包括异质结双极晶体管(hbt)及互补金属氧化物半导体(cmos)装置的混合功率放大器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括异质结双极晶体管(hbt)及互补金属氧化物半导体(cmos)装置的混合功率放大器。
【背景技术】
[0002]移动装置通常包含在RF信号的发射及接收期间放大RF信号的RF功率放大器。RF功率放大器可包含:前置驱动器级；主要级；偏置电路，其用于驱动前置驱动器级及主要级的放大器电路；级间阻抗匹配网络，其在所述前置驱动器级与所述主要级之间；输出阻抗匹配网络，其在输出端子处；及控制电路，其用于控制RF功率放大器的操作。特定来说，控制电路可控制前置驱动器级及主要级的放大器电路。
[0003]常规上，RF功率放大器可为由具有CMOS晶体管的CMOS集成电路(1C)形成的互补金属氧化物半导体(CMOS)功率放大器，或由具有HBT的1C形成的HBT功率放大器。HBT通常以良好线性度及高效率操作，使得HBT功率放大器因此可提供良好RF性能以及高可靠性。HBT功率放大器因此已被广泛用于移动功率放大器行业中。然而，具有HBT功率放大器的1C具有若干个缺点，包含高晶片成本及归因于1C的复杂配置的复杂1C制造过程。
[0004]相比之下，由具有CMOS晶体管的1C形成的CMOS功率放大器通常具有低制造成本，然而可由于CMOS晶体管的功率损耗及/或非线性特性而具有性能缺点。另外，当CMOS功率放大器用于具有宽频带的RF信号的放大时，可由于CMOS晶体管的高寄生输入电阻而发生信号失真，特定来说在P通道金属氧化物半导体(PM0S)晶体管的情形中。
【发明内容】
[0005]在一个方面，本发明提供一种混合射频(RF)功率放大器，其包括:第一装置，其包括RF输入端子、RF输出端子、经配置以放大经由所述RF输入端子接收的RF输入信号的前置驱动器级，及控制电路，所述RF输入端子、所述RF输出端子、所述前置驱动器级及所述控制电路安置于第一衬底中或上方；第二装置，其包括安置于第二衬底中或上方的异质结双极晶体管(HBT)放大器电路，所述HBT放大器电路经配置以放大所述前置驱动器级的输出且提供经放大RF信号，其中所述经放大RF信号通过RF输出级而作为所述RF功率放大器的输出提供；控制电路，其经配置以响应于控制信号而控制所述HBT放大器电路的操作，所述控制电路安置于所述第一衬底中或上方；以及保护电路，其经配置以使所述HBT放大器电路免受静电放电(ESD)或击穿。
[0006]在另一方面，本发明提供一种射频(RF)功率放大器，其包括:第一装置，其包括RF输入端子、RF输出端子、经配置以放大经由所述RF输入端子接收的RF输入信号的前置驱动器级，及控制电路，所述RF输入端子、所述RF输出端子、所述前置驱动器级及所述控制电路安置于第一衬底中或上方；第二装置，其包括安置于第二衬底中或上方的异质结双极晶体管(HBT)放大器电路，所述HBT放大器电路经配置以放大所述前置驱动器级的输出且提供经放大RF信号，其中所述经放大RF信号通过所述RF输出端子而作为混合RF功率放大器的输出提供；控制电路，其经配置以响应于控制信号而控制所述HBT放大器电路的操作，所述控制电路安置于所述第一衬底中或上方；以及偏置电路，其经配置以响应于所述控制电路而偏置所述HBT放大器电路，所述偏置电路安置于所述第二衬底中或上方。
[0007]在另一方面，本发明提供一种射频(RF)功率放大器，其包括:第一装置，其包括RF输入端子、RF输出端子、经配置以放大经由所述RF输入端子接收的RF输入信号的前置驱动器级、第一匹配网络及控制电路，所述RF输入端子、所述RF输出端子、所述前置驱动器级、所述第一匹配网络及所述控制电路安置于第一衬底中或上方；第二装置，其包括安置于第二衬底中或上方的异质结双极晶体管(HBT)放大器电路，所述HBT放大器电路经配置以放大所述前置驱动器级的输出且提供经放大RF信号，其中所述第一匹配网络经配置以将所述前置驱动器级的所述输出传送到所述HBT放大器电路，且所述经放大RF信号通过所述RF输出端子而作为混合RF功率放大器的输出提供；控制电路，其经配置以响应于控制信号而控制所述HBT放大器电路的操作，所述控制电路安置于所述第一衬底中或上方；以及偏置电路，其经配置以响应于所述控制电路而通过所述第一匹配网络将偏置信号输出到所述HBT放大器电路，所述偏置电路安置于所述第一衬底中或上方。
【附图说明】
[0008]依据连同附图给出的对实施例的以下描述将明了实例性实施例，其中:
[0009]图1A图解说明根据代表性实施例的混合RF功率放大器的电路图；
[0010]图1B图解说明根据代表性实施例的混合RF功率放大器的电路图；
[0011]图2A示意性地图解说明根据代表性实施例的混合RF功率放大器的一部分；
[0012]图2B示意性地图解说明根据另一代表性实施例的混合RF功率放大器的一部分；
[0013]图3图解说明根据代表性实施例的可借助各种类型的RF信号操作的混合RF功率放大器的电路图；
[0014]图4图解说明根据代表性实施例的混合RF功率放大器的电路图；
[0015]图5图解说明展示根据代表性实施例的混合RF功率放大器的结构的透视图；
[0016]图6图解说明展不根据代表性实施例的图5中所展不的混合RF功率放大器的结构的纵向截面图；
[0017]图7A及7B图解说明展示根据代表性实施例的例如图6中所展示的混合RF功率放大器的1C与1C之间的啮合的图式；
[0018]图8图解说明展不根据代表性实施例的图5及6中所展不的混合RF功率放大器的第一修改的纵向截面图；
[0019]图9图解说明展不根据代表性实施例的图5及6中所展不的混合RF功率放大器的第二修改的纵向截面图；
[0020]图10图解说明展示根据代表性实施例的图6中所展示的混合RF功率放大器的第三修改的纵向截面图；
[0021]图11图解说明展示根据代表性实施例的混合RF功率放大器的纵向截面图；
[0022]图12图解说明展示根据代表性实施例的图11中所展示的混合RF功率放大器的修改的纵向截面图；
[0023]图13图解说明展示根据代表性实施例的图11中所展示的混合RF功率放大器的1C与1C之间的啮合的图式；
[0024]图14图解说明展示根据另一代表性实施例的混合RF功率放大器的纵向截面图；及
[0025]图15图解说明展示根据再一代表性实施例的混合RF功率放大器的纵向截面图。
[0026]图16图解说明展不根据再一代表性实施例的混合RF功率放大器的纵向截面图。
[0027]图17图解说明展示根据再一代表性实施例的混合RF功率放大器的纵向截面图。
【具体实施方式】
[0028]在下文中，将参考附图详细描述代表性实施例。所描述实施例仅为示范性的且不应被解释为将本发明的范围限制于此。
[0029]一般来说，应理解，如说明书及所附权利要求书中所使用，术语“一 (a,an) ”及“所述(the)”包含单数及复数参照对象两者，除非上下文另有明确指示。因此，举例来说，“一装置”包含一个装置及复数个装置。
[0030]如说明书及所附权利要求书中所使用，且除其普通意义之外，术语“实质的”或“实质上”意指在可接受极限或程度内。举例来说，“实质上取消”意指所属领域的技术人员将认为取消为可接受的。
[0031]本文中所使用的术语是出于仅描述特定实施例的目的，且不打算为限制性的。所定义术语是对所述所定义术语在相关上下文中通常所理解及接受的技术、科学或普通意义的补充。
[0032]例如“在…上面”、“在…下面”、“顶部”、“底部”、“上部”及“下部”的相对术语可用于描述各种元件彼此的关系，如附图中所图解说明。这些相对术语打算囊括除图式中所描绘的定向之外的装置及/或元件的不同定向。举例来说，如果装置相对于图式中的视图而倒转，那么描述为在另一元件上面的元件(举例来说)现在将在所述元件下面。其它相对术语也可用于指示特定特征沿着例如信号路径的路径的相对位置。举例来说，如果沿着信号路径发射的信号在第二特征之前到达第一特征，那么第二特征可被认为是沿着所述路径“跟随”第一特征。
[0033]如说明书及所附权利要求书中所使用且除其普通意义之外，术语“大致”意指在所属领域的技术人员可接受的极限或量内。举例来说，“大致相同”意指所属领域的技术人员将认为被比较的物品为相同的。
[0034]一般来说，本发明教示涉及功率放大器，且更特定来说涉及一种包括异质结双极晶体管(HBT)的混合功率放大器。在代表性实施例中，混合功率放大器为射频(RF)功率放大器。
[0035]图1A图解说明根据代表性实施例的异质结双极晶体管(HBT)混合型射频(RF)功率放大器的电路图。
[0036]如图1A中所展示的混合RF功率放大器10 (其在下文还可称为功率放大器)包括集成电路(ic) A (有时在下文称为第一装置)。IC A包括互补金属氧化物半导体(CMOS)装置。混合RF功率放大器10还包括经由例如铜柱或线接合的连接介质50电连接到IC A的IC B (有时在下文称为第二装置)。值得注意地，代表性实施例的铜柱(或更一般来说，导电及导热柱)的特定方面可存在于以下共同拥有的美国专利申请公开案中的一者中:20120025269、20120025370及20120049345。这些美国专利申请公开案的揭示内容以引用方式具体并入本文中。此外，且如下文更全面地描述，除提供电连接之外，特定代表性实施例的柱还有效地提供可用于热耗散中的热连接。
[0037]如下文更全面地描述，IC B包括HBT以及用于以所要操作模式操作HBT的附随电路及组件。在代表性实施例中，ic B可堆叠于IC A上或安置于IC A上方且可通过可为铜柱或线接合的连接介质50电连接到IC A。在又一代表性实施例中，IC B可邻近IC A安置且可经由线接合电连接到IC A。连接介质50不仅提供IC B与IC A之间的电连接，而且耗散从其通过的热。或者，可通过印刷电路板(PCB)布线进行IC A与IC B之间的电连接，使得IC A及IC B之间进行电连接所需的IC A及IC B的接合点彼此连接。
[0038]IC A可包括:衬底100 ;输入端子102 (RF输入端子)，其形成于衬底100上，用于接收RF信号；前置驱动器级110，其用于放大由输入端子102接收的RF信号；级间阻抗匹配网络120 (第一匹配网络)，其连接到前置驱动器级110的输出；输出端子104 (RF输出端子);输出阻抗匹配网络130 (第二匹配网络)，其使一端连接到输出端子104 ;及控制电路140，其用于控制混合RF功率放大器10的整个操作。控制电路140可