一种氮化镓多胞功率管结构的制作方法

本实用新型涉及化合物半导体器件技术领域，尤其涉及一种氮化镓多胞功率管结构。

背景技术：

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)特有的高电子迁移率、高二维电子气面密度、高击穿电场，使得其具备更高的功率输出密度，被视为下一代射频/微波功率放大器的首选技术。

为了满足大功率应用场合(比如民用通信基站)的需求，通常采用将多个氮化镓功率单元并联的方式来获得更大的功率输出。目前，采用上述方式制作的氮化镓多胞功率管的输出功率范围在几十到数百瓦之间，主要应用在6GHz以下。

由于增益、散热等方面的限制，实际应用中，并联的氮化镓功率单元并非越多越好，通常为考虑后期应用扩展的灵活性，会在多胞功率管的外围布置栅和漏的互连PAD，这样便可以采用金丝跳线的方式将两个同样的功率管die进行连接，扩展其功率能力。

上述方案主要存在以下不足：在两个die之间采用焊接金丝跳线的方式连接，会引入寄生电感和电阻，由于金丝较长，通常电感量可达到几个nH至几十nH。金丝线电阻对于抑制两个die间的奇模振荡存在积极意义，而寄生电感则是不需要的。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是现有功率管互连采用焊接金丝跳线的方式连接引入了寄生电感和电阻，寄生电感的存在影响功率管片间互连后的稳定性，因而提供一种氮化镓多胞功率管结构，能够消除电感带来的不利影响，提高级间稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种一种氮化镓多胞功率管结构，包括：至少两个氮化镓功率单元，每个氮化镓功率单元包括栅PAD、漏PAD、两个接地背孔以及器件有源部分，其中，器件有源部分包括栅指、源端以及漏端，栅指通过栅馈线连接至栅PAD，源端通过空气桥与两个接地背孔相连，漏端连接至漏PAD，所述至少两个氮化镓功率单元并排设置，相邻的氮化镓功率单元的相邻接地背孔重叠，栅馈线部分重叠，至少两个氮化镓功率单元形成的多胞功率管结构中，两端的氮化镓功率单元未重叠的栅馈线的延伸端分别连接叉指电容，所述叉指电容另一端连接栅互连PAD。

进一步地，在相邻的氮化镓功率单元的重叠的栅馈线之间设置有薄膜电阻。

进一步地，在所述至少两个氮化镓功率单元形成的多胞功率管结构的四周围绕布置划片道。

进一步地，所述氮化镓功率单元具体为多栅指器件，栅指数为8-12个，单指栅宽为150-350μm，源端、漏端的宽度均为25-35μm，源端和漏端间距为5-7μm，源端和栅指间距为1.0-2.0μm。

进一步地，所述接地背孔的直径为60-100μm。

进一步地，所述叉指电容的叉指数目为4-10个，电容值为几百fF至几十pF。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况：

1、本实用新型采用在多个氮化镓功率单元形成的多胞功率管结构的两端的氮化镓功率单元中，未重叠的栅馈线的延伸端分别连接叉指电容，该叉指电容另一端连接栅互连PAD，该叉指电容在应用频段内对冲互连金丝线的寄生电感效应，提高功率管片间互连后的稳定性。

2、本实用新型采用在相邻的氮化镓功率单元的重叠的栅馈线之间设置薄膜电阻，起到抑制奇模振荡的作用。

3、本实用新型采用在至少两个氮化镓功率单元形成的多胞功率管结构的四周布置划片道，进而以便进行芯片切割。

附图说明

图1是本实用新型实施例中氮化镓功率单元的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中氮化镓多胞功率管结构的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型主要解决的技术问题是现有功率管互连采用焊接金丝跳线的方式连接引入了寄生电感和电阻，寄生电感的存在影响功率管片间互连后的稳定性，因而提供一种氮化镓多胞功率管结构，能够消除电感带来的不利影响，提高级间稳定性。

为了解决上述技术问题，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本实用新型通过提供一种氮化镓多胞功率管结构，如图1、图2所示，包括至少两个氮化镓功率单元10，每个氮化镓功率单元10包括栅PAD101、漏PAD102、两个接地背孔103,以及器件有源部分104，其中，器件有源部件104包括栅指、源端以及漏端，栅指通过栅馈线连接至栅PAD101，源端通过空气桥与两个接地背孔103相连，漏端连接至漏PAD102，该至少两个氮化镓功率单元10并排设置，相邻的氮化镓功率单元10的相邻接地背孔103重叠，栅馈线部分重叠，至少两个氮化镓功率单元10形成的多胞功率管结构中，两端的氮化镓功率单元10未重叠的栅馈线的延伸端分别连接叉指电容20，该叉指电容另一端连接栅互连PAD30。

该叉指电容采用器件工艺中的布线金属层制作，叉指数据为4-10个，电容值为几百fF至几十pF，正好可以在几个GHz频段内削弱或抵消金丝电感，消除电感带来的不利影响，提高级间稳定性。将该叉指电容布置在氮化镓多胞功率管最外侧的栅互连PAD内侧，充分利用叉指电容占用面积小、布置灵活和容值小的优势。

在相邻的氮化镓功率单元10的重叠的栅馈线之间设置有薄膜电阻40，主要起到抑制奇模振荡的作用。如果该氮化镓多胞功率管结构由N个基本功率单元组成，那么就需要N-1个功率单元间的薄膜电阻。

在至少两个氮化镓功率单元10形成的多胞功率管结构的四周围绕布置划片道50，该功率管需要在四周布置划片道50以便进行芯片切割。

该氮化镓功率单元具体为多栅指器件，栅指数为8-12个，栅宽为150-350μm，源端、漏端的宽度均为25-35μm，源端和漏端间距为5-7μm，源端和栅指间距为1.0-2.0μm。该器件具有源场板，用于提高击穿和功率输出能力。

每个氮化镓功率单元均具备一个栅PAD，该功率单元内所有的栅指都连接至该栅PAD，该栅PAD后期用于功率管输入端的连接。

每个氮化镓功率单元均具备一个漏PAD，器件有源部分的漏端都连接至漏PAD，该漏PAD后期用于功率管输出端的连接。

该氮化镓功率单元的接地背孔位于器件有源部分外，该接地背孔的直径为60-100μm。

该栅互连PAD位于单个die(裸芯片)外侧，主要用于多个die(裸芯片)之间的金丝跳线互连。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。