射频功率放大器制备方法、结构及电路与流程

本申请涉及半导体，具体涉及一种射频功率放大器制备方法、射频功率放大器结构及射频功率放大器电路。

背景技术：

1、发射系统是一种用于将信号发射至空间的系统。在该发射系统中，发射机作为发射系统的核心部分，负责处理、放大需传送的信息信号，并通过天线将其发送至空间。发射机内部通常包含前级电路、调制振荡电路和射频功率放大器(radio-frequency poweramplifier，简称为rf pa)等。前级电路主要负责输入基带信号的准备工作，如滤波和初步放大。调制振荡电路负责将输入基带信号(例如为音频、视频、数据等)调制为载波信号。调制后的载波信号通常较弱，因此需要通过射频功率放大器将其提升到足够的信号强度，以便通过天线进行有效传输。上述射频功率放大器的主要技术指标是输出功率和效率，因此，如何提高输出功率和效率是射频功率放大器设计目标的核心，也是相关研究人员的重点课题。

2、传统的线性功率放大器具有较高的增益和线性度，但效率比较低。而开关型功率放大器具有较高的效率和输出功率，但线性度比较差。

3、有鉴于此，提升功率放大器的器件性能是现阶段亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种射频功率放大器制备方法、射频功率放大器结构及射频功率放大器电路，其不仅能有效地解决现有技术中存在的问题，而且具有良好的性能(可提供足够的增益、较大的输出功率和较高的转化效率)，制备成本相对较低，并与cmos电路的兼容性良好。

2、根据本申请的第一方面，本申请实施例提供一种射频功率放大器制备方法，包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆上形成有多级级联场效应管结构，其中所述第一晶圆为绝缘体上硅晶圆；提供第二晶圆，所述第二晶圆上形成有硅锗异质结双极晶体管结构，其中所述第二晶圆为体硅晶圆；将所述多级级联场效应管结构与所述硅锗异质结双极晶体管结构键合，形成初始功率放大器结构；在所述初始功率放大器结构上形成金属布线结构，所述金属布线结构分别与射频输入端和射频输出端电性连接，以形成射频功率放大器。

3、根据本申请的第二方面，本申请实施例提供一种射频功率放大器结构，包括：第一半导体衬底；第一半导体层，位于所述第一半导体衬底的上方，所述第一半导体层包括多个器件区域，各所述器件区域具有阱区和掺杂区，各所述阱区的上方具有第一多晶硅层，各所述掺杂区及各所述第一多晶硅层的上方具有第一金属硅化物层；第一介电层，位于所述第一半导体层的上方，所述第一介电层覆盖所述第一金属硅化物层和所述第一半导体层，所述第一介电层具有贯穿的第一接触孔，所述第一接触孔与第一金属硅化物层的表面相接触，以连接所述场效应管器件的源极、漏极和栅极；第二介电层，位于所述第一介电层的上方，所述第二介电层具有第一金属互联结构，所述第一金属互联结构与第一接触孔电性连接；第四介电层，位于所述第二介电层的上方，所述第四介电层具有第二金属硅化物层和贯穿的第二接触孔，所述第二接触孔用于电连接所述第二金属硅化物层和所述第一金属互联结构；所述第二金属硅化物层的上方分别具有第三多晶硅层和第二多晶硅层；所述第三多晶硅层用于形成硅锗异质结双极晶体管的发射极；第二半导体层，位于所述第四介电层上方，所述第二半导体层具有层叠布置的硅锗晶体层和集电极层，所述硅锗晶体层用于形成所述硅锗异质结双极晶体管的基极，所述集电极层用于形成所述硅锗异质结双极晶体管的集电极；第五介电层，位于在所述第二半导体层的上方，所述第五介电层具有金属布线结构，所述金属布线结构与所述场效应管器件的栅极端与射频输入端电性连接，以及与所述硅锗异质结双极晶体管的集电极端与射频输出端电性连接。

4、根据本申请的第三方面，本申请实施例提供一种射频功率放大器电路，所述射频功率放大器电路包括：输入单元，所述输入单元配置为场效应管共源放大器，所述场效应管共源放大器包括第一场效应管器件；中间单元，所述中间单元耦接至所述输入单元，所述中间单元配置为场效应管共栅放大器，所述场效应管共栅放大器包括第二场效应管器件；所述第二场效应管器件配置为至少一个级联场效应管；末级单元，所述末级单元耦接至所述中间单元，所述末级单元包括三极管器件，所述三极管器件为硅锗异质结双极晶体管。

5、本申请实施例提供的射频功率放大器制备方法、射频功率放大器结构及射频功率放大器电路中，射频功率放大器包括基于硅锗(sige)材料制成的硅锗异质结双极晶体管(sige hbt)结构，硅锗(sige)材料具有高电子迁移率，从而可使射频功率放大器以较低的功率在高频下工作，可以提升射频功率放大器的器件性能，使硅锗异质结双极晶体管结构表现出更高的可靠性和更好的耐压性能。并且，硅锗材料具有良好的热扩散性，能够有效地将热量传导到器件结构内部的其他区域，从而减少局部过热。进一步，通过在硅锗异质结双极晶体管结构中引入硅锗(sige)基区，使得硅锗异质结双极晶体管结构具有更高电流增益和更低的基区电阻，可降低功耗，进而减少自效应。

技术特征：

1.一种射频功率放大器制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述提供第一晶圆，包括：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述在各所述器件区域的第一位置和第二位置分别进行离子注入，以形成位于各所述第一位置的阱区和位于各所述第二位置的掺杂区之前，所述制备方法还包括：在所述第一半导体层的器件区域外围形成第一沟槽隔离区。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一沟槽隔离区还位于所述第一半导体层的第一器件区域和第二器件区域之间，所述第一器件区域内掺杂区与所述第二器件区域内掺杂区的掺杂类型相反。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述在各所述阱区背离所述第一半导体衬底的一侧形成第一多晶硅层之前，所述制备方法还包括：在各所述阱区背离所述第一半导体衬底的一侧形成栅氧化层。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述提供第二晶圆，包括：

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述初始功率放大器结构上形成金属布线结构，包括：

8.一种射频功率放大器结构，其特征在于，所述射频功率放大器结构包括：

9.一种射频功率放大器电路，其特征在于，所述射频功率放大器电路包括：

10.如权利要求9所述的射频功率放大器电路，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种射频功率放大器制备方法、射频功率放大器结构及射频功率放大器电路。所述制备方法包括：提供第一晶圆，第一晶圆上形成有多级级联场效应管结构，第一晶圆为绝缘体上硅晶圆；提供第二晶圆，第二晶圆上形成有硅锗异质结双极晶体管结构，第二晶圆为体硅晶圆；将多级级联场效应管结构与硅锗异质结双极晶体管结构键合，形成初始功率放大器结构；在初始功率放大器结构上形成金属布线结构，金属布线结构分别与射频输入端和射频输出端电性连接，以形成射频功率放大器。由该制备方法制成的相应结构及电路具有良好的射频性能，制备成本相对较低，而且与CMOS电路的兼容性良好。

技术研发人员：陶波,孟雅楠,萧国坤,盘永生
受保护的技术使用者：广州增芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/17