[发明专利]晶体管装置

说明书

技术领域

本发明涉及晶体管装置和晶体管封装。本发明还涉及场效应晶体管装置和封装，功率放大器和，特别地，LDMOS功率放大器。另外，本发明涉及包括所述功率放大器的蜂窝基站。

背景技术

功率放大器晶体管用于蜂窝基站中。晶体管的总效率是重要的。传统的功率晶体管包括射频横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管。

在已知的分离的射频LDMOS功率放大器晶体管中，晶体管结构包括源极、漏极和栅极，晶体管结构位于包含在封装内的硅片上。封装还包含匹配网络，匹配网络包括接合线和分离的电容器。接合线还可以连接到晶体管结构或从晶体管结构连接。晶体管结构典型地包括接合焊盘，接合线连接到接合焊盘。晶体管结构可以包括与晶体管的栅极相关联的接合焊盘和与晶体管的漏极相关联的接合焊盘。晶体管的源极典型地被连接经过非常低电阻率(即10mΩ.cm)的衬底，例如低电阻硅。

当电流流经接合线，在接合线下方的硅片中产生返回电流。尽管使用低欧姆硅，仍然存在大的电阻到返回电流中，这导致在射频LDMOS装置中的损失。已知提供射频返回电流路径以传送返回电流和因此改善效率。然而，射频返回电流路径的形式可以对设备的总效率、增益和可靠性和制造的容易程度产生巨大的影响。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种晶体管装置，包括：

导电衬底；

半导体本体，半导体本体包括晶体管结构，晶体管结构包括源极端子连接到所述衬底；

接合焊盘，提供连接到晶体管结构，晶体管结构被配置为接收接合线；

其中半导体本体包括射频返回电流路径用于传送与所述接合线相关联的返回电流，所述射频返回电流路径包括布置在所述本体上的金属条，所述条被配置为在所述接合焊盘下延伸和连接到晶体管结构的所述源极端子。

这是有利的，因为将射频返回电流路径形成为连接到晶体管结构的源极端子的条导致高效的场效应晶体管装置。返回电流可以在金属射频返回电流路径中流动和直接流入源极端子，而不是经由半导体本体到达衬底或源极端子。总体上，在晶体管的输入和输出都减少了损失。在输出端较低的损失将增加漏极效率和在输入端将增加增益。

射频返回电流条可能延伸到半导体本体的边缘。半导体本体可能包含集成电路的管芯，并因此条延伸到管芯的特定边缘。相应地，接合线在特定的管芯边缘上延伸。因此，该条被布置为从有源元件延伸并通过此具有到衬底的连接，该连接跨过半导体本体，遵循接合线的路径，到达管芯边缘。

射频返回电流条经由至少一个通孔元件在第一端被连接到源极端子和在相反的第二端连接到衬底。这是有利的，因为场效应晶体管结构只需要连接到衬底的某个端，这使它易于制造。

射频返回电流条在它的第一端和第二端只连接到衬底。其布置可能包括多个分离的射频返回电流条，每个条可能提供分离的返回电流路径。每个射频返回电流条可能与相应的接合线相关。每个返回电流条可能沿着它的长度提供分离的流动路径。相应地，每个条沿着它的长度可能不与任何其它的条相连接。每个条沿着它的长度可能不与衬底相连接。多个射频返回电流条可能在它们的终端通过公共源极端和/或通孔元件阵列连接在一起。可以理解的是不连接可能意味着不通过具有比大部分半导体本体的更大的传导率的材料连接。射频返回电流条可能形成遮蔽。

射频返回电流路径在第二端通过匹配电容器的连接连接到衬底，匹配电容器用接合线形成与场效应晶体管结构相关的匹配网络的至少一部分。

每个射频返回电流条可能包括场效应晶体管装置的最上层。每个射频返回电流条可能包括形成在它的表面的多个狭缝，所述狭缝形成封装锁定点。该布置可能形成在封装之内和所述封装与所述狭缝物理接触。这是有利的，因为保证了不在与条的方向垂直的金属的连续区域出现这些条，这保证了可靠的制造。另外，狭缝还中断了金属表面。这些条和狭缝还提供凹凸表面从而使能装置的最上层和封装之间的可靠咬合。该封装可以应用到装置，从而封装材料，可能是模塑料，延伸到狭缝内和条之间以提供装置和封装之间的咬合。

至少一个接合线从接合焊盘延伸，所述射频返回电流条和所述接合线被布置为使所述射频返回电流条的路径在所述接合线下方直接延伸。多个射频返回电流条可以提供给每个接合线。多个条中的相邻条可能位于衬底上的不同层中，这些相邻的条在宽度上重叠和相邻的条中一个条的平面与相邻的条中的另一个的平面隔开。因此，当从条所在的平面垂直的方向看时，这些条彼此重叠。