[发明专利]一种化合物半导体微波功率芯片版图布局的方法

说明书

技术领域

本发明属于微波功率芯片版图布局方法技术领域，尤其涉及一种化合物半导体微波功率芯片版图布局的方法。

背景技术

GaAs、GaN及SiC等化合物半导体材料因其具有禁带宽、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良特性,决定了将它们大量应用在半导体微波功率器件制作之中。但同时，在有源器件的功率密度发展到一定程度后，提高单片的功率通常需要额外增加芯片的面积，但增加芯片的面积通常引起成品率的下降，并且使晶圆的有效芯片数减少。

功率放大器的主要指标包括：输出功率、功率增益、功率附加效率等，通常又以饱和输出功率作为放大器的主要特征。微波功率放大器通常采用二级或三级级联的方式实现，为了实现大的输出功率，方法包括：提高有源器件的功率密度、提高输出级有源器件的总栅宽，对电路设计而言，提高输出级有源器件的总栅宽是主要的考虑角度。

目前，通常的版图布局方法是将末级的若干单个有源器件单元堆叠在一起，以保证足够的饱和输出功率。根据频率和结温要求，确定单指的栅宽，并根据饱和输出功率的要求确定单元器件的个数。GaN基器件或GaAs基器件由于有较高的功率密度，所以单指栅宽通常不高，所以要满足特别高的输出功率要求，需要很多的器件单元堆叠，导致整个版图的尺寸很大，降低了衬底材料的利用效率。而如果将单指栅宽增大，又不能满足结温要求。所以在设计制作较大功率的功率放大器单片方面存在困难，图3为现有技术的版图布局方式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种化合物半导体微波功率芯片版图布局的方法，能够在不增加芯片面积的前提下增加有源器件单元，从而增大输出功率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种化合物半导体微波功率芯片版图布局的方法，其特征在于：将各级中的有源器件单元分别划分成有源器件单元组，每个有源器件单元组由1-N个有源器件单元组成；各级中的有源器件单元组沿Y轴方向排布在匹配电路之间，每个有源器件单元组中的有源器件单元的栅指方向与Y轴平行，每个有源器件单元组中的有源器件单元沿X轴方向排布。

本发明的进一步方案是：同一级中的各有源器件单元组的有源器件单元的个数相同。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：由于有源器件单元的栅指方向发生了变化，导致与现有技术相比，版图的X轴方向尺寸由于第三级有源器件、第二级有源器件和第一级有源器件的尺寸变化，略有增加，但Y轴方向上由于第三级中有源器件单元的排列方向发生了变化，使得版图的Y轴方向比现有技术大大缩减，并且通过设置和调节有源器件单元组的数目和单元组内有源器件单元的数目实现了功率与面积的合理增加。所述方法在较小芯片面积下可以实现较大输出功率，也就是在不增加芯片单方向尺寸的前提下增大了输出功率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例一的版图布局示意图；

图2是本发明实施例二的版图布局示意图；

图3现有技术版图布局示意图；

图4是本发明实施例三的版图布局示意图；

图5是本发明实施例四的版图布局示意图；

其中：1、第一级前匹配电路 2、第一级有源器件单元组 3、第一、二级间匹配电路 4、第二级有源器件单元组 5、第二、三级间匹配电路 6、第三级有源器件单元组 7、第三级输出匹配电路。

具体实施方式

一种化合物半导体微波功率芯片版图布局的方法，其特征在于：将各级中的有源器件单元分别划分成有源器件单元组，每个有源器件单元组由1-N个有源器件单元组成；各级中的有源器件单元组沿Y轴方向排布在匹配电路之间，每个有源器件单元组中的有源器件单元的栅指方向与Y轴平行，每个有源器件单元组中的有源器件单元沿X轴方向排布。

实施例一，如图1所示，通过增加Y轴方向有源器件单元组的数目来增大饱和输出功率。理论上增大一倍，饱和输出功率增大3dB，但版图的Y轴方向的尺寸增大一倍，面积增大一倍。在图1中，第一级有源器件单元组由1个有源器件单元组成，设有2个第一级有源器件单元组；第二级有源器件单元组由2个有源器件单元组成，设有2个第二级有源器件单元组；第三级有源器件单元组由4个有源器件单元组成，设有4个第三级有源器件单元组。