容器C1和C2是用于削減高頻信號(hào)中的直流分量的電容元件。參考符號(hào)L1表示連接在焊盤P1和電源電壓Vdd之間的用于阻抗匹配的電感。電感L1可以由形成在組件襯底上方的微帶線構(gòu)成。
除了用于將高頻信號(hào)Rfih輸入給放大器FET Q2柵極端子的焊盤P2，本實(shí)施例中的高頻功率放大器電路設(shè)置有焊盤P2’。焊盤P2’通過電阻器R2與偏置FET Q1的柵極端子連接。電阻器R2是防止高頻分量漏到偏置FET Q1的元件。當(dāng)將焊盤P2和P2’安裝為構(gòu)成組件的元件時(shí)，通過鍵合球等將它們連接在一起，并且給它們提供相同的信號(hào)。為此，例如，假設(shè)鍵合球直徑為85μm，那么本實(shí)施例中焊盤P2和P2’之間的間距設(shè)為10μm的小值。如此確定焊盤P2和P2’的尺寸使得它們每邊的長度例如為110μm。
構(gòu)成電流鏡像的標(biāo)準(zhǔn)MOSFET Q3和Q4如此設(shè)定使得它們的柵極寬度的比例如為1∶4。因此，相當(dāng)于流過Q3的電流的四倍的電流流過Q4。而且，放大器FET Q2和偏置FET Q1構(gòu)成電流鏡像，并且如此設(shè)定使得Q1和Q2的柵極寬度比例如為1∶幾百至幾千。因此，其大小接近流過Q1的電流幅度的幾百至幾千倍的電流流過Q2。在本實(shí)施例中，當(dāng)MOSFET Q3和Q4的溝道長度設(shè)定為例如2μm時(shí)，放大器FET Q2和偏置FET Q1的溝道長度設(shè)定為例如0.3μm。因此，它們是短溝道FET，其溝道長度比標(biāo)準(zhǔn)MOSFET Q3和Q4的溝道長度短。
因此，與使用標(biāo)準(zhǔn)MOSFET的情況相比，放大器FET Q2的高頻放大器特性更受歡迎。由于放大器FET Q2的溝道長度短，因此也減小了由Q2占據(jù)的面積，并且與使用標(biāo)準(zhǔn)MOSFET的情況相比，可以使芯片尺寸更小。
在本實(shí)施例中，構(gòu)成電流鏡像電路的MOSFET Q3和Q4使用其溝道長度為2μm的標(biāo)準(zhǔn)MOSFET，所述電流鏡像電路產(chǎn)生流過偏置FET Q1的偏置電流Ib。因此，即使溝道長度由于產(chǎn)品公差變化，元件的特性(Vth，λ)也幾乎不變，如圖15所示。為此，不論產(chǎn)品公差如何，可以使從MOSFET Q3流向偏置FET Q1的偏置電流Ib基本恒定。
放大器FET Q2和與放大器FET Q2以電流鏡像結(jié)構(gòu)連接的偏置FET Q1的溝道長度短。因此，F(xiàn)ET Q1和Q2的溝道長度由于工序公差變化，據(jù)此FET的特性(閾值電壓Vth和溝道長度調(diào)節(jié)系數(shù)λ)也變化，如圖15所示。結(jié)果，流過偏置FET Q1和放大器FET Q2的電流比變化，這會(huì)導(dǎo)致Q2的柵極偏置點(diǎn)偏移和高頻放大器特性變化。
下面將給出更具體的描述。假設(shè)使用標(biāo)準(zhǔn)MOSFET作為偏置FETQ1和放大器FET Q2。如果由MOSFET Q4提供的電流Ib設(shè)定在值為使FET Q1工作在表示為Vds＞(Vgs-Vth)＞0的飽和區(qū)時(shí)，則與Q2的柵極電壓一樣的電壓施加給Q1的柵極端子。因此，由表示飽和區(qū)中漏極電流特性的式(1)表示的電流Idd流過Q1和Q2Idd1＝K0·Wg1/Lg1·(Vgs1-Vth1)2Idd2＝K0·Wg2/Lg2·(Vgs2-Vth2)2---(1)其中K0是FET的單位跨導(dǎo)系數(shù)；Wg1和Wg2是FET Q1和Q2的柵極寬度；Lg1和Lg2是FET Q1和Q2柵極長度。如果將FET Q1和Q2形成在同一半導(dǎo)體芯片上方，那么芯片內(nèi)元件尺寸的變化范圍非常窄，因此Lg1＝Lg2。此外，閾值電壓Vth1和Vth2幾乎彼此相同。如上所述，將柵極寬度Wg1和Wg2之比設(shè)定為1∶幾百至幾千。為此，通過式(1)，得到流過Q1和Q2的漏極電流Idd1和Idd2符合與柵極寬度Wg1和Wg2之比成比例的關(guān)系，如式(2)所示Idd2＝Wg2/Wg1·Idd1---(2)由此推出FET Q2的柵極偏置點(diǎn)由流過Q1的漏極電流Idd1唯一確定。同時(shí)，如果在本實(shí)施例中使用短溝道FET作為偏置FET Q1和放大器FET Q2，那么流過Q1和Q2的漏極電流Idd1和Idd2滿足式(3)表示的關(guān)系
Idd2＝Wg2/Wg1·(1+λ2·Vds2)/(1+λ1·Vds1)Idd1---(3)偏置FET Q1是以二極管方式連接的FET，其柵極端子和漏極端子連接在一起。因此，由Vds1＝Vgs1，可以將式(3)換算為式(4)Idd2＝Wg2/Wg1·(1+λ2·Vds2)/(1+λ1·Vgs1)Idd1---(4)由于Q2漏極與電源Vdd串聯(lián)連接，因此式(4)中的漏極-源極電壓Vds2是恒定的。但是，由通過換算式(1)得到的式(5)可以推出如果閾值電壓Vth通過短溝道效應(yīng)變化，那么Q2的柵極-源極電壓Vgs1也變化Vgs1=(Idd1·Lg1/K0·Wg1)+Vth1---(5)]]>如果使用短溝道FET，那么由于產(chǎn)品公差導(dǎo)致芯片和芯片之間溝道長度調(diào)節(jié)系數(shù)λ也變化，如圖15所示。然而，由于同一個(gè)芯片內(nèi)λ的變化范圍窄，因此λ1≈λ2。由式(4)推出如果閾值電壓和λ變化，那么Q1和Q2的漏極電流Idd1和Idd2的電流比變化。因此，即使FET Q1的漏極電流Idd1恒定，也不能使Q2的漏極電流Idd2恒定。
為了解決該問題，本實(shí)施例中的高頻放大器電路如此構(gòu)成，使得將實(shí)現(xiàn)下面的結(jié)果根據(jù)FET Q1的特性(Vth1和λ1)變化調(diào)節(jié)外部電阻器R1的電阻值。由此，改變從Q4流向Q1的偏置電流Ib，因此希望大小的漏極電流(無功電流)流過放大器FET Q2。但是，為了確定外部電阻器R1的電阻值，必須獲悉偏置FET Q1的特性。由于Q1和Q2形成在同一芯片上方，因此如果Q2的特性變化，那么Q1的特性也類似地變化。為此，如果測(cè)量了Q2的特性，那么也就獲悉了Q1的特性。
下面將描述FET Q2特性的測(cè)量方法。不能直接測(cè)量溝道長度調(diào)節(jié)系數(shù)λ。因此，在本實(shí)施例中，測(cè)量與溝道長度調(diào)節(jié)系數(shù)λ相符的對(duì)應(yīng)于漏極電壓改變的閾值電壓Vth的變化量。該變化量稱為DIBL(漏極誘發(fā)勢(shì)壘降低(Drain-Induced Barrier Lowering)。
圖2顯示了如何連接測(cè)量儀以測(cè)量FET Q2的閾值電壓Vth和DIBL。如該圖所示，按如下方式進(jìn)行測(cè)量通過測(cè)量儀給焊盤P1即FET Q2的漏極端子施加預(yù)定電壓Vds。保持該狀態(tài)，改變通過焊盤P2施加給FET Q2柵極的電壓Vgs，測(cè)量流出作為接地端子的焊盤P3的電流。由此，檢測(cè)Q2的閾值電壓。此外，改變施加給焊盤P1即FET Q2的漏極端子的電壓Vds，由此測(cè)量閾值電壓Vth或者DIBL的變化量。
此時(shí)，彼此電切斷焊盤P2和與焊盤P2相鄰的焊盤P2’。從與說明閾值電壓常規(guī)測(cè)量方法的圖16的比較可以明顯看出，本實(shí)施例中FET Q2和Q1的柵極端子彼此不連接。因此，消除了從Q2的柵極向Q1流動(dòng)的電流，流出焊盤P3的僅是Q2的漏極電流Idd2。因此，可以精確地測(cè)量FET Q2的閾值電壓Vth和DIBL。
如果將圖1所示本實(shí)施例中的高頻功率放大器電路結(jié)合到用于放大高頻信號(hào)的構(gòu)成無線通訊系統(tǒng)的功率組件中，必須作下列處理放大器FET Q2和偏置FET Q1的柵極端子、即焊盤P2和P2’必須連接在一起。圖3(A)至3(D)說明了如何連接焊盤P2和P2’的變化。
圖3(A)示出了通過下列步驟將焊盤P2和P2’連接在一起的方式在焊盤P2和P2’之間的邊界上形成用于鍵合的球BB，組件的外部端子MP和高頻功率放大器電路的焊盤P2通過鍵合線BW連接在一起。取代連接組件的外部端子MP和焊盤P2，可以通過鍵合線BW將端子MP和焊盤P2’連接在一起。圖3(B)示出了將焊盤P2和P2’通過下列步驟連接在一起的方式在焊盤P2和P2’之間的邊界上形成在鍵合線BW的一端處的球BB。因此，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了組件的外部端子MP和高頻功率放大器電路的焊盤P2之間的連接和焊盤P2和P2’之間的連接。
圖3(C)示出了通過下列步驟將焊盤P2和P2’連接在一起的方式分別通過鍵合線BW1和BW2將組件的外部端子MP和高頻功率放大器電路的焊盤P2和P2’連接在一起。圖3(D)示出了通過下列步驟連接焊盤P2和P2’的方式組件的外部端子MP和高頻功率放大器電路的焊盤P2通過鍵合線BW1連接在一起，焊盤P2和P2’通過鍵合線BW2連接在一起。
在圖3(A)和3(B)所示的結(jié)構(gòu)中，焊盤P2和P2’之間的間距必須至少比用于鍵合的球BB的直徑小。如果鍵合球的直徑例如為80μm，那么從建立電接觸的方面來說，焊盤P2和P2’之間的間距僅必須約為40μm，是鍵合球直徑的1/2。關(guān)于防止形成鍵合球過程中出現(xiàn)的對(duì)襯底的破壞，優(yōu)選將焊盤P2和P2’之間的間距設(shè)置為不超過10μm的值。在圖3(C)和3(D)所示結(jié)構(gòu)中，焊盤P2和P2’可以如普通焊盤的間距那樣相對(duì)彼此遠(yuǎn)離。根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的電路，下列結(jié)構(gòu)也是可能的僅在焊盤P2和P2’之間的邊界上形成鍵合球BB，不用形成連接到焊盤P2和P2’的鍵合線BW。然而，這種構(gòu)成對(duì)于本實(shí)施例的高頻功率放大器電路是毫無意義的。
圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的高頻功率放大器電路的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。在圖4中，與圖1所述電路一樣的元件和部件用相同的參考標(biāo)號(hào)表示，并且省略了對(duì)它們的描述。第二實(shí)施例和第一實(shí)施例之間的差別僅在于在第一實(shí)施例中，電阻器R2設(shè)置在放大器FET Q2和偏置FET Q1的柵極端子之間。在第二實(shí)施例中，取而代之設(shè)置的是緩沖放大器AMP。該放大器AMP作為電壓跟隨器，將與偏置FET Q1的柵極電壓相同的電壓施加給放大器FET Q2的柵極端子。
放大器AMP的設(shè)置能夠增強(qiáng)輸出響應(yīng)特性。此外，與電阻器R2的情況一樣，放大器AMP防止輸入的高頻信號(hào)Rfin漏到偏置FET Q1。緩沖放大器AMP包括CMOS差分放大器電路等。對(duì)于構(gòu)成該電路的MOSFET來說，使用沒有短溝道效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)MOSFET，如構(gòu)成電流鏡像電路的MOSFET Q3和Q4。在本實(shí)施例中，除了向其輸入高頻信號(hào)Rfin的焊盤P2之外，也形成了焊盤P2’。焊盤P2’與焊盤P2相鄰，并且與緩沖放大器AMP的輸出端子連接。
在本實(shí)施例中，焊盤也被分割。原因如下通常，緩沖放大器AMP的輸出級(jí)配置有連接在輸出節(jié)點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的電阻器或者下拉晶體管。因此，利用普通的測(cè)量儀不能精確地測(cè)量流過放大器FETQ2的漏極電流Idd2。
然后參考圖5至7和圖9描述上述實(shí)施例中的高頻功率放大器電路和結(jié)合該放大器電路的RF功率組件的制造方法。圖5是按工藝順序說明制造方法的流程圖。關(guān)于本實(shí)施例的制造方法，其中在晶片上方形成高頻功率放大器電路的晶片工序與常規(guī)制造方法相同。因此，圖5僅示出了在晶片工序之后進(jìn)行的檢測(cè)工序和制造工藝的組裝工序。
在晶片工序中，在半導(dǎo)體晶片上方形成構(gòu)成高頻功率放大器電路的元件、布線、焊盤等(步驟10)。與晶片工序并行，建立關(guān)于每個(gè)晶片WF的芯片坐標(biāo)數(shù)據(jù)和它們的位置(x和y坐標(biāo))(圖6中的(B))，所述芯片坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示晶片WF上的芯片CP，如圖6的(A)所示(步驟20)。完成晶片工序之后，利用測(cè)量儀進(jìn)行探針檢測(cè)，以便測(cè)量晶片上每個(gè)芯片中的FET的特性。所測(cè)量的特性包括FET的閾值電壓Vth和DIBL。利用前面建立的芯片坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將測(cè)量值按一個(gè)一個(gè)的芯片存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(步驟21)。
然后基于在步驟21得到的每個(gè)芯片的測(cè)量結(jié)果，即基于GO/NO-GO的測(cè)試結(jié)果和測(cè)量的每個(gè)芯片的Vth和DIBL進(jìn)行計(jì)算(步驟22)。進(jìn)行所述計(jì)算以便得到最適合于校正Q2偏置點(diǎn)偏移的電阻器R1的電阻值。在該GO/NO-GO測(cè)試中，進(jìn)行常規(guī)的通過/失敗判斷例如判斷整個(gè)芯片的電流是否在預(yù)定范圍內(nèi)。此外，還判斷所計(jì)算的電阻器R1的電阻值是否落在先前制備的用于調(diào)節(jié)的電阻器的可調(diào)范圍內(nèi)。即，判斷是否能夠通過調(diào)節(jié)電阻器R1校正Q2偏置點(diǎn)的偏移。
在步驟23，根據(jù)在步驟22計(jì)算的電阻值確定類別號(hào)CAT.NO，將在該類別號(hào)下給所測(cè)量的芯片歸類，然后給芯片分類。此時(shí)，使用表1所示的這種電阻分類表作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表。該電阻分類表提供了通過電阻值的大小給芯片分類的手段。


此后，利用芯片坐標(biāo)數(shù)據(jù)建立圖7所示的這種測(cè)量數(shù)據(jù)列表并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(步驟24)。根據(jù)晶片上所有的芯片，在測(cè)量數(shù)據(jù)列表中，表示每個(gè)芯片是有缺陷的還是無缺陷的信息與分類號(hào)CAT.NO一一對(duì)應(yīng)，分類號(hào)CAT.NO與用于調(diào)節(jié)的電阻器的分類對(duì)應(yīng)。可以使用所建立的測(cè)量數(shù)據(jù)列表在組裝工序中分揀芯片。
此外，基于測(cè)量數(shù)據(jù)列表，建立表2所示的這種歸總數(shù)據(jù)，并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器件中(步驟25)。歸總數(shù)據(jù)是根據(jù)每個(gè)晶片用作調(diào)節(jié)電阻器R1的電阻器數(shù)量的集合。對(duì)于歸總數(shù)據(jù)來說，基于一個(gè)一個(gè)的電阻值獲悉為組裝組件的組裝工序應(yīng)制備的元件數(shù)量。然后，判斷是否完成了關(guān)于晶片上所有芯片的測(cè)量數(shù)據(jù)列表的建立(步驟26)。如果沒有，返回到步驟21，針對(duì)下一個(gè)坐標(biāo)處的芯片進(jìn)行上述工序。如果判斷已經(jīng)針對(duì)所有芯片建立了測(cè)量數(shù)據(jù)列表，那么工作進(jìn)行到步驟27。然后，將完成的晶片和具有記錄在其上的上述測(cè)量數(shù)據(jù)列表和歸總數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)一起發(fā)貨，工作進(jìn)行到組裝工序。
在組裝工序中，利用劃片裝置將晶片切割為芯片(步驟31)。結(jié)果，利用在步驟24建立的測(cè)量數(shù)據(jù)列表通過類別給芯片分類(步驟32)。將分類了的每個(gè)芯片安裝在組件的襯底上方(步驟33)。此時(shí)，選擇并且安裝與該芯片的類別對(duì)應(yīng)的電阻器R1(步驟34)。此后，形成鍵合線(步驟35)，工作進(jìn)行到下一個(gè)工序。
圖9示出了本實(shí)施例中適用于高頻功率放大器電路的器件結(jié)構(gòu)的例子。圖9沒有顯示本實(shí)施例中構(gòu)成高頻功率放大器電路的所有元件。圖9代表性地顯示了短溝道FET Q1和Q2中的任一個(gè)、電阻器R2、標(biāo)準(zhǔn)p溝道MOSFET Q3和Q4中的任一個(gè)和標(biāo)準(zhǔn)n溝道MOSFETQ5的結(jié)構(gòu)。
標(biāo)準(zhǔn)n溝道MOSFET Q5是用來構(gòu)成圖4所示第二實(shí)施例的緩沖放大器AMP的元件。在圖1所示實(shí)施例的高頻功率放大器電路中不使用Q5。在第二實(shí)施例中，電阻器R2包括在與形成FET Q1和Q2以及MOSFET Q3和Q4及Q5的柵電極的多晶硅層相同的工序中形成的多晶硅層。然而，其結(jié)構(gòu)并不限于此。關(guān)于FET Q1和Q2，在兩個(gè)柵電極GT1和GT2之間設(shè)置一個(gè)漏區(qū)DA，并且在它們的兩側(cè)進(jìn)一步設(shè)置源區(qū)SA1和SA2。結(jié)果，初看起來，好像是兩個(gè)FET。但是，柵電極GT1和GT2在某些未示出的點(diǎn)連接在一起，構(gòu)成的FET作為一個(gè)FET工作。
在本實(shí)施例的高頻功率放大器電路中，橫向MOS用作n溝道FETQ1和Q2以及MOSFET Q5。然后，它們的源極端子與形成在襯底的整個(gè)下側(cè)上的、作為地線的導(dǎo)電層M-GND連接。如果該器件設(shè)置有這種結(jié)構(gòu)，那么便于熱輻射，以減小熱阻，防止振蕩。
當(dāng)觀察圖9左側(cè)顯示的FET Q1和Q2的結(jié)構(gòu)時(shí)，關(guān)于具有這種器件結(jié)構(gòu)的高頻功率放大器電路得出下列結(jié)果n+源區(qū)SA1和SA2通過穿過外延生長層EPI的重?fù)诫sp++接觸層CNT1和CNT2與硅襯底Si-SUB連接。
因此，得出利用圖9所示的器件結(jié)構(gòu)，在圖1或者圖4所示電路中的FET Q1的源極端子和焊盤P3之間用“A”標(biāo)示的點(diǎn)難以形成開關(guān)元件。即，通過下列工序測(cè)量流過FET Q2的漏極電流是不可能的在FET Q1的源極端子和焊盤P3之間放置開關(guān)元件；關(guān)斷開關(guān)元件；由此截止如圖16所述的從焊盤P2-FET Q1的柵極端子-漏級(jí)端子-源極端子-焊盤P3的漏電流IL的流動(dòng)通路。因此，如圖1和4所示實(shí)施例那樣分割用于高頻信號(hào)Rfin的輸入焊盤P2。在具有圖9所示器件結(jié)構(gòu)的高頻功率放大器電路中，在精確地測(cè)量流過Q2的漏極電流方面是非常有效的。
如圖9所示，如此形成FET Q1和Q2使得正好在柵電極下面的溝道區(qū)和漏區(qū)DA之間的n區(qū)(比漏區(qū)DA的濃度低)NA1和NA2比標(biāo)準(zhǔn)MOSFET Q5的溝道和漏極之間的n區(qū)的長度長。而且，n區(qū)NA1和NA2比p溝道Q3和Q4的溝道和漏極之間的p區(qū)的長度長。因此，Q1和Q2具有比Q3至Q5更高的擊穿電壓。
圖8示出了利用應(yīng)用了本發(fā)明的高頻功率放大器電路的RF功率組件的實(shí)施例。本實(shí)施例中的RF功率組件RPM構(gòu)成如下在一個(gè)絕緣襯底例如陶瓷襯底上方安裝具有如圖1或者4所示結(jié)構(gòu)的三個(gè)高頻功率放大器電路PA1、PA2和PA3。該功率放大器電路PA1、PA2和PA3與用于調(diào)節(jié)的電阻器R11、R12和R13、電感元件L1、L2和L3以及用于切斷待放大的高頻信號(hào)中的直流分量的電容元件C0、C1、C2和C3安裝在一起。
在多級(jí)結(jié)構(gòu)中串聯(lián)構(gòu)成高頻功率放大器電路PA1、PA2和PA3。更具體地說，前級(jí)中的高頻功率放大器電路的輸出端(焊盤P1)與下一級(jí)中的高頻功率放大器電路的輸入端(焊盤P2)連接，如此等等。電阻器R11、R12和R13是等效于圖1所示實(shí)施例中的電阻器R1的元件?？梢圆捎孟铝薪Y(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體芯片上方形成第一和第二級(jí)高頻功率放大器電路PA1和PA2，在另一個(gè)半導(dǎo)體芯片上方僅形成第三級(jí)高頻功率放大器電路PA3?？梢赃x擇的是，將如上所述在三級(jí)中連接的兩組高頻功率放大器電路PA1、PA2和PA3安裝在一個(gè)組件襯底上方。因此，例如，可以分別放大GSM(全球移動(dòng)通訊系統(tǒng))中的傳輸信號(hào)和DCS(數(shù)字蜂窩系統(tǒng))中的傳輸信號(hào)。
電感元件L1至L3可以由形成在絕緣襯底例如陶瓷襯底上方的微帶線等構(gòu)成。用于消減直流的電容元件C0至C3可以是分立元件。如果使用多個(gè)介質(zhì)層的疊層體作為絕緣襯底，那么可以使用其電極為導(dǎo)體層的電容器，所形成的導(dǎo)體層與任何介質(zhì)層的前側(cè)和背側(cè)相對(duì)。
第一和第二級(jí)高頻功率放大器電路PA1和PA2可以按如下方式構(gòu)成在放大器電路PA1和PA2之間共享構(gòu)成電流鏡像電路的、作為復(fù)制起源的MOSFET Q3和與其漏極端子連接的用于調(diào)節(jié)的電阻器R1。用于提供偏置電流Ib1和Ib2的各個(gè)MOSFET Q4的柵極端子與作為公用的復(fù)制起源的MOSFET Q3的柵極端子連接。然后，通過使MOSFETQ4尺寸不同，使對(duì)應(yīng)于各個(gè)放大器FET Q2的偏置電流Ib1和Ib2流動(dòng)。在圖8所示的RF功率組件中，在三級(jí)中連接高頻功率放大器電路?；蛘咭部梢栽谒募?jí)或者更多級(jí)中連接這些放大器電路。
圖8中的RF功率組件沒有功率控制端子。因此，可以利用該RF功率組件構(gòu)成能夠傳輸EDGE(用于GSM演進(jìn)的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率)和WCDMA(寬帶碼分多址)的蜂窩電話。這種蜂窩電話如此構(gòu)成使得通過控制經(jīng)過RF功率組件之前的電路的高頻信號(hào)的幅度進(jìn)行功率控制。
EDGE法是其中通過3π/8旋轉(zhuǎn)8-PSK(相移鍵控)調(diào)制進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的方法。該8-PSK調(diào)制是這樣一種在PSK調(diào)制中將載波的幅移添加到相移的APSK調(diào)制。因此，對(duì)于EDGE蜂窩電話來說，有效地采用了下列系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過RF功率組件之前的電路基于傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行高頻信號(hào)的幅度調(diào)制和基于輸出級(jí)指令信號(hào)進(jìn)行高頻信號(hào)的幅度控制。
至此，基于實(shí)施例已經(jīng)具體描述了本發(fā)明人的發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在不離開其范圍、無需添加的情況下，可以以各種方式修改本發(fā)明。
下面將采取一些例子。在上述實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)與構(gòu)成電流鏡像電路的MOSFET Q3串聯(lián)連接的外部電阻器R1的電阻值調(diào)節(jié)施加給偏置FET Q1的偏置電流Ib?；蛘?，采用圖10說明的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，偏置FET Q1的漏極端子與焊盤P5連接。然后，通過調(diào)節(jié)芯片外部的與焊盤P5連接的恒定電流源CI的電流調(diào)節(jié)偏置電流Ib。同樣在這種情況下，可以基于如上述實(shí)施例那樣測(cè)量的放大器FETQ2的特性選擇或者調(diào)節(jié)構(gòu)成恒定電流源CI的電阻器。
或者，取代圖10中的恒定電流源CI，用于調(diào)節(jié)的電阻器可以連接在向其施加設(shè)為希望值的恒定電壓的端子和焊盤P5之間。在這種情況下，基于如上述實(shí)施例那樣測(cè)量的放大器FET Q2的特性確定電阻器的值?；蛘?，偏置FET Q1可以由平行結(jié)構(gòu)中的多個(gè)FET構(gòu)成。在這種情況下，基于如上述實(shí)施例那樣測(cè)量的放大器FET Q2的特性確定所用的FET的數(shù)量。然后，根據(jù)所確定的FET的數(shù)量，斷開多余的FET或者連接需要數(shù)量的FET。
在上面的實(shí)施例中，分割向其輸入高頻信號(hào)Rfin的焊盤P2，以便切斷從焊盤P2到偏置FET Q1的漏電流通路。在保持該狀態(tài)的情況下，測(cè)量放大器FET Q2的漏極電流。對(duì)于如圖4那樣設(shè)置緩沖放大器AMP的實(shí)施例來說，可以采用下列結(jié)構(gòu)在緩沖放大器AMP保持?jǐn)嚅_的情況下，即，在將輸出控制在高阻抗的情況下，測(cè)量放大器FET Q2的漏極電流?；蛘?，可以設(shè)置切斷緩沖放大器AMP的反向電流的開關(guān)。在這種情況下，在測(cè)量期間，開關(guān)和放大器AMP的工作電流被斷開。
上面的描述是針對(duì)偏置晶體管Q1和放大器晶體管Q2由MOSFET構(gòu)成的實(shí)施例給出的。如果將本發(fā)明應(yīng)用于Q1和Q2由其它晶體管構(gòu)成的情況，那么可以得到相同的效果。這些其它的晶體管包括SiGeMOSFET、GaAs MESFET、GaAs HBT(異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管)、SiGe HBT和HEMT(高電子遷移性晶體管)。
圖11示出了SiGe MOSFET的結(jié)構(gòu)，圖12示出了SiGe HBT的結(jié)構(gòu)。GaAs MESFET、GaAs HBT和HEMT元件的結(jié)構(gòu)與公知的那些結(jié)構(gòu)相同，因此省略了它們的圖。在圖11中，參考標(biāo)號(hào)Si-SUB代表硅襯底；GT代表多晶硅柵電極；DT代表漏電極；DA代表漏區(qū)；SA代表源區(qū)；ST代表形成在襯底的整個(gè)底側(cè)上的源電極；BP代表穿層的p源；SGI代表絕緣膜。
在圖12中，參考標(biāo)號(hào)Si-SUB代表硅襯底；BT代表多晶硅基極；ET代表發(fā)射極；CT代表集電極；CA代表形成在襯底Si-SUB上方并且包括低濃度n外延層的集電區(qū)；BA代表形成在該外延層上方并且包括p-SiGe層的基極區(qū)；EA代表形成在該SiGe層的表面上并且包括n擴(kuò)散層的發(fā)射極區(qū)。
這種結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管和通常的垂直雙極型晶體管沒有在FET中觀察到的短溝道效應(yīng)，但是它們包括厄雷效應(yīng)。為此，在如圖13所示使用雙極型晶體管作為圖1或者圖4中的偏置晶體管Q1和放大器晶體管Q2的高頻功率放大器電路中，問題出現(xiàn)了。假設(shè)為了增強(qiáng)高頻功率放大器特性，形成了減小了晶體管基極厚度的元件。在這種情況下，如果由于產(chǎn)品公差改變了芯片與芯片之間的元件尺寸(基極厚度)，那么由于厄雷效應(yīng)，芯片與芯片之間基極的偏置點(diǎn)改變了。結(jié)果，可能不能穩(wěn)定高頻功率放大器特性。然而，可以通過上述實(shí)施例中的技術(shù)測(cè)量晶體管的特性和調(diào)節(jié)用于調(diào)節(jié)的電阻器R1而校正該偏置點(diǎn)。因此，可以穩(wěn)定該高頻功率放大器特性。
這對(duì)于使用圖12所示結(jié)構(gòu)的HBT作為圖1和圖4中的偏置晶體管Q1和放大器晶體管Q2的情況來說尤其有效。在這種情況下，下面的工序難以實(shí)施將用于導(dǎo)通/截止的開關(guān)元件放置在晶體管Q1的發(fā)射極和外部端子P3之間；然后在特性測(cè)量期間截止從晶體管Q2的漏電流流動(dòng)的通路。因此，如上面的實(shí)施例所述，將焊盤P2分為兩個(gè)是非常有效的。
如上所述，如此構(gòu)成上面的實(shí)施例，使得調(diào)節(jié)外部電阻器R1的值以便調(diào)節(jié)從MOSFET Q3和Q4的電流鏡像電路提供給偏置晶體管Q1的偏置電流Ib。由此，調(diào)節(jié)放大器FET Q2的柵極偏置點(diǎn)。然而，如果放大器晶體管Q2包括雙極型晶體管，可以采用其它的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，在正常工作狀態(tài)下電流流過放置在Q1和Q2的柵極端子之間的電阻器R2。由此，構(gòu)成電阻R2使其可被微調(diào)，且電阻器R2的電阻值按照放大器晶體管Q2的測(cè)量值調(diào)節(jié)。由此調(diào)節(jié)放大器晶體管Q2的偏置點(diǎn)。
可以使用構(gòu)成電阻器R2使其能夠被微調(diào)的各種方法。一個(gè)例子是首先設(shè)置多個(gè)電阻元件，根據(jù)需要的電阻值設(shè)定斷開一些電阻元件。另一個(gè)例子是電阻器由多晶硅層等形成，通過激光退火等改變其電阻值。
上面的描述是針對(duì)將與晶體管Q1和Q2的基極端子或者柵極端子連接、并且給其提供高頻信號(hào)的焊盤P2分為兩個(gè)并且將這兩個(gè)直線設(shè)置的實(shí)施例給出的。然而，可以采用其它結(jié)構(gòu)。一個(gè)例子是在不同的導(dǎo)電層中形成分割的焊盤，并且其間垂直層疊有絕緣膜。測(cè)量了Q2的特性之后，施加高壓或者采取任何其它措施毀壞該絕緣膜。由此彼此電連接上下導(dǎo)電層(焊盤)。
下面將簡要描述根據(jù)本發(fā)明的代表性的技術(shù)方案產(chǎn)生的效果。
根據(jù)本發(fā)明，可以精確地測(cè)量放大器晶體管的特性。因此，僅通過根據(jù)放大器晶體管特性的測(cè)量結(jié)果確定和調(diào)節(jié)用于調(diào)節(jié)的電阻器的電阻值就帶來了下列優(yōu)點(diǎn)可以校正由于FET的短溝道效應(yīng)等導(dǎo)致的偏置點(diǎn)的偏移，由此可以減小高頻功率放大器電路芯片之間高頻功率放大器特性的變化。
為了增強(qiáng)高頻功率放大器特征和減小尺寸，有時(shí)使用具有短溝道長度的EFT或者具有小基極寬度的雙極型晶體管作為高頻功率放大器電路中的放大器晶體管。根據(jù)本發(fā)明，在這種情況下也帶來了下列優(yōu)點(diǎn)可以減小組件與組件之間特性的變化，并且可以在不明顯改變常規(guī)制造工藝的情況下制造該組件。
權(quán)利要求
1.一種高頻功率放大器電路，其中用于用來放大高頻信號(hào)的放大器晶體管的偏置電壓從與所述放大器晶體管以電流鏡像結(jié)構(gòu)連接的偏置晶體管提供，其中所述放大器晶體管的控制端子設(shè)置有切斷裝置，用于防止電流通過其它通路而不是高頻信號(hào)的輸入端子流入或者流出。
2.一種高頻功率放大器電路，其中用于用來放大高頻信號(hào)的放大器晶體管的偏置電壓從與所述放大器晶體管以電流鏡像結(jié)構(gòu)連接的偏置晶體管提供，其中除了與所述放大器晶體管的控制端子連接的第一焊盤之外，還設(shè)置有與所述偏置晶體管的控制端子連接的第二焊盤，所述偏置晶體管與所述放大器晶體管以電流鏡像結(jié)構(gòu)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的高頻功率放大器電路，其特征在于，以一定的距離設(shè)置所述第一焊盤和所述第二焊盤，該距離小于兩個(gè)焊盤之間的鍵合球直徑的1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的高頻功率放大器電路，其特征在于，在所述偏置晶體管的所述控制端子和所述第二焊盤之間設(shè)置電阻元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的高頻功率放大器電路，其特征在于，所述電阻元件構(gòu)成為其電阻值可調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的高頻功率放大器電路，其特征在于，在所述偏置晶體管的所述控制端子和所述放大器晶體管的所述控制端子之間連接緩沖放大器，并且所述緩沖放大器的輸出狀態(tài)可以從外部控制，所述緩沖放大器給所述放大器晶體管的所述控制端子施加與所述偏置晶體管的所述控制電壓相同的電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的高頻功率放大器電路，其特征在于，所述緩沖放大器包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓和溝道長度調(diào)節(jié)系數(shù)幾乎不會(huì)由于產(chǎn)品公差引起的溝道長度變化而變化，并且所述偏置晶體管和所述放大器晶體管包括其溝道長度比構(gòu)成所述緩沖放大器的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道長度短的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的高頻功率放大器電路，其特征在于，所述偏置晶體管包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其源極端子與形成在所述半導(dǎo)體襯底的所述主表面的對(duì)面上方的導(dǎo)電層連接，所述導(dǎo)電層通過半導(dǎo)體區(qū)和所述晶體管一起形成，如此形成所述半導(dǎo)體區(qū)使其穿過其上方形成了所述晶體管的半導(dǎo)體襯底。
9.一種高頻功率放大器電子部件，其中在一個(gè)絕緣襯底上方安裝多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)的高頻功率放大器電路，任何高頻功率放大器電路的輸出端子都與另一個(gè)高頻功率放大器電路的輸入端子連接，其中在每個(gè)高頻功率放大器電路中，所述第一焊盤和所述第二焊盤通過導(dǎo)電材料電連接在一起，所述導(dǎo)電材料如此形成使其橫跨這些焊盤。
10.一種高頻功率放大器電子部件，在絕緣襯底上方包括高頻功率放大器電路，包括第一外部端子、用于放大通過所述第一外部端子輸入的高頻信號(hào)的放大器晶體管、用于輸出被所述放大器晶體管放大的高頻信號(hào)的第二外部端子、與所述放大器晶體管以電流鏡像結(jié)構(gòu)連接的偏置晶體管、包括其控制端子連接在一起的第一晶體管和第二晶體管并且產(chǎn)生提供給所述偏置晶體管的偏置電流的電流鏡像電路、和與構(gòu)成所述電流鏡像電路的作為電流復(fù)制起源的晶體管連接的第三外部端子；和與所述第三外部端子連接的外部電阻元件，其中根據(jù)所述電阻元件的電阻值可以調(diào)節(jié)流過所述放大器晶體管的無功電流。
11.一種高頻功率放大器電子部件的制造方法，包括形成高頻功率放大器電路的晶片工序，所述高頻功率放大器電路如此構(gòu)成，使得用于用來放大高頻信號(hào)的放大器晶體管的偏置電壓從半導(dǎo)體晶片上方的與所述放大器晶體管以電流鏡像結(jié)構(gòu)連接的偏置晶體管提供；檢測(cè)工序，根據(jù)在經(jīng)過所述晶片工序的所述晶片上的每個(gè)芯片測(cè)量所述放大器晶體管的特性；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工序，基于所述檢測(cè)工序中測(cè)量的所述放大器晶體管特性確定用于調(diào)節(jié)的電阻器的電阻值、并且在存儲(chǔ)器件中或者存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)電阻值和芯片位置信息；電阻器選擇工序，利用從所述存儲(chǔ)器件或者存儲(chǔ)介質(zhì)讀出的數(shù)據(jù)選擇最適合于所安裝的所述高頻功率放大器電路的、用于調(diào)節(jié)的電阻器；安裝工序，在一個(gè)絕緣襯底上方安裝所述高頻功率放大器電路和所選擇的電阻器。
全文摘要
一種高頻功率放大器電子部件(RF功率組件)如此構(gòu)成，以便在電流鏡像結(jié)構(gòu)中給放大器FET施加偏置。在該RF功率組件中，校正了由于FET的短溝道效應(yīng)引起的偏置點(diǎn)的偏移，減小了高頻功率放大器特性的變化。該高頻功率放大器電子部件(RF功率組件)如此構(gòu)成，使得在電流鏡像結(jié)構(gòu)中由與放大器晶體管連接的偏置晶體管為高頻功率放大器電路中的放大器晶體管提供偏置電壓。除了與放大器晶體管的控制端子連接的焊盤(外部端子)，還設(shè)置有與偏置晶體管的控制端子連接的第二焊盤，在電流鏡像結(jié)構(gòu)中，所述偏置晶體管與所述放大器晶體管連接。
文檔編號(hào)H03F3/189GK1578127SQ200410038378
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者石川誠, 弦卷宏和, 菊池政寬, 長井浩之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社瑞薩科技