CN102790088A - 一个击穿电压可以调整rf-ldmos器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件，其包括衬底，所述衬底上设置有源极和漏极，所述源极和漏极之间通过沟道连接在一起，所述沟道上设置有栅极，所述栅极和所述沟道之间设置有氧化层，所述漏极包括漂移区，其特征在于：所述漂移区上设置有至少一个场板，所述场板和所述漂移区之间设置有绝缘层，所述场板和所述源极之间绝缘，所述场板的电压可以调节。本发明通过调节场板上的电压，从而实现击穿电压能够根据所需要工作的频率进行动态的调整。当器件工作在较低的频率，需要提供较大的输出功率的时候，可以提高器件的击穿电压。当器件工作在较高的频率，需要提高截止频率来保证足够的增益的时候，可以降低器件的击穿电压。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，具体涉及一种击穿电压可以调整RF-LDMOS器件。
背景技术
LDMOS (横向扩散金属氧化物半导体)器件与晶体管相比，在关键的器件特性方面，如增益、线性度、开关性能、散热性能以及减少级数等方面优势很明显，因此其被广泛的用于射频、微波领域的功率放大器中。RF-LDMOS击穿电压和RF-LDMOS的截止频率（fT）是一个折衷关系，高的击穿电压是以降低RF-LDMOS的fT为代价的，而低的击穿电压能够提高RF-LDMOS的fT。为了能够让RF-LDMOS输出更高的功率，通常漏端的电压都固定在28伏特。高的击穿电压降低了RF-LDMOS工作的频率，现在RF-LDMOS的工作频率一般都小于3GHz。有的时候用户希望RF-LDMOS能同时工作在一段很宽的频率范围，能够同时工作在较低的工作频率和较高的工作频率。但是，又不希望为了提高RF-LDMOS的截止频率，而损害RF-LDMOS在较低工作频率下的击穿电压，从而降低输出功率。因此，如何让RF-LDMOS器件能够根据RF-LDMOS工作的频率来自动改变它的击穿电压是亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种解决上述问题的方案，提供一种工作频率宽，且击穿电压可以调整RF-LDMOS器件。
本发明的技术方案是提供一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件，其包括衬底，所述衬底上设置有源极和漏极，所述源极和漏极之间通过沟道连接在一起，所述沟道上设置有栅极，所述栅极和所述沟道之间设置有氧化层，所述漏极包括漂移区，其特征在于：所述漂移区上设置有至少一个场板，所述场板和所述漂移区之间设置有绝缘层，所述场板和所述源极之间绝缘，所述场板的电压可以调节。
优选的，所述漂移区上设置一个所述场板，所述绝缘层远离所述源极一侧部分的厚度比靠近所述源极一侧部分的厚度厚，两部分之间设置有弧形过渡区。
优选的，所述漂移区上设置有两个所述场板，两个所述场板之间互不连接，且各自电压分开调节。
优选的，所述漂移区上设置有三个所述场板，三个所述场板之间互不连接，且各自电压分开调节。
优选的，所述衬底为SOI衬底，SOI（Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅）衬底是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。
本发明的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件通过调节场板上的电压，从而实现击穿电压能够根据所需要工作的频率进行动态的调整。当器件工作在较低的频率，需要提供较大的输出功率的时候，可以提高器件的击穿电压。当器件工作在较高的频率，需要提高截止频率来保证足够的增益的时候，可以降低器件的击穿电压。
附图说明
图1是本发明第一最佳实施例的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件的剖面结构示意图；
图2是本发明第二最佳实施例的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件的剖面结构示意图；
图3是本发明第三最佳实施例的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件的剖面结构示意图；
图4是本发明第四最佳实施例的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件的剖面结构示意图；
图5是本发明第四最佳实施例的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件的的第二种结构；
图6是本发明的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件封装的一种结构示意图；
图7是本发明的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件封装的第二种结构示意图;
图8是本发明的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件的工作原理图。
具体实施方式
下面以N型RFLDMOS为例对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述，对于P型RFLDMOS，同理可得。
如图1所示，本发明的一种击穿电压可以调整RF-LDMOS器件包括衬底1，它是SOI衬底，可以是P型衬底，也可以是衬底上面的P型外延层，也可以是一个P-Well。源级包括P型重掺杂2、N型重掺杂3、用来防止Punch-Through（晶体管内的穿通现象(击穿现象)）和调节RF-LDMOS的阈值电压的P-Body4和金属接触电极8；源级通常是接地的。漏极包括N-漂移区5、N阱6、N型重掺杂7和金属接触电极9；N阱6用于减小导通电阻。源极和漏极之间的区域是沟道，沟道上方是栅12及栅12的氧化层13，氧化层13通常是二氧化硅。N-漂移区5的上方设置有绝缘层10和场板11。绝缘层10通常也是二氧化硅。
传统的结构，场板11都是跟金属接触电极8接在一起，是一个固定的电位。而本发明对应的结构，它的场板11的电压是通过外界控制的也可以是自适应的。当场板11加正向电压越高，相对于源级，能够吸引电子积累在沟道的表面，这样减小了沟道的耗尽层，因此降低了击穿电压。但是这样能够减小器件的因为N-漂移区5而带来的串联电阻，减小了导通电阻，同时提高了器件所能够工作的截止频率。当场板11所加的反向电压越高，相对于源级，那么更多的空穴被吸引到沟道的表面，这样增强了沟道的耗尽层，因此能够提高击穿电压。同时这样增加了NLDD带来的串联电阻，增加了导通电阻，同时减小了器件的截止频率。其工作原理可以如图8所示，对于单层场板的本发明的LDMOS器件，可以看成是由两个晶体管M1和M2组成的，场板的电压控制晶体管M2的栅级。场板的电压可以是由外界控制，也可以是LDMOS晶体管栅级电压V1和漏极电压V2的函数。当LDMOS晶体管V1的电压很高的时候，这个时候V2通常很低，这个时候管子不需要太高的击穿电压，为了降低导通电阻，可以把场板的电压提高，从而提高漂移区电子的浓度。而当晶体管V1的电压很低的时候，这个时候V2通常很高，这个时候晶体管需要有很高的击穿电压，因此可以让场板的电压变得很低或者是负的，增加漂移区耗尽层的宽度，提高击穿电压。
如图2所示，由于越靠近金属接触电极9，表面处的电压越高。当场板11加反向电压时，越靠近金属接触电极9, 金属接触电极9和场板11之间存在的电压差越大。这样如果绝缘层10的厚度太小，会容易导致击穿。因此本发明第二实施例的绝缘层10的厚度是渐变的，越靠近漏端越厚，这样还能够减小漏端的寄生电容。
如图3所示，本发明第三实施例中，包括两个相互绝缘的场板11和14，这样就可以分开控制它们的电压，从而能够更好的控制沟道表面的电子浓度分布。
如图4所示，本发明第四实施例中，显示了包括三个相互绝缘的场板11和14、15的情况。
如图5所示，本发明第四实施例中，还可以采用三个场板11和14、15相互层叠的结构，它们相互之间通过绝缘层进行绝缘。
因为RF-LDMOS通常是把它单独封装，作为一个功率器件，图6显示的是本发明对应的RF-LDMOS器件的包括内匹配结构的一种封装结构图。包含芯片24、26和28三个芯片，通过导电材料和管壳的金属背板接在一起，封装在管壳上。26就是RF-LDMOS的芯片，因为它需要提供大功率，需要很多晶体管并联，输入和输出阻抗比较低。因此需要做内匹配电路，提高输入和输出看进去的阻抗。芯片24和28通常是MOSCAP。MOSCAP24和键合线25通常是用来和RF-LDMOS的输入电容谐振。键合线27和MOSCAP28通常是用来谐振RF-LDMOS的输出电容。键合线23和键合线29是用来连接管壳的输入和输出。管壳需要一个单独的引脚，来控制场板的电压，从而实现击穿电压是可以调整的RF-LDMOS器件。
图7显示的是本发明对应的RF-LDMOS器件的不包括内匹配结构的一种封装结构图。其组成结构类似图6，但缺少内匹配的芯片24和28。
以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件，其包括衬底，所述衬底上设置有源极和漏极，所述源极和漏极之间通过沟道连接在一起，所述沟道上设置有栅极，所述栅极和所述沟道之间设置有氧化层，所述漏极包括漂移区，其特征在于：所述漂移区上设置有至少一个场板，所述场板和所述漂移区之间设置有绝缘层，所述场板和所述源极之间绝缘，所述场板的电压可以调节。
2.根据权利要求1所述的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件，其特征在于：所述漂移区上设置一个所述场板，所述绝缘层远离所述源极一侧部分的厚度比靠近所述源极一侧部分的厚度厚，两部分之间设置有弧形过渡区。
3.根据权利要求1所述的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件，其特征在于：所述漂移区上设置有两个所述场板，两个所述场板之间互不连接，且各自电压分开调节。
4.根据权利要求1所述的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件，其特征在于：所述漂移区上设置有三个所述场板，三个所述场板之间互不连接，且各自电压分开调节。
5.根据权利要求1至4其中之一所述的一个击穿电压可以调整RF-LDMOS器件，其特征在于：所述衬底为SOI衬底。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20121121 |