射频SOI-LDMOS器件设计

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1、摘要摘要RF(RadioFrequency)功率器件是无线通信技术的重要基础。射频功率LDMOS(LateralDiffusedMetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)被广泛应用于无限通信的窄带和高增益技术中，被认为是一种很成功的射频功率器件，有如下优点：(1)在大电流范围内的跨导保持较大并为常数，故线性放大的动态范围较大，并在较大输出功率时能有较大的线性增益；(2)交叉调制失真较低；(3)较高的性价比。然而LDMOS的寄生输出电容又会直接影响器件的输出特性，包括功率增益、附加功率效率等，使输出匹配的设计更为困难。SOI(Silicononi

2、nsulator)．LDMOS不仅具有良好的绝缘性能、较小的寄生电容和泄露电流，提高功率增益和耐高温操作性能，而且工艺与SOI—CMOS工艺兼容，相对体硅LDMOS工艺更加简单。本文采用二维器件仿真软件ISE对通过数学建模估算的器件参数进行模拟优化，确定器件的结构参数。采用ISE建立器件模型，对器件的电学特性进行模拟分析，并研究了器件的参数对输出特性的影响。模拟发现，器件具有较好的直流输出特性，较低的寄生电容，较高的截止频率。最后对SOI器件的失效机理及抑制方法进行了详细的讨论。为了提高器件在高压高频领域的应用，学者提出了各种各样的结构。本文研究了采用在源区下衬底埋P型层和部分埋氧层下埋n型

3、层的DBPSOI．LDMOS结构。重点讨论了DBPSOI．LDMOS结构的击穿特性和输出电容特性。通过模拟，我们发现与传统SOI．LDMOS相比，DBPSOI．LDMOS结构的击穿电压更高，频率特性更好。关键词：S01．LDMOS参数击穿电压电学特性AbstractTheRFpowerdeviceisconsidered私averyimportantbaSisforwirelesscommunicationtechnology．RFpowerLDMOSiswidelyusedinnarrow-bandandlli曲-gaintechnologyforwirelesscommunication

4、andisregarded雒averysuccessfulRFpowerdevice．Theadvantagesareasfollows．First，itshi曲constanttransconductanceinawidecurrentrangecreatesalargedynamicrangeoflinearamplification,leadingtogreatlineargainwhenoutputpowerishi．gh．Second，thecrossmodulationdistortionlevelislow．Third，theperformance—costratioishig

5、h．However,theparasiticoutputcapacitanceofLDMOSwilldirectlyaffectitsoutputcharacteristics，includingpowergain，power-addedefficiency，andSOon，especially，Canmakethedesignofoutputmatchingharder．ComparedwithLDMOS，theSOI-LDMOShasmanyadvantagesthatcompletelydielectricisolation,lowoutputcapacitance，highpower

6、plusandhightemperatureresistantcharacteristic．ItstechnologywhichiseasierthanLDMOSiscompatiblewithSOlCMOS．Inthispaper，wesimulatedandoptimizedtheestimatedparametersofthedevicefromthemathematicalmodelingbytwo—dimensionaldevicesimulationsoftwareISE．Byoptimizing，wehavegottheoptimalparametersofstructure．

7、Weestablishedthestructuremodelofthedevice，andsimulatedtheelectricalpropertiesofthedevicewiththesoftwareISE．Simultaneously,wediscussedtherelationsoftheelectricalpropertiestothestructuralparameters．Bysimulati