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DMOS主要有兩種類型,垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管VDMOSFET(vertical double diffused MOSFET)和橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管LDMOSFET(lateral double-dif fused MOSFET)。 LDMOS 被廣泛採用,因為它更容易與 CMOS 技術兼容。 LDMOS
LDMOS(橫向擴散金屬氧化物半導體)
LDMOS 是一種雙擴散結構的功率器件。 這種技術是在同一源漏區進行兩次注入,一次注入較大濃度的砷(As)(典型注入劑量為1015cm-2),另一次注入較小濃度的硼(典型注入劑量為1013cm-2))。 B)。 植入後,進行高溫推進過程。 由於硼比砷擴散得快,它會在柵極邊界(圖中的P-well)下沿橫向進一步擴散,形成一個具有濃度梯度的溝道,其溝道長度由兩個橫向擴散距離的差值決定. 為了提高擊穿電壓,有源區和漏區之間有一個漂移區。 LDMOS 中的漂移區是此類器件設計的關鍵。 漂移區的雜質濃度相對較低。 因此,當LDMOS接高電壓時,漂移區由於其電阻高,可以承受更高的電壓。 圖1所示的多晶LDMOS延伸至漂移區的場氧,起到場板的作用,減弱漂移區的表面電場,有助於提高擊穿電壓。 場板的尺寸與場板的長度密切相關[6]。 要使場板充分發揮作用,一是要設計SiO2層的厚度,二是要設計好場板的長度。
LDMOS器件具有襯底,並且在襯底中形成源極區和漏極區。 在源極區和漏極區之間的襯底的一部分上提供絕緣層,以提供絕緣層和襯底表面之間的平面界面。 然後,在絕緣層的一部分上形成絕緣構件,並且在絕緣構件和絕緣層的一部分上形成柵極層。 通過使用這種結構,發現有一條直的電流路徑,可以在保持高擊穿電壓的同時降低導通電阻。
LDMOS與普通MOS管的主要區別有兩個:1、採用LDD結構(或稱漂移區); 2. 通道由兩個擴散的橫向結深度控制。
一、LDMOS的優勢
• 卓越的效率,可降低功耗和冷卻成本
• 出色的線性度,可以最大限度地減少對信號預校正的需求
• 優化超低熱阻,可減少放大器尺寸和冷卻要求並提高可靠性
• 出色的峰值功率能力、高 3G 數據速率和最小的數據錯誤率
• 高功率密度,使用更少的晶體管封裝
• 超低電感、反饋電容和串柵極阻抗,目前允許 LDMOS 晶體管在雙極器件上提供 7 bB 增益改進
• 直接源接地可提高功率增益並消除對 BeO 或 AIN 隔離物質的需要
• GHz 頻率下的高功率增益,從而減少設計步驟、更簡單且更具成本效益的設計(使用低成本、低功率驅動晶體管)
• 優異的穩定性,由於負漏電流溫度恆定,因此不受熱損失的影響
• 與雙載波相比,它可以更好地承受更高的負載失配 (VSWR),提高了現場應用的可靠性
• 優異的射頻穩定性,柵極和漏極之間內置隔離層,可降低反饋電容
• 非常好的平均故障間隔時間 (MTTF) 可靠性
2、LDMOS的主要缺點
1) 功率密度低;
2)容易被靜電損壞。 輸出功率相近時,LDMOS器件的面積比雙極型大。 這樣,單個晶圓上的die數量更少,這使得MOSFET(LDMOS)器件的成本更高。 較大的面積也限制了給定封裝的最大有效功率。 靜電通常高達數百伏,會損壞LDMOS器件從源極到溝道的柵極,因此需要採取防靜電措施。
綜上所述,LDMOS器件特別適用於CDMA、W-CDMA、TETRA、地面數字電視等要求寬頻率範圍、高線性度和高使用壽命要求的應用。
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