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30V,2.4GHz SOI-LDMOS 设计

俞军军  
【摘要】: 随着移动通信技术的发展,RF(Radio Frequency)功率放大器在整个RF电路中有着广阔的应用前景,而对于高性能、高集成度的RF电路来说,薄膜SOI(Silicon on insulator)技术是最有发展前途的一项选择。SOI-LDMOS(Lateral Diffused MOSFET)作为RF功率放大器中的功率放大管影响着整个放大器乃至整个电路的性能,RF电路要求SOI-LDMOS能有较高的耐压(30V)和较高的截止频率(2.4GHz)。高压和高频的要求使得目前所用的RF功率SOI-LDMOS工艺复杂,不易集成,且成本较高,所以设计出满足要求,又能与普通SOI-CMOS工艺相兼容的SOI-LDMOS在提高集成度和降低成本方面有着重要的意义。 SOI-LDMOS以优良的隔离性能、较小的寄生效应被RF功率放大器所采用。本文设计了一个击穿电压在30V以上,截止频率在2.4GHz以上的RF用的RESURF SOI-LDMOS。首先介绍了RF用RESURF SOI-LDMOS的历史发展过程和应用发展现状;然后对SOI-LDMOS进行数学建模,分别对SOI-LDMOS的沟道、埋氧层、漂移区和场极板等参数进行计算,得到其理论值;然后通过Tsuprem-4软件模拟器件工艺过程、Medici软件模拟器件特性,通过对器件内部电场优化来对前面计算得到的器件各个参数进行优化,从而得到最佳的击穿电压和截止频率的折衷;接下来通过Medici软件对前面设计优化得到的器件结构进行电气特性分析,提取器件工艺特性参数和电气特性参数。最后对流水中可能出现的器件失效机理进行分析,并提出改进方法。 本文设计的SOI-LDMOS在经过优化后,通过软件模拟发现,关闭态击穿电压达到了70V,开启态击穿电压达到了50V,截止频率达到了13.6GHz,完全达到了设计的目标要求。


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