LDMOS介绍.ppt

S-gate和D-gate长度比例不同时DMG-LDMOS与普通LDMOS器件的导通电阻与击穿电压 DMG-LDMOS交流特性分析 电容特性 DMG-LDMOS的栅电极是由功函数(Wd)为5.25ev的扩多晶硅S-gate和功函数(Ws)为4.17eV的n+多晶硅D-gate组成，s-gate的功函数比D-gate的大，这样在S-gate底下形成沟道所需的纵向电压就要比D-gate的大，所以在Vgs不是很大的情况下DMG-LDMOS源端对电荷的控制能力要比普通LDMOS的差，从而导致DMG-LDMOS的Cgs和Cgd在Vgs不是很大的情况下变化幅度较大;当Vgs进一步增大后，两种栅电极功函数差的影响逐渐减小，这时普通栅与复合栅两种结构LDMOS的Cgs和Cgd逐步趋于一致。 当Vds较低时DMG-LDMOS的Cgs和Cgd的变化趋势比普通LDMOS的大，在整个Vds的变化范围内，DMG-LDMOS的Cgs比普通的LDMOS大，而Cgdt匕普通的LDMOS小; 同时可以看出DMG-LDMOS总的栅电容(C，+Cgd)比普通LDMOS小，这是因为DMG-LDMOS的阐值电压较大，因而在强反型下DMG-LDMOS的反型层电荷总量比普通LDMOS的小，因此其总的栅电容要比普通LDMOS的小。 截止频率 DMG-LDMOS的最大截止频率是fTmax=14.2GHz，普通的n+和p+多晶硅栅LDMOS的最大截止频率基本相等为fTmax=8.7GHz，DMG-LDMOS的最大截止频率提高了约63.2%。同时，当Vgs在3.5V~7V之间变化时，DMG-LDMOS的截止频率fT要比普通n+和p+多晶硅栅LDMOS的截止频率大，对于应用在孙射频放大器中的LDMOS器件来说，其工作电压一般在5V左右，因此DMG-LDMOS在有效的工作电压下，其截止频率特性比普通LDMOS更优越。 DMG-LDMOS器件截止频率的最大值随S-gate、D-gate长度比例的增加先增大后减小，在S-gate与D-gate长度为1:1时有最大值，这和跨导的变化是一一呼应的。这说明当复合栅材料固定的情况下DMG-LDMOS的频率特性也有一个最优值，可以通过设计复合栅电极的长度比例来达到这个最佳的状态。 SOI的结构特点是在有源层和衬底层之间插入埋氧层来隔断二者的电器连接。可见SOI和体硅在电路结构上的主要差别在于：硅基器件或电路制作在外延层上，器件和衬底直接产生电器连接，高低压单元之间、有源层和衬底层之间的隔离通过反偏PN结完成，而SOI电路的有源层、衬底、高低压单元之间都通过绝缘层完全隔开，各部分的电器连接被完全消除。这一结构特点为SOI带来了寄生效应小、速度快、功耗低、集成度高、抗辐射能力强等诸多优点。 由于SOI器件有着许多优越的特点，目前体硅LDMOS器件的结构已经移植到SOI上，LDMOS制造在埋氧化层(BOX)上，可以消除体硅LDMOS器件中PN结的泄漏电流，减小寄生结电容，提高了器件的速度和增益。厚膜SOI-LDMOS可以用于高压集成电路，它可承受700V的工作电压；薄膜SOI-LDMOS已经应用于功率集成电路和射频集成电路中。 5. SOI-LDMOS SOI-LDMOS与普通LDMOS在结构上的区别是增加了一个掩埋氧化层。SOI技术具有良好的介质隔离性能，隔离工艺相对简单，掩埋氧化层可以降低寄生电容，因此提高了射频能力，还可以避免体硅工艺中的衬底cross-talk。SOI-LDMOS通常低压工作VDS=6~7V，容易与SOI-CMOS电路集成，采用了SOI结构的LDMOS击穿电压和截止频率都有提高。使用SOI-LDMOS的功率放大器，提高了增益、效率和带宽。因此将SOI-LDMOS应用于射频放大器越来越引起人们的广泛兴趣。 SOI LDMOS具有以下特点 (1)隔离效果好，SOI硅膜的掺杂浓度可以比较高而衬底采用低掺杂浓度。 (2)寄生电容小，器件的速度快，增益高，适于高频的应用。 (3)厚膜器件可以承受高压。 (4)工作特性受温度的影响较小，抗辐照性能好，工作的温度范围很宽。 (5)短沟道特性好，适合用于深亚微米器件。 (6)具有较严重的自加热效应，器件工作时要注意散热。 随着栅氧化层厚度的变厚，截止频率先上升，到达一个最大值后就开始缓慢下降。栅氧很薄的时候，沟道区电场强度很大，载流子迁移率下降，故个gm较小，所以栅氧很薄时，截止频率较低；随着栅氧化层厚度的增大，gm逐渐变小，同时，Cgs和Cgd也在变小。但是，由于栅氧厚度变大，沟道区的电场强度减小，载流子迁移率退化降低，所以，gm减小比Cgs和Cgd要慢，截止频率上升；栅氧化层较厚时，载流子迁移率退化情况基本可以不考虑，但是，由于场极板