[发明专利]InP DHBT W波段功率放大器单片集成电路的稳定网络结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及集成电路设计、制造技术领域，尤其涉及一种应用于磷化铟双异质结双极型晶体管(InP DHBT)W波段(94GHz)功率放大器单片集成电路的稳定网络结构。

背景技术

InP DHBT因其优秀的高频及击穿性能，成为设计制造毫米波和亚毫米波功率放大器单片集成电路的最佳选择之一。采用InP DHBT工艺技术的W波段(94GHz)功率放大器单片集成电路在无线通信、雷达及毫米波成像等军民用用途中有着广泛的应用。功率放大器设计中的一个重点和难点是电路的稳定性问题，因为在较低频段内InP DHBT有很高的增益，所以很容易引发低频振荡，使整个电路不能稳定工作。

为了使电路稳定，通常需要在电路中加入稳定网络。传统的稳定网络是在输入端串联的电阻-电容并联网络，如图1所示。InP DHBT器件103的输入端串联了由电阻101和电容102构成的并联网络作为稳定网络。这种稳定网络采用比较小的电阻和电容值即可使电路达到稳定，从而只耗费较小的电路面积。但是采用这种稳定网络，由于其中电阻的影响，整个功率放大器电路的增益将受到较大影响，使得很难获得高增益的电路性能；并且，这种稳定网络是窄带结构，宽带性能较差，很难满足W波段功率放大器中对稳定网络的宽带要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种与InP DHBT半导体工艺兼容的、针对W波段功率放大器集成电路的稳定网络结构，以提高功率放大器的稳定性，同时获得较高的增益和宽带性能。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种应用于InP DHBT W波段功率放大器单片集成电路的稳定网络结构，该结构由并联在InP DHBT器件集电极端的电阻-扇形电容串联网络构成，其中，电阻的一端连接于InP DHBT器件的集电极端，另一端连接于扇形电容的圆心，电阻与扇形电容串联连接。

上述方案中，所述电阻采用镍铬薄膜制作而成。所述电阻的制作过程包括：在InP DHBT半导体工艺流程中，DHBT集电极金属制作完成之后，采用磁控溅射机在InP衬底上溅射厚度为80纳米的镍铬合金薄膜，并且其一端与DHBT器件集电极金属部分重叠。

上述方案中，所述扇形电容是金属-苯并环丁烯-金属叠层电容。所述金属-苯并环丁烯-金属叠层扇形电容包括三层结构：

最下层为在InP衬底上利用电子束蒸发制作的扇形金属结构：镍/锗/金/锗/镍/金，各种金属组分的厚度分别为2/4/66/8/3/250纳米；

中间层是厚度为800纳米的苯并环丁烯介质；

最上层为利用电子束蒸发制作的金属结构：钛/金/钛/铝/钛/铝/钛/金，各种金属组分的厚度分别为20/50/10/500/10/500/10/50纳米。

上述方案中，所述电阻和扇形电容制作于InP衬底之上，与InP DHBT半导体工艺兼容。

上述方案中，所述电阻和扇形电容的物理尺寸参数，通过对功率放大器电路进行原理图仿真和电磁仿真计算得到。

(三)有益效果

本发明提供的这种应用于InP DHBT W波段功率放大器单片集成电路的稳定网络结构，在实际应用中与InP DHBT半导体工艺完全兼容，可以在很宽的带宽内有效消除功率放大器的低频不稳定性，从而可以有效抑制在W波段功率放大器中常见的低频振荡，提高了W波段功率放大器的稳定性和宽带性能，同时该稳定网络对电路的整体增益影响极小，能够获得高增益的功率放大器性能。

附图说明

图1为传统的在器件输入端串联电阻-电容并联网络的稳定网络示意图；

图2为本发明提供的在器件输出端并联电阻-扇形电容串联网络的稳定网络示意图；

图3为本发明中制作NiCr电阻的工艺流程示意图；

图4为本发明中制作金属-BCB-金属叠层扇形电容的工艺流程示意图；

图5为采用本发明提供的稳定网络设计的W波段功率放大器的稳定因子-频率测试曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明可以用于任何基于InP DHBT工艺的W波段功率放大器单片集成电路的设计和制作，现结合附图对本发明进行详细描述。