[發明專利]一種氮化鎵基有源器件的保護環

有效

• 申請號: 202011271888.4
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112382625B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 鄒宇;陳志堅;賴俊凱;李斌
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L23/58
• 分類號: H01L23/58;H01L23/66;H01L29/778
• 代理公司: 廣州海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 黃為;冼俊鵬

本發明公開了一種氮化鎵基有源器件的保護環，涉及新一代信息技術。所述的保護環包括設置在襯底上圍成閉環的歐姆接觸層，所述歐姆接觸層上層疊第一金屬層；所述的第一金屬層通過縱向通孔連接上方的第二金屬層，所述第二金屬層設有微帶線，所述微帶線串接集總電容后與接地通孔電性連接。優點在于，通過合理調整集總電容的大小，可以使保護環的接地阻抗降到最低，將環內有源器件產生的高頻噪聲有效吸收，并且導出至參考地平面。仿真測試表明，添加保護環可將高頻噪聲隔離度提高10dB以上。第一金屬層的設置可以降低歐姆接觸層的寄生電阻。

技術領域

本發明涉及高頻芯片的保護結構，尤其涉及一種氮化鎵基有源器件的保護環。

背景技術

在第三代半導體集成電路領域，基于氮化鎵工藝的毫米波射頻芯片是5G通信芯片中最重要的模塊之一。廣泛應用于汽車雷達、飛機雷達、精確制導和衛星通信等。氮化鎵HEMT是氮化鎵芯片中最重要的有源器件，其高耐壓、低噪聲和高電子遷移率的特性十分適合高性能功率放大器(PA),低噪聲放大器(LNA)和射頻開關(SW)的設計。毫米波的頻率范圍是26.5～300GHz，在該頻段所設計的氮化鎵射頻前端芯片由于頻率高，功率大，常面臨著有源器件間互相干擾的問題，并進一步造成芯片成品性能惡化等問題。因此，對有源器件進行抗干擾模塊的設計變得尤為重要。

發明內容

本發明目的在于提供一種氮化鎵基有源器件的保護環，以解決上述現有技術存在的問題。

本發明所述的一種氮化鎵基有源器件的保護環，包括設置在襯底上圍成閉環的歐姆接觸層，所述歐姆接觸層上層疊第一金屬層；所述的第一金屬層通過縱向通孔連接上方的第二金屬層，所述第二金屬層設有微帶線，所述微帶線串接集總電容后與接地通孔電性連接。

所述的第一金屬層或第二金屬層或歐姆接觸層或縱向通孔由TiPtAu制成。

所述的第一金屬層厚度為600nm至700nm；優選為650nm。

所述的第二金屬厚度為1.05um至1.45um；優選為1.25um。

所述的歐姆接觸層厚度為180nm至240nm；優選為210nm。

本發明所述的一種氮化鎵基有源器件的保護環，其優點在于，通過合理調整集總電容的大小，可以使保護環的接地阻抗最小，將環內有源器件產生的高頻噪聲有效吸收，并且導出至參考地平面。仿真測試表面，可將高頻噪聲隔離度提高10dB以上。第一金屬層的設置可以降低歐姆接觸層的寄生電阻。

附圖說明

圖1是本發明所述保護環的結構示意圖。

圖2是圖1中A處的層疊結構示意圖。

圖3是圖1中B處的層疊結構示意圖。

圖4是接地通孔的等效電路圖。

圖5是本發明所述保護環的等效電路圖。

圖6是對本發明所述保護環進行仿真測試的電路結構圖。

圖7是圖6所示電路對應的等效電路圖。

圖8是仿真效果的曲線圖。

附圖標記：

gnd Via～接地通孔、TL～微帶線、Sub～襯底、GaN HEMT～氮化鎵基HEMT；Met in～第二金屬層、co via～縱向通孔、Met1～第一金屬層、Oh-C～歐姆接觸層。

L_via～接地通孔的等效電抗、R_via～接地通孔的等效電阻；R_Ohm1～歐姆接觸層和第一金屬層串聯的等效電阻、R_TL～微帶線的等效電阻、L_TL～微帶線的等效電抗、C1～集總電容；R～保護環的總寄生電阻、L～保護環的總寄生電抗、C～保護環的總寄生電容。