DMOS和LDMOS器件

DMOS與CMOS器件結構類似，也有源、漏、柵等電極，但是漏端擊穿電壓高。DMOS器件是由成百上千的單一結構的DMOS 單元所組成的。LDMOS由於更容易與CMOS工藝兼容而被廣泛採用。

基本介紹

• 中文名：DMOS和LDMOS器件
• 優勢：漏端擊穿電壓高
• 類型：兩種
• 採用：廣泛採用

DMOS/LDMOS器件

DMOS與CMOS器件結構類似，也有源、漏、柵等電極，但是漏端擊穿電壓高。 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-diffused MOSFET）。

DMOS器件是由成百上千的單一結構的DMOS 單元所組成的。這些單元的數目是根據一個晶片所需要的驅動能力所決定的，DMOS的性能直接決定了晶片的驅動能力和晶片面積。對於一個由多個基本單元結構組成的LDMOS器件，其中一個最主要的考察參數是導通電阻，用R ds（on）表示。導通電阻是指在器件工作時，從漏到源的電阻。對於 LDMOS器件應儘可能減小導通電阻，就是BCD工藝流程所追求的目標。當導通電阻很小時，器件就會提供一個很好的開關特性，因為漏源之間小的導通電阻，會有較大的輸出電流，從而可以具有更強的驅動能力。DMOS的主要技術指標有：導通電阻、閾值電壓、擊穿電壓等。

在功率套用中，由於DMOS技術採用垂直器件結構(如垂直NPN雙極電晶體)，因此具有很多優點，包括高電流驅動能力、低Rds導通電阻和高擊穿電壓等。

LDMOS由於更容易與CMOS工藝兼容而被廣泛採用。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）。注入之後再進行一個高溫推進過程，由於硼擴散比砷快，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，漂移區由於是高阻，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，有利於提高擊穿電壓。場極板的作用大小與場極板的長度密切相關。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製造工藝結合了BPT和砷化鎵工藝。與標準MOS工藝不同的是，在器件封裝上，LDMOS沒有採用BeO氧化鈹隔離層，而是直接硬接在襯底上，導熱性能得到改善，提高了器件的耐高溫性，大大延長了器件壽命。由於LDMOS管的負溫效應，其漏電流在受熱時自動均流，而不會象雙極型管的正溫度效應在收集極電流局部形成熱點，從而管子不易損壞。所以LDMOS管大大加強了負載失配和過激勵的承受能力。同樣由於LDMOS管的自動均流作用，其輸入－輸出特性曲線在1dB 壓縮點（大信號運用的飽和區段）下彎較緩，所以動態範圍變寬，有利於模擬和數位電視射頻信號放大。LDMOS在小信號放大時近似線性，幾乎沒有交調失真，很大程度簡化了校正電路。MOS器件的直流柵極電流幾乎為零，偏置電路簡單，無需複雜的帶正溫度補償的有源低阻抗偏置電路。

對LDMOS而言，外延層的厚度、摻雜濃度、漂移區的長度是其最重要的特性參數。我們可以通過增加漂移區的長度以提高擊穿電壓，但是這會增加晶片面積和導通電阻。高壓DMOS器件耐壓和導通電阻取決於外延層的濃度、厚度及漂移區長度的折中選擇。因為耐壓和導通阻抗對於外延層的濃度和厚度的要求是矛盾的。高的擊穿電壓要求厚的輕摻雜外延層和長的漂移區，而低的導通電阻則要求薄的重摻雜外延層和短的漂移區，因此必須選擇最佳外延參數和漂移區長度，以便在滿足一定的源漏擊穿電壓的前提下，得到最小的導通電阻。

LDMOS在以下方面具有出眾的性能

1.熱穩定性；2.頻率穩定性；3.更高的增益；4.提高的耐久性；5.更低的噪音；6.更低的反饋電容；7.更簡單的偏流電路；8.恆定的輸入阻抗；9.更好的IMD性能；10.更低的熱阻；11.更佳的AGC能力。LDMOS器件特別適用於CDMA、W-CDMA、TETRA、數字地面電視等需要寬頻率範圍、高線性度和使用壽命要求高的套用。