一种开关滤波器模组芯片及其匹配参数修正方法

技术领域

本发明涉及半导体芯片技术领域，尤其是一种开关滤波器模组芯片及其匹配参数修正方法。

背景技术

砷化镓（Gallium Arsenide，GaAs）是一种半导体材料，具有许多独特的特性，使其在功率器件芯片领域具有重要的应用。以下是砷化镓材料的特性以及其在功率器件芯片中的原理和意义：①、 砷化镓具有比硅（Si）更高的电子迁移率，即电子在材料中移动时速度更快，这使得砷化镓在高频率应用中表现出色，如射频（RF）功率放大器和微波器件；②、砷化镓的电子饱和漂移速度比硅高，因此它能够在更短的时间内实现更高的电子速度，这对于快速切换和高频率应用非常有价值；③、与硅的间接能隙不同，砷化镓具有直接能隙，使其在光电子器件中能够有效地发射和吸收光子，适用于激光二极管和光电探测器等光学应用。

随着无线通信技术的发展，通信终端的种类及总量急速上升，射频前端产品的需求也急速上升。与此同时，为了适应射频产品的多样性设计，射频前端产品的总体尺寸小型化成为影响射频前端应用及新产品开发的关键技术。

采用半导体技术制备射频前端并集成宽带选择开关的产品设计逻辑已被验证，即在半导体基片上制备射频前端器件技术已较为成熟，但是将多个不同带宽的射频前端以及通带选择开关集成设计进同一芯片电路，其存在的问题是：由于砷化镓自身材料特性的影响，导致直接使用常规砷化镓衬底的射频滤波及功放电路等存在Q值不足的问题。此外，由于应用于宽带的多通道选择，其匹配电路的实现重要性较高，而在半导体工艺上实现的匹配电路，由于半导体材料制备工艺导致的晶圆区域性不均衡（一致性不足），使得产品表现为总体良率不足，即部分区域形成的芯片与仿真设计结果不一致。在现有工艺下，当出现产品与仿真结果出现偏差时，通常的做法是抛弃偏差度超出阈值范围的产品（特别是：针对大的晶圆，比如尺寸为450nm的晶圆（晶圆的尺寸越大，一次性可加工的芯片数量越大），晶圆的一致性不是很好，比如晶圆周边和晶圆中心相比两者的一致性不好）。

因此，如何提升砷化镓衬底的开关滤波器模组芯片的Q值以及实现晶圆不同区域的匹配参数一致性，是一个亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述现有技术问题，本发明提供一种开关滤波器模组芯片及其匹配参数修正方法，旨在解决现有技术中砷化镓衬底的开关滤波器模组芯片的Q值不足以及晶圆不同区域制备开关滤波器模组芯片导致的匹配参数一致性差的问题。

本发明提供了一种开关滤波器模组芯片，包括：被配置于衬底上的射频开关组件、滤波器电路和匹配网络；其中：

所述射频开关组件包括第一射频开关和第二射频开关，所述第一射频开关被配置为连接芯片的信号输入端，所述第二射频开关被配置为连接芯片的信号输出端；

所述滤波器电路被配置为连接所述第一射频开关的信号输出端与所述第二射频开关的信号输入端；

所述匹配网络包括第一匹配电路和第二匹配电路，所述第一匹配电路被配置为连接第一射频开关与滤波器电路，所述第二匹配电路被配置为连接滤波器电路与第二射频开关；

其中，所述衬底上还设置有温度调节区域，所述温度调节区域被配置为在温度调节组件执行温度调节动作时，与所述第一匹配电路和所述第二匹配电路中的若干个匹配电容进行热交换，以调节所述第一匹配电路和所述第二匹配电路的匹配参数。

可选的，若干个所述匹配电容被集中设置于所述衬底上的电容区域。

可选的，所述温度调节区域包括作用于电容区域的发热区域；

其中，所述温度调节组件包括设置于所述发热区域的发热器件和设置于所述电容区域的温度检测器件；

其中，所述发热器件被配置为在接收到发热指令时，提升所述发热区域的温度，以使所述发热区域与所述第一匹配电路和所述第二匹配电路中的若干个匹配电容进行热交换，进而提升所述第一匹配电路和所述第二匹配电路中的若干个匹配电容的工作温度。

可选的，所述发热区域被配置为若干个匹配电容与所述衬底之间的热交换区域，所述发热器件包括设置于所述发热区域内的PN结。

可选的，所述温度调节区域包括作用于电容区域的散热区域；

其中，所述温度调节组件包括设置于芯片外部的散热装置和设置于所述电容区域的温度检测器件；

其中，所述散热装置被配置为在接收到散热指令时，降低所述散热区域的温度，以使所述散热区域与所述第一匹配电路和所述第二匹配电路中的若干个匹配电容进行热交换，进而降低所述第一匹配电路和所述第二匹配电路中的若干个匹配电容的工作温度。

可选的，所述衬底上设置有环形隔离区域，所述环形隔离区域被配置为环绕所述电容区域和/或环绕所述匹配网络。

可选的，所述环形隔离区域被配置为P型掺杂区。

本发明的第二方面，提供了一种开关滤波器模组芯片的匹配参数修正方法，用于如上所述的开关滤波器模组芯片，其特征在于，包括：

获取目标开关滤波器模组芯片对应的匹配参数修正指令；

根据所述匹配参数修正指令，驱动温度调节组件执行温度调节动作，以使温度调节区域与所述第一匹配电路和所述第二匹配电路中的若干个匹配电容进行热交换，调节所述第一匹配电路和所述第二匹配电路的匹配参数。

可选的，所述温度调节区域包括作用于电容区域的发热区域，所述温度调节组件包括设置于所述发热区域的发热器件和设置于所述电容区域的温度检测器件，所述方法，还包括：

获取目标开关滤波器模组芯片在封装后执行标准测试动作时的实际匹配参数和理论匹配参数；

根据所述实际匹配参数与所述理论匹配参数的误差，确定目标开关滤波器中第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容的温度修正值；

基于所述温度修正值与所述发热器件，生成目标开关滤波器模组芯片的匹配参数修正指令；

其中，所述匹配参数修正指令被执行时，驱动所述发热器件控制发热区域与第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容的热交换，控制第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容从实际工作温度值调节到标准工作温度值，以使所述目标开关滤波器模组芯片从实际匹配参数调节至理论匹配参数。

可选的，所述温度调节区域包括作用于电容区域的散热区域，所述温度调节组件包括设置于芯片外部的散热装置和设置于所述电容区域的温度检测器件，所述方法，还包括：

获取目标开关滤波器模组芯片在封装后执行标准测试动作时的实际匹配参数和理论匹配参数；

根据所述实际匹配参数与所述理论匹配参数的误差，确定目标开关滤波器中第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容的温度修正值；

基于所述温度修正值、所述发热器件和所述散热装置，生成目标开关滤波器模组芯片的匹配参数修正指令；其中，所述匹配参数修正指令包括第一匹配参数修正指令和第二匹配参数修正指令；

其中，所述第一匹配参数修正指令被执行时，驱动所述发热器件控制发热区域与第一匹配电路和第二匹配电路的若干个匹配电容的热交换，控制第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容从实际工作温度值调节到冗余工作温度值，所述散热装置控制指令被执行时，驱动所述散热装置控制散热区域与第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容的热交换，控制第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容从冗余工作温度值调节到标准工作温度值，以使所述目标开关滤波器模组芯片从实际匹配参数调节至理论匹配参数。

本发明的有益效果在于：提出了一种开关滤波器模组芯片及其匹配参数修正方法，通过在衬底上设置温度调节区域，通过温度调节组件在温度调节区域执行温度调节动作，驱使第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容进行热交换，进而调节开关滤波器模组芯片的匹配参数，实现不同开关滤波器模组芯片的匹配参数单独修正，提高产品参数一致性，同时，还通过在衬底上设置环形隔离区域，以实现匹配电路的隔离，提高开关滤波器模组芯片的Q值。

附图说明

图1为本发明所提供的开关滤波器模组芯片的结构示意图。

图2为本发明所提供的开关滤波器模组芯片的匹配参数修正方法的流程示意图。

附图标记：10-衬底；20-第一射频开关；30-第二射频开关；40-滤波器电路；50-第一匹配电路；60-第二匹配电路；70-温度调节区域。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参照图1，图1为本发明实施例提供的一种开关滤波器模组芯片的原理示意图。

如图1所示，一种开关滤波器模组芯片，包括：被配置于衬底10上的射频开关组件、滤波器电路40和匹配网络；其中：所述射频开关组件包括第一射频开关20和第二射频开关30，所述第一射频开关20被配置为连接芯片的信号输入端，所述第二射频开关30被配置为连接芯片的信号输出端；所述滤波器电路40被配置为连接所述第一射频开关20的信号输出端与所述第二射频开关30的信号输入端；所述匹配网络包括第一匹配电路50和第二匹配电路60，所述第一匹配电路50被配置为连接第一射频开关20与滤波器电路40，所述第二匹配电路60被配置为连接滤波器电路40与第二射频开关30。其中，所述衬底10上还设置有温度调节区域70，所述温度调节区域70被配置为在温度调节组件执行温度调节动作时，与所述第一匹配电路50和所述第二匹配电路60进行热交换，以调节所述第一匹配电路50和所述第二匹配电路60的匹配参数。

需要说明的是，在现有技术中，由于半导体材料制备工艺导致的晶圆区域性不均衡（一致性不足），使得产品表现为总体良率不足，即部分区域形成的芯片与仿真设计结果不一致。在现有工艺下，当出现产品与仿真结果出现偏差时，通常的做法是抛弃偏差度超出阈值范围的产品（例如：针对大的晶圆，比如尺寸为450nm的晶圆，虽然晶圆的尺寸越大，一次性可加工的芯片数量越大，但会出现晶圆的一致性差的问题，比如晶圆周边和晶圆中心相比两者的一致性不好）。由此，本实施例为了解决晶圆不同区域制备开关滤波器模组芯片导致的匹配参数一致性差的问题，通过在制备开关滤波器模组芯片的衬底10上设置温度调节区域70，利用温度调节组件在温度调节区域70执行温度调节动作，使温度调节区域70的温度受控制，进而使温度调节区域70与第一匹配电路50和第二匹配电路60中的若干个匹配电容进行的热交换受控制，最终实现对不同开关滤波器模组芯片中第一匹配电路50和第二匹配电路60的匹配参数控制。

具体而言，针对晶圆上不同区域制备的开关滤波器模组芯片由于晶圆区域性不均衡导致的匹配电路参数一致性差，造成不同批次，甚至同一批次的开关滤波器模组芯片的产品性能一致性较差的问题，本实施例通过温度调节组件和温度调节区域70对第一匹配电路50和第二匹配电路60中的若干个匹配电容的工作温度进行控制，利用工作温度的改变，间接控制第一匹配电路50和第二匹配电路60的匹配参数。例如，对晶圆中心制备的开关滤波器模组芯片设置第一工作温度，对晶圆周边制备的开关滤波器模组芯片设置第二工作温度，使处于不同工作温度下的开关滤波器模组芯片中的第一匹配电路50和第二匹配电路60的匹配参数调节为相同或允许误差范围内，提升开关滤波器模组芯片的产品性能一致性。

在实际应用中，若干个所述匹配电容被集中设置于所述衬底10上的电容区域。

本实施例中，考虑到电容作为匹配网络中容易通过温度进行匹配参数控制的器件，在开关滤波器模组芯片中设计匹配网络的电路时，优先考虑将匹配网络中具有的若干个匹配电容集中设置于衬底10上的电容区域内，由此，在利用温度调节组件与温度调节区域70对第一匹配电路50和第二匹配电路60进行匹配参数控制时，能够更灵活、准确的控制电容所处的工作温度，提升匹配参数调节的准确性。

在优选的实施例中，所述衬底10上设置有环形隔离区域，所述环形隔离区域被配置为环绕所述电容区域和/或环绕所述匹配网络。其中，所述环形隔离区域被配置为P型掺杂区。由此，本实施例通过在电容区域和/或匹配网络的周边设置P型掺杂区作为环形隔离区域，一方面实现衬底10干扰的隔离，另一方面，利用P型掺杂区来实现匹配网络与滤波器电路40的隔离以及匹配网络与射频开关组件的隔离，能够避免砷化镓作为衬底10制备射频滤波及功放电路存在的Q值不足的问题。

在优选的实施例中，所述温度调节区域70包括作用于电容区域的发热区域；其中，所述温度调节组件包括设置于所述发热区域的发热器件和设置于所述电容区域的温度检测器件；其中，所述发热器件被配置为在接收到发热指令时，提升所述发热区域的温度，以使所述发热区域与所述第一匹配电路50和所述第二匹配电路60进行热交换，进而提升所述第一匹配电路50和所述第二匹配电路60的工作温度。其中，所述发热区域被配置为若干个匹配电容与所述衬底10之间的热交换区域，所述发热器件包括设置于所述发热区域内的PN结。

本实施例中，为了实现对第一匹配电路50和第二匹配电路60中的若干个匹配电容的工作温度的控制，在一方面需要提供稳定且准确的发热控制。具体而言，在开关滤波器模组芯片的若干个匹配电容与衬底10之间设置一热交换区域，在热交换区域中设置发热器件，通过控制发热器件执行发热动作，提升发热区域的温度，进而通过热交换动作提升电容区域的温度，实现对第一匹配电路50和第二匹配电路60的匹配参数控制。同时，在电容区域设置有温度检测器件（在实际应用中，发热器件可以为PN结或具有PN结的任何器件，通过增大PN结的电流值，来提升区域温度，温度检测器件可以为温度探测引脚，通过引脚探测该区域的内部运行温度），通过温度检测器件与发热器件的共同作用，控制第一匹配电路50和第二匹配电路60中的若干个匹配电容的工作温度维持在其对应开关滤波器模组芯片的标准温度区间，进而提升不同开关滤波器模组芯片的产品性能一致性。

在优选的实施例中，所述温度调节区域70包括作用于电容区域的散热区域；其中，所述温度调节组件包括设置于芯片外部的散热装置和设置于所述电容区域的温度检测器件；其中，所述散热装置被配置为在接收到散热指令时，降低所述散热区域的温度，以使所述散热区域与所述第一匹配电路50和所述第二匹配电路60进行热交换，进而降低所述第一匹配电路50和所述第二匹配电路60的工作温度。

本实施例中，为了实现对第一匹配电路50和第二匹配电路60中的若干个匹配电容的工作温度的控制，在一方面需要提供稳定且准确的散热控制。具体而言，在开关滤波器模组芯片的电容区域设置一与外部连通的散热区域，并通过外部的散热装置作用于散热区域来降低散热区域的温度，进而通过散热区域与电容区域的热交换降低电容区域的温度，对第一匹配电路50和第二匹配电路60的匹配参数控制。同时，在电容区域设置有温度检测器件（在实际应用中，可以为温度探测引脚，通过引脚探测该区域的内部运行温度），通过温度检测器件与发热器件的共同作用，控制第一匹配电路50和第二匹配电路60中的若干个匹配电容的工作温度维持在其对应开关滤波器模组芯片的标准温度区间，进而提升不同开关滤波器模组芯片的产品性能一致性。

由此，本实施例提出了一种开关滤波器模组芯片，通过在衬底10上设置温度调节区域70，通过温度调节组件在温度调节区域70执行温度调节动作，驱使第一匹配电路50和第二匹配电路60中的若干个匹配电容进行热交换，进而调节开关滤波器模组芯片的匹配参数，实现不同开关滤波器模组芯片的匹配参数单独修正，提高产品参数一致性，同时，还通过在衬底10上设置环形隔离区域，以实现匹配电路的隔离，提高开关滤波器模组芯片的Q值。

实施例2：

参照图2，图2为本发明实施例提供的一种开关滤波器模组芯片的匹配参数修正方法的流程示意图。

如图2所示，一种开关滤波器模组芯片的匹配参数修正方法，用于如上所述的开关滤波器模组芯片，包括步骤：

S1：获取目标开关滤波器模组芯片对应的匹配参数修正指令；

S2：根据所述匹配参数修正指令，驱动温度调节组件执行温度调节动作，以使温度调节区域与所述第一匹配电路和所述第二匹配电路中的若干个匹配电容进行热交换，调节所述第一匹配电路和所述第二匹配电路的匹配参数。

需要说明的是，考虑到半导体元件的电学特性受温度影响较大。在射频波段，半导体工艺的产品非一致性影响较大，使得产品的实现的功能参数与设定仿真设计参数之间存在较大差异，比如同样的电路图，在晶圆不同区域形成的产品其参数偏离较大，产品良率不高。甚至部分产品即使能达到良率需求，但由于参数偏离是必然存在的，这种达标仅仅是近似达标，其参数的准确性较低。特别应用于频率资源紧缺的场景时，会为了适应工艺良品率缺陷而将各频带的中心频率拉大，使得产品的使用场景严重受限。射频前端电路属于无源的被动电路，其本身不具备可调节属性，而匹配网络的匹配性直接影响着频率准确性、信噪比等核心参数，利用半导体受温度影响较大的特性，直接引入区域性主动温控，使得产品具备后期调节修正的属性。

因此，本实施例通过获取目标开关滤波器模组芯片对应的匹配参数修正指令，该匹配参数修正指令为驱动温度调节组件执行温度调节动作的指令，具体为控制PN结输入电流值的指令和/或控制散热装置的状态的指令，其中，匹配参数修正指令能够通过将第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容的工作温度调整至每个开关滤波器模组芯片对应的目标温度值，在该目标温度值时，第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容的电容值因受到温度影响而改变，进而驱使位于晶圆不同区域制备获得的开关滤波器模组芯片被调整为具有相同的匹配参数，以此来对所述第一匹配电路和所述第二匹配电路中的若干个匹配电容的匹配参数进行控制，通过温度调节组件与温度调节区域，实现将每个开关滤波器模组芯片被调节至其对应的匹配参数，最终获得具有较好产品一致性的开关滤波器模组芯片。

在优选的实施例中，所述温度调节区域包括作用于电容区域的发热区域，所述温度调节组件包括设置于所述发热区域的发热器件和设置于所述电容区域的温度检测器件，所述方法，还包括：

S301：获取目标开关滤波器模组芯片在封装后执行标准测试动作时的实际匹配参数和理论匹配参数；

S302：根据所述实际匹配参数与所述理论匹配参数的误差，确定目标开关滤波器中第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容的温度修正值；

S303：基于所述温度修正值与所述发热器件，生成目标开关滤波器模组芯片的匹配参数修正指令；

其中，所述匹配参数修正指令被执行时，驱动所述发热器件控制发热区域与第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容的热交换，控制第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容从实际工作温度值调节到标准工作温度值，以使所述目标开关滤波器模组芯片从实际匹配参数调节至理论匹配参数。

本实施例中，可通过在每个目标开关滤波器模组芯片封装后执行标准测试动作时的实际匹配参数与理论匹配参数的误差，在预先实验获得的温度修正表中查询该情况下需要如何进行温度调节（例如控制PN结的输入电流为I

在优选的实施例中，所述温度调节区域包括作用于电容区域的散热区域，所述温度调节组件包括设置于芯片外部的散热装置和设置于所述电容区域的温度检测器件，所述方法，还包括：

S401：获取目标开关滤波器模组芯片在封装后执行标准测试动作时的实际匹配参数和理论匹配参数；

S402：根据所述实际匹配参数与所述理论匹配参数的误差，确定目标开关滤波器中第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容的温度修正值；

S403：基于所述温度修正值、所述发热器件和所述散热装置，生成目标开关滤波器模组芯片的匹配参数修正指令；其中，所述匹配参数修正指令包括第一匹配参数修正指令和第二匹配参数修正指令；

其中，所述第一匹配参数修正指令被执行时，驱动所述发热器件控制发热区域与第一匹配电路和第二匹配电路的若干个匹配电容的热交换，控制第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容从实际工作温度值调节到冗余工作温度值，所述散热装置控制指令被执行时，驱动所述散热装置控制散热区域与第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容的热交换，控制第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容从冗余工作温度值调节到标准工作温度值，以使所述目标开关滤波器模组芯片从实际匹配参数调节至理论匹配参数。

本实施例中，还可通过在每个目标开关滤波器模组芯片封装后执行标准测试动作时的实际匹配参数与理论匹配参数的误差，使第一匹配电路和第二匹配电路的匹配参数被调节回理论匹配参数。在得到该调节方式后，考虑到在一些情况下，开关滤波器模组芯片的误差可能是正偏也可能是反偏，为了保证使用的多个每个目标开关滤波器模组芯片都能够被调节到具有同样的匹配参数，本实施例通过先采用发热器件将每个目标开关滤波器模组芯片的工作温度修正到冗余工作温度值，该冗余工作温度值通常为比I

本实施例中，通过在衬底上设置温度调节区域，通过温度调节组件在温度调节区域执行温度调节动作，驱使第一匹配电路和第二匹配电路中的若干个匹配电容进行热交换，进而调节开关滤波器模组芯片的匹配参数，实现不同开关滤波器模组芯片的匹配参数单独修正，提高产品参数一致性。

本申请开关滤波器模组芯片的匹配参数修正方法具体实施方式与上述开关滤波器模组芯片各实施例基本相同，在此不再赘述。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。

在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用以描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“~”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如：“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A~B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。