空气桥侧引的pHEMT微波功放管芯横向结构及pHEMT

摘要

本发明公开了一种空气桥侧引的pHEMT微波功放管芯横向结构及pHEMT。该结构包括8栅指并联结构的5个共用的源极、8个栅极、4个共用的漏极，管芯右侧连通4个漏极的金属引线，管芯左侧连通8个栅极的金属引线，管芯左侧2个平行管芯排列的圆形接地通孔，以及从管芯左侧引出的连接2个接地通孔和5个源极的空气桥结构。本发明具有源极、栅极间和源极、漏极间的寄生电容小的特点，从而提高管芯在微波频段的工作性能，并且可大幅减小功率合成时多管芯并联的板图面积。

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气桥侧引的pHEMT微波功放管芯横向结构，适用于pHEMT0.25um工艺微波功放芯片的管芯构建。

背景技术

在微波单片集成电路（MMIC）中，高电子迁移率晶体管（HEMT）以其广泛的适用性成为微波频段内最重要的一类电子器件。在低噪声电路和功率电路的应用中，HEMT都表现出优越的器件性能。随着栅长的不断减小，HEMT能够得到更低的噪声系数和更高的截止频率。然而，由于其在AlGaAs/GaAs异质结界面处较小的导带不连续性和二维电子气（2DEG）与衬底间的低势垒，使得沟道对载流子的限制能力较弱，流过器件的电流也相对较低。目前，通常采用在HEMT结构中引入膺配InGaAs沟道层来增加势垒，构成膺配高电子迁移率晶体管（pHEMT）。和普通的HEMT器件相比，pHEMT在噪声特性和功率特性等方面具有显著的优势，从而在微波频段内得到非常广泛的应用。

在pHEMT管芯结构的板图设计中，通常将栅宽较大的管芯均分成几段，通过源极、漏极共用的方式并联组成管芯的板图，其中栅极和漏极分别通过管芯两侧的金属引线连通并引出，而源极则是通过空气桥连通后经通孔接地。在空气桥连通源极的过程中，传统工艺采用直接串联的方式，空气桥在连通源极时将跨越相邻的栅极和漏极，从而引入较大的源极、栅极间和源极、漏极间的寄生电容，使管芯在微波频段的工作特性发生恶化。且采用直接串联的空气桥连接方式，末端金属通孔将占据较大的板图面积，在多管芯并联实现功率合成时，板图面积的浪费更为显著。

发明内容

为了减少源极、栅极间和源极、漏极间的寄生电容，提高管芯在微波频段的工作性能，并减小功率合成时多管芯并联的板图面积，本发明提出了一种空气桥侧引的pHEMT微波功放管芯横向结构及pHEMT。

该空气桥侧引的pHEMT微波功放管芯横向结构，包括8栅指并联结构的5个共用的源极Sa、Sb、Sc、Sd、Se，8个栅极Ga、Gb、Gc、Gd、Ge、Gf、Gg、Gh，4个共用的漏极Da、Db、Dc、Dd，管芯右侧连通4个漏极Da、Db、Dc、Dd的金属引线Md，管芯左侧连通8个栅极Ga、Gb、Gc、Gd、Ge、Gf、Gg、Gh的金属引线Mg，管芯左侧2个平行管芯排列的圆形接地通孔Va、Vb，从管芯左侧引出的连接接地通孔Va和源极Sa、Sb、Sc的空气桥结构Aa以及连接接地通孔Vb和源极Sc、Sd、Se的空气桥结构Ab。

管芯栅极Ga、Gb、Gc、Gd、Ge、Gf、Gg、Gh的单指宽度为76um、长度为0.25um，源极Sa、Sb、Sc、Sd、Se的长度为18.6um，漏极Da、Db、Dc、Dd的长度为18.6um，相邻源极与栅极以及漏极与栅极的间距为2.2um。

金属引线Md从管芯向外分为连通引线Ld和常规引线Nd两部分，金属引线Mg从管芯向外分为连通引线Lg、过渡引线Tg和常规引线Ng三部分；连通引线Ld宽度14um，连通引线Lg宽度17um，过渡引线Tg宽度20um、长度82um，常规引线Nd、Ng宽度72um；接地通孔Va、Vb直径50um。

一种采用所述的空气桥侧引的pHEMT微波功放管芯横向结构的pHEMT。

本发明的有益效果在于：第一，通过侧引空气桥，空气桥不再跨越栅极和漏极，可有效减小源极、栅极间和源极、漏极间的寄生电容，从而提高管芯在微波频段的工作性能；第二，在功率合成应用中，多管芯并联时，侧向的金属通孔不再影响管芯的紧密排布，可节约板图面积。

附图说明

图1是空气桥侧引的pHEMT微波功放管芯横向结构图；

图2是多管芯并联时空气桥侧引的pHEMT微波功放管芯横向结构图；

附图标记说明：1、2、3、4、5分别为源极Sa、Sb、Sc、Sd、Se；6、7、8、9、10、11、12、13分别为栅极Ga、Gb、Gc、Gd、Ge、Gf、Gg、Gh；14、15、16、17分别为漏极Da、Db、Dc、Dd；18、金属引线Md；19、金属引线Mg；20、21分别为接地通孔Va、Vb；22、23分别为空气桥结构Aa、Ab；24、26分别为连通引线Ld、Lg；25、28分别为常规引线Nd、Ng；27、过渡引线。

具体实施方案

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种空气桥侧引的pHEMT微波功放管芯横向结构，包括8栅指并联结构的5个共用的源极Sa1、Sb2、Sc3、Sd4、Se5，8个栅极Ga6、Gb7、Gc8、Gd9、Ge10、Gf11、Gg12、Gh13，4个共用的漏极Da14、Db15、Dc16、Dd17，管芯右侧连通4个漏极Da14、Db15、Dc16、Dd17的金属引线Md18，管芯左侧连通8个栅极Ga6、Gb7、Gc8、Gd9、Ge10、Gf11、Gg12、Gh13的金属引线Mg19，管芯左侧2个平行管芯排列的圆形接地通孔Va20、Vb21，从管芯左侧引出的连接接地通孔Va20和源极Sa1、Sb2、Sc3的空气桥结构Aa22以及连接接地通孔Vb21和源极Sc3、Sd4、Se5的空气桥结构Ab23。

管芯栅极Ga6、Gb7、Gc8、Gd9、Ge10、Gf11、Gg12、Gh13的单指宽度为76um、长度为0.25um，源极Sa1、Sb2、Sc3、Sd4、Se5的长度为18.6um，漏极Da14、Db15、Dc16、Dd17的长度为18.6um，相邻源极与栅极以及漏极与栅极的间距为2.2um。

金属引线Md18从管芯向外分为连通引线Ld24和常规引线Nd25两部分，金属引线Mg19从管芯向外分为连通引线Lg26、过渡引线Tg27和常规引线Ng28三部分；连通引线Ld24宽度14um，连通引线Lg26宽度17um，过渡引线Tg27宽度20um、长度82um，常规引线Nd25、Ng28宽度72um；接地通孔Va20、Vb21直径50um。

图2为多管芯并联时空气桥侧引的pHEMT微波功放管芯横向结构图，图中并联管芯数量为3个。侧向的金属通孔不影响管芯的紧密排布，使每个管芯的上下两端的源极均可和相邻管芯实现共用，以减小整体结构占用的板图面积。

所述的空气桥侧引的pHEMT微波功放管芯横向结构，空气桥不再跨越栅极和漏极，有效减小了源极、栅极间和源极、漏极间的寄生电容，从而提高了管芯在微波频段的工作性能，且在功率合成应用中，多管芯并联时，侧向的金属通孔不再影响管芯的紧密排布，节约了板图面积。