基于硅基工艺的射频LDMOS器件的研究与设计

摘要

射频LDMOS器件是一种在沟道和漏极之间具有漂移区的改进型MOS器件，具有线性度好、耐压高、寄生电容小等优点。在射频功率电路中作为功率器件被广泛应用于广播电视、雷达、智能手机、移动通信基站等领域，研究射频LDMOS器件具有重要意义。
　　本文首先简介了射频LDMOS器件的基本结构和工作原理，与普通MOS器件和双极晶体管相比，射频LDMOS器件有多方面的优势。然后研究了射频LDMOS器件的击穿特性，并列出了三种典型的提高器件击穿电压的技术。接着研究了影响LDMOS器件射频特性的因素，并列出了三种改善器件射频特性的改进型器件。在理论研究的基础上，针对传统DI-RF LDMOS器件中存在的缺陷，论文提出了两种改进型器件：带栅极板的FP-RF LDMOS器件和漏极下方具有埋层的BL-RF LDMOS器件。
　　利用Synopsys公司提供的TCAD软件Sentaurus TCAD对三种射频LDMOS器件的主要电学参数进行了仿真，并对仿真结果进行了对比和分析。结果显示：改进型器件在几乎不损失传统器件其它电特性参数的前提下，击穿电压分别提高了52.5％和76.8％。通过研究改进型BL-RF LDMOS器件埋层的参数对器件主要特性指标的影响，得出了埋层各个参数的优化设计方法。接着研究了射频LDMOS器件的测试方法，阐述了去除器件寄生效应的方法和测试器件射频参量的详细步骤，最后给出了改进型FP-RF LDMOS和BL-RF LDMOS器件的已流片的版图。

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1 绪论

1.1课题背景

1.2研究现状

1.3仿真工具简介

1.4论文主要内容与组织架构

2 射频LDMOS器件简介

2.1 LDMOS器件的结构和特点

2.2 LDMOS器件的击穿机制

2.3 LDMOS器件的耐压提高技术

2.4 LDMOS器件的射频特性研究

2.5 本章小结

3 改进型FP-RF LDMOS和BL-RF LDMOS器件

3.1 改进型射频LDMOS器件的结构和特点

3.2 基于Sentaurus TCAD的器件建模

3.3 理论分析

3.4 本章小结

4 TCAD的仿真结果与分析

4.1 转移特性

4.2 亚阈特性

4.3 输出特性

4.4 跨导特性

4.5 击穿特性

4.6 频率特性

4.7 仿真结果汇总

4.8 本章小结

5 BL-RF LDMOS中埋层的优化设计

5.1 纵向中心位置yp的优化设计

5.2 横向宽度Wh的优化设计

5.3 纵向厚度tb的优化设计

5.4 掺杂浓度NB的优化设计

5.5 本章小结

6 测试方法与版图设计

6.1 射频LDMOS器件的测试方法

6.2 改进型FP-RF LDMOS器件版图

6.3 改进型BL-RF LDMOS器件版图

6.4 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的主要论文和申请的专利