用於射頻電晶體輸出匹配的方法和系統的製作方法

2023-06-15 05:32:36

專利名稱：：用於射頻電晶體輸出匹配的方法和系統的製作方法
技術領域：
：本發明涉及射頻(RF)器件以及製造和操作射頻器件的領域。更具體的，本發明涉及包括輸出補償電路的RF器件，補償電路例如用於RF電晶體的補償電路。
背景技術：
：射頻(RF)電晶體，例如中頻或高頻功率電晶體，被廣泛使用。這些器件典型地受到寄生輸出電容C。ut的影響，其工作帶寬、功率效率和功率增益受限制。典型的是，後面的問題通過增加補償元件來解決，補償元件通常是補償電感，或者內部並聯電感，被稱作INSHIN。典型的是，補償元件通過解耦電容被連接在RF器件的輸出和地之間。通過這種方式，通過寄生輸出電容C。ut在工作處頻率獲得並聯諧振，使器件的輸出阻抗增加，具有較小的虛部，這有助於在需要的頻帶獲得器件輸出對負載更好的匹配。圖1中給出了這種輸出補償電路的典型設計，其中示出了RF器件IO包括RF電晶體12例如RF功率電晶體、輸出補償電路14和前置匹配電路16。RF器件10還包括輸入引線18和輸出引線20。部件之間的不同互連通過鍵合線22設置。使用輸出補償電路的RF功率器件的優化己在例如專利申請WO02/058149Al中描述，描述了包括兩個電容的輸出補償級，從而能獲得電晶體的雙重內部後置匹配。其優點是輸出補償級與電晶體輸出電極、輸出引線間鍵合線之間的互感耦合機率減小，提供了更好的輸出補償。但是在上述已有技術的系統中，鍵合線長度很長，且將電晶體管芯輸出連接到輸出引線的鍵合線的等效寄生電感值不能降低到某特定值以下。該寄生電感對器件若干工作方面都有負面影響，例如工作帶寬、功率效率、可靠性、可獲增益和最大功率等。
發明內容本發明的目的是給出一種帶有輸出補償電路的電子RF器件，其具有改進的RF性能，例如在RF頻率處具有改進的功率增益和功率效率。另一目的是給出製造該種電子RF器件的方法。上述目的通過根據本發明的方法和器件完成。本發明涉及一種電子RF器件，該電子RF器件包括輸入引線和輸出引線、電晶體和用來補償電晶體寄生輸出電容C。ut的輸出補償電路，輸出補償電路物理上位於輸入引線和電晶體之間。電子RF器件可以產生RJF功率。"物理上位於"意思是"被置於"。"輸出補償電路物理上位於輸入引線和電晶體之間"意思是"輸出補償電路的解耦電容被置於離電子RF輸入引線比離電晶體輸出電極更近，也就是距離更短"。將輸出補償電路的物理位置放在輸入引線和電晶體之間，能夠大大減少連接電晶體輸出電極與電子RF器件輸出引線的鍵合線的長度。這些鍵合線長度的減少可以獲得更好的帶寬，也就是例如使用該RF器件時更寬的帶寬。鍵合線長度的減少也可以改善熱功率耗散，從而形成更穩定的器件。該特定設計的另一優點是，相比已有技術中將輸出補償電路物理置於電晶體和器件輸出引線之間的器件來說，能獲得更高的功率效率。電晶體可以包括第一主電極、作為輸出電極的第二主電極、和控制電極，其中輸出電極通過鍵合線L。utput連接到輸出引線。在單極電晶體的情況下，第一主電極可以是源電極，第二主電極可以是漏電極，而控制電極可以是柵電極。電晶體可以是橫向擴散金屬氧化物半導體電晶體。因此，控制電極可以是橫向擴散金屬氧化物半導體電晶體的柵電極。包括建議的輸出補償電路配置的該RF器件如RF功率器件的優點是，能獲得電晶體的功率比例與控制電極寬度(例如，柵電極寬度Wg)之間的更好特性以及更高的輸出電極效率。另一優點是RF器件能基於標準元件，例如LDMOS電晶體。輸出補償電路和電晶體可以置於單一管芯中。此優點是RP器件如RF功率器件可以具有緊湊系統設計，使得封裝中器件需要的空間較小。另一優點是器件可以更容易的製造，因為可以執行在單一管芯上的處理。需要的襯底尺寸也可以減小，從而成本降低。輸出補償電路可包括電容Ce。mp，電容Ce。mp通過鍵合線Lc。mp連接到電晶體的輸出電極。該RF器件的優點是，可以使用標準的輸出補償電路，例如INSHIN電路。使用標準元件可以獲得更低的製造成本。由鍵合線Le。mp確定的電感可用作反饋信號源。這種反饋信號可以方便的用於優化RF器件的工作品質。電子器件還可包括前置匹配電路，通過鍵合線Lpre,eh連接到控制電極。該RF器件的優點是可以設置前置匹配電路，使獲得改進的輸入阻抗範圍，例如擴展的阻抗範圍。鍵合線U。mp和鍵合線LpK自eh之間的互感耦合可用作反饋機制的一部分。前置匹配電路可包括通過鍵合線Lpmi互連的多個元件，其中鍵合線L。。mp和鍵合線Lpmi之一之間的互感耦合可作為反饋機制的一部分。這樣的優點是，能給出反饋機制，獲得改進的信號處理。另外的優點是，能給出不同的反饋機制，允許對可選擇的信號處理的特定特性進行優化。電子器件還包括附加的變換電路。由於RF器件的緊湊化設計，可給出附加的變換電路來獲得改進的信號處理。本發明還涉及製造電子RF器件的方法，該方法包括設置襯底，設置電子RF器件的輸入引線和輸入引線、RF電晶體和輸出補償電路，在輸出補償電路和RF電晶體的輸出電極之間以及在RF電晶體的輸出電極和輸出引線之間設置鍵合線，其中設置RF電晶體和輸出補償電路的操作包括將輸出補償電路物理上置於輸入引線和RF電晶體之間。輸出補償電路可物理置於輸入引線和RF電晶體管芯之間。RF電晶體可以是RF功率電晶體。RF功率電晶體可以是任意種類的電晶體，例如金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)、橫向擴散金屬氧化物半導體電晶體(LDMOST)、雙極結電晶體(BJT)、結型場效應電晶體(JFET)或者異質結雙極電晶體(HBT)。電子RF器件可產生RF功率。該製造方法的優點是可使用標準元件。該方法的另一優點是可使用標準的半導體加工技術。該方法還可包括設置連接到RF電晶體控制電極的前置匹配電路，並在鍵合線Le。mp和連接到前置匹配電路的鍵合線之間選擇一定程度的互感耦合。這樣的優點是該製造方法能容易的選擇最優的反饋機制用於RF器件中，也即作為信號處理參數的函數來優化。本發明的詳細和優選方面將在所附獨立和從屬權利要求中闡述。從屬權利要求中的特徵可以和獨立權利要求中的特徵以及其他從屬權利要求中的特徵適當結合，並非僅僅如權利要求中所直觀闡述的那樣。儘管本領域中器件在持續改進、變化和發展，但確信本概念代表了實質的創新性進步，包括脫離已有的慣例，從而給出一種更高效、穩定和可靠的器件。本發明的教導將允許改進的RF即中頻或高頻器件設計，例如RF功率器件。根據下面連同附圖的具體描述，本發明的這些以及其它特性、特徵和優點將變得顯而易見，附圖中作為例子，圖示了本發明的原理。該描述僅作為例子給出，並沒有限制本發明的範圍。下面引用的參考圖對應附圖。圖1是闡釋了現有技術RF器件的等效電子電路的示意性橫截面表示及相應的符號電路圖，如從現有技術中所知的，該RF器件包括物理上置於電晶體輸出電極附近的輸出補償電路。圖2是闡釋了RF器件第一設計選擇的等效電子電路的示意性橫截面表示及相應的符號電路圖，根據本發明的第一實施例，該RF器件包括物理上置於電晶體輸入側的輸出補償電路。圖3是RF器件第二設計選擇的示意性表示，根據本發明的第一實施例，該RF器件包括物理上置於電晶體輸入側的輸出補償電路。圖4和圖5示出了示意性的橫截面表示及相應的符號電路圖，闡釋了RF器件第三和第四設計選擇的等效電子電路，根據本發明的第一實施例，該RF器件包括物理上置於電晶體輸入側的輸出補償電路。圖6示出了示意性的橫截面表示及相應的符號電路圖，闡釋了RF器件的等效電子電路，根據本發明的第二實施例，其中所有的元件被集成到單個管芯上。圖7a示出了示意性的橫截面表示及相應的符號電路圖，闡釋了RF器件的等效電子電路，根據本發明的第四實施例，該RF器件包括在輸出側附加的變換電路。圖7b示出了兩級放大器件示例的示意性圖解，根據本發明的第四實施例，該器件被布置於單個標準分立器件封裝中。圖8a至圖8c示出了40WLDMOST模型中獲得的增益作為輸出功率函數的仿真結果，該模型在根據本發明第一和第三實施例的RF器件中前置匹配電路和輸出補償電路之間具有不同程度的互感耦合。圖9a至圖9c示出了40WLDMOST模型中獲得的輸入阻抗作為功率負載函數的仿真結果，該模型在根據本發明第一和第三實施例的RF器件中前置匹配電路和輸出補償電路之間具有不同程度的互感耦合。圖10a至圖10c示出了40WLDMOST模型中獲得的三階互調失真作為輸出功率函數的仿真結果，該模型在根據本發明第一和第三實施例的RF器件中前置匹配電路和輸出補償電路之間具有不同程度的互感耦合。圖lla至圖llc示出了40WLDMOST模型中獲得的大信號作為功率負載函數的仿真結果，該模型在根據本發明第一和第三實施例的RF器件中前置匹配電路和輸出補償電路之間具有不同程度的互感耦合。圖12a和圖12b分別給出了RF器件的橫截面視圖和頂視圖，根據本發明的第二實施例，該RF器件包括物理上置於前置匹配電路和電晶體之間的輸出補償電路。圖13、圖14和圖15給出了根據圖12b的射頻功率器件測量出的器件輸出功率和功率效率，對比現有技術的RF功率器件測量的輸出功率和功率效率，對應ldB的功率增益壓縮(圖13)、-3(^8(:的互調失真IMD3(圖14)禾B-40犯c的互調失真IMD3(圖15)。圖中的直線表示理想的P—ldB比例(圖13)和理想的Pout(圖14，圖15)。圖16示出了製造高頻器件的方法的流程圖，其中該器件具有的輸出補償電路物理上置於距輸出引線比距射頻電晶體更遠的地方。在不同的圖中，相同的參考符號對應相同或類似的元件。具體實施例方式本發明將根據具體的實施例且參考特定的圖來進行描述，但是本發明並不僅僅局限於此，而是僅由權利要求來限定。權利要求中的任何參考符號並不應被解釋成對範圍的限制。描述的附圖僅僅是示意性的且非限制性的。在圖中，為了說明的目的，一些元件的尺寸可能被誇大而沒有按比例繪製。本說明書和權利要求中存在術語"包括"的地方，並沒有排除其它元件或步驟。當提及單數名詞時使用不定冠詞或定冠詞也就是"a"或"an"、"the"的地方，除非有特別的說明否則也包括該名詞的複數。此外，說明書中和權利要求中的術語第一、第二、第三等用來在類似的元件之間進行區分，而並不必然的用於描述連續的或時間的順序。要知道的是，這樣使用的術語在適當的情況下是可互換的，並且這裡描述的本發明的實施例能以不同於這裡描述的或說明的順序來操作。此外，說明書中和權利要求中的術語頂部、底部、在……上和在……下等，用於描述的目的，而並不必然的用於描述相對位置。要知道的是，這樣使用的術語在適當的情況下是可互換的，並且這裡描述的本發明的實施例能以不同於這裡描述的或說明的方位來操作。當明確的提及"物理位置"時，這些術語被有意用於描述相對位置，而提及的部件的相對位置不能因此改變。本發明的實施例中，將描述一種射頻器件，其中在襯底上設置了不同的電子元件。術語"襯底"可以包括可使用的任意底層材料，或者在其上可以形成器件、電路或者外延層的材料。可選的，這種"襯底"可包括半導體襯底例如摻雜矽、砷化鎵(GaAs)、砷磷化鎵(GaAsP)、磷化銦(InP)、鍺(Ge)或者鍺矽(SiGe)襯底。"襯底"除半導體襯底部分以外可包括例如絕緣層，如Si02或者Si3N4層。於是，術語襯底還包括玻璃覆矽(silicon-on-glass)、藍寶石覆矽(silicon-on-sapphire)襯底。因此術語"襯底"用於一般地定義位於感興趣的層或者部分之下的層元件。同時，"襯底"可以是其它任意的在其上形成某一層的基礎，例如形成玻璃或者金屬層。在第一實施例中，本發明涉及半導體器件，例如用於產生射頻(RF)放大信號的射頻器件。這樣的半導體器件可以是RF功率器件。射頻的典型定義是在9kHz到400GHz之間的頻率。該器件於是可工作在9kHz到400GHz之間的頻率範圍中，例如工作在中頻範圍、高頻範圍、超高頻範圍、甚高頻範圍等等。關於電磁頻譜的RF區域更詳細的描述可以在例如Carr(McGraw-Hillcompanies,Inc)編著的"SecretsofRFCircuitDesign"的l-2頁中找到。有利的是，該器件可以在高於1.8GHz的頻率處使用，例如18GHz，就像在無線通信中使用的那樣。射頻器件典型的在不同的應用中使用，例如用於廣播和電視廣播系統和用於無線通信系統的功率放大器。其它的應用包括基站傳輸站(BTS)、衛星地面站、行動電話或無繩電話、航空電子設備中使用的發射機、雷達等等。根據本發明，RF器件，例如RF功率器件對需要高效率和寬帶寬的應用非常有用。圖2中示出了根據本實施例的RF功率器件的一個例子。RF器件100(例如RF功率器件)包括RF電晶體102(例如RF功率電晶體)以及輸出補償電路104作為元件。通常RF器件100還可包括可選的前置匹配電路106，儘管本發明不局限於此。RF電晶體102和輸出補償電路104以及可選的前置匹配電路106全部以平面的方式排列在例如電晶體的金屬凸緣、封裝、熱沉或者襯底的表面上。RF器件100還包括輸入引線108和輸出引線110，形成器件的輸入和輸出，由此例如封裝好的器件可通過這種方式或其它方式實現外部可連接，其它方式例如通過球狀網格(ballgrid)、垂片(tab)等。典型的設置在襯底上的RF電晶體102可以是任一種類的受寄生輸出電容C。ut影響的平面內RF電晶體。它可以是RF功率電晶體。RP電晶體102，例如RF功率電晶體，例如可以是場效應電晶體(FET)，如橫向擴散金屬氧化物半導體電晶體(LDMOST)，也可以是另一種電晶體如金屬氧化物半導體電晶體(MOS)、假晶高電子遷移率電晶體(PHEMT)、雙極結電晶體(BJT)或者異質結雙極電晶體(HBT)。RF電晶體102典型的包括第一和第二主電極以及控制電極(在圖2中沒有示出)，其中主電極中的一個，被稱作第二主電極，用作輸出電極。RF電晶體及其製造方法被本領域技術人員所熟知。對於單極電晶體的情況，第一主電極可以是源電極，第二主電極可以是漏電極，而控制電極可以是柵電極。用鍵合線L。utput將RF電晶體102的輸出電極連接到RF器件100的輸出引線。當存在前置匹配電路106時(通常是這樣的情況)，典型的通過利用鍵合線Li，t與前置匹配電路106連接的輸入引線，提供輸入信號，前置匹配電路106典型的可以是低通L-C-L濾波結構。通過前置匹配電路106和RF電晶體102的控制電極如柵電極之間的鍵合線LpK.mateh，進一步將信號傳送至RF電晶體102，例如RF功率電晶體。可選的，輸入引線可以直接連接到RF電晶體102的控制電極。設置用來補償RF電晶體102寄生輸出電容C。ut(在圖2中沒有示出)的輸出補償電路104，可包括任何用於補償RP電晶體102輸出信號寄生輸出電容C。ut的元件。這樣的輸出補償電路104可以INSHIN電路也就是內部並聯電感來實現。輸出補償電路104，例如INSHIN電路，包括通過解耦電容Ce。mp接地的補償電感Le。mp。輸出補償電路104連接在RF電晶體的輸出電極和地之間，從而以連接到RF電晶體輸出電極的鍵合線來設置輸出補償電路104的補償電感Le。mp。可選的，可設置另外的電感。典型的選擇解耦電容Ce。mp，使得在RF電晶體102如RF功率電晶體的工作頻率處，與寄生輸出電容C。ut(沒有在圖2中示出)產生並聯諧振。根據本發明的一個方面，輸出補償電路104例如INSHIN電路的解耦電容Ce。mp，在物理上被置於RF電晶體102的輸入側，也被叫做RF電晶體的控制電極或者在單極電晶體的情況下叫做RF電晶體的柵電極，而不是被置於RF電晶體的輸出側，也被叫做RF電晶體的第二主電極或者輸出電極，例如在單極電晶體的情況下被叫做漏電極。於是解耦電容Ce。mp相對於RF電晶體102被置於離器件輸入引線108更近的位置，也就是說相對於RF電晶體102，不是被置於離器件輸出引線IIO更近的位置。換句話說，輸出補償電路104的解耦電容Cc。mp物理位置離RF電晶體102的第一主電極和控制電極比離第二主電極更近。於是輸出補償電路104的解耦電容Ce。mp物理上位於RF器件100的輸入引線108和RF電晶體102例如RF電晶體102的第一主電極之間。換句話說，輸出補償電路102的電感Le。mp—端連接到RF電晶體102的輸出引線或者漏極，而另一端通過解耦電容連接到地，其中解耦電容位於RF電晶體102的輸入側，在電晶體的控制電極如柵電極和RF器件100的輸入引線108之間。於是RF電晶體102比輸出補償電路104的解耦電容Cc。mp更靠近RP器件100的輸出引線110。通過這種方式，在輸出補償電路104和RF電晶體102的輸出電極或第二主電極之間的鍵合線Lc。mp，在RF電晶體102的最大部分上延伸，於是相比於現有技術的器件，其典型的沿著關於RF電晶體102另外的方向延伸。後者在圖3中示出。如上所述，可設置可選的前置匹配電路106。這種前置匹配電路106典型的用鍵合線Li，t與RF器件100的輸入引線連接，並連接到RF電晶體例如RF功率電晶體的控制電極如柵電極。前置匹配電路106還可以由一個、兩個或者更多的元件組成，由鍵合線Lpml、Lpm2、…等相互連接。通過對不同的元件選擇特定的物理位置，RF電晶體102的輸出電極可以用鍵合線1^,連接到RF器件100的輸出引線110，其中鍵合線L。utput遠遠短於現有技術包括輸出補償電路的系統中的鍵合線。後者典型的依賴於引線相對於電晶體高度的高度。典型的，由於特定的設計規則，電晶體與輸出補償電路或者更具體的輸出補償電路的解耦電容之間的間距，以及輸出補償電路或者更具體的其解耦電容Cc。mp與輸出引線IIO之間的間距，要求至少為0.4mm。因此，考慮例如典型的輸出補償電路電容的寬度，如INSHIN電容寬度0.8mm，現有技術器件中在電晶體管芯102和輸出引線110之間的總長度至少為1.6mm(=0.4mm+0.8mm+0.4mm)，而對於根據本發明實施例的器件，該距離可以減少4倍到0.4mm。使用短鍵合線L。utput的可能有很大的優點。它可以在RF器件中針對預定頻率獲得高功率效率。它改善了系統獲得的潛在工作頻率帶寬。後一改善還由於輸出處寄生電感的減少。此外，由於降低大約3倍的輸出鍵合線(例如漏極鍵合線)值，獲得更寬的基帶解耦帶寬。例如多載波W-CDMA基帶傳輸需要的典型帶寬是60MHz的量級，根據本發明實施例的RF器件100能對此進行改善。後者也可以通過圖8到圖11中所示的仿真結果中看出，後面將對其更具體地討論。此外，對於RF器件100獲得更高的可靠性，因為更短的輸出鍵合線L。utput給出更好的功率耗散和更低的鍵合線溫度，從而形成更穩定的器件。更短鍵合線L。utput的另一個效果是由於更低功率耗散和更低功率損耗而改善的功率效率。支撐此的還有位於電晶體輸出和輸出引線110之間更短的返回RF電流路徑，因為後者提供更小的損耗。由於封裝內對空間更有效的利用特別是在電晶體管芯前面的空間，以及不同元件的物理位置，使得器件100的設計更緊湊。封裝中所需的空間可以減少或用於引入更多的阻抗變換級(例如在LDMOST器件的情況下，其受到非常低的輸入阻抗的影響)，或者可以用於其它目的。另一優點是在輸出補償電路104的鍵合線Le。mp與RF電晶體輸出電極、RF器件100的輸出引線110間的鍵合線L。utput之間有更小的磁耦合。圖4和圖5示出了本發明第一實施例的替代設計。RF器件200、250例如RF功率器件，包括和圖2中所示RF器件100相同的元件，但是器件200、250的元件具有不同的物理位置。儘管在圖2的RF器件100中，輸出補償電路104的鍵合線Le。mp和前置匹配電路的兩個元件間的鍵合線Lpm,之間得到的互感耦合較弱，圖4的RF器件200的設計使得輸出補償電路104的鍵合線Le。mp和將前置匹配電路106與電晶體102連接的鍵合線Lpwhing之間得到的互感耦合較弱。圖5中所示的RF器件250給出的設計，使得給出鍵合線U。mp和將前置匹配電路106與電晶體102連接的鍵合線L^m^hing之間較強的互感耦合。要注意的是上述器件僅僅作為例子示出，而本發明並不局限於此。不同元件的其它設計給出了電晶體輸出電極和器件輸出引線之間較短的鍵合線L。utput，這也包括在本申請的範圍中。從不同的設計中可以看到，可以在輸出補償電路104的鍵合線和前置匹配電路的鍵合線之間得到不同種類的互感耦合。在第二實施例中，本發明涉及一種電子器件，特別是RF器件，例如RF功率器件，如之前的實施例中所述，也包括RF電晶體102、輸出補償電路104和可選的前置匹配電路106作為元件，其中至少電晶體102和輸出補償電路104設置在相同的管芯上。在優選的實施例中，前置匹配電路106也被設置在和電晶體相同的管芯上。在圖6中對後者進行闡釋，示出了RF器件300例如RJF功率器件，包括單個管芯310，其上放置了RF電晶體102、輸出補償電路104和可選的前置匹配電路106。後者允許緊湊設計，這是很有利的，因為它在封裝中需要更小的空間並且允許生產更小的器件。在這些器件中仍可以使用標準元件。在第三實施例中，本發明涉及一種器件，特別是根據前面任何一個實施例的RF器件，例如RF功率器件，其中根據本發明，基於RF器件的特定設計使用反饋機制。眾所周知放大器的所有參數很強的依賴於可用的反饋機制，其中反饋機制總是在器件管芯內部存在，但是也可以被引入到器件管芯外部。典型的可由不同的方法引入反饋機制，例如正反饋機制、負反饋機制、串聯和並聯反饋。反饋機制對功率器件的影響依賴於器件內部的信號相位轉移特性和工作模式，也就是器件是否以A類、AB類或C類工作。例如在AB類工作的情況下，器件總是表現出變化的幅度相關的幅度失真(AM-AM)、變化的幅度相關的相位失真(AM-PM)以及變化的輸入阻抗，這些對大多數應用來說是不希望看到的。負反饋的引入一般地改善了作為功率函數和頻率函數的器件參數的線性和穩定性。在現有技術器件中，對RF功率器件反饋機制的引入，例如外部反饋機制，典型的由於這些器件的特定設計以及其它的技術限制而受到限制。在根據本發明的器件中，可以基於輸出補償電路的電感和輸入前置匹配電路中可用的電感之間的互感耦合，引入不同種類的反饋機制。信號可以通過互感耦合，以任意相位極性施加到前置匹配電路106的鍵合線即Lpremateh或Lpml、Lpm2……之一的電感上，從而給出反饋信號。於是通過輸出補償電路104的鍵合線和前置匹配電路106的鍵合線之一之間的互感耦合得到反饋信號。依賴本發明實施例中的特定設計，可以得到不同種類的互感耦合，這已在圖2、圖4和圖5的例子中示出，分別闡釋了鍵合線Lcomp和Lpml之間的弱互感耦合、鍵合線Le。mp和Lpremateh之間的弱互感耦合以及鍵合線Le。mp和Lpre皿tch之間的強互感耦合。對典型使用的反饋機制的種類和應用點的選擇將依賴於工作頻率和需要改善的RF電晶體參數。這樣的選擇典型的基於RF電晶體參數的評價，例如作為功率函數的大信號增益和相位特性也就是幅度相關的幅度失真(AM-AM)和幅度相關的相位失真(AM-PM)，以及作為頻率函數的大信號增益和相位特性。這樣的評價例如可以在RF器件的設計期間完成，例如也可以基於用典型的軟體包如SPICE、高級設計仿真(ADS)、微波工作室(AWR)等對RF器件的操作進行的仿真。通過根據本發明的RF器件的設計，可以給出寬譜的正特性和負特性反饋，這提供了用器件輸出和輸入之間的反饋改善功率電晶體性能的機會。作為例子，在表1中給出了LDMOS電晶體器件的輸入匹配性能。該結構包括具有輸入柵電阻Rg、柵一源電容C^的RF電晶體、輸出補償電路和具有鍵合線L，mateh、前置匹配電容Cp和第二鍵合線Linput的前置匹配電路，其中給出了L,幽eh和Lj叩ut的RF電流角度。依賴於設計，設置輸出補償電路如INSHIN電路的鍵合線，使得它們對LFe-matc;h、Lp^或Li，t的鍵合線具有強的互感耦合，且具有不同的電流幅度和角度，這又對器件性能造成不同的影響，形成正向或者負向環路反饋。器件不同元件的物理數值對前置匹配參數的影響如表1中所示。反饋的符號依賴於多種因素，如功率器件的正向傳輸增益和反向傳輸增益，使用的工藝和設計，其影響鍵合線之間的耦合強度。tableseeoriginaldocumentpage15合適的選擇可以允許例如使幅度相關的相位失真線性化，並且可以允許影響輸入阻抗，例如依賴器件使用的工藝增加或者減少輸入阻抗。通過根據本發明的具有不同種類互感耦合的LDMOST器件在2GHz處的一些示例性仿真結果對後者進行了闡釋，如圖8至圖11中所示，並且將在下面對其作更詳細的討論。在第四實施例中，本發明涉及一種功率器件，特別是根據前述任一實施例的RF器件，其中可以設置不同於第一前置匹配或第一輸出補償電路的附加的變換電路。後者由於根據本發明的RF器件的緊湊設計而能夠得以實現，因為提供了空閒的空間。設置附加的前置匹配電路能夠改善器件的工作帶寬。圖7a中，作為例子，示出了在RF電晶體102的輸出側具有附加的變換電路402的RF器件400。要注意的是，該附加的變換電路402是不同於輸出補償電路104的電路，其能夠用傳統的方式設計，例如低通L-C-L阻抗變換器。電晶體102的輸出電極通過鍵合線L。utputl和附加的變換電路402連接，並且附加的變換電路402通過鍵合線L。utput2和輸出引線110連接。可選地或另外地，也可以設置附加的放大裝置。在圖7b中，示出了布置在單一標準分立器件封裝如SOT502A中的兩級放大器件420的例子。因此使用新提出的補償電路104，兩級功率放大器件420可以布置在和用於一級功率器件相同的標準分立器件封裝中，從而增加總增益。器件420除了包括前述實施例中描述的標準元件外，還包括電子驅動元件422如驅動電晶體，以及用於兩級放大器件的其它標準元件，例如前置匹配電路424、426。作為例子並為了進一步闡述本發明的優點，示出了40WLDMOST功率器件在2.14GHz的仿真和測量結果，其中該LDMOST功率器件中輸出補償電容物理上位於器件輸入引線和電晶體之間。用於獲得示出的測量和仿真結果的功率器件是AB類的放大器。然而，對本領域技術人員來說顯然的是，本發明不局限於此，並且如上述實施例中描述的另外放置的輸出補償電路可以在不同類的放大器中有利的使用。例如在A類、C類、F類放大器、Doherty放大器等中可使用本發明。要清楚的是仿真和測量結果是為了闡述而給出的，本發明並不局限於此。在第一個例子中，獲得了帶有前置匹配電路的40W橫向雙擴散金屬氧化物半導體電晶體(LDMOST)的仿真結果，該電晶體可以包括不同的元件和輸出補償電路，從而根據上述實施例，輸出補償電容物理上位於器件的輸入引線和電晶體之間。使用例如可從AgilentTechnology.公司獲得的CAD軟體AdvancedDesignSystem,對具有不同程度互感耦合的RF器件進行仿真。非線性諧波平衡仿真結果能夠闡釋輸出補償電路的鍵合線和前置匹配電路的鍵合線之間互感耦合的影響。在圖8a、圖9a、圖10a和圖lla中，給出器件的仿真結果，其中在輸出補償電路的鍵合線Lc。mp和前置匹配電路的鍵合線之間沒有互感耦合存在，也就是互感耦合常數K=0。在圖8b、圖9b、圖10b和圖llb中，示出了互感耦合K-0.5的器件的仿真結果，而在圖8c、圖9C、圖IOC和圖11C中示出了在鍵合線Lpre-mateh的小部分和輸出補償電路的鍵合線Le。mp之間存在互感耦合K=-0.5的器件的仿真結果。圖8a到圖8c中的曲線圖示出了增益的功率相關性，以dB表示，圖9a到圖9c示出了輸入阻抗實部450和輸入阻抗虛部452的功率相關性，而圖10a到圖lOb示出了三階互調失真的功率相關性，相對於載波水平以dB表示。由此使用的功率量是峰值包絡功率，以瓦表示，也就是W，。此外，圖lla至圖llb示出作為輸出功率函數的大信號增益。從這些曲線可以看到前置匹配電路和輸出補償電路的鍵合線之間的互感耦合對RF器件不同參數的影響。可以看到，為工作在示出結果的頻率上，通過選擇特定程度的互感耦合可增加功率增益。由此是要注意的是，鍵合線之間的耦合得到的影響強烈依賴於電路設計、工作頻率和使用的RF器件。作為峰值包絡功率負載Wpep函數的輸入阻抗的比較，如圖9a至圖9c中所示，闡釋了例如對於互感耦合常數K=0.5，輸入阻抗的實部可以從2.2Q增加到13Q，而對於互感耦合常數K二0.5，輸入阻抗的實部可以從2.2Q減少到0.6Q。作為峰值包絡功率負載函數的大信號的比較，如圖lla至圖11c中所示，闡釋了對於互感耦合常數KX).5，對幅度調製和相位調製(AM/PM)特性發生線性化影響。後者闡釋了通過實現例如耦合常數&=0.5的互感耦合，能增加作為功率和輸入阻抗函數的AM/PM特性的穩定性。不同互感耦合常數對增益和關於互調失真的線性的不同影響能夠從圖8a至圖8c分別與圖10a至圖10c之間的比較看出。這些結果表示，通過選擇適當的電感耦合係數和通過選擇反饋信號應用點Lp^或Lpre-match，以想要的方式使RF器件的不同參數，例如功率增益、輸入阻抗和幅度調製以及相位調製特性變化如改善。作為第二個例子，獲得了RF器件((4X29)mm)的測量結果，如圖12a中橫截面和圖12b中俯視圖所示意性的示出。要注意的是給出結果僅僅為了闡釋，而本發明不局限於示出的RF器件設計。RF器件500包括集成在單一管芯310上的RF電晶體102、前置匹配電路106和輸出補償電路104。前置匹配電路106在一側通過鍵合線Linput(在本例中，線的數目為8)連接到RF器件500的輸入引線108，而在另一側連接到RF電晶體102的控制電極。RF電晶體102的第二主電極或者輸出電極通過鍵合線L。utput(在本例中，線的數目為28)連接到RF器件500的輸出引線110。RP電晶體102的輸出電極用鍵合線L。。mp(在本例中，線的數目為12)另外連接到輸出補償電路。測量鍵合線Li叩ut和L。utput相對於最近引線頂部的環路高度，最大為0.050mm。鍵合線Linpu^B1^,連接到各自的引線，使得它們最大重疊0.2mm。測量鍵合線Le。mp相對於管芯的環路高度，最大為0.80mm土0.05mm。使用的線平均厚度是38pm。用來獲得測量結果的RF器件特定設計的進一步細節如圖12b中所示具有根據上述本發明的設計的典型器件500稱作器件A，沒有輸出補償電路的參考器件稱作器件B，輸出補償電路物理上位於RF電晶體的輸出電極處的BLF4G20-130型RF器件(可從例如PhilipsSemiconductors公司商業釆購)稱作器件C，對這三種器件示出測試結果。圖13、圖14和圖15對柵極寬度分別為77mm、120mm和180mm的三種不同尺寸的器件A、B、C，示出了2GHz頻率處的消耗效率、增益壓縮-ldB處的輸出功率和在不同的雙音(2-tone)三階互調水平即IMD3;30dBc和IMD4=-40dBc處的功率輸出。圖13中示出了針對ldB壓縮增益的結果，圖14中示出了針對相對於載波水平-30dB的雙音互調失真IMD3的結果，而圖15中示出了針對相對於載波水平-40dB的互調失真IMD4的結果。曲線中，參照用D表示的理想功率比例線，示出了輸出功率(在左側y軸上顯示，並以瓦表示)與以mm表示的控制電極寬度之間的關係(以方塊顯示)。該理想功率比例線是基於對柵極寬度Wg=77nm的LDMOST器件的測量給出，它是最小的器件並且給出最可靠的參考性能，這也就意味著器件最大輸出功率能力理想的應和器件的尺寸或柵極寬度Wg成正比，而器件的效率應相對器件的尺寸或柵極寬度Wg保持為常數。另外，曲線顯示了器件A、B、C的效率(用圓環顯示)，顯示在右側y軸，並以百分比表示。在圖13中，可以看到對於ldB壓縮增益，根據本發明的器件A所具有的輸出功率相對控制電極寬度的特性遠優於採用現有技術類型輸出補償電路設計的器件C，假設作為控制電極寬度函數的理想線性功率比例能夠被應用。使用相同的假設，如圖14和圖15中可以看出，獲得的器件A的輸出功率相對柵極寬度的特性在互調失真情況下也要好。不管是對於-ldB壓縮增益還是對於互調失真，器件效率表明了根據本發明實施例的器件A具有系統的、顯著優越的效率。可以看到，相比於採用現有技術輸出補償電路設計的器件C，在-ldB壓縮增益，輸出電極效率有大於6%的相對改善，並且如圖13中所示，在-ldB壓縮具有完美的輸出功率比例。從這些圖中還可以進一步看出，電晶體輸出處鍵合線的寄生電感已被減少了多於2倍。具體體現本發明、用於實現RF器件目標的其它設置對本領域的技術人員來說是顯而易見的。在第二方面的第一實施例中，本發明涉及一種製造電子器件的方法，特別是根據本發明第一方面的任一實施例至少包括RF電晶體和輸出補償電路的RF放大電子器件。該製造方法因而能實現RF器件的製造，其中輸出補償電路物理上位於離電晶體的第一主電極和控制電極比離電晶體的第二主電極更近的位置，其中第二主電極用作電晶體的輸出電極。後者能夠獲得具有本發明第一方面中描述的優點的器件，例如具有改善的效率以及可工作在更寬的頻率範圍中的器件。在圖16的流程圖中闡釋了製造本發明RF器件的方法600的不同步驟。在第一步驟602中，設置襯底。襯底的類型可以多種多樣，如上所述。在第二步驟604中，RF器件中存在的不同元件被放入。後者包括放入RF電晶體和輸出補償電路。也可以可選的設置其它元件如前置匹配電路和附加的變換電路。在本發明第一方面的實施例中給出了這些元件更具體的描述。這些元件的設計眾所周知並且製造這些元件的方法對本領域的技術人員來說是已知的。典型的是這些元件可以用傳統的半導體加工技術設置在單一襯底上。可選的，也可以使用在不同襯底上例如不同類型的襯底上製作的單獨部分。後者可以使用標準的組裝技術來組合。於是另一種襯底例如低價的矽襯底可作為級間匹配結構來使用。不同元件的物理位置使得輸出補償電路位於離控制電極如柵電極比離輸出電極、漏電極更近的位置。根據元件的特定結構設計，執行不同元件的設置，其能獲得具有高輸出功率、高效率和寬工作頻率帶寬的器件。在下一步驟606中，設置鍵合線用於將一些特定元件互連。電晶體輸出電極通過鍵合線L。utput連接到電子器件的輸出引線。電晶體輸出電極通過鍵合線Le。mp進一步連接到輸出補償電路。由於輸出補償電路關於電晶體輸出電極的反向物理位置，鍵合線U。mp在電晶體的大部分也就是接近整個電晶體上部延伸。還設置了其它的線，例如互連前置匹配電路和輸入引線，也就是通過鍵合線Linput，以及互連前置匹配電路和電晶體控制電極，也就是通過鍵合線Lpwm^h。在可選的步驟608中，器件用傳統的封裝材料和傳統的封裝技術封裝，從而獲得通過輸入引線和輸出引線可連接的封裝器件。在本發明該方面的第二實施例中，執行了額外的步驟610，獲得關於輸出補償電路的鍵合線Le。mp和連接到前置匹配電路的鍵合線之間的互感耦合的信息，獲得的信息用於選擇不同元件的特定結構設計以及用於設置鍵合線。選擇特定的互感耦合因數能使RF器件的特定參數優化。該信息可基於使用公知仿真軟體對根據本發明的高頻器件的工作進行仿真而獲得，其中該仿真軟體能對研究的RF器件的參數進行評估。輸出補償電路和前置匹配電路之間的特定耦合可用作反饋系統來進一步優化RF器件的操作。應當理解，儘管這裡已經對根據本發明的器件討論了優選的實施例、特定的構造和配置以及材料，但是只要不偏離本發明的範圍和精神，可對形式和細節作出各種變化和更改。權利要求1.一種電子RF器件(100、200、250、300、400)，所述電子RF器件(100、200、250、300、400)包括輸入引線(108)和輸出引線(110)、電晶體(102)和用於補償所述電晶體(102)的寄生輸出電容Cout的輸出補償電路(104)，輸出補償電路(104)物理上位於所述輸入引線(108)和所述電晶體(102)之間。2.根據權利要求1所述的電子RF器件(100、200、250、300、400)，所述電晶體(102)包括第一主電極、作為輸出電極的第二主電極、和控制電極，所述控制電極是橫向擴散金屬氧化物半導體的柵電極，其中所述輸出電極通過鍵合線L。utput連接到所述輸出引線(110)。3.根據權利要求1所述的電子RF器件(300)，其中所述輸出補償電路(104)和所述電晶體(102)位於單個管芯(310)上。4.根據權利要求2所述的電子RF器件(100、200、250、300、400)，其中所述輸出補償電路(104)包括電容器Ce。mp，所述電容器Ce,p通過鍵合線U。mp連接到所述電晶體的輸出電極。5.根據權利要求4所述的電子RF器件(100、200、250、300、400)，其中由所述鍵合線U。mp確定的電感被用作反饋信號。6.根據權利要求2所述的電子RF器件(100、200、250、300、400)，其中所述電子RF器件(100、200、250、300、400)還包括前置匹配電路(106),通過鍵合線L^^teh連接到所述控制電極。7.根據權利要求6所述的電子RF器件(200、250)，其中鍵合線Le。mp和鍵合線Lpremateh之間的互感耦合被用作反饋機制的一部分。8.根據權利要求6所述的電子RF器件(100、300),所述前置匹配電路(106)包括通過鍵合線Lpw互連的多個元件，其中鍵合線Le。mp和鍵合線L一之一之間的互感耦合被用作反饋機制的一部分。9.根據權利要求6所述的電子RF器件(400)，其中所述電子RF器件(400)還包括附加的變換電路(402)。10.—種電子RF器件(100、200、250、300、400)的製造方法，該方法包括設置襯底；設置所述電子RF器件(100、200、250、300、400)的輸入引線(108)和輸出引線(110)、RF電晶體(102)和輸出補償電路(104);在所述輸出補償電路(104)和所述RF電晶體(102)的輸出電極之間以及在所述RF電晶體(102)的所述輸出電極和所述輸出引線(110)之間設置鍵合線，其中設置RF電晶體和輸出補償電路(104)的操作包括將所述輸出補償電路(104)物理上置於所述輸入引線(108)和所述RF電晶體(102)之間。11.根據權利要求IO所述的製造方法，其中所述方法還包括設置連接到所述電晶體(102)的控制電極的前置匹配電路(106);選擇一定程度的鍵合線Le。mp和連接到所述前置匹配電路(106)的鍵合線之間的互感耦合。全文摘要本發明描述了一種包括高頻功率電晶體(102)和輸出補償電路(104)的高頻功率器件(100)，其中電晶體具有第一主電極、用作輸出電極的第二主電極、和控制電極，輸出補償電路用於補償電晶體(102)的寄生輸出電容。輸出補償電路相對電晶體的物理位置使得電晶體輸出電極和高頻功率器件輸出引線之間的鍵合線較短。因此輸出補償電路(104)物理上位於高頻功率器件(100)的輸入引線(108)和電晶體(102)之間。由從輸出補償電路(104)到電晶體(102)輸出電極的鍵合線Lcomp引入的電感用作反饋信號。通過鍵合線Lcomp和連接到前置匹配電路(106)的鍵合線之間的互感耦合的選擇，可以進一步優化高頻功率器件的特性。文檔編號H01L23/66GK101176205SQ200680016907公開日2008年5月7日申請日期2006年3月14日優先權日2005年3月18日發明者伊戈爾·布萊德諾夫申請人:Nxp股份有限公司