專利名稱：具有基極條和集電極條的功率放大器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體放大器。
背景技術：
近年來，移動通訊裝置有了實質性的發展，主要是蜂窩式電話和個人數字助理。這些裝置需要不斷地增大增能效率(PAE)來獲得長的電池壽命以支持增加通話時間。近年來，這些裝置中的發送放大器已經向砷化鎵(GaAs)異質結雙極晶體管(HBT)技術發展。HBT提供的一個優點具有在小面積范圍內實現高能密度的性能。基于兩種、三種或四種合金的半導體化合物GaAs和磷化銦(InP)在這點上能很好地工作，且其所提供的優點優越于在大多數應用中發現的基于硅的器件。然而，半導體化合物的一個缺點是與硅相比，具有相對較差的熱傳導性，將導致各自器件的自加熱，從而造成不穩定工作。
除了減少的電池能量需求外，蜂窩式電話的尺寸和其中相應的電路也在不斷地減小。然而，為了維持清晰的通訊信號，對裝置發送功率的需求保持不變。減小的電路尺寸和發送功率需求一起導致功率密度的增加，當其與散熱問題結合在一起時，將導致這些器件的較高工作溫度并進一步降低器件的長期可靠性。
為保持用于大功率應用的晶體管的性能，通常將晶體管分成許多以并聯形式電連接的小晶體管。然而，由于晶體管和用于向晶體管輸入信號和從晶體管輸出信號的相關晶體管引腳的數目更多，熱穩定性變得具有挑戰性。特別地，接近晶體管陣列中心的器件比在陣列邊緣的晶體管易于在高溫下工作，從而導致總體上熱穩定性差。在使用雙極晶體管技術的功率放大器中，一般通過應用分布式鎮流電阻來解決這一問題，因為分布式鎮流電阻可以減小晶體管的總體熱電阻以提高其熱穩定性。
制作HBT的工藝開始于淀積外延晶體層，其形成各個HBT的有源材料。接下來的工藝步驟是從晶片的表面上掩模和刻蝕掉晶體管材料來對每一個晶體管進行構圖。這提供了一種電接觸HBT的集電極、基極、和發射層的方法。通過電極橫穿放大器和絕緣材料的信號路徑用以減小電容和電感。
發明內容
然而，現有技術的一個問題是設備版圖設計的效率低和將寶貴的外延晶體管材料用作用于內部連線、電極和各種各樣的其它無源元件的襯底基區，導致管芯面積的使用效率低。在材料上構圖有內部連線，該材料還可另外提供附加的晶體管，從而允許更多寶貴的晶片面積投入更好的使用。這樣有利于提供減小尺寸的器件及這種器件的制造方法，其通過從給定的晶片上實現更多的管芯來降低制造成本。還有利于從有源器件中有效地散熱以便不影響器件的工作，為射頻(″RF″)信號放大提供一個更穩定的環境，并提供一個更有效且簡潔的方法以在多個晶體管單元中分配dc偏壓。
在一個實施例中，半導體放大器包括至少一個包括在襯底上的多個晶體管單元的放大單元和至少一個形成跨越一組晶體管的一個空氣橋的集電極條。由于集電極條在集電極和接觸墊之間形成電連接，接觸襯墊可以為晶體管的集電極提供一個信號輸出。
一對相鄰的晶體管可以共享集電極接觸材料和亞集電極。集電極條的一個橋可以與第一對相鄰晶體管和相鄰的第二對相鄰晶體管的集電極接觸材料相連。集電極條的橋可以橫跨第一對相鄰晶體管中的一個晶體管和第二對相鄰晶體管中的一個晶體管。
在第二實施例中，放大器包括一個設置在襯底背面的接地以及設置在襯底正面的放大單元，與晶體管發射極電連接的多個電極和多個穿過襯底的接地通路。接地通路可以與電極連接且允許直流(DC)和射頻(RF)電流的至少一個流過接地導電層。相鄰的一對晶體管的發射極可以經過一個電極與相應的通路相連。可以按行排列晶體管，且通路可以與晶體管隔行相鄰。
在第三實施例中，放大器可以包括多個與晶體管基極相連的電阻元件和至少一個連接電阻元件且形成電阻元件上的空氣橋的基極條。相鄰的一對晶體管可以共享一個電阻元件。電容可以與晶體管的基極和對稱的級間供給裝置相連，配置對稱的級間供給裝置接收輸入信號且向電容提供輸入信號。另外添加偏壓電路以調節晶體管的DC電流。
現在參考下面的附圖通過示例對本發明進行詳細描述，附圖中圖1示出根據一個實施例的異質結雙極晶體管單元的剖面圖；圖2示出根據一個實施例的晶體管單元的剖面圖；圖3示出根據一個實施例的跨越幾個晶體管單元的集電極條的剖面圖；圖4示出根據一個實施例的在封裝之前的放大器的俯視圖；圖5是根據一個實施例的放大器的電路圖；和圖6示出根據一個實施例的基極條的剖面圖。
具體實施例方式
雖然為減小熱電阻問題的可能的解決方法包括用倒裝片從器件頂部散熱，可是這一方法帶來包括增加工藝步驟和費用的實際制造問題。另一解決方案通過熱傳導材料(一般主要為金屬例如金)將熱從晶體管傳導出以盡可能地在大面積區域驅散熱。這有助于減輕內部晶體管的熱以提供穩定的工作，但是需要增加面積，因此是昂貴的。另外的解決實施例是減薄襯底以減小晶體管下的熱電阻，但這會增加襯底的易碎性。
在本發明的一個實施例中，將示出高性能放大器，并對其進行詳細描述，該放大器是用于手提蜂窩式電話和其它無線裝置。該放大器包括功率異質結雙極晶體管，一般地該晶體管的集電極和基極各自分別地用空氣橋連接。空氣橋是各電子元件之間的內部連線，這些電子元件利用襯底上的垂直空間而不是襯底上的橫向空間。空氣橋的跨度與其下的襯底上的電子元件分隔開，電子元件包括晶體管、電阻和內部連線。空氣橋的使用減小了放大器和管芯的尺寸，并且允許在緊靠晶體管的附近設置形成電接地的多個大通路，從而提高熱驅散的效率和減小接地電感。尺寸的減小量接近于所用空氣橋的寬度。接地電感減小有益于放大器的電穩定性和射頻(RF)性能。電極的定位允許發射極接觸以導通到地線的電流，且將產生的熱通過多個通路傳導到襯底背面的接地面(金屬)。這些實施例的一個優點是由于減小熱電阻允許晶體管的間隔更小，從各自晶片中獲得的管芯或放大器的數目增加。這特別有利于大大減小制造成本。
圖1示出根據一個實施例的異質結雙極晶體管(HBT)單元100的剖面圖。在半絕緣半導體的襯底102的頂部將晶體管單元100制造成臺式結構。通常用外延生長技術形成晶體管單元100，然后用本領域公知的常規光刻工藝(例如曝光、構圖顯影、清洗、金屬化)對其處理。這里HBT單元100是基于InGaP/GaAs的，其它結構也可以用不同的材料系，例如III-V半導體化合物系，如GaAs/AlGaAs、InGaAs/InP，或InP/GaAsSb，或元素系如SiGe。材料的特性如摻雜和用于制造晶體管的工藝是半導體制造領域的公知技術，因此在這里不再提供。
晶體管單元100包括襯底102，該襯底為晶體管提供機械支撐并作為介質通過此介質將由電路產生的大部分熱散發。在襯底102上設置亞集電極區(亞集電極)104且在亞集電極104上設置集電極區(集電極)110。亞集電極104在集電極接觸106和集電極110之間提供良好的導電性。在集電極110上設置基區(基極)112且在基極112上設置發射區(發射極)120。集電極接觸106被設置在亞集電極104上，且與集電極110相鄰，且在該結構上設置內部連線集電極金屬化層(集電極內部連線)108。同樣地，基極接觸114與內部連線基極金屬化層(基極內部連線)116接觸。在基極112上設置基極接觸114且內部連線發射極金屬化層(發射極內部連線)124與設置在發射極120上的發射極接觸122相連。在基極112和發射極120之間可以設置凸緣區(凸緣)118，其取決于材料系。在基極112上設置第一絕緣/鈍化層128，其包圍在基極112上的各層。在整個晶體管上除金屬化層之外設置第二絕緣/鈍化層126。通過在絕緣層126和128中蝕刻接觸孔、淀積金屬化層然后去除過量的金屬化層從而形成對應晶體管100的各區的接觸。相同的內部連線金屬化層用于為集電極(108)、基極(116)和發射極(124)形成各自的內部連線金屬化層。
集電極接觸106，類似基極和發射極接觸114和122，向各自的接觸提供更好的金屬化粘附性，同時在金屬化層和各自接觸間提供良電導性。集電極、基極和發射極金屬化層108、116和124也被稱為電極或內部連線。
用適當的介電材料形成絕緣/鈍化層126和128。優選地，第一第二絕緣/鈍化層126和128是SiN，但也可用其它材料(SiO2、聚酰亞胺、BCB)，這視其設計和下墊的材料系而定。在示出實施例中的第一絕緣層128比第二絕緣層126薄。在一個實例中，第一絕緣層128的厚度大約為50nm而第二絕緣層126的厚度大約為150nm。然而，絕緣層的數目、這些層的厚度和成份會隨著器件和其中的材料特性而改變。
圖2示出穿過跨越一對晶體管單元200且連接一對晶體管單元200的集電極條210的剖面圖。將晶體管單元200排列成彼此相對的一對。成對晶體管單元的第一晶體管202的發射極124與成對晶體管單元的第二晶體管204相連。相連的成對發射極也稱作導電內部連線124。這個導電內部連線124不僅散發來自發射極的熱，還將導電內部連線所連接的各晶體管單元202和204的發射極接地。
相鄰于成對晶體管單元202和204的公共區220沒有形成晶體管單元的各層(例如亞集電極、集電極)，用刻蝕工藝在先前已經被去除。發射極內部連線124從絕緣層126和128上的發射極接觸122延伸并連接到相鄰的區220。發射極內部連線124還與接地通路490沿著導電構圖(未示出)電連接且熱連接。在圖4中示出置于平面外的、在圖2中未示出的接地通路490。發射極導電內部連線124可以用本領域任何公知的導體形成，例如TiPtAu、Cu或Al。
與發射極內部連線124類似，成對晶體管單元202和204的集電極內部連線212與其它晶體管單元的集電極內部連線電接觸。然而，當在襯底206的表面上設置發射極內部連線124時，集電極內部連線212被連接作為跨越兩個成對晶體管單元202和204和包括相鄰于成對晶體管單元202和204的區220的空氣橋210。集電極內部連線212可以用本領域任何公知的導體形成，例如TiPtAu、Cu或Al。
在半導體制造領域中形成空氣橋210的方法是非常公知的。為制造集電極空氣橋210，例如，首先在晶體管202和204以及相鄰區220上形成正性或負性光刻膠的犧牲層。為形成犧牲層，應用限定集電極條212和下墊金屬之間的接觸的接線柱層(post layer)和限定集電極條212橫向尺寸的跨度層。在形成光刻膠之后，通過淀積或電鍍制造內部連線，然后用溶劑如丙酮除去光刻膠留下空氣間隙。根據一個實施例的空氣橋210跨越多個晶體管單元的臺面。
在圖3中示出放大器300中的多個晶體管單元302、304、306和在晶體管單元302、304、306之間的內部連線的擴展剖面圖。在圖3的剖面圖中，示出相鄰的晶體管單元302和304以及相鄰的晶體管單元304和306。在聯合的集電極接觸308處將集電極內部連線312和314連接在一起以形成組成集電極條310的空氣橋。不共享共發射極內部連線316的相鄰的晶體管302和304共享共集電極接觸308。因而，特定集電極條310的空氣橋312通過橋跨越(如垂直重疊)成對的相鄰晶體管單元302和304中的一個和另一組成對的相鄰晶體管單元的一個相鄰的晶體管306來連接相鄰晶體管單元302和304的共享集電極接觸材料308(和亞集電極材料)。而且，共享一個公共集電極接觸308的晶體管單元302和304還共享一個共基極鎮流電阻，這將在下面描述。
圖4中示出根據一個實施例的放大器400的俯視圖，而圖5中示出放大器400的電路圖。放大器400包括至少一個主放大器單元410，該主放大器單元包括排列成一排或多排的多個晶體管單元，例如圖2的晶體管單元202、204。圖2中示出的晶體管單元被設置在放大器400中的集電極條450的下面。
除至少一個主放大器單元410之外，放大器400包括前級放大電路(前級放大器)420和一個穩態電路430。前級放大器或第一級放大器420配置得用以接收輸入信號和向放大器單元410中輸出前級放大的信號。前級放大器420包括放大單元，該放大單元與每個主放大器單元或第二級放大器410相比較，其具有減小數目的晶體管單元和相關連接的元件。偏壓電路430為放大器400的兩級——前級放大器420和主放大器單元410建立DC電流。
此外，由于偏壓電路430作為溫度函數的特性中的變化會跟隨放大階段410和420的特性變化，偏壓電路430為DC偏壓電流的熱穩定性帶來益處。當前級放大器420和偏壓電路430與每個放大器單元410的晶體管的基極相連時，一個公共輸出連接襯墊440與第二級放大器410的晶體管單元的集電極相連接。
在晶體管單元的每一排中，用集電極條450并聯這排中晶體管的集電極，該集電極條450跨越那排的各器件。在不同的位置，集電極條450與公共輸出連接墊440依序連接。因而，配置公共輸出連接墊440以接收從晶體管單元輸出的RF信號。從公共輸出連接墊440提取放大器400的輸出信號并將其提供給外部元件(未示出)。
同樣地，配置前級放大器420以向對稱的級間供給裝置460提供前級放大的信號，該級間供給裝置隨后將前級放大的信號分配給與放大器單元410中的晶體管的基極相連的電容470。
在每一個放大器級410和420中用基極偏壓條480設置基極偏壓。圖6中示出通過這些基極條480的一個放大器400的部分橫截面。圖6中示出的放大器部分500含有包括空氣橋512的基極條510，該空氣橋512同圖2的集電極條450一樣跨越襯底502上的元件。因而對稱的級間供給裝置460向第二級的晶體管單元的基極提供已經被前級放大器420放大的輸入信號以便進一步將其放大。以與集電極條在集電極之間提供并聯接觸非常類似的方式，基極條512在與放大器單元410、420中的每個晶體管單元的基極終端直接相連的基極鎮流電阻502之間提供并聯的接觸。用與集電極條450相同的工藝步驟和材料來形成基極條512。
通過應用在晶體管單元上以并聯方式設置的集電極和基極條450、480的組合可以獲得有益效果。一個有益效果可以是集電極和基極條450、480允許省略了在晶片上構圖的常規集電極和基極內部連線。第一級放大器單元420和第二級放大器單元410可以更為簡潔，且用于每個放大器單元410、420的面積的數量可以減少。相應地，這樣可以減小用于給定放大器400的管芯的整體尺寸，因此，節省了管芯上的寶貴的面積并允許從給定的晶片上制造更多的管芯。因此，為制造放大器400所需的材料的數量可以減少，同時減少了下層材料的浪費和生產放大器400的制造成本。在圖4的具體設計中，例如，集電極和基極條的使用分別減小大約20％和13％的管芯尺寸。然而值得注意的是，這些數量會隨著具體的版圖設計而改變。此外，減小的管芯尺寸可以允許縮小用于放大器400的封裝的可選擇項。用于放大器的接地電感的減少還可以導致放大器展示出更高的可用的增益且潛在地提高了放大器的整體效率。
在一實施例中，設置加偏壓至晶體管單元的基極的dc電壓，在其它應用中，也可以直接從電源施加dc電壓。將偏壓電路430連接到電阻元件(如基極鎮流電阻)504，該電阻元件相應地通過第一內部連線金屬506連接到晶體管單元的基極(未示出)。基極鎮流電阻504限制從dc電流源流經晶體管單元基極的電流，為晶體管單元建立工作偏壓值點，且確保維持熱穩定性。在這一實施例中，共享公共集電極接觸的一對相同的晶體管單元還共享公共的鎮流電阻，盡管共享每一個鎮流電阻的晶體管單元的數量受熱不穩定性的限制。在其它應用中，基極鎮流電阻的數量可以增加至與晶體管單元相同的數量或減少至高的比率，如每四個晶體管單元對應一個電阻。
用薄膜電阻金屬制造實施例中示出的基極鎮流電阻，特別是NiCr，當然也可以使用其它合適的材料。實現這種電阻的另一辦法是在一個外延層內形成電阻，如亞集電極、基極或發射極層。對于薄膜電阻器，制造電阻器和電阻器連接的一種方法包括通過已經過構圖的光刻膠在襯底上制造電阻，隨后去除光刻膠。在電阻上淀積鈍化層如SiN，構圖另一層光刻膠，在鈍化層中蝕刻出到電阻的接觸孔，然后去除光刻膠。在每個電阻的相對側設置接觸孔，以在其間具有大部分電阻值的電阻上形成接觸點。淀積另一層光刻膠并對其進行構圖，用金屬形成通向晶體管的內部連線，并淀積空氣橋接觸部分，然后去除光刻膠。優選地用與基極和集電極條相同的金屬制造內部連線金屬，例如TiPtAu。空氣橋接觸部分提供用于在空氣橋和電阻之間的接觸金屬化層。然后形成通向偏壓電路的基極條，其允許偏壓電路和晶體管單元的基極之間通過電阻并聯接觸。可以同時并和放大器中其它元件的接觸相一致地完成基極接觸的制造。可以用濺射、蒸鍍、涂布或其它制造方法形成用于形成與晶體管單元的基極的接觸的、不同的金屬和鈍化層。另外，除其它常規步驟之外，沒有明確提到的制造步驟可以包括根據需要在不同步驟之間的晶片的清洗。
共享一個共集電極接觸308和一個基極鎮流電阻504的相同的成對晶體管單元302、304還分享一個公共電容器470。來自前級放大器420的信號經由對稱的級間供給裝置460流向電容器470和特定的晶體管單元100或成對晶體管單元的基極112。對稱的級間供給裝置460與公共的下電極(未示出)相連，該下電極在每個電容器470的下面延伸。在對稱級間供給裝置460的任何一個端部電極上設置位于對稱級間供給裝置460和下電極之間的連線。連接不同排的晶體管單元100的基極112的空氣橋480必須設置在這些連線之上。電容器470的相鄰排的組與下電極重疊。電容器470用于截止來自RF電路的DC偏壓。改變電容器470的數量和數值與基極鎮流電阻504一起允許響應的調節并且該數量和數值取決于器件的設計(除此之外，例如，通過結合襯墊與對稱級間供給裝置相連的外部電容器或電感器)。電容器的上板極(未示出)與相關的成對晶體管單元的基極相連。
如圖4和5中所示，將晶體管單元排的每排用一排接地通路490或用電容器470排隔開，接地通路490排或電容器470排都與晶體管單元排并聯。晶體管單元的排的發射極與設置與晶體管單元相鄰的接地通路490相連。每排的接地通路490用金屬化層相連以形成熱接觸和電接觸。因而，如圖示，使用從基極條480和集電極條450可以得到的額外的面積將金屬化的接地平面更加靠近晶體管排。這相應地增加了第一和第二級放大器410和420的熱傳導性同時減少對地的電感量(由于緊密的接近)。
接地通路由穿透襯底蝕刻并隨后用金屬化層覆蓋的開孔組成，因而能向接地平面(未示出)背側，即設置在襯底背面上的接地平面，實施電傳導性。一般地，接地通路可以是圓柱形或圓錐形，然而，還可能是其它的形狀如矩形或正方形，這取決于具體的工藝。在一個實施例中接地通路的深度也就是襯底的厚度為大約4mils。低于大約4mils，襯底將會變得非常脆弱且裝配的難度會相應的增加。
與集電極條布局和基極源結合的接地通路的附加金屬提高了從晶體管單元去除熱的能力，因為與金屬相比較半導體襯底顯示出相對較弱的熱傳導性。因而，在一實施例中，通過增加接地通路的數量和尺寸來獲得晶體管中散熱的提高。然而如實施例中示出的，接地通路比單個的晶體管單元大，因而在每排中通路比晶體管單元少，由于工藝和襯底的機械特性，通路的尺寸和數目受到限制。
在發射極和地線之間增加金屬化層的另一優點是減少發射電極中的電感。在電方面，通路等同于電感和電阻接地。因而，隨著并聯通路數目的增加，并聯電感值和電阻按照Z/N減少，此處，Z是單個通路的電感值或電阻值而N是通路的數量。這將導致電路的電穩定性的提高。
此外，集電極和基極條的應用，因而省略了沿襯底表面制造的集電極和基極內部連線，允許比常規放大器更加靠近晶體管單元設置接地通路以減少電阻值和電感值兩者。在一例子中，晶體管單元和接地通路之間的距離從大約30μm減至10μm，對地的電感值減少23％。
一般地，對于功率放大器，由于隨著電感值的減少電路的穩定性會提高，因此優選較低的地線電感值。這使得增益增加和作為該增益函數的增能效率(PAE)也相應地增加。因此，由于通路可以緊密地靠近晶體管單元，圖4的配置與包含在襯底上制造的基極和集電極內部連線的類似結構相比較具有減小的電感值。隨著管芯的外圍的增加或工作頻率增加，減小電感的好處也在增加。如圖4中所示從襯底表面去除集電極和基極條，會產生另外一個好處，就是由于GaAs襯底是一種相對有損耗的介質，因而進一步地增加PAE。
雖然未示出，可以使用不止一排與相同的集電極墊相連的晶體管單元。在這種情況中，起于集電極襯墊的其它集電極條會連接到用于后排中的那些晶體管單元的集電極。對于其它晶體管單元排，可以采用與用于集電極連接的方法相同的方法。
僅作為舉例，晶體管單元的典型尺寸包括大約20-30μm的、在圖2的剖面示圖方向上的晶體管單元的間距和大約30μm的晶體管單元的長度。發射極內部連線的厚度大約為2.2μm，而集電極內部連線的厚度大約為3μm。空氣橋有大約3μm的厚度。在空氣橋和下面結構中的最高點之間的最小距離，大約2-3μm，存在于在結構頂部的發射極內部連線和空氣橋之間。通路可以降低至大約5μm，但通常會更大以允許電路散熱的改進。晶體管單元、集電極和基極條和放大器的其它元件的尺寸取決于設計特性，因而根據需要可以制造出其它尺寸。
用于在特定蜂窩式電話中工作的放大器的一個實施例中，放大器提供大約在800MHz至2.5GHz范圍內的放大。更具體的，在一實施例中，放大器設計得用于范圍在大約824-849MHz內的有效工作。對于這樣一個放大器，小信號和線性增益通常為大約29dB，最小輸出功率大約為28.5dBm，相鄰頻道功率比大約為-47dBc，線性功效至少為35％，CW輸出功率通常為大約31.5dBm，CW功效大約為51％，并且靜態電流大約為100mA。
在不同的實施例中，半導體放大器包括至少一個包括多個在襯底上的異質結晶體管的放大器單元和至少一個形成跨越一組晶體管的空氣橋的集電極條。半導體放大器可以選擇地或附加地包括通過襯底將晶體管的發射極與地線相連的通路。類似地，半導體放大器可以選擇地或附加地包括至少一個連接放大器單元中的電阻元件的基極條，該基極條還形成跨越電阻元件的空氣橋。這些實施例制造出具有增加散熱和減小地線電感的減小尺寸的放大器。
本發明包括可以應用于手提式蜂窩電話和其它裝置中的高性能放大器。放大器的其它應用可以包括用于高功率應用或通信的激光驅動器應用中的使用。雖然示出并詳細描述了本發明的特定實施例，但可以進行修改。因此，意圖在附加權利要求中涵蓋這些遵循發明的真正精神和范圍的變化和修改。
權利要求
1.一種半導體放大器，包括半導體襯底；至少一個包括多個設置在襯底上的晶體管單元的放大器單元，每一個晶體管單元具有一個集電極；接觸襯墊，該接觸襯墊向晶體管單元的集電極提供信號輸出；和至少一個集電極條，該集電極條形成跨越一組晶體管單元的空氣橋，集電極條與集電極和接觸墊電連接。
2.根據權利要求1的半導體放大器，其中，晶體管單元是異質結雙極晶體管單元。
3.根據權利要求1的半導體放大器，其中，晶體管單元包括設置在襯底上的亞集電極，集電極與亞集電極電接觸；與亞集電極電接觸的集電極接觸材料，集電極接觸材料與集電極分開；與集電極電接觸的基極；與基極電接觸的基極接觸材料；與基極電接觸且與基極接觸材料分開的發射極；和與發射極電接觸的發射極接觸材料，至少一個與集電極接觸材料接觸的集電極條。
4.根據權利要求1的半導體放大器，其中，相鄰的一對晶體管單元共享集電極接觸材料和亞集電極。
5.根據權利要求4的半導體放大器，其中，集電極條的一個橋與第一對相鄰的晶體管單元和相鄰的第二對晶體管單元的集電極接觸材料相連接。
6.根據權利要求5的半導體放大器，其中，集電極條的一個橋跨越第一對相鄰的晶體管單元的一個晶體管單元和第二對相鄰晶體管單元的一個晶體管單元。
7.根據權利要求1的半導體放大器，還包括包括晶體管單元的前級放大器單元；對稱的級間供給裝置，配置該裝置以接收前級放大器單元的信號輸出；和至少一個集電極條，該集電極條在前級放大器單元中的晶體管單元的集電極與對稱級間供給裝置之間提供電連接，其中前級放大器的輸出作為輸入提供給至少一個放大器單元。
8.根據權利要求1的半導體放大器，其中，排列晶體管單元以達到均勻的熱分布。
9.根據權利要求1的半導體放大器，其中，放大器包括GaAs。
10.根據權利要求1的半導體放大器，其中，晶體管單元包括單個的臺式結構。
11.根據權利要求1的半導體放大器，還包括設置在半導體背面的接地面，在半導體正面至少設置一個放大器單元；多個與晶體管單元發射極電連接的電極；和多個穿過襯底的接地通路，接地通路與電極相連并允許直流(DC)和射頻(RF)電流流向接地面。
12.根據權利要求11的半導體放大器，其中，相鄰的成對晶體管單元的發射極通過一個電極與相應的通路相連接。
13.根據權利要求11的放大器，其中，晶體管單元按行排列，通路與晶體管隔行相鄰。
14.根據權利要求12的半導體放大器，其中，相鄰的一對晶體管單元包括第一對相鄰晶體管單元的一個晶體管單元和第二對晶體管單元的一個晶體管單元，且相鄰的成對晶體管單元共享集電極接觸材料和亞集電極。
15.根據權利要求14的半導體放大器，其中，集電極條的一個橋與相鄰的一對晶體管單元的集電極接觸材料相連接。
16.根據權利要求15的半導體放大器，其中，集電極條的一個橋跨越相鄰的一對晶體管單元。
17.根據權利要求11的半導體放大器，其中，放大器具有比連接在通路上的晶體管少的通路。
18.半導體放大器包括襯底；至少一個包括多個設置在襯底上的晶體管單元的放大器單元，晶體管單元包括基極；多個與晶體管單元基極相連的電阻元件；和至少一個連接電阻元件的基極條，至少一個基極條形成有位于電阻元件之上的空氣橋。
19.根據權利要求18的半導體放大器，其中，晶體管單元是異質結雙極晶體管單元。
20.根據權利要求18的半導體放大器，其中，相鄰的成對晶體管單元共享一個電阻元件。
21.根據權利要求18的半導體放大器，其中，每一組晶體管單元具有與晶體管相關聯的單獨電阻元件。
22.根據權利要求18的半導體放大器，其中，晶體管單元包括設置在襯底上的亞集電極；與亞集電極電接觸的集電極，與集電極電接觸的基極；與亞集電極電接觸的集電極接觸材料，與集電極接觸材料分開的集電極；與基極電接觸的基極接觸材料；與基極電接觸且與基極接觸材料分開的發射極；和與發射極電接觸的發射極接觸材料，與基極接觸材料電接觸的基極條。
23.根據權利要求18的半導體放大器，還包括偏壓電路，該偏壓電路調節基極偏壓并向基極提供熱反饋，基極條將電阻元件電連接到偏壓電路。
24.根據權利要求18的半導體放大器，還包括與晶體管單元基極相連的電容；和對稱的級間供給裝置，培植該裝置以接收輸入信號以及向電容提供輸入信號。
25.根據權利要求24的半導體放大器，還包括配置得向對稱的級間供給裝置提供輸入信號的前級放大器單元，該前級放大器單元包括異質結雙極晶體管單元和至少一個在前級放大器單元中的晶體管單元的集電極和對稱級間供給裝置之間提供電連接的集電極條。
26.根據權利要求18的放大器單元，還包括設置在半導體背面上的接地面，至少一個設置在半導體正面的放大器單元；多個與晶體管單元發射極電連接的電極；和多個穿過襯底的接地通路，接地通路與電極相連并允許直流(DC)和射頻(RF)電流中的至少一個流向接地面。
27.根據權利要求26的半導體放大器，其中，相鄰成對的晶體管單元的發射極通過一個電極與相應的通路相連接。
28.根據權利要求26的放大器，其中，晶體管單元按行排列。
29.根據權利要求28的放大器，其中，通路與晶體管隔行相鄰。
30.根據權利要求26的半導體放大器，其中，放大器具有比連接在通道上的晶體管少的通路。
31.根據權利要求18的半導體放大器，其中，排列晶體管單元以達到均勻的熱分布。
32.根據權利要求18的半導體放大器，其中，放大器包括GaAs。
33.根據權利要求18的半導體放大器，其中，每個晶體管單元包括單獨的臺式結構。
34.根據權利要求20的半導體放大器，其中，至少一個基極條的橋跨越一個電阻元件和一個通向一對晶體管單元的基極的內部連線。
35.一種半導體放大器，包括至少一個包括多個襯底上的晶體管單元的放大器單元；至少一個集電極條，該集電極條形成一組晶體管單元上的空氣橋并且在集電極之間形成電連接；多個與晶體管單元的基極相連的電阻元件；和至少一個連接電阻元件的基極條，至少一個形成位于電阻元件之上的空氣橋的基極條。
36.根據權利要求36的半導體放大器，其中，晶體管單元是異質結雙極晶體管單元。
37.根據權利要求35的半導體放大器，其中，相鄰的一對晶體管單元共享集電極接觸材料和亞集電極。
38.根據權利要求37的半導體放大器，其中，集電極條的一個橋與第一相鄰的成對晶體管單元和相鄰的第二相鄰的成對晶體管單元的集電極接觸材料相連接。
39.根據權利要求38的半導體放大器，其中，集電極條的一個橋跨越第一相鄰的成對的晶體管單元的一個晶體管單元和第二相鄰的成對的晶體管單元的一個晶體管單元。
40.根據權利要求39的半導體放大器，其中，相鄰的成對晶體管單元共享一個電阻元件。
41.根據權利要求35的半導體放大器，還包括偏壓電路，該偏壓電路調節基極偏壓且向基極提供熱反饋，基極條將電阻元件電連接到偏壓電路。
42.根據權利要求35的半導體放大器，還包括與晶體管單元基極相連的電容；和對稱的級間供給裝置，配置該裝置以接收輸入信號以及向電容提供輸入信號。
43.根據權利要求42的半導體放大器，還包括配置得向對稱的級間供給裝置提供輸入信號的前級放大器單元，該前級放大器單元包括異質結雙極晶體管單元和至少一個在前級放大器單元中的晶體管單元的集電極和對稱級間供給裝置之間提供電連接的集電極條。
44.根據權利要求35的半導體放大器，其中，至少一個基極條的橋跨越一個電阻元件和一個通向一對晶體管單元的基極的內部連線兩者。
45.根據權利要求35的半導體放大器，還包括設置在半導體背面上的接地面，和至少一個設置在半導體正面上的放大器單元；多個與晶體管單元發射極電連接的電極；和多個穿過襯底的接地通路，接地通路與電極相連并允許直流(DC)和射頻(RF)電流兩者流向接地面。
46.根據權利要求45的半導體放大器，其中，相鄰成對的晶體管單元的發射極通過一個電極與相應的通路相連接。
47.根據權利要求46的半導體放大器，其中，相鄰的一對晶體管單元包括第一對相鄰晶體管單元的一個晶體管單元和第二對晶體管單元的一個晶體管單元且相鄰的成對晶體管單元共享集電極接觸材料和亞集電極。
48.根據權利要求47的半導體放大器，其中，集電極條的一個橋與相鄰的一對晶體管單元的集電極接觸材料相連接。
49.根據權利要求48的半導體放大器，其中，集電極條的一個橋跨越相鄰的一對晶體管單元。
50.根據權利要求49的半導體放大器，其中，相鄰的成對晶體管單元共享一個電阻元件。
51.根據權利要求44的半導體放大器，其中，晶體管單元按行排列。
52.根據權利要求51的半導體放大器，其中，通路與晶體管隔行相鄰。
53.根據權利要求35的半導體放大器，其中，放大器包括GaAs。
全文摘要
一種包括集電極條的半導體放大器，該集電極條形成位于一組晶體管單元之上的空氣橋且在晶體管的集電極和集電極接觸襯墊之間形成并聯的電連接。基極條產生基極偏壓并通過電阻元件將dc電流源與晶體管基極電連接。
文檔編號H01L29/423GK1495901SQ02155839
公開日2004年5月12日 申請日期2002年11月1日 優先權日2001年11月1日
發明者安東尼·F·奎格利塔, 艾倫·W·漢森, 托馬斯·A·溫斯洛, A 溫斯洛, W 漢森, 安東尼 F 奎格利塔 申請人:M/A-Com公司