什么是RF LDMOS晶體管
DMOS主要有兩種類型,垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管VDMOSFET( vertical double-diffused MOSFET)和橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管LDMOSFET (lateral double-dif fused MOSFET)。LDMOS由于更容易與CMOS工藝兼容而被廣泛采用。LDMOS
LDMOS器件結構如圖1所示,LDMOS是一種雙擴散結構的功率器件。這項技術是在相同的源/漏區域注入兩次,一次注入濃度較大(典型注入劑量 1015cm-2)的砷(As),另一次注入濃度較小(典型劑量1013cm-2)的硼(B)。注入之后再進行一個高溫推進過程,由于硼擴散比砷快,所以在柵極邊界下會沿著橫向擴散更遠(圖中P阱),形成一個有濃度梯度的溝道,它的溝道長度由這兩次橫向擴散的距離之差決定。為了增加擊穿電壓,在有源區和漏區之間有一個漂移區。LDMOS中的漂移區是該類器件設計的關鍵,漂移區的雜質濃度比較低,因此,當LDMOS 接高壓時,漂移區由于是高阻,能夠承受更高的電壓。圖1所示LDMOS的多晶擴展到漂移區的場氧上面,充當場極板,會弱化漂移區的表面電場,有利于提高擊穿電壓。場極板的作用大小與場極板的長度密切相關[6]。要使場極板能充分發揮作用,一要設計好SiO2層的厚度,二要設計好場極板的長度。
LDMOS元件具有基底,基底中形成有源極區與漏極區。在源極與漏極區之間的一部分基底上提供了一個絕緣層,以便在絕緣層與基底表面之間提供一個平面介面。然后在絕緣層的一部分之上形成絕緣構件,在部分絕緣構件與絕緣層之上形成柵極層。通過使用此結構,發現存在有平直的電流通道,使之能減少接通電阻,同時維持高擊穿電壓。
LDMOS與普通MOS管主要有兩點區別:1,采用LDD結構(或稱之為漂移區);2,溝道由兩次擴散的橫向結深控制。
LDMOS 的優勢
? 卓越的效率,可降低功率消耗與冷卻成本
? 卓越的線性度,可將信號預校正需求降到最低
? 優化超低熱阻抗,可縮減放大器尺寸與冷卻需求并改善可靠度
? 卓越的尖峰功率能力,可帶來最少數據錯誤率的高 3G 數據率
? 高功率密度,使用較少的晶體管封裝
? 超低感抗、回授電容與串流閘阻抗,目前可讓 LDMOS 晶體管在雙載子器件上提供 7 bB 的增益改善
? 直接源極接地,提升功率增益并免除 BeO 或 AIN 隔離物質的需求
? 在 GHz 頻率下擁有高功率增益,帶來更少設計步驟、更簡易更具成本效益的設計 (采用低成本、低功率驅動晶體管)
? 絕佳的穩定性,由于負漏極電流溫度常數,所以不受熱散失的影響
? 比雙載子更能忍受較高的負載未匹配現象 (VSWR),提高現場實際應用的可靠度
? 卓越的射頻穩定度,在柵極與漏極間內置隔離層,可以降低回授電容
? 在平均無故障時間 (MTTF) 上有相當好的可靠度
LDMOS主要的缺點
1.功率密度低;
2.容易受到靜電的破壞。當輸出功率相近時,LDMOS器件的面積比雙極型的大。這樣,單晶圓上裸片的數量更少,從而使MOSFET(LDMOS)器件的成本更高。面積較大也限制了給定封裝的最大有效功率。而靜電通常可以高達幾百伏,它會損壞LDMOS器件的源極到溝道的柵,所以防靜電措施是必需的。
綜上所述,LDMOS器件特別適用于CDMA、W-CDMA、TETRA、數字地面電視等需要寬頻率范圍、高線性度和使用壽命要求高的應用。
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