專利名稱：電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括半導(dǎo)體管芯的電子器件，至少一個(gè)RF晶體管占 據(jù)該管芯上的整個(gè)RF晶體管有源區(qū)。
背景技術(shù)：
具有集成偏置電路的RFMMIC (射頻單片微波集成電路)和分 立式晶體管需要偏置電路，該偏置電路使靜態(tài)電流在特定的環(huán)境溫度 范圍上保持恒定。RF晶體管的特性(例如，線性度)對(duì)于偏置電路的 設(shè)置非常敏感。通常，偏置電路是電流驅(qū)動(dòng)的，即，RF晶體管中的電 流由電路鏡確定。根據(jù)這一原理，將偏置晶體管與RF晶體管耦合， 以便流經(jīng)偏置單元的電流確定流經(jīng)RF晶體管的電流，g卩，將流經(jīng)偏 置晶體管的電流"鏡像"到RF晶體管中。電流鏡在本領(lǐng)域中是公知 的。
對(duì)于MOSFET (金屬氧化物硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，電流鏡中設(shè)置的 流經(jīng)偏置晶體管和RF晶體管的電流之比取決于晶體管的有效總指長(zhǎng) (finger length)(有源區(qū)(溝道)的寬度和長(zhǎng)度)。包括流經(jīng)RF晶體 管的電流的RF晶體管的特性由RF MM IC所專用于的應(yīng)用而預(yù)先確 定。為了保持整個(gè)電路系統(tǒng)的低功耗，以使流經(jīng)偏置單元的電流最小 的方式來(lái)定義偏置單元的設(shè)計(jì)參數(shù)。為此目的，偏置單元的有源區(qū)比 RF晶體管的有源區(qū)小。因此，偏置電流也小于流經(jīng)RF晶體管的電流。
偏置電流與RF晶體管的靜態(tài)電流之比應(yīng)該保持恒定，與批量生 產(chǎn)中出現(xiàn)的技術(shù)性能參差(spread)無(wú)關(guān)。因?yàn)镽F晶體管的面積選為 比偏置單元的面積大，所以RF晶體管得益于由于較大的面積而帶來(lái) 的更好的平均效應(yīng)(averaging effect)。.對(duì)于偏置單元，這種平均效應(yīng) 較小，或在最差情況下完全不存在。因此，偏置單元遭受到實(shí)質(zhì)上更
大的參數(shù)參差。參數(shù)參差引起靜態(tài)電流的顯著變化。由于偏置單元與
RF晶體管之間的電流比較高，偏置單元電流中的誤差直接傳遞到RF 晶體管電流。這種誤差可能損害RFMMIC的特性。
本領(lǐng)域公知的第二個(gè)問(wèn)題是在同一管芯上集成的晶體管的熱耦 合。取決于工作模式(例如，AB類)， 一些RF晶體管需要較大電流， 這導(dǎo)致輸出功率非常高，發(fā)出的熱量通過(guò)襯底傳遞到偏置單元。這些 熱效應(yīng)可能引起電路系統(tǒng)性能進(jìn)一步劣化。
為了克服這些問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)方案提出與RF晶體管相分離地實(shí) 現(xiàn)偏置單元，即，不在同一管芯(或襯底)上實(shí)現(xiàn)。根據(jù)這種已知方 案，可以在任何時(shí)間針對(duì)集成RF晶體管而調(diào)整偏置電路。但是，這 些電路需要調(diào)諧，并且相比于完全集成的方案，這些電路更加復(fù)雜， 生產(chǎn)成本也更高。
US2002/6,448，859涉及一種具有雙極型晶體管的高頻功率放大 器。該美國(guó)專利的說(shuō)明書公開了一種包括多個(gè)晶體管塊和雙極型晶體 管的高頻功率放大器，其中每一個(gè)晶體管塊包括與該雙極型晶體管 的發(fā)射極相連的電阻、用于產(chǎn)生作為該雙極型晶體管的基極偏置的參 考電壓的參考電壓產(chǎn)生電路、以及與該雙極型晶體管的基極相連的偏 置產(chǎn)生電路，該偏置產(chǎn)生電路通過(guò)轉(zhuǎn)換參考電壓來(lái)產(chǎn)生基極偏置電壓。
US 6,661,290涉及一種具有特定偏置電路的高頻功率放大器。
US 6,018,270公開了一種用于單或多低電壓RF電路的單偏置塊， 包括一個(gè)或更多個(gè)放大器、以及具有溫度和集成電路工藝參數(shù)補(bǔ)償?shù)?一個(gè)或多個(gè)單或雙平衡混合器。
US 5,623,232涉及一種集成電路運(yùn)算放大器的構(gòu)形(topography),
其具有針對(duì)電流反饋的低阻抗輸入。提出了平衡對(duì)稱的構(gòu)形，以避免 由于熱敏晶體管對(duì)于內(nèi)部發(fā)熱的不平衡熱響應(yīng)而引起的性能劣化。
US 2004/0222848涉及一種具有溫度補(bǔ)償?shù)钠胶馍漕l功率放大器。 公開了一種雙晶體管射頻功率放大器，其通常具有配置為對(duì)稱分叉以 提供所需電平衡的輸入和輸出、以及配置為在工作溫度范圍上提供基 本一致的增益的溫度補(bǔ)償電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種尺寸減小且熱穩(wěn)定性提高的電子器件。 該目的通過(guò)權(quán)利要求1所述的電子器件實(shí)現(xiàn)。
因此，該電子器件具有包括至少一個(gè)RF晶體管的半導(dǎo)體管芯， 該RF晶體管占據(jù)管芯上的整個(gè)RF晶體管有源區(qū)。整個(gè)RF晶體管有 源區(qū)包括具有特定溝道寬度和特定溝道長(zhǎng)度的至少一個(gè)晶體管溝道。 管芯上還設(shè)置有用于對(duì)RF晶體管進(jìn)行偏置的至少一個(gè)偏置單元，其 中所述至少一個(gè)偏置單元占據(jù)管芯上的整個(gè)偏置單元有源區(qū)。該偏置 單元可以包括一個(gè)或更多個(gè)晶體管。整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC)包 括具有特定溝道寬度和特定溝道長(zhǎng)度的至少一個(gè)晶體管溝道。整個(gè)RF 晶體管有源區(qū)基本上大于整個(gè)偏置單元有源區(qū)。整個(gè)偏置單元有源區(qū) 具有公共區(qū)域中心。整個(gè)RF晶體管有源區(qū)也具有公共區(qū)域中心。偏 置單元和RF晶體管的有源區(qū)被設(shè)置為使RF晶體管的公共區(qū)域中心和 偏置單元的公共區(qū)域中心均位于軸上，其中所述軸基本上與所述RF 晶體管的至少一個(gè)溝道的長(zhǎng)度垂直或平行。
根據(jù)上述設(shè)置的電子器件允許將偏置單元，即通常一個(gè)或多個(gè)偏 置晶體管，與RP晶體管一起設(shè)置在同一管芯上，雖然由于下述原因 而認(rèn)為這種設(shè)置是不切實(shí)際的。為了節(jié)省電力，偏置單元通常是有源 區(qū)比RF晶體管的有源區(qū)小很多的晶體管。因此，RF晶體管和偏置晶 體管的電屬性和參數(shù)基本不同。相比于校大的RF晶體管，較小的偏 置晶體管經(jīng)受大得多的參數(shù)變化。由此，需要額外的組件來(lái)自動(dòng)或手 動(dòng)地調(diào)整流經(jīng)偏置單元的電流，這些組件典型地在RF晶體管集成電 路的外部而實(shí)現(xiàn)。因此，可以在實(shí)現(xiàn)該電路時(shí)隨時(shí)調(diào)整偏置電流或偏 置電壓。
此外，根據(jù)本發(fā)明的電子器件通過(guò)如下設(shè)置補(bǔ)償較強(qiáng)的參數(shù)變化-RF晶體管區(qū)和偏置單元區(qū)的公共中心在管芯表面上至少一個(gè)方向上 一致。這種設(shè)置可以補(bǔ)償管芯表面上一個(gè)或多個(gè)方向上的一階參數(shù)梯 度。也可以根據(jù)高階參數(shù)梯度來(lái)選擇該設(shè)置。
對(duì)于單個(gè)有源區(qū)，公共區(qū)域中心是該區(qū)域自身的幾何中心。對(duì)于
兩個(gè)或更多個(gè)分離的有源區(qū)，首先確定每個(gè)分離部分的區(qū)域中心。對(duì)
于多個(gè)有源區(qū)，根據(jù)所有部分中的各個(gè)區(qū)域的尺寸來(lái)確定公共區(qū)域中 心。即使所劃分的偏置單元區(qū)域較小，也可以通過(guò)公共區(qū)域中心的適 當(dāng)設(shè)置，對(duì)每個(gè)子區(qū)的參數(shù)參差的增大進(jìn)行補(bǔ)償。最簡(jiǎn)單的方法包括 將整個(gè)有源區(qū)劃分成大小相等的有源子區(qū)。為了補(bǔ)償一階參數(shù)梯度， 可以根據(jù)共質(zhì)心原理而進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置。共質(zhì)心原理考慮到每個(gè)區(qū)域 在特定維度上的單獨(dú)維度。區(qū)域沿一個(gè)方向擴(kuò)展越多，則該區(qū)域在該 方向上的貢獻(xiàn)成比例地越多。因此，將公共區(qū)域中心設(shè)置在與溝道長(zhǎng) 度平行或垂直的軸上就足夠了。
阻止本領(lǐng)域技術(shù)人員將偏置單元和RF晶體管放置在同一管芯上 的另一不利之處是存在熱耦合的風(fēng)險(xiǎn)。RF要求必需大電流流經(jīng)RF晶 體管，這在RF晶體管中引起相當(dāng)多的熱量。這個(gè)熱量耦合至偏置單 元，額外地?fù)p害了偏置單元的參數(shù)，從而降低了其性能。根據(jù)本發(fā)明， 可以將偏置單元和RF晶體管的區(qū)域彼此分隔得足夠遠(yuǎn)，以減小熱耦合。
根據(jù)本發(fā)明的方面，將整個(gè)RF晶體管有源區(qū)和整個(gè)偏置單元有 源區(qū)中的至少一個(gè)劃分成至少兩個(gè)有源子區(qū)。這些子區(qū)包括相應(yīng)器件 的大部分。如果將區(qū)域劃分成子區(qū)，則可以更加容易地設(shè)置上述公共 區(qū)域中心。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，將RF晶體管的有源區(qū)劃分成偶數(shù)個(gè)RF 晶體管有源子區(qū)。根據(jù)這種設(shè)置，可以更加有效地優(yōu)化熱耦合和參數(shù) 變化補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，偏置單元有源區(qū)位于RF晶體管有源子 區(qū)之間，并且偏置單元有源區(qū)在相對(duì)側(cè)各具有一半數(shù)量的RF晶體管 有源子區(qū)。因此，更容易對(duì)RF晶體管和偏置單元的有源區(qū)的公共區(qū) 域中心進(jìn)行匹配。
根據(jù)本發(fā)明的方面，電子器件具有偶數(shù)個(gè)偏置單元有源子區(qū)。對(duì) 于RF晶體管有源區(qū)，偶數(shù)個(gè)偏置單元有源區(qū)簡(jiǎn)化了確定該子區(qū)相對(duì) 于公共區(qū)域中心的正確位置這一過(guò)程。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，電子器件具有四個(gè)偏置單元有源子區(qū)。RF
晶體管有源區(qū)呈矩形。將四個(gè)偏置單元有源區(qū)中的每一個(gè)設(shè)置在矩形
RF晶體管有源區(qū)的四個(gè)角之一附近。根據(jù)這種設(shè)置，容易匹配公共區(qū) 域中心，同時(shí)使熱耦合最小化?？梢詫⑵脝卧性磪^(qū)中這四個(gè)部分 中的每一個(gè)大致設(shè)置在矩形RF晶體管有源區(qū)的每個(gè)角的區(qū)域中。這 種改進(jìn)的設(shè)置減小了熱耦合，并仍保留了良好的參數(shù)變化補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的方面，該電子器件具有兩個(gè)大小相等的偏置單元有 源子區(qū)。偏置單元有源區(qū)的這兩部分對(duì)稱地設(shè)置在RF晶體管有源區(qū) 的相對(duì)側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，有源區(qū)或有源子區(qū)被設(shè)置為使RF晶體 管的區(qū)域或子區(qū)的公共中心與偏置單元的區(qū)域或子區(qū)的公共中心位于 軸上。該軸基本上垂直于所述RF晶體管的至少一個(gè)溝道的長(zhǎng)度。對(duì) 于特定工藝，沿一個(gè)方向的參數(shù)參差可能是主要的。通常，參差是由 溝道長(zhǎng)度方向上的小缺陷而決定的。溝道屬性對(duì)該方向上的缺陷高度 敏感。例如，引起參差的參數(shù)是有效溝道長(zhǎng)度、柵氧化物厚度、摻雜 分布(陰影效應(yīng))、慘雜濃度及其他多個(gè)參數(shù)。在垂直于溝道長(zhǎng)度方向 的方向上，即，在溝道寬度的方向上，缺陷的影響并不是同樣強(qiáng)烈。 在這種情況下，只對(duì)管芯表面上一個(gè)方向上的參數(shù)劣化進(jìn)行補(bǔ)償就足 夠了。如果RF晶體管和偏置單元的有源區(qū)的公共區(qū)域中心位于與其 朝向和RF晶體管溝道長(zhǎng)度垂直的一條軸上，則可以避免大多數(shù)參數(shù) 參差。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個(gè)RF晶體管有源子區(qū)均包括多個(gè)溝 道。附加地或可選地，每個(gè)偏置單元有源子區(qū)均包括多個(gè)溝道。為此， 指長(zhǎng)(溝道寬度)減小。因此，即使保持晶體管(偏置晶體管或RF 晶體管)的整體溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，也可以并排地設(shè)置更多數(shù)量的 溝道(指形區(qū)域)。數(shù)量增加的溝道(指形區(qū)域)用于改善參數(shù)參差的 平均效應(yīng)。如果應(yīng)當(dāng)保持整個(gè)有源區(qū)，而指形區(qū)域的數(shù)量增加，則必 須縮短指長(zhǎng)。因此，也可以減小RF晶體管溝道的指長(zhǎng)，以改善平均 效應(yīng)。


參照下述實(shí)施例和附圖，本發(fā)明的上述和其他方面將顯而易見并 得以闡述。
圖1示出了偏置單元和RF晶體管的簡(jiǎn)化原理圖2示出了在制造條件下偏置電流和RF晶體管的靜態(tài)電流之比
的典型分布(例如，高斯分布)；
圖3示出了作為芯片表面上的位置的函數(shù)的典型參數(shù)變化；
圖4示出了脫離芯片而設(shè)置的典型的現(xiàn)有技術(shù)電路；
圖5示出了 RF晶體管和偏置單元在管芯上的常規(guī)設(shè)置；
圖6示出了根據(jù)實(shí)施例的改進(jìn)的偏置單元和RF晶體管的設(shè)置，
其中區(qū)域中心在一條對(duì)稱軸上一致(coincide);
圖7示出了根據(jù)實(shí)施例的另一改進(jìn)的偏置單元和RP晶體管設(shè)置，
其中區(qū)域中心在一條對(duì)稱軸上一致；
圖8示出了根據(jù)實(shí)施例的理想的偏置單元位置；
圖9示出了根據(jù)實(shí)施例的設(shè)置，其中將偏置單元分割為兩部分，
以減少熱耦合；
圖IO示出了根據(jù)實(shí)施例的另一設(shè)置，其中將偏置單元分割為四部 分，以減少熱耦合；
圖ll示出了根據(jù)實(shí)施例、針對(duì)RF晶體管分割為四部分的設(shè)置的 另一偏置單元位置；
圖12示出了根據(jù)實(shí)施例的設(shè)置，其中將RF晶體管分割為四部分，
將偏置單元分割為兩部分；
圖13示出了根據(jù)實(shí)施例的設(shè)置，其中將偏置單元分割為四部分，
將RF晶體管分割為四部分，以獲得非常低的熱耦合； 圖14示出了 MOSFET的簡(jiǎn)化圖； 圖15示出了具有多個(gè)柵極的MOSFET的簡(jiǎn)化圖； 圖16示出了根據(jù)實(shí)施例的RF晶體管和偏置單元的簡(jiǎn)化設(shè)置，兩
者均具有多個(gè)柵極；
圖17示出了根據(jù)實(shí)施例的RF晶體管和偏置單元的另一設(shè)置； 圖18示出了根據(jù)實(shí)施例的RF晶體管和偏置單元的設(shè)置；以及 圖19示出了根據(jù)實(shí)施例的RF晶體管和偏置單元的設(shè)置。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了偏置單元BC和RF晶體管RFT的簡(jiǎn)化電路原理圖。 電流源CS向偏置單元BC提供電流IB。 RF晶體管RFT與偏置單元 BC以常規(guī)的電流鏡方式耦合。因此，流經(jīng)偏置單元BC的電流IB被 "鏡像"至RF晶體管RFT。對(duì)于MOSFET晶體管(金屬氧化物硅場(chǎng) 效應(yīng)晶體管)，電流IB與流經(jīng)RF晶體管RFT的電流IDQ之比由典型 設(shè)計(jì)參數(shù)(如晶體管的寬度W和長(zhǎng)度L)確定。RF晶體管RFT的設(shè) 計(jì)參數(shù)主要由該晶體管所專用于的應(yīng)用而預(yù)先確定。偏置單元BC的 設(shè)計(jì)參數(shù)，即其寬度W和長(zhǎng)度L，是根據(jù)不同需要而確定的。
因?yàn)楣氖顷P(guān)于集成電路的主要關(guān)注問(wèn)題之一，所以希望僅使較 小的偏置電流IB流經(jīng)偏置單元BC。因此，有必要設(shè)計(jì)較小的偏置單 元有源區(qū)ABC。雖然通常希望集成電流尺寸較小，僅占據(jù)管芯(微型 芯片)的很小部分，但是小面積也不可避免地帶來(lái)了缺點(diǎn)。關(guān)于小面 積的主要問(wèn)題之一是參數(shù)參差或技術(shù)參數(shù)變化。
圖2示出了偏置電流與RF晶體管的靜態(tài)電流之比的圖。在典型 制造條件下，預(yù)期的參數(shù)變化具有高斯或正態(tài)分布。此類分布是本領(lǐng) 域公知的。相對(duì)于RF晶體管占據(jù)的面積RFTA，偏置單元占據(jù)的面積 ABC越小，參差越大，即，高斯分布越寬和越多。
圖3描繪了作為硅管芯上位置的函數(shù)的參數(shù)變化的典型模型。上 圖示出了特定參數(shù)可能沿第一軸AX1變化的三種可能方式。曲線(a) 是無(wú)參差的理想平坦分布。曲線(b)對(duì)應(yīng)于線性(一階)梯度，這是 對(duì)變化類型的最常用逼近。曲線(c)可以代表其他一些變化類型，是 線性的或甚至非線性的。在這三條曲線下面，圖3示出了矩形區(qū)域圖， 代表硅管芯上寬度為W和長(zhǎng)度為L(zhǎng)的晶體管的有源區(qū)。有源區(qū)提供 晶體管的溝道C。隔離柵極位于溝道上，以控制流經(jīng)溝道的電流。溝 道的最小長(zhǎng)度L是MOS工藝的主要特性之一。第一軸AX1基本上平 行于溝道C的寬度W。根據(jù)本發(fā)明，假設(shè)參數(shù)分布遵循曲線(b)。因 此，更靠近左邊的管芯區(qū)域提供的參數(shù)與更靠近右邊的區(qū)域所提供的 參數(shù)不同。占據(jù)管芯上較大區(qū)域的組件得益于所示參數(shù)變化的平均效
應(yīng)，而較小區(qū)域會(huì)遭受更強(qiáng)烈的參數(shù)參差。
圖4示出了典型的現(xiàn)有技術(shù)電路(AN 1987)，其中將用于對(duì)RF 晶體管RFT進(jìn)行偏置的偏置晶體管Q1和Q2設(shè)置在實(shí)現(xiàn)有RF晶體管 的集成電路(管芯)的外部。本發(fā)明的一個(gè)方面是要將偏置晶體管(偏 置單元)與RF晶體管一起集成在一個(gè)管芯上。
圖5示出了 RF晶體管RFT和偏置單元BC的設(shè)置。RF晶體管 RFT占據(jù)管芯上的區(qū)域ARFT，偏置單元占據(jù)比RF晶體管占據(jù)的區(qū) 域ARFT小得多的區(qū)域ABC。因?yàn)橛蒖F晶體管占據(jù)的區(qū)域ARFT比 偏置單元的區(qū)域ABC大，所以RF晶體管內(nèi)的參差比較小偏置單元區(qū) 域ABC內(nèi)的參差得到更好的平均化。單個(gè)的小偏置單元不會(huì)得益于 相同的平均效應(yīng)，而且與RF晶體管相比會(huì)遭受更多參數(shù)偏差。然而， 偏置單元參數(shù)的較大變化影響到靜態(tài)電流IB與流經(jīng)RF晶體管的偏置 電流IDQ之比。對(duì)于圖5所示的設(shè)置，情況如此，圖5中RF晶體管 的有源區(qū)ARFT和偏置單元的有源區(qū)ABC并排設(shè)置在管芯上。RF晶 體管有源區(qū)的公共區(qū)域中心COARF與偏置單元的公共區(qū)域中心 COABC并不一致。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置的簡(jiǎn)化示意圖，其中偏置單元的整 個(gè)有源區(qū)ABC和RF晶體管的整個(gè)有源區(qū)ARFT被設(shè)置為使偏置單元 的區(qū)域中心CCJABC與RF晶體管的區(qū)域中心COARFT位于一條軸 AX2上。如果參數(shù)參差僅由芯片表面上一個(gè)方向上的效應(yīng)支配，則根 據(jù)圖6的設(shè)置足以補(bǔ)償這一個(gè)方向上的參數(shù)變化。因此，不必使區(qū)域 中心完全匹配，而只需將它們置于一條公共軸AX2上，例如有源區(qū) ARFT和ABC兩者的公共對(duì)稱軸。
圖7示出了簡(jiǎn)化圖，其中偏置單元的有源區(qū)ABC被分割為兩個(gè) 主要部分ABC1和ABC2。這兩個(gè)子區(qū)域ABC1、 ABC2具有位于軸 AX2上的公共區(qū)域中心COABC。RF晶體管的有源區(qū)ARFT也具有位 于軸AX2上的公共區(qū)域中心COARFT。因此，對(duì)于將有源區(qū)ARFT、 ABC之一或兩者均劃分為子區(qū)域的設(shè)計(jì)，圖6所示對(duì)一個(gè)方向上的參 數(shù)變化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置也是適用的。這種設(shè)置已經(jīng)補(bǔ)償了垂直于軸 'AX2的方向上的參差，如果該方向主要決定了參差，則這種設(shè)置是足 夠的。
圖8示出了相對(duì)于大小相等的RF晶體管的有源子區(qū)ARFT1、 ARFT2的理想偏置單元的位置ABC的簡(jiǎn)化圖。在該具體設(shè)置中，RF 晶體管有源區(qū)被劃分成兩個(gè)主要部分，從而可以將偏置單元的有源區(qū) ABC置于兩個(gè)部分的中間。當(dāng)區(qū)域和子區(qū)域的設(shè)置關(guān)于圖8中間的虛 線對(duì)稱時(shí)，由其區(qū)域ABC所表示的偏置單元BC從該位置獲益。此外， RF晶體管的有源子區(qū)ARFT1、 ARFT2的公共區(qū)域中心COARF與偏 置單元的公共區(qū)域中心COABC —致。如果采用針對(duì)參數(shù)變化的線性 模型(根據(jù)圖3中的曲線(b))，則RF晶體管RFT中間的位置特別 有利。然而，這種設(shè)置會(huì)遭受較強(qiáng)的熱耦合。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置的另一簡(jiǎn)化示意圖，其中偏置單元 的區(qū)域ABC被分割為兩部分ABC1、 ABC2，以減小熱耦合。通過(guò)改 變ABC1、 ABC2和RFT之間的距離dl和d2，可以控制熱耦合。兩 個(gè)有源子區(qū)ABC1、 ABC2位于RT晶體管的有源區(qū)ARFT的相對(duì)側(cè)。 同樣，也希望建立關(guān)于圖9中的中間虛線的理想對(duì)稱。需要特別注意， 使RF晶體管和偏置單元的公共區(qū)域中心COARF與COABC匹配。
圖IO示出了另一設(shè)置，其中偏置晶體管的有源區(qū)ABC被分割為 四部分ABC1、ABC2、 ABC3和ABC4。這四個(gè)有源子區(qū)ABC1、ABC2、 ABC3和ABC4圍繞RF晶體管的有源區(qū)ARFT以對(duì)稱的方式分布。 如果在RF晶體管的中心或鄰近偏置單元BC的熱耦合過(guò)于強(qiáng)烈，則 上述設(shè)置十分有用。通過(guò)增大RF晶體管的有源區(qū)ARFT與子區(qū)ABC1 到ABC4之間的距離d2，可以減小熱耦合。相對(duì)于圖8和圖9的設(shè)置， 圖IO的設(shè)置可以減小熱耦合。對(duì)于其他設(shè)置，應(yīng)該使RF晶體管和偏 置單元的區(qū)域和子區(qū)的公共中心COARF和COABC匹配。
圖ll示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置，其中RF晶體管的有源區(qū)ARFT 被分割為多個(gè)部分，這里分為四部分ARFT1、 ARFT2、 ARFT3和 ARFT4。對(duì)于這種并列的RF晶體管的有源子區(qū)，偏置單元的有源區(qū) ABC處于理想位置。RF晶體管和偏置單元的區(qū)域和子區(qū)的公共中心 COARF禾卩COABC —致。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置，其具有RF晶體管的四個(gè)有源子
區(qū)ARFT1、 ARFT2、 ARFT3禾卩ARFT4以及偏置單元的兩個(gè)有源子區(qū) ABC1和ABC2。相比于圖ll，該設(shè)置減小了熱耦合。
圖13示出了如下配置將偏置單元的四個(gè)有源子區(qū)ABC1、ABC2、 ABC3和ABC4圍繞被分割為四個(gè)有源子區(qū)ARFT1、 ARFT2、 ARFT3 和ARFT4的RF晶體管而設(shè)置。這種設(shè)置可以獲得非常低的熱耦合。
圖14示出了本領(lǐng)域中公知的M0SFET的簡(jiǎn)化圖。柵極G覆蓋溝 道C (有源區(qū))。柵極G控制晶體管的工作。漏極和源極區(qū)S、 D分別 在柵極G的左側(cè)和右側(cè)。有效溝道長(zhǎng)度L是用于制造晶體管的工藝的 最重要特征之一。溝道長(zhǎng)度L平行于軸AX1，溝道寬度W平行于軸 AX2。溝道寬度W通常比溝道長(zhǎng)度L大，以允許大電流。由于它們的 特征形狀，柵極區(qū)(由此，溝道)被稱作指形區(qū)域。因此，溝道寬度 W稱作"指長(zhǎng)"。
圖15示出了 MOSFET的另一簡(jiǎn)化圖。典型地，MOSFET被分割 為多個(gè)柵極G和相應(yīng)的溝道C (未示出)，每一個(gè)由漏極和源極區(qū)包 圍(為簡(jiǎn)明起見，僅用D指示漏極)。圖15中，柵極、漏極和源極由 并排設(shè)置的多個(gè)矩形區(qū)域表示。這些矩形區(qū)域連接在一起，形成 MOSFETRET或待匹配的MOSFET對(duì)RFT。圖15中省略了用于連接 不同的漏極、源極和柵極的配線。圖15以晶體管區(qū)域ARFT之下不 穩(wěn)定的線的形式示出了方向AX1上的典型參數(shù)變化。因?yàn)樵谳SAX1 的方向上并排設(shè)置了多個(gè)柵極G (以及對(duì)應(yīng)的溝道C，未示出)，所以 MOSFET的有源區(qū)的參數(shù)參差在AX1方向上得到平均化。
圖16示出了 RF晶體管RFT和偏置單元BC的簡(jiǎn)化圖。RF晶體 管RFT具有大得多的有源區(qū)。因此，RF晶體管的有源區(qū)提供了更多 的柵極G。有源區(qū)較小的偏置單元BC僅提供單一的柵極G。因此， 相比于偏置單元BC， RF晶體管RFT從AX1方向上所示參數(shù)參差的 平均效應(yīng)中獲益更多。然而，如果需要增強(qiáng)的平均效應(yīng)，RF晶體管也 會(huì)得益于減小的溝道長(zhǎng)度(指長(zhǎng))。
圖17示出了相對(duì)于圖16有所改進(jìn)的RF晶體管RFT和偏置單元 BC的設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，偏置單元(和/或RF晶體管) 的指長(zhǎng)(MOSFET的寬度W)減小，從而允許將晶體管分割成多個(gè)更
小的部分。因此，相比于圖16，偏置單元BC (即，偏置單元BC所 包括的晶體管)得益于增強(qiáng)的平均效應(yīng)。所有指形區(qū)域(溝道)具有 相同的取向，即，RF晶體管的指形區(qū)域和偏置單元的溝道的指形區(qū)域 的取向都垂直于AX1。此外，如相對(duì)于圖6和7己說(shuō)明的，應(yīng)該根據(jù) 共質(zhì)心(common centroid)原理來(lái)設(shè)置偏置單元的有源區(qū)ABC和RF 晶體管的有源區(qū)ARFT，以使區(qū)域中心COARFT和COABC至少在公 共對(duì)稱軸AX2上一致。這種設(shè)置對(duì)作為最關(guān)鍵方向的方向AX1上的 參數(shù)參差進(jìn)行了補(bǔ)償。
圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置，其中整個(gè)偏置單元的有源區(qū)ABC 被劃分為兩個(gè)子區(qū)ABC1和ABC2。兩個(gè)子區(qū)ABC1、 ABC2均具有如 圖17所示的減小的指長(zhǎng)。因此，偏置單元BC具有芯片表面上的方向 AX1上的增強(qiáng)的平均效應(yīng)。采用與圖17所示的相同方式，所有指形 區(qū)域(RF晶體管和偏置單元)具有相同取向。但是，根據(jù)圖18， RF 晶體管的有源區(qū)的區(qū)域中心COARFT和偏置單元的有源區(qū)的區(qū)域中 心COABC在圖18的中間完全一致。這種設(shè)置對(duì)軸AX2方向上的參 數(shù)變化作出了額外貢獻(xiàn)。
圖19示出了與圖10和13的設(shè)置基本相似的設(shè)置。提供了偏置單 元的有源區(qū)ABC的四個(gè)子區(qū)ABC1-ABC4。然而，除了前述實(shí)施例之 外，圖19還示出了如何對(duì)溝道(指形區(qū)域)進(jìn)行取向。這應(yīng)該根據(jù)參 照?qǐng)D17和18所給出的說(shuō)明而對(duì)MOSFET來(lái)進(jìn)行。雖然示出了區(qū)域中 心關(guān)于軸AX2而對(duì)齊，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的是，對(duì)于 短的指長(zhǎng)，AX2方向上的補(bǔ)償可能變得越來(lái)越重要。
相對(duì)于作為偏置電路的電流鏡描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人 員容易想到用于偏置的其他電路，本發(fā)明的要點(diǎn)對(duì)于這些方式也是有 益的，因此這也視為在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
應(yīng)該注意，以上提到的實(shí)施例說(shuō)明而不是限制本發(fā)明，在不背離 所附權(quán)利要求的范圍的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)很多可選實(shí) 施例。在權(quán)利要求中，括號(hào)中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)視為限制權(quán)利要 求。動(dòng)詞"包含"及其相關(guān)詞的使用并不排除除了那些在權(quán)利要求中 聲明的元件和步驟之外的其他元件和步驟的存在。元件前面的冠訶
"一"并不排除多個(gè)這樣的元素的存在。在枚舉了多種裝置的系統(tǒng)權(quán) 利要求中，這些裝置中的多種可以由同一硬件實(shí)現(xiàn)。特定措施在彼此 不同的從屬權(quán)利要求中引述的這一事實(shí)并不表示無(wú)法有利地使用這些 措施的組合。
此外，在權(quán)利要求的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求范圍的 限制。
權(quán)利要求
1.一種電子器件，具有半導(dǎo)體管芯(SD)，所述半導(dǎo)體管芯(SD)包括-至少一個(gè)RF晶體管(RFT)，其占據(jù)所述管芯(DS)上的整個(gè)RF晶體管有源區(qū)(ARFT)，所述整個(gè)RF晶體管有源區(qū)(ARFT)包括具有溝道寬度(W)和溝道長(zhǎng)度(L)的至少一個(gè)晶體管溝道(C)，以及-用于對(duì)所述RF晶體管(RFT)進(jìn)行偏置的至少一個(gè)偏置單元(BC)，整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC)包括具有溝道寬度(W)和溝道長(zhǎng)度(L)的至少一個(gè)晶體管溝道(C)，所述至少一個(gè)偏置單元(BC)占據(jù)所述管芯(SD)上的整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC)；-整個(gè)RF晶體管有源區(qū)(ARFT)基本上大于整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC)，-整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC)具有公共區(qū)域中心(COABC)，-整個(gè)RF晶體管有源區(qū)(ARFT)具有公共區(qū)域中心(COAFT)，-所述有源區(qū)(ABC，ARFT)被設(shè)置為使所述RF晶體管的區(qū)域或子區(qū)的公共中心(COART)和所述偏置單元的區(qū)域或子區(qū)的公共中心(COABC)均位于軸(AX2)上，所述軸(AX2)與所述RF晶體管(RFT)的至少一個(gè)溝道(C)的長(zhǎng)度(L)基本上垂直或平行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其特征在于，整個(gè)RF晶體 管有源區(qū)(ARFT)和整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC)中的至少一個(gè)被 劃分成至少兩個(gè)有源子區(qū)(ARFT1-ARFT4, ABC1-ABC4)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其特征在于，存在偶數(shù)個(gè) RF晶體管有源子區(qū)(ARFT1, ARFT2， ARFT3， ARFT4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子器件，其特征在于，所述偏置單元 有源區(qū)(ABC)位于所述RF晶體管有源子區(qū)(ARFT1，ARFT2，ARFT3， ARFT4)之間，而且所述偏置單元有源區(qū)(ABC)在相對(duì)側(cè)各具有RF 晶體管有源子區(qū)(ARFT1， ARFT2， ARFT3， ARFT4)中的一半。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子器件，其特征在于，存在偶數(shù)個(gè)偏 置單元有源子區(qū)(ABC1， ABC2， ABC3， ABC4)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子器件，其特征在于，存在四個(gè)偏置 單元有源子區(qū)(ABC1， ABC2， ABC3， ABC4)，所述RF晶體管有源 區(qū)(ARFT)具有矩形形狀，四個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC1， ABC2， ABC3， ABC4)中的每一個(gè)均被設(shè)置在矩形RF晶體管有源區(qū)(ARFT) 的四個(gè)角之一附近。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子器件，其特征在于，存在兩個(gè)大小 相等的偏置單元有源子區(qū)(ABC1， ABC2)，偏置單元有源區(qū)的這兩 個(gè)部分(ABC1， ABC2)對(duì)稱地設(shè)置在所述RF晶體管有源區(qū)(ARFT) 的相對(duì)側(cè)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子器件，其特征在于，所述有源區(qū)或 有源子區(qū)(ABC1-ABC4， ARFT1-ARFT4)被設(shè)置為使所述RF晶體 管的區(qū)域或子區(qū)的公共中心(COARF)與所述偏置單元的區(qū)域或子區(qū) 的公共中心(COABC)位于軸(AX2)上，所述軸(AX2)基本上垂 直于所述RF晶體管(RFT)的至少一個(gè)溝道(C)的長(zhǎng)度(L)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子器件，其特征在于，每個(gè)RF晶體 管有源子區(qū)(ARFT1， ARFT2， ARFT3， ARFT4)均包括多個(gè)溝道(C)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子器件，其特征在于，每個(gè)偏置單 元有源子區(qū)(ABC1， ABC2， ABC3， ABC4)均包括多個(gè)溝道(C)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電子器件，其特征在于，所有溝 道(C)平行地對(duì)齊。
12. —種用于設(shè)計(jì)根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子器件的方法，包括 步驟-選擇至少一個(gè)RF晶體管(RFT)，所述RF晶體管(RFT)占據(jù) 管芯(SD)上的整個(gè)RF晶體管有源區(qū)(ARFT)，所述整個(gè)RF晶體 管有源區(qū)(ARFT)包括具有溝道寬度(W)和溝道長(zhǎng)度(L)的至少 一個(gè)晶體管溝道(C)，以及-選擇用于對(duì)所述RF晶體管(RFT)進(jìn)行偏置的至少一個(gè)偏置單 元(BC)，整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC)包括具有溝道寬度(W)和 溝道長(zhǎng)度(L)的至少一個(gè)晶體管溝道(C)，所述至少一個(gè)偏置單元 (BC)占據(jù)所述管芯(SD)上的整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC);-整個(gè)RF晶體管有源區(qū)(ARFT)基本上大于整個(gè)偏置單元有源 區(qū)(ABC)，-確定整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC)的公共區(qū)域中心(COABC)， -確定整個(gè)RF晶體管有源區(qū)(ARFT)的公共區(qū)域中心(COAFT)， -設(shè)置所述有源區(qū)(ABC， ARFT)，以使所述RF晶體管的區(qū)域 或子區(qū)的公共中心(COARF)和所述偏置單元的區(qū)域或子區(qū)的公共中 心(COABC)均位于軸(AX2)上，所述軸(AX2)與所述RF晶體 管(RFT)的至少一個(gè)溝道(C)的長(zhǎng)度(L)基本上垂直或平行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子器件，其具有包括至少一個(gè)RF晶體管(RFT)和用于對(duì)RF晶體管(RFT)進(jìn)行偏置的至少一個(gè)偏置單元(BC)的半導(dǎo)體管芯，該RF晶體管(RFT)占據(jù)管芯(SD)上的整個(gè)RF晶體管有源區(qū)(ARFT)。整個(gè)RF晶體管有源區(qū)(ARFT)包括具有溝道寬度(W)和溝道長(zhǎng)度(L)的至少一個(gè)晶體管溝道(C)，以及用于對(duì)所述RF晶體管(RFT)進(jìn)行偏置的至少一個(gè)偏置單元(BC)。整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC)包括具有溝道寬度(W)和溝道長(zhǎng)度(L)的至少一個(gè)晶體管溝道(C)。至少一個(gè)偏置單元(BC)占據(jù)管芯(SD)上的整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC)。整個(gè)偏置單元有源區(qū)(ABC)具有公共區(qū)域中心(COABC)。整個(gè)RF晶體管有源區(qū)(ARFT)具有公共區(qū)域中心(COAFT)。所述有源區(qū)(ABC，ARFT)被設(shè)置為使所述RF晶體管的區(qū)域或子區(qū)的公共中心(COARF)和所述偏置單元的區(qū)域或子區(qū)的公共中心(COABC)均位于軸(AX2)上，所述軸(AX2)與所述RF晶體管(RFT)的至少一個(gè)溝道(C)的長(zhǎng)度(L)基本上垂直或平行。
文檔編號(hào)H01L27/02GK101180729SQ200680018001
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月26日
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