60W800MHz-900MHz射频LDMOS器件结构中场极板的设计

摘要

随着射频集成电路的迅速发展，射频功率器件在个人消费电子、移动基站及军用雷达等无线通讯设备上的需求与日俱增。由于现有的射频功率器件大都存在工艺复杂、造价昂贵的缺点，所以迫切需要一种工艺简单、造价低廉且易于集成的射频功率器件来满足市场需求。
　　 由于横向双扩散金属氧化物半导体器件LDMOS具有高线性度及高功率增益等优异的射频性能，且与标准CMOS工艺兼容，其在射频功率电路中的应用越来越广泛。本文主要对60W工作在800MHz-900MHz频段的射频LDMOS器件中的场极板结构进行了研究设计。针对现有栅场极板结构LDMOS器件的不足，本文提出阶梯浅沟槽隔离结构LDMOS器件。利用器件模拟软件Silvaco对影响器件电学性能的关键结构参数，如场极板及沟槽工艺尺寸等进行了优化设计。仿真结果表明，该结构器件在大幅提高器件击穿电压的同时，能够保持寄生电容及截止频率基本不变。
　　 本文还重点设计了金属源场极板结构LDMOS器件，给出了影响器件射频性能的寄生电容模型，并针对该模型提出了一种改进的分布式金属源场极板结构LDMOS器件。通过使用AWR公司提供的虚拟制造工具，分别对传统射频LDMOS器件和改进射频LDMOS器件进行了三维电磁仿真。模拟结果显示，该设计方案能够在保证击穿电压不变的条件下，有效减小场极板寄生电容，提高射频性能，满足更高的设计要求。