KR101487046B1 - 내부 안정 네트워크를 포함하는 ｒｆ 트랜지스터 패키지들 및 이들의 형성 방법 - Google Patents

내부 안정 네트워크를 포함하는 ｒｆ 트랜지스터 패키지들 및 이들의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

패키지화된 RF 트랜지스터 소자는 복수개의 RF 트랜지스터 셀들을 포함하는 RF 트랜지스터 다이를 포함한다. 상기 복수개의 RF 트랜지스터 셀들 각각은 컨트롤 단자 및 출력 단자를 포함한다. 상기 RF 트랜지스터 소자는 RF 입력 리드, 및 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이에 연결된 입력 매칭 네트워크를 더 포함한다. 상기 입력 매칭 네트워크는 개별 입력 단자들을 포함하는 복수개의 커패시터들을 포함한다. 상기 커패시터들의 상기 입력 단자들은 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들과 연결된다.

Description

내부 안정 네트워크를 포함하는 ＲＦ 트랜지스터 패키지들 및 이들의 형성 방법{RF transistor packages with internal stability network and methods of forming RF transistor packages with internal stability networks}
본 발명은 일반적으로 RF 트랜지스터들에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 본 발명은 입력 매칭 네트워크들을 포함하는 패키지화된 RF 트랜지스터들 및 입력 매칭 네트워크들을 포함하는 패키지화된 RF 트랜지스터들을 형성하는 방법들에 관한 것이다.
패키지화된 RF 전력 소자들은 전형적으로 베이스 상에 탑재되고 패키지 내에 봉지된 트랜지스터 다이를 포함한다. 상기 패키지 외부로부터 상기 패키지 내부로 연장되는 RF 입력 리드를 통해, RF 입력 신호가 상기 트랜지스터로 공급되고, 상기 패키지 내부로부터 상기 외부로 연장되는 RF 출력 리드를 통해, RF 출력 신호가 상기 소자로부터 전달된다. 입력 매칭 회로는 상기 패키지 내에 포함될 수 있고, 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터의 입력 단자 사이에 연결될 수 있다. 상기 트랜지스터의 기본 동작 주파수에서, 상기 입력 매칭 회로는 상기 트랜지스터의 상기 입력에서의 임피던스 매치(impedance match)를 제공한다.
상기 RF 트랜지스터는 병렬로 연결된 공통 기판 상의 많은 수의 개별 트랜지스터 셀들을 포함하는 큰 주변 트랜지스터 다이(large periphery transistor die)를 포함할 수 있다. 소자들의 사용 가능한 대역폭을 증가시킬 수 있다는 점에서, 입력 매칭은 그러한 소자들에게 특히 유용할 수 있다. 그러나, 상기 입력 매칭 네트워크는 전형적으로 단일 커패시터를 포함하고, 상기 단일 커패시터는 상기 큰 주변 트랜지스터 다이의 인접 셀들 사이에서 더 낮은 주파수 피드백 경로(lower frequency feedback path)를 생성할 수 있다. 이 피드백 경로는 전체적인 소자의 안정성을 감소시킬 수 있다.
나아가, 기수 모드 오실레이션(odd mode oscillation)이 생성되는 것을 방지하기 위해, 상기 임피던스 매칭 네트워크의 부재들의 임피던스 값들이 주의깊게 선택되어야만 한다. 본드 와이어 길이를 통해 적정한 인덕턴스들을 선택하는 것을 포함하는 상기 임피던스 값들의 선택은 상기 매칭 네트워크의 토폴로지(topology)를 제한할 수 있다.
따라서 본 발명이 해결하려는 과제는, 소자의 안정성을 증가시키고 기수 모드 오실레이션의 생성을 방지하는 RF 트랜지스터 패키지를 제공하는 것이다.
일부 실시예들에 따른 패키지화된 RF 트랜지스터 소자는 복수개의 RF 트랜지스터 셀들을 포함하는 RF 트랜지스터 다이를 포함한다. 상기 복수개의 RF 트랜지스터 셀들 각각은 컨트롤 단자 및 출력 단자를 포함한다. 상기 RF 트랜지스터 소자는 RF 입력 리드, 및 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이에 연결된 입력 매칭 네트워크를 더 포함한다. 상기 입력 매칭 네트워크는 개별 입력 단자들을 포함하는 복수개의 커패시터들을 포함한다. 상기 커패시터들의 상기 입력 단자들은 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들과 연결된다.
상기 입력 네트워크는 상기 RF 입력 리드와 상기 커패시터들 각각의 상기 입력 단자들 사이의 제 1 와이어 본드들(wire bonds) 및 상기 커패시터들 각각의 상기 입력 단자들과 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들 사이의 제 2 와이어 본드들을 더 포함할 수 있다.
상기 패키지화된 RF 트랜지스터 소자는, 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 출력 단자들과 연결된 RF 출력 리드, 및 상기 RF 트랜지스터 다이와 상기 입력 매칭 네트워크를 하우징하는 패키지를 더 포함하고, 상기 RF 신호 입력 리드 및 상기 RF 신호 출력 리드는 상기 패키지로부터 연장될 수 있다.
상기 패키지화된 RF 트랜지스터 소자는 베이스를 더 포함하고, 상기 RF 트랜지스터 다이는 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 출력 리드 사이의 상기 베이스 상에 탑재될 수 있다. 상기 복수개의 커패시터들은 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이의 상기 베이스 상의 커패시터 블록으로서 제공될 수 있다. 상기 커패시터 블록은 공통 그라운드 단자 및 복수개의 개별 입력 단자들을 포함할 수 있고, 공통 유전체를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 복수개의 커패시터들은 복수개의 개별 소자들을 포함한다.
추가적인 실시예들에 따른 패키지화된 RF 트랜지스터 소자는 복수개의 RF 트랜지스터 셀들을 포함하는 RF 트랜지스터 다이를 포함한다. 상기 복수개의 RF 트랜지스터 셀들 각각은 컨트롤 단자 및 출력 단자를 포함한다. 상기 패키지화된 RF 트랜지스터 소자는 RF 입력 리드 및 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이에 연결된 입력 매칭 네트워크를 더 포함한다. 상기 입력 매칭 네트워크는 복수개의 입력 단자들을 포함하는 스플릿 커패시터(split capacitor)를 포함한다. 상기 스플릿 커패시터의 상기 입력 단자들은 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들과 연결된다.
상기 입력 네트워크는 상기 RF 입력 리드와 상기 스플릿 커패시터의 개별 입력 단자들 사이의 제 1 와이어 본드들 및 상기 스플릿 커패시터의 상기 개별 입력 단자들과 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들 사이의 제 2 와이어 본드들을 더 포함할 수 있다.
상기 패키지화된 RF 트랜지스터 소자는 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 출력 단자들과 연결된 RF 출력 리드, 및 상기 RF 트랜지스터 다이와 상기 입력 매칭 네트워크를 하우징하는 패키지를 더 포함하고, 상기 RF 신호 입력 리드 및 상기 RF 신호 출력 리드는 상기 패키지로부터 연장될 수 있다.
상기 패키지화된 RF 트랜지스터 소자는 베이스를 더 포함하고, 상기 RF 트랜지스터 다이는 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 출력 리드 사이의 상기 베이스 상에 탑재될 수 있다. 상기 스플릿 커패시터는 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이의 상기 베이스 상에 위치할 수 있다. 상기 스플릿 커패시터는 공통 그라운드 단자 및/또는 공통 유전체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 패키지화된 RF 트랜지스터 소자를 형성하는 방법들을 제공한다. 상기 방법들은 복수개의 RF 트랜지스터 셀들을 포함하는 트랜지스터를 베이스 상에 탑재하는 단계를 포함한다. 상기 복수개의 RF 트랜지스터 셀들 각각은 컨트롤 단자 및 출력 단자를 포함한다. 상기 방법들은 개별 입력 단자들을 포함하는 복수개의 커패시터들을 상기 베이스 상에 탑재하는 단계, 상기 커패시터들의 상기 입력 단자들을 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들과 연결하는 단계, 및 RF 입력 리드를 상기 커패시터들의 상기 입력 단자들과 연결하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법들은 상기 트랜지스터 및 상기 복수개의 커패시터들을 봉지하는 패키지 하우징(package housing)을 상기 베이스 상에 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 RF 입력 리드는 상기 패키지 하우징으로부터 연장될 수 있다. 상기 RF 입력 리드를 상기 커패시터들의 상기 입력 단자들과 연결하는 단계는 상기 RF 입력 리드와 상기 커패시터들 각각의 상기 입력 단자들 사이의 제 1 와이어 본드들을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 커패시터들의 상기 입력 단자들을 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들과 연결하는 단계는 상기 커패시터들 각각의 상기 입력 단자들과 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들 사이의 제 2 와이어 본드들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법들은 RF 출력 리드를 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 출력 단자들과 연결하는 단계, 및 상기 RF 트랜지스터 다이 및 상기 복수개의 커패시터들을 하우징하는 패키지 하우징(package housing)을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 RF 신호 입력 리드 및 상기 RF 신호 출력 리드는 상기 패키지로부터 연장될 수 있다.
상기 방법들은 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 출력 리드 사이의 상기 베이스 상에 상기 RF 트랜지스터 다이를 탑재하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 복수개의 커패시터들을 탑재하는 단계는 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이의 상기 베이스 상에 커패시터 블록을 탑재하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 커패시터 블록은 공통 그라운드 단자 및 복수개의 개별 입력 단자들을 포함할 수 있다. 상기 커패시터 블록은 공통 유전체를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 복수개의 커패시터들은 복수개의 개별 소자들을 포함할 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예들에 따르면, 패키지화된 RF 트랜지스터 소자는 각각이 컨트롤 단자 및 출력 단자를 포함하는 복수개의 RF 트랜지스터 셀들을 포함하는 RF 트랜지스터 다이, RF 입력 리드 및 RF 출력 리드, 및 상기 RF 입력 리드 또는 상기 RF 출력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이에 연결된 매칭 네트워크를 포함한다. 상기 매칭 네트워크는 개별 입력 단자들을 포함하는 복수개의 커패시터들을 포함한다. 상기 커패시터들의 상기 입력 단자들은 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 대응되는 컨트롤 단자 또는 출력 단자들과 연결된다.
일부 실시예들에서, 상기 매칭 네트워크는 상기 RF 출력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이에 연결된 출력 매칭 네트워크를 포함하고, 상기 커패시터들의 상기 입력 단자들은 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 대응되는 출력 단자들과 연결된다.
본 발명의 실시예들에 따른 RF 트랜지스터 패키지는, 소자의 안정성을 증가시키고, 기수 모드 오실레이션의 생성을 방지할 수 있다.
본 발명의 이해를 제공하기 위하여 포함되고, 본 명세서에 결합되고, 또한 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은, 본 발명의 특정한 실시예(들)을 도시한다.
도 1은 종래의 RF 전력 트랜지스터의 기능 블록도이다.
도 2A는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 패키지화된 RF 전력 트랜지스터의 사시도이다.
도 2B는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 패키지화된 RF 전력 트랜지스터의 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 패키지화된 RF 전력 트랜지스터를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 패키지화된 RF 전력 트랜지스터의 레이아웃의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 스플릿 커패시터의 단면도이다.
본 발명의 실시예들이 도시되어 있는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 서로 다른 여러 형태들을 가지고 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되어 해석되어서는 아니 된다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 본 기술분야의 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 동일한 요소는 동일한 부재를 지칭한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어들이 다양한 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 요소들은 이들 용어들에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어들은 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 제1 요소는 제2 요소를 지칭할 수 있고, 또한 이와 유사하게 제2 요소는 제1 요소를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 또는 그 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지시하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprises, includes)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 내지 요소 및 이들의 조합의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 내지 그룹들 및 이들의 조합의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
다르게 정의되지 않은 한, 본 명세서에 사용되는 모든 용어들(기술적 과학적 용어들을 포함함)은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의하여 일반적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가진다. 또한, 본 명세서에 사용되는 용어들은 본 명세서의 문맥 및 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 명세서에 명시적으로 정의되지 않는 한 이상적이거나 또는 과도하게 형식적인 의미로 해석되지는 않는다고 이해할 수 있다.
하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상에" 위치하거나 또는 "상으로" 연장된다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 상에 위치하거나, 또는 상으로 연장되거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "바로 위에" 위치하거나 또는 "바로 위로" 연장된다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 "접속되어", 또는 "결합되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소와 "접속되어", 또는 "결합되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 "직접 접속되어", 또는 "직접 결합되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다.
"아래의" 또는 "위의" 또는 "상부의" 또는 "하부의" 또는 "수평의" 또는 "수직의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도시되는 것처럼 다른 요소, 층, 또는 영역에 대한 어떤 요소, 층, 또는 영역의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면들에서 도해된 방위에 추가하여 소자의 다른 방위들을 포함하도록 의도된 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 패키지화된 RF 전력 트랜지스터들을 제공한다. 전형적으로, RF 전력 트랜지스터들은 병렬로 동작하는 복수개의 트랜지스터 셀들을 포함한다. 본 발명의 실시예들에 따른 패키지들 내에 포함될 수 있는 트랜지스터들은, 수평형 확산 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(laterally diffused metal oxide semiconductor field effect transistor, LDMOSFET) 또는 바이폴라 소자들(bipolar devices), 금속 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal semiconductor FET, MESFET) 소자들, 헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터들(heterojunction bipolar transistors, HBTs) 및 고전자 이동도 트랜지스터(high electron mobility transistor, HEMT) 소자들과 같은 다른 반도체 소자들을 포함할 수 있다. 상기 트랜지스터들은 좁거나 넓은 밴드갭(bandgap) 반도체들을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 트랜지스터들은, 실리콘 수평형 확산 금속 산화막 반도체 및/또는 바이폴라 트랜지스터, 및/또는 갈륨-비소 금속 반도체 전계 효과 트랜지스터들(GaAs MESFETs), 인듐-갈륨-인 헤테로 접합 트랜지스터들(InGaP HBTs), 질화갈륨 고전자 이동도 트랜지스터(GaN HEMT) 소자들, 질화갈륨 바이폴라 트랜지스터들 등과 같은 III-V족 소자들(III-V devices)을 포함할 수 있다.
도 1의 패키지(10)에서 개략적으로 나타난 바와 같이, 10 와트 또는 그 이상의 전력을 제공하는 RF 전력 트랜지스터는 개별 소자들로서 패키지화될 수 있다. (예를 들어, 전계 효과 트랜지스터 또는 바이폴라 소자를 포함할 수 있는) 상기 패키지화된 트랜지스터(15)는 통상적으로 RF 입력 리드(14)를 상기 트랜지스터(15)의 컨트롤 전극(예를 들어, 전계 효과 트랜지스터의 게이트(G) 또는 바이폴라 트랜지스터의 베이스(base))과 연결하는 입력 매칭 회로(12)를 포함한다. 상기 트랜지스터(15)는 병렬로 연결된 복수개의 트랜지스터 셀들을 포함하는 큰 주변 RF 트랜지스터일 수 있다. RF 출력 리드(18)는 상기 트랜지스터(15)의 출력 전극(예를 들어, 전계 효과 트랜지스터의 드레인(D)또는 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터(collector) 또는 에미터(emitter))과 연결된다. 도 1에 나타난 바와 같이, 상기 RF 입력 리드(14) 및 상기 RF 출력 리드(18)는 상기 패키지(10) 외부로 연장된다. 상기 전계 효과 트랜지스터(15)의 소스(S)는 그라운드와 연결될 수 있다.
패키지화된 트랜지스터(10)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board, 미도시) 상에 탑재될 수 있다. 또한, 외부의 출력 매칭 회로(external output matching circuit, 미도시)는 상기 인쇄 회로 기판 상에 탑재될 수 있다. 상기 트랜지스터 출력을 RF출력과 연결하기 위해, 바이어스/RF 디플렉서(diplexer, 미도시)가 상기 외부의 출력 매칭 회로와 연결될 수 있다. 나아가, DC 전력 공급기(DC power supply, 미도시)는 상기 트랜지스터의 RF 출력 리드(18)와 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 내부의 매칭 네트워크들은 RF 전력 트랜지스터 패키지들 내에서 제공되어 왔다. 그러나, 전형적으로, 그러한 내부의 매칭 네트워크들은 단일 커패시터를 포함한다. 상술한 바와 같이, 상기 소자 패키지 내에 상기 커패시터를 포함하는 것은 큰 주변 트랜지스터 다이의 인접 셀들 사이에서 더 낮은 주파수 피드백 경로(lower frequency feedback path)를 생성할 수 있고, 상기 더 낮은 주파수 피드백 경로는 전체 소자의 안정성을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 패키지화된 RF 트랜지스터의 내부의 매칭 네트워크는 복수개의 병렬 커패시터들을 포함한다. 와이어본드 연결들(wirebond connection)이 상기 복수개의 커패시터들로부터 멀티-셀(multi-cell) RF 트랜지스터 다이의 각각의 셀들로 제공된다.
예를 들어, 내부의 매칭 네트워크는 상기 멀티-셀 RF 트랜지스터 다이와 인접한, 상기 패키지의 상기 베이스 상의 스플릿 커패시터(split capacitor) 및/또는 다수의 커패시터들을 포함할 수 있다. 복수개의 병렬 커패시터들을 포함하는 입력 매칭 네트워크를 제공하는 것은 상기 낮은 주파수 피드백 경로(들)을 제거하고, 및/또는 감소시킬 수 있으며, 따라서 상기 패키지화된 소자의 안정성이 개선될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따른 패키지화된 RF 트랜지스터(100)가 도 2A에 일반적으로 나타나 있고, 도 2B에 개략적으로 나타나 있다. 나타난 바와 같이, 상기 패키지화된 트랜지스터(100)는 상기 패키지 외부로 연장되는 RF 입력 리드(14) 및 RF 출력 리드(18)를 포함한다. 상기 RF 입력 리드(14)는 입력 매칭 회로(112)를 통해 트랜지스터(115)의 (게이트(G)와 같은) 컨트롤 단자와 연결되고, 상기 트랜지스터는 병렬로 연결된 복수개의 트랜지스터 셀들을 포함할 수 있다. 상기 트랜지스터(115)의 (드레인(D)과 같은) 출력 단자는 상기 RF 출력 리드(18)와 연결된다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 입력 매칭 회로는 다수의 커패시터들을 포함한다. 상기 입력 매칭 회로 내 상기 커패시터들 각각은 상기 RF 트랜지스터(115)의 각각의 트랜지스터 셀과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 RF 전력 트랜지스터(115) 및 입력 매칭 네트워크(112)를 포함하는 패키지(100)의 개략적인 회로도가 도 3에 도시되고, 본 발명의 실시예들에 따른 패키지(100)의 물리적인 레이아웃(physical layout)이 도 4에 도시된다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 패키지(100)는 복수개의 병렬 트랜지스터 셀들(15A 내지 15N)을 포함하는 RF 트랜지스터(115)를 포함한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 비록 도 3이 4개의 병렬 셀들(15A, 15B, 15C, 15N)을 포함하는 RF 트랜지스터(115)를 도시하지만, 상기 RF 트랜지스터(115)는 4개 보다 많은 또는 4개 보다 적은 병렬 셀들을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 상기 트랜지스터 셀들(15A 내지 15N) 각각은 컨트롤 또는 입력 단자 및 출력 단자를 포함한다. 예를 들어, 전계 효과 트랜지스터 소자를 포함하는 실시예들에서, 상기 트랜지스터 셀들 각각은 게이트(G), 드레인(D), 및 소스(S)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트(G)는 상기 컨트롤 또는 입력 단자와 대응되고, 상기 드레인(D)는 상기 출력 단자와 대응되며, 반면에 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 소스(S)는 그라운드와 연결된다.
입력 매칭 네트워크(112)는 RF 신호 입력 리드(14)와 상기 트랜지스터 셀들(15A 내지 15N)의 게이트들(G) 사이에 연결된다. 상기 입력 매칭 회로(112)는 복수개의 유도성 와이어 본드 연결들(inductive wire bond connection)을 포함할 수 있고, 상기 유도성 와이어 본드 연결들은 상기 RF 신호 입력 리드(14)와 커패시터 블록(136) 사이로 연장되는 본드 와이어들(bond wires) 및 상기 커패시터 블록(136)으로부터 상기 트랜지스터들(15A 내지 15N)의 상기 게이트들로 연장되는 본드 와이어들을 포함한다.
상기 입력 매칭 네트워크(112)는 복수개의 입력 매칭 회로들(12A 내지 12N)을 포함하며, 상기 입력 매칭 회로들(12A 내지 12N) 각각은 상기 RF 신호 입력 리드(14)와 상기 RF 트랜지스터(115)의 각각의 셀(15A 내지 15N) 사이에 연결된다. 상기 입력 매칭 네트워크들(12A 내지 12N) 각각은 제 1 인덕턴스(32A 내지 32N), 제 2 인덕턴스(34A 내지 34N) 및 커패시터(36A 내지 36N)를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 RF 입력 리드(14)와, 대응되는 커패시터(36A 내지 36N)의 단자 사이의 와이어 본드 연결에 의해, 상기 제 1 인덕턴스(32A 내지 32N)가 제공될 수 있다. 상기 대응되는 커패시터(36A 내지 36N)의 단자와 상기 RF 트랜지스터(115)의 대응되는 셀(15A 내지 15N)의 입력 단자 사이의 와이어 본드 연결에 의해, 제 2 인덕턴스(34A 내지 34N)가 제공될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 개별 커패시터 소자들 및/또는 스플릿 커패시터를 포함할 수 있는 커패시터 블록(136) 내에서, 상기 입력 매칭 네트워크의 상기 트랜지스터들(36A 내지 36N)이 제공될 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 커패시터 블록(136)은, 공통 유전체(common dielectric, 44) 상에 제공된 복수개의 개별 입력 단자들(38A 내지 38N) 및 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같은 상기 베이스(140) 상의 공통 그라운드 단자(42)를 포함하는 스플릿 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 RF 입력 리드(14)를 상기 입력 단자들(38A 내지 38N)로 연결하는 상기 와이어 본드들(32A 내지 32N) 및 상기 입력 단자들(38A 내지 38N)을 상기 트랜지스터 셀들(15A 내지 15N) 각각의 상기 입력 단자들로 연결하는 와이어 본드들(34A 내지 34N)이 도 5에 부분적으로 도시된다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시예들에서, 상기 트랜지스터 셀들(15A 내지 15N)의 상기 출력 단자들은, 출력 매칭 네트워크(116)를 통해 상기 RF 출력 리드(18)와 연결된다. 출력 매칭 네트워크들의 설계는 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있고, 따라서 본 명세서에 구체적으로 설명될 필요는 없다.
도 4에 나타난 바와 같이, 상기 커패시터 블록(136)은 상기 트랜지스터(15)와 인접하여 상기 패키지(100)의 상기 베이스(140) 상에 탑재될 수 있다. 상기 패키지(100)의 상기 베이스는 상기 트랜지스터(15)가 탑재된 어떤 구조적인 부재(structural member)로 참조될 수 있고, 따라서 기판, 플랜지(flange), 다이 캐리어(die carrier), 또는 그와 같은 것과 대응될 수 있음이 이해될 것이다.
비록 본 발명의 실시예들이 입력 매칭 회로와 관련하여 주로 설명되었지만, 본 발명의 실시예들은 도 3 및 도 4에 도시된 출력 매칭 회로(116)와 같은 출력 매칭 회로에서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따라 도 5에 나타난 스플릿 커패시터를 포함하는 커패시터 블록(136)이 상기 출력 매칭 회로(116) 내에 제공될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 상기 트랜지스터 셀들(15A 내지 15N) 각각의 출력 단자(예를 들어, 드레인(D))는, 예를 들어 유도성 본드 와이어를 통해, 상기 커패시터 블록(136)의 커패시터의 대응되는 입력 단자(38A 내지 38N)와 연결될 수 있다. 마찬가지로 상기 입력 단자들(38A 내지 38N)은, 예를 들어 유도성 본드 와이어를 통해, 상기 RF 출력 리드(18)와 연결될 수 있다. 상기 트랜지스터 다이(115)의 출력에서의 적절한 임피던스 매치를 제공하기 위해, 상기 유도성 본드 와이어들의 길이들 및 상기 커패시터 블록(136) 내 상기 커패시터들의 커패시턴스가 선택될 수 있다.
나아가, 비록 본 명세서의 실시예들이 단일 트랜지스터 다이를 포함하는 패키지화된 RF 트랜지스터들과 관련하여 주로 설명되었으나, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 하나 또는 그 이상의 트랜지스터 다이들을 위해 제공된 다수의 커패시터들을 포함하는 커패시터 블록(136)과 함께, 단일 패키지(100) 내에 다수의 트랜지스터 다이들(115)이 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 패키지화된 RF 전력 트랜지스터는, 안정성이 중요한 넓은 범위의 응용분야들에서 유용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 패키지화된 전력 트랜지스터는 와이맥스(worldwide interoperability for microwave access, WiMAX), WCDMA(wideband code division multiple access), CDMA(code division multiple access) 및/또는 미래 시스템들(4세대 통신)을 포함하는 다른 시스템들과 같은 시스템들 내 응용분야를 포함할 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 실시예들은 전력 트랜지스터의 안정적인 동작이 요구되는 어떤 응용분야들에서 유용할 수 있다.
상기 도면들 및 명세서들에서, 본 발명의 전형적인 실시예들이 개시되었고, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 상기 용어들은 일반적이고 기술적인 의미로 사용된 것일 뿐, 이하의 청구항들에 나타난 본 발명의 범위를 한정하려는 의도는 아니다.

Claims (23)

  1. 베이스;
    상기 베이스 상의 RF 입력 리드;
    상기 베이스 상에 위치하고, 각각이 컨트롤 단자 및 출력 단자를 포함하는 복수개의 RF 트랜지스터 셀들을 포함하는 RF 트랜지스터 다이;
    상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이에 연결된 입력 매칭 네트워크를 포함하고,
    상기 입력 매칭 네트워크는 각각의 입력 단자들을 포함하는 복수개의 커패시터들을 포함하고,
    상기 커패시터들의 상기 입력 단자들은 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들과 연결되며,
    상기 복수개의 커패시터들은 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이의 상기 베이스 상의 커패시터 블록으로서 제공되고,
    상기 커패시터 블록은 공통 그라운드 단자 및 복수개의 개별 입력 단자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 네트워크는 상기 RF 입력 리드와 상기 커패시터들 각각의 상기 입력 단자들 사이의 제 1 와이어 본드들(wire bonds) 및 상기 커패시터들 각각의 상기 입력 단자들과 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들 사이의 제 2 와이어 본드들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 출력 단자들과 연결된 RF 출력 리드; 및
    상기 RF 트랜지스터 다이와 상기 입력 매칭 네트워크를 하우징하는 패키지를 더 포함하고,
    상기 RF 신호 입력 리드 및 상기 RF 신호 출력 리드는 상기 패키지로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 RF 트랜지스터 다이는 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 출력 리드 사이의 상기 베이스 상에 탑재되는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 커패시터 블록은 공통 유전체(common dielectric)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자.
  6. 각각이 컨트롤 단자 및 출력 단자를 포함하는 복수개의 RF 트랜지스터 셀들을 포함하는 RF 트랜지스터 다이;
    RF 입력 리드; 및
    상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이에 연결된 입력 매칭 네트워크를 포함하고,
    상기 입력 매칭 네트워크는 복수개의 입력 단자들을 포함하는 스플릿 커패시터(split capacitor)를 포함하고,
    상기 스플릿 커패시터의 상기 입력 단자들은 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들과 연결되며,
    상기 스플릿 커패시터는 공통 그라운드 단자 및 공통 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 입력 네트워크는 상기 RF 입력 리드와 상기 스플릿 커패시터의 각각의 입력 단자들 사이의 제 1 와이어 본드들 및 상기 스플릿 커패시터의 상기 각각의 입력 단자들과 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들 사이의 제 2 와이어 본드들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 출력 단자들과 연결된 RF 출력 리드; 및
    상기 RF 트랜지스터 다이 및 상기 입력 매칭 네트워크를 하우징하는 패키지를 더 포함하고,
    상기 RF 신호 입력 리드 및 상기 RF 신호 출력 리드는 상기 패키지로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    베이스를 더 포함하고,
    상기 RF 트랜지스터 다이는 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 출력 리드 사이의 상기 베이스 상에 탑재되고,
    상기 스플릿 커패시터는 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이의 상기 베이스 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자.
  10. 각각이 컨트롤 단자 및 출력 단자를 포함하는 복수개의 RF 트랜지스터 셀들을 포함하는 트랜지스터를 베이스 상에 탑재하는 단계;
    RF 입력 리드와 RF 트랜지스터 다이 사이의 상기 베이스 상에 공통 그라운드 단자 및 복수개의 개별 입력 단자들을 포함하는 커패시터 블록을 탑재하는 단계를 포함하는, 복수개의 커패시터들을 상기 베이스 상에 탑재하는 단계;
    상기 커패시터들의 상기 개별 입력 단자들을 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들과 연결하는 단계; 및
    RF 입력 리드를 상기 커패시터들의 상기 개별 입력 단자들과 연결하는 단계를 포함하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자의 형성 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 트랜지스터 및 상기 복수개의 커패시터들을 봉지하는 패키지 하우징(package housing)을 상기 베이스 상에 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 RF 입력 리드는 상기 패키지 하우징으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자의 형성 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 RF 입력 리드를 상기 커패시터들의 상기 개별 입력 단자들과 연결하는 단계는, 상기 RF 입력 리드와 상기 커패시터들 각각의 상기 개별 입력 단자들 사이에 제 1 와이어 본드들을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 커패시터들의 상기 개별 입력 단자들을 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들과 연결하는 단계는 상기 커패시터들 각각의 상기 개별 입력 단자들과 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 컨트롤 단자들 사이에 제 2 와이어 본드들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자의 형성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    RF 출력 리드를 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 상기 출력 단자들과 연결하는 단계; 및
    상기 RF 트랜지스터 다이 및 상기 복수개의 커패시터들을 하우징하는 패키지 하우징을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 RF 신호 입력 리드 및 상기 RF 신호 출력 리드는 상기 패키지 하우징으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자의 형성 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 RF 입력 리드와 상기 RF 출력 리드 사이의 상기 베이스 상에 상기 RF 트랜지스터 다이를 탑재하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자의 형성 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 커패시터 블록은 공통 유전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자의 형성 방법.
  16. 각각이 컨트롤 단자 및 출력 단자를 포함하는 복수개의 RF 트랜지스터 셀들을 포함하는 RF 트랜지스터 다이;
    RF 입력 리드 및 RF 출력 리드; 및
    복수개의 커패시터들을 포함하며, 상기 RF 입력 리드 또는 상기 RF 출력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이에 연결된 매칭 네트워크를 포함하고,
    상기 복수개의 커패시터들은 상기 RF 입력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이의 베이스 상의 커패시터 블록으로서 제공되고,
    상기 커패시터 블록은 공통 그라운드 단자 및 복수개의 개별 입력 단자들을 포함하며,
    상기 커패시터들의 상기 개별 입력 단자들은 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 대응되는 컨트롤 단자들 또는 출력 단자들과 연결되는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 매칭 네트워크는 상기 RF 출력 리드와 상기 RF 트랜지스터 다이 사이에 연결된 출력 매칭 네트워크를 포함하고,
    상기 커패시터들의 상기 개별 입력 단자들은 상기 RF 트랜지스터 셀들 각각의 대응되는 출력 단자들과 연결되는 것을 특징으로 하는 패키지화된 RF 트랜지스터 소자.
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