CN106208989B - 一种射频功率放大器版图及射频功率放大器 - Google Patents
一种射频功率放大器版图及射频功率放大器 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种射频功率放大器版图及射频功率放大器,其中,在射频功率放大器版图中,第二晶体管的漏极通过金属过孔直接与大面积的第二层导电层连接,而不需要采取由细小的走线引向功能区一侧再引出的方式,而大面积的第二层导电层相比细小的走线的而言电阻较小,并且大面积的第二层导电层与第二晶体管的漏极的连接的稳定性较高,从而实现了在不增加晶圆面积的基础上,提升射频功率放大器信号输出端的电气连接质量的目的。并且射频功率放大器的接地端和信号输出端都可以通过采用倒扣的方式直接在第二层导电层背离第一层导电层一侧引出,从而降低了射频功率放大器所占用的晶圆面积,进而降低了射频功率放大器的成本。
Description
技术领域
本申请涉及集成芯片版图设计技术领域,更具体地说,涉及一种射频功率放大器版图及射频功率放大器。
背景技术
随着通信技术的不断发展,无线通信技术也越来越成熟,射频功率放大器是各种无线通信系统中不可或缺的关键器件,它主要用于将收发信机输出的已调制射频信号进行功率放大,以得到满足无线通信需求的射频信号。为了获得更好的射频功率放大器性能,主流的射频功率放大器采用基于高电子迁移率晶体管(High Electron MobilityTransistor,HEMT)工艺的共源共栅结构来实现,具体电路结构如图1所示,主要包括第二晶体管T2、第一晶体管T1、第一电容C1和第一电感L,其中所述第一晶体管T1和第二晶体管T2为高电子迁移率晶体管;所述射频功率放大器在实际制作过程中需要按照预设绘制的射频功率放大器版图进行设置,所述射频功率放大器版图中主要包括第一晶体管T1和第二晶体管T2的设置方式。图1中的标号GND代表接地端;Vg1、Vg2代表偏置电压输入端;Vcc代表电源输入端;RFin代表射频信号输入端;RFout代表信号输出端。
现有技术中的射频功率放大器版图如图2所示:以晶圆作为基底制备第一晶体管T1和第二晶体管T2,所述第一晶体管T1的漏极和第二晶体管T2的源极在制备过程中实现电连接,所述第一晶体管T1和第二晶体管T2构成射频功率放大器的功能区;在所述功能区背离所述晶圆一侧表面设置第一层导电层和第二层导电层,所述第一层导电层和第二层导电层之间具有绝缘介质层;其中,所述第一晶体管T1的栅极通过所述第二层导电层引出,所述第一晶体管T1的源极通过所述第一层导电层的多条走线引向所述功能区一侧实现连接,作为所述接地端GND,并通过晶圆通孔连接到晶圆背离所述功能区一侧的接地金属层;所述第二晶体管T2的栅极通过所述第一层导电层引出,所述第二晶体管T2的漏极通过第二层金属的多条走线引向所述功能区一侧实现连接,作为所述信号输出端RFout,并通过倒扣或连接绑定线的方式引出。
对于所述射频功率放大器而言,所述信号输出端RFout的面积越大,其电气连接质量相对越好,但是现有技术中的射频功率放大器版图中所述第二晶体管T2的漏极需要通过第二层金属的多条走线引出,在不大幅度增加所述晶圆面积(晶圆面积的大幅度增加会使得所述射频功率放大器的成本大大增加)的前提下就意味着引出所述第二晶体管T2漏极的多条走线较细,而这就会使得所述信号输出端RFout的电气连接质量较差。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种射频功率放大器版图及射频功率放大器,以实现在不增加使用晶圆面积的前提下,提升所述射频功率放大器的射频信号输出端的电气连接质量的目的。
为实现上述技术目的,本发明实施例提供了如下技术方案:
一种射频功率放大器版图,适用于基于HEMT工艺的射频功率放大器,所述射频功率放大器版图包括:
晶圆;
以所述晶圆为基底的第一晶体管和第二晶体管,所述第一晶体管漏极与第二晶体管的源极电连接,所述第一晶体管和第二晶体管构成射频功率放大器的功能区;
位于所述功能区背离所述晶圆一侧的第一层导电层;
位于所述第一层导电层背离所述功能区一侧表面的第二层导电层;
所述第一晶体管的栅极通过所述第一层导电层或第二层导电层引出,作为所述射频功率放大器的第一引出端;
所述第一晶体管的源极通过金属过孔与所述第二层导电层连接,并通过所述晶圆通孔连接到所述晶圆背离所述功能区一侧的接地金属层;
所述第二晶体管的栅极通过所述第一层导电层引出,作为所述射频功率放大器的第二引出端;
所述第二晶体管的漏极通过金属过孔与所述第二层导电层连接并引出,作为所述射频功率放大器的信号输出端。
优选的,所述第二层导电层包括第一导电区、第二导电区和第三导电区;
所述第一晶体管的源极与所述第一导电区连接;
所述第二晶体管的漏极通过所述第二导电区引出;
所述第一晶体管的栅极通过所述第三导电区引出。
优选的,所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的漏极采用倒扣或连接绑定线的方式引出。
优选的,所述第二层导电层包括第一导电区和第二导电区;
所述第一晶体管的源极与所述第一导电区连接;
所述第二晶体管的漏极通过所述第二导电区引出;
所述第一晶体管的栅极通过所述第一层导电层引出。
优选的,所述第一导电区包括第一子区和第二子区;
所述第一子区和第二子区分布于所述第二导电区两侧。
优选的,所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的漏极均采用倒扣的方式引出。
优选的,所述第二导电区以渐近线的方式设置。
优选的,所述第一导电层和第二导电层为铝层或银层或金层或铜层。
优选的,所述第一晶体管和第二晶体管为砷化镓赝调制掺杂异质结场效应晶体管。
一种射频功率放大器,所述射频功率放大器按上述任一实施例所述的射频功率放大器版图进行设置。
从上述技术方案可以看出,本发明实施例提供了一种射频功率放大器版图及射频功率放大器,其中,在所述射频功率放大器版图中,所述第二晶体管的漏极通过金属过孔直接与大面积的第二层导电层连接,而不需要采取由细小的走线引向所述功能区一侧再引出的方式,而大面积的第二层导电层相比细小的走线的而言电阻较小,并且大面积的第二层导电层与所述第二晶体管的漏极的连接的稳定性较高,从而实现了在不增加所述晶圆面积的基础上,提升所述射频功率放大器信号输出端的电气连接质量的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为射频功率放大器的电路结构示意图;
图2为现有技术中的射频功率放大器版图的示意图;
图3(a)为本申请的一个实施例提供的一种射频功率放大器版图的结构示意图;
图3(b)为本申请的再一个实施例提供的一种射频功率放大器版图的结构示意图;
图4为本申请的另一个实施例提供的一种射频功率放大器版图的结构示意图;
图5为本申请的又一个实施例提供的一种射频功率放大器版图的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1为射频功率放大器的电路结构示意图,本申请实施例提供了一种射频功率放大器版图,适用于基于HEMT工艺的射频功率放大器,所述射频功率放大器版图包括:
晶圆;
以所述晶圆为基底的第一晶体管T1和第二晶体管T2,所述第一晶体管T1漏极与第二晶体管T2的源极电连接,所述第一晶体管T1和第二晶体管T2构成射频功率放大器的功能区;
位于所述功能区背离所述晶圆一侧的第一层导电层;
位于所述第一层导电层背离所述功能区一侧表面的第二层导电层;
所述第一晶体管T1的栅极通过所述第一层导电层或第二层导电层引出,作为所述射频功率放大器的第一引出端;
所述第一晶体管T1的源极通过金属过孔与所述第二层导电层连接,并通过所述晶圆通孔连接到所述晶圆背离所述功能区一侧的接地金属层;
所述第二晶体管T2的栅极通过所述第一层导电层引出,作为所述射频功率放大器的第二引出端;
所述第二晶体管T2的漏极通过金属过孔与所述第二层导电层连接并引出,作为所述射频功率放大器的信号输出端。
需要说明的是,图1中的标号GND代表接地端;Vg1、Vg2代表偏置电压输入端;Vcc代表电源输入端;RFin代表射频信号输入端;RFout代表射频信号输出端。图1中的第一电感L和第一电容C1通常并不需要与所述第一晶体管T1和第二晶体管T2集成于同一块芯片中,属于射频功率放大器的外围电路,因此本申请实施例提供的所述射频功率放大器版图中并未涉及第一电感L1和第一电容C1;所述射频功率放大器的第一引出端用于向所述射频功率放大器输入偏置电压和射频信号;所述射频功率放大器的第二引出端用于向所述射频功率放大器输入偏置电压。
本申请实施例提供的所述射频功率放大器版图中,所述第二晶体管T2的漏极通过金属过孔直接与大面积的第二层导电层连接,而不需要采取由细小的走线引向所述功能区一侧再引出的方式,而大面积的第二层导电层相比细小的走线的而言电阻较小,并且大面积的第二层导电层与所述第二晶体管T2的漏极的连接的稳定性较高,从而实现了在不增加所述晶圆面积的基础上,提升所述射频功率放大器信号输出端的电气连接质量的目的。
在上述实施例的基础上,在本申请的另一个实施例中,所述第一晶体管T1的源极、第一晶体管T1的栅极和所述第二晶体管T2的漏极采用倒扣或连接绑定线的方式引出。本申请对所述第一晶体管T1的源极、第一晶体管T1的栅极和所述第二晶体管T2的漏极的具体引出方式并不做限定,具体视实际情况而定。但在本申请的一个实施例中,所述第一晶体管T1的源极、第一晶体管T1的栅极和所述第二晶体管T2的漏极优选采用倒扣的方式引出。
在上述实施例的基础上,本申请的一个具体实施例提供了三种可行的射频功率放大器版图结构,分别如图3(a)、图3(b)和图4所示,在图3(a)和图3(b)中,所述第二层导电层包括第一导电区、第二导电区和第三导电区,所述第一导电区、第二导电区和第三导电区彼此绝缘;
所述第一晶体管T1的栅极通过所述第三导电区引出,作为所述射频功率放大器的第一引出端;所述第一晶体管T1的源极通过金属过孔直接与所述第一导电区连接,并在所述功能区一侧通过所述晶圆通孔连接到所述晶圆背离所述功能区一侧的接地金属层,所述接地金属层也可以通过连接绑定线或采取倒扣的方式引出;所述第二晶体管T2的栅极通过所述第一层导电层引出,作为所述射频功率放大器的第二引出端;所述第二晶体管T2的漏极通过金属过孔与所述第二导电区连接,并在所述功能区的另一侧通过连接绑定线或采取倒扣的方式引出,作为所述射频功率放大器的信号输出端。
需要说明的是,在本实施例中,以图3(a)和图3(b)中最上方的第二晶体管T2的漏极,其右半部分可以通过打孔的方式实现第二层导电层与所述第一层导电层的连接,而左半部分就不需要进行打孔操作。另外,图3(a)和图3(b)中的标号D代表所述第二晶体管T2的漏极,S代表所述第一晶体管T1的源极,图3中并未标示出所述第一晶体管T1的栅极以及所述第二晶体管T2的栅极;为了表示清楚,图3(a)和图3(b)中并未示出所述晶圆通孔、金属过孔、第一层导电层、所述晶圆的接地金属层、所述第一晶体管T1的漏极及第二晶体管T2的源极的具体位置。
在上述实施例的基础上,在本申请的一个优选实施例中,所述第二导电区优选以渐近线的方式设置,如图3(b)所示,所述渐进线是指根据不同位置处的电流密度设计其面积的导电层。由于所述第二晶体管T2的漏极引出后需要作为所述射频功率放大器的信号输出端,而远离所述第二晶体管T2漏极输出端口一端的电流密度小,那么相应的,这里的渐进线的面积就需要设计的小一些;而距离所述第二晶体管T2漏极输出端口一端近的地方电流密度较大,相应的,这里的渐进线的面积就可以设计的大一些。这样可以尽量的缩小渐进线的面积,降低寄生电容,增加所述第二晶体管T2的高频性能。
在图4中,所述第二层导电层包括第一导电区和第二导电区,所述第一导电区和第二导电区彼此绝缘;
所述第一晶体管T1的栅极通过所述第一层导电层引出,作为所述射频功率放大器的第一引出端;所述第一晶体管T1的源极通过金属过孔直接与所述第一导电区连接,并通过采用倒扣的方式直接在所述第二层导电层背离所述第一层导电层一侧引出;所述第二晶体管T2的栅极通过所述第一层导电层引出,作为所述射频功率放大器的第二引出端;所述第二晶体管T2的漏极通过金属过孔与所述第二导电区连接,并通过采用倒扣的方式直接在所述第二层导电层背离所述第一层导电层一侧引出,作为所述射频功率放大器的信号输出端。
由于所述射频功率放大器的接地端和所述信号输出端通过采用倒扣的方式直接在所述第二层导电层背离所述第一层导电层一侧引出,从而降低了所述射频功率放大器所占用的晶圆面积,进而降低了所述射频功率放大器的成本。
同样的,图4中的标号D代表所述第二晶体管T2的漏极,S代表所述第一晶体管T1的源极,为了表示清楚,图4中并未示出所述第一层导电层、所述第一晶体管T1的漏极及第二晶体管T2的源极的具体位置。
在上述实施例的基础上,在本申请的又一个实施例中,所述第一导电区包括第一子区和第二子区;
所述第一子区和第二子区分布于所述第二导电区两侧。
当需要的所述射频功率放大器所占的晶圆面积过大时,需要的管芯(第一晶体管T1和第二晶体管T2)越多,单排管芯的设置方式已经无法满足所述射频功率放大器版图尽量方正的要求,同时过长的走线也会引入不必要的电感,采用如图5所示的射频功率放大器版图结构即可解决上述问题。
在图5中,所述第一晶体管T1的栅极通过第一层导电层连接在一起,并引出作为所述第一引出端;第二晶体管T2的栅极通过第一层导电层走线连接在一起,并引出作为所述第二引出端,两端的Vg2端口通过所述第一层导电层连接在一起;图5中,所述第一晶体管T1的源极与所述第一子区和第二子区连接,采用倒扣的方式引出,并通过基板连接在一起;所述第二晶体管T2的漏极与所述第二导电区连接并通过倒扣的方式引出,作为所述射频功率放大器的信号输出端。
同样的,由于所述射频功率放大器的接地端和所述信号输出端通过采用倒扣的方式直接在所述第二层导电层背离所述第一层导电层一侧引出,从而降低了所述射频功率放大器所占用的晶圆面积,进而降低了所述射频功率放大器的成本。
图5中的标号D代表所述第二晶体管T2的漏极,S代表所述第一晶体管T1的源极,图5中并未标示出所述第一晶体管T1的栅极以及所述第二晶体管T2的栅极;为了表示清楚,图5中并未示出所述第一层导电层、所述第一晶体管T1的漏极及第二晶体管T2的源极的具体位置。
图3(a)、图3(b)、图4和图5中仅标示出了第一层导电层、第二层导电层和所述功能区的相对位置关系的三种可能,本发明对此并不做限定,只要能够实现所述第一层导电层和第二层导电层的功能即可,具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,所述第一导电层和第二导电层为铝层或银层或金层或铜层。本申请对所述第一导电层和第二导电层的具体种类并不做限定,具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上,在本申请的另一个实施例中,所述第一晶体管T1和第二晶体管T2为砷化镓赝调制掺杂异质结场效应晶体管(pHEMT)。
需要说明的是,砷化镓赝调制掺杂异质结场效应晶体管具有高电子迁移率、输出电阻大、跨导高、更大的电流处理能力以及更低的噪声等优点。由于砷化镓赝调制掺杂异质结场效应晶体管的具体结构已为本领域技术人员所熟知,本发明在此不做赘述。
相应的,本申请实施例还提供了一种射频功率放大器,所述射频功率放大器按上述任一实施例所述的射频功率放大器版图进行设置。
综上所述,本申请实施例提供了一种射频功率放大器版图及射频功率放大器,其中,在所述射频功率放大器版图中,所述第二晶体管T2的漏极通过金属过孔直接与大面积的第二层导电层连接,而不需要采取由细小的走线引向所述功能区一侧再引出的方式,而大面积的第二层导电层相比细小的走线的而言电阻较小,并且大面积的第二层导电层与所述第二晶体管T2的漏极的连接的稳定性较高,从而实现了在不增加所述晶圆面积的基础上,提升所述射频功率放大器信号输出端的电气连接质量的目的。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种射频功率放大器版图,其特征在于,适用于基于HEMT工艺的射频功率放大器,所述射频功率放大器版图包括:
晶圆;
以所述晶圆为基底的第一晶体管和第二晶体管,所述第一晶体管漏极与第二晶体管的源极电连接,所述第一晶体管和第二晶体管构成射频功率放大器的功能区;
位于所述功能区背离所述晶圆一侧的第一层导电层;
位于所述第一层导电层背离所述功能区一侧表面的第二层导电层;
所述第一晶体管的栅极通过所述第一层导电层或第二层导电层引出,作为所述射频功率放大器的第一引出端;
所述第一晶体管的源极通过金属过孔与所述第二层导电层连接,并通过所述晶圆通孔连接到所述晶圆背离所述功能区一侧的接地金属层;
所述第二晶体管的栅极通过所述第一层导电层引出,作为所述射频功率放大器的第二引出端;
所述第二晶体管的漏极通过金属过孔与所述第二层导电层连接并引出,作为所述射频功率放大器的信号输出端。
2.根据权利要求1所述的射频功率放大器版图,其特征在于,所述第二层导电层包括第一导电区、第二导电区和第三导电区;
所述第一晶体管的源极与所述第一导电区连接;
所述第二晶体管的漏极通过所述第二导电区引出;
所述第一晶体管的栅极通过所述第三导电区引出。
3.根据权利要求2所述的射频功率放大器版图,其特征在于,所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的漏极采用倒扣或连接绑定线的方式引出。
4.根据权利要求1所述的射频功率放大器版图,其特征在于,所述第二层导电层包括第一导电区和第二导电区;
所述第一晶体管的源极与所述第一导电区连接;
所述第二晶体管的漏极通过所述第二导电区引出;
所述第一晶体管的栅极通过所述第一层导电层引出。
5.根据权利要求4所述的射频功率放大器版图,其特征在于,所述第一导电区包括第一子区和第二子区;
所述第一子区和第二子区分布于所述第二导电区两侧。
6.根据权利要求1所述的射频功率放大器版图,其特征在于,所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的漏极均采用倒扣的方式引出。
7.根据权利要求2-5任一项所述的射频功率放大器版图,其特征在于,所述第二导电区以渐近线的方式设置。
8.根据权利要求1-6任一项所述的射频功率放大器版图,其特征在于,所述第一层导电层和第二层导电层为铝层或银层或金层或铜层。
9.根据权利要求1-6任一项所述的射频功率放大器版图,其特征在于,所述第一晶体管和第二晶体管为砷化镓赝调制掺杂异质结场效应晶体管。
10.一种射频功率放大器,其特征在于,所述射频功率放大器按权利要求1-9任一项所述的射频功率放大器版图进行设置。
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