[发明专利]用于射频晶体管输出匹配的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及射频(RF)器件以及制造和操作射频器件的领域。更具体的，本发明涉及包括输出补偿电路的RF器件，补偿电路例如用于RF晶体管的补偿电路。

背景技术

射频(RF)晶体管，例如中频或高频功率晶体管，被广泛使用。这些器件典型地受到寄生输出电容C_out的影响，其工作带宽、功率效率和功率增益受限制。典型的是，后面的问题通过增加补偿元件来解决，补偿元件通常是补偿电感，或者内部并联电感，被称作INSHIN。典型的是，补偿元件通过解耦电容被连接在RF器件的输出和地之间。通过这种方式，通过寄生输出电容C_out在工作处频率获得并联谐振，使器件的输出阻抗增加，具有较小的虚部，这有助于在需要的频带获得器件输出对负载更好的匹配。图1中给出了这种输出补偿电路的典型设计，其中示出了RF器件10包括RF晶体管12例如RF功率晶体管、输出补偿电路14和前置匹配电路16。RF器件10还包括输入引线18和输出引线20。部件之间的不同互连通过键合线22设置。使用输出补偿电路的RF功率器件的优化已在例如专利申请WO 02/058149A1中描述，描述了包括两个电容的输出补偿级，从而能获得晶体管的双重内部后置匹配。其优点是输出补偿级与晶体管输出电极、输出引线间键合线之间的互感耦合几率减小，提供了更好的输出补偿。

但是在上述已有技术的系统中，键合线长度很长，且将晶体管管芯输出连接到输出引线的键合线的等效寄生电感值不能降低到某特定值以下。该寄生电感对器件若干工作方面都有负面影响，例如工作带宽、功率效率、可靠性、可获增益和最大功率等。

发明内容

本发明的目的是给出一种带有输出补偿电路的电子RF器件，其具有改进的RF性能，例如在RF频率处具有改进的功率增益和功率效率。另一目的是给出制造该种电子RF器件的方法。

上述目的通过根据本发明的方法和器件完成。

本发明涉及一种电子RF器件，该电子RF器件包括输入引线和输出引线、晶体管和用来补偿晶体管寄生输出电容C_out的输出补偿电路，输出补偿电路物理上位于输入引线和晶体管之间。电子RF器件可以产生RF功率。“物理上位于”意思是“被置于”。“输出补偿电路物理上位于输入引线和晶体管之间”意思是“输出补偿电路的解耦电容被置于离电子RF输入引线比离晶体管输出电极更近，也就是距离更短”。将输出补偿电路的物理位置放在输入引线和晶体管之间，能够大大减少连接晶体管输出电极与电子RF器件输出引线的键合线的长度。这些键合线长度的减少可以获得更好的带宽，也就是例如使用该RF器件时更宽的带宽。键合线长度的减少也可以改善热功率耗散，从而形成更稳定的器件。该特定设计的另一优点是，相比已有技术中将输出补偿电路物理置于晶体管和器件输出引线之间的器件来说，能获得更高的功率效率。

晶体管可以包括第一主电极、作为输出电极的第二主电极、和控制电极，其中输出电极通过键合线L_output连接到输出引线。在单极晶体管的情况下，第一主电极可以是源电极，第二主电极可以是漏电极，而控制电极可以是栅电极。晶体管可以是横向扩散金属氧化物半导体晶体管。因此，控制电极可以是横向扩散金属氧化物半导体晶体管的栅电极。包括建议的输出补偿电路配置的该RF器件如RF功率器件的优点是，能获得晶体管的功率比例与控制电极宽度(例如，栅电极宽度W_g)之间的更好特性以及更高的输出电极效率。另一优点是RF器件能基于标准元件，例如LDMOS晶体管。

输出补偿电路和晶体管可以置于单一管芯中。此优点是RF器件如RF功率器件可以具有紧凑系统设计，使得封装中器件需要的空间较小。另一优点是器件可以更容易的制造，因为可以执行在单一管芯上的处理。需要的衬底尺寸也可以减小，从而成本降低。

输出补偿电路可包括电容C_comp，电容C_comp通过键合线L_comp连接到晶体管的输出电极。该RF器件的优点是，可以使用标准的输出补偿电路，例如INSHIN电路。使用标准元件可以获得更低的制造成本。

由键合线L_comp确定的电感可用作反馈信号源。这种反馈信号可以方便的用于优化RF器件的工作品质。

电子器件还可包括前置匹配电路，通过键合线L_pre match连接到控制电极。该RF器件的优点是可以设置前置匹配电路，使获得改进的输入阻抗范围，例如扩展的阻抗范围。