專利名稱：一個擊穿電壓可以調(diào)整rf-ldmos器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件。
背景技術(shù)：
LDMOS (橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)器件與晶體管相比，在關(guān)鍵的器件特性方面，如增益、線性度、開關(guān)性能、散熱性能以及減少級數(shù)等方面優(yōu)勢很明顯，因此其被廣泛的用于射頻、微波領(lǐng)域的功率放大器中。RF-LDMOS擊穿電壓和RF-LDMOS的截止頻率(fT)是一個折衷關(guān)系，高的擊穿電壓是以降低RF-LDMOS的fT為代價的，而低的擊穿電壓能夠提高RF-LDMOS的fT。為了能夠讓RF-LDMOS輸出更高的功率，通常漏端的電壓都固定在28伏特。高的擊穿電壓降低了 RF-LDMOS工作的頻率，現(xiàn)在RF-LDMOS的工作頻率一般都小于3GHz。有的時候用戶希望RF-LDMOS能同時工作在一段很寬的頻率范圍，能夠同時工作在較低的工作頻率和較高的工作頻率。但是，又不希望為了提高RF-LDMOS的截止頻率，而損害RF-LDMOS在較低工作頻率下的擊穿電壓，從而降低輸出功率。因此，如何讓RF-LDMOS器件·能夠根據(jù)RF-LDMOS工作的頻率來自動改變它的擊穿電壓是亟待解決的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種解決上述問題的方案，提供一種工作頻率寬，且擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件。本實用新型的技術(shù)方案是提供一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件，其包括襯底，所述襯底上設(shè)置有源極和漏極，所述源極和漏極之間通過溝道連接在一起，所述溝道上設(shè)置有柵極，所述柵極和所述溝道之間設(shè)置有氧化層，所述漏極包括漂移區(qū)，其特征在于所述漂移區(qū)上設(shè)置有至少一個場板，所述場板和所述漂移區(qū)之間設(shè)置有絕緣層，所述場板和所述源極之間絕緣，所述場板的電壓可以調(diào)節(jié)。優(yōu)選的，所述漂移區(qū)上設(shè)置一個所述場板，所述絕緣層遠(yuǎn)離所述源極一側(cè)部分的厚度比靠近所述源極一側(cè)部分的厚度厚，兩部分之間設(shè)置有弧形過渡區(qū)。優(yōu)選的，所述漂移區(qū)上設(shè)置有兩個所述場板，兩個所述場板之間互不連接，且各自電壓分開調(diào)節(jié)。優(yōu)選的，所述漂移區(qū)上設(shè)置有三個所述場板，三個所述場板之間互不連接，且各自電壓分開調(diào)節(jié)。優(yōu)選的，所述襯底為SOI襯底，SOI (Silicon-On-Insulator，絕緣襯底上的硅)襯底是在頂層硅和背襯底之間引入了一層埋氧化層。本實用新型的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件通過調(diào)節(jié)場板上的電壓，從而實現(xiàn)擊穿電壓能夠根據(jù)所需要工作的頻率進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整。當(dāng)器件工作在較低的頻率，需要提供較大的輸出功率的時候，可以提高器件的擊穿電壓。當(dāng)器件工作在較高的頻率，需要提高截止頻率來保證足夠的增益的時候，可以降低器件的擊穿電壓。
圖I是本 實用新型第一最佳實施例的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型第二最佳實施例的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型第三最佳實施例的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型第四最佳實施例的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型第四最佳實施例的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件的的第二種結(jié)構(gòu)；圖6是本實用新型的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件封裝的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件封裝的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實用新型的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件的工作原理圖。
具體實施方式
下面以N型RFLDM0S為例對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，對于P型RFLDM0S，同理可得。如圖I所示，本實用新型的一種擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件包括襯底1，它是SOI襯底，可以是P型襯底，也可以是襯底上面的P型外延層，也可以是一個P-Well。源級包括P型重?fù)诫s2、N型重?fù)诫s3、用來防止Punch-Thixnigh (晶體管內(nèi)的穿通現(xiàn)象(擊穿現(xiàn)象))和調(diào)節(jié)RF-LDMOS的閾值電壓的P_Body4和金屬接觸電極8 ;源級通常是接地的。漏極包括N-漂移區(qū)5、N阱6、N型重?fù)诫s7和金屬接觸電極9 ;N阱6用于減小導(dǎo)通電阻。源極和漏極之間的區(qū)域是溝道，溝道上方是柵12及柵12的氧化層13，氧化層13通常是二氧化硅。N-漂移區(qū)5的上方設(shè)置有絕緣層10和場板11。絕緣層10通常也是二氧化硅。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，場板11都是跟金屬接觸電極8接在一起，是一個固定的電位。而本實用新型對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，它的場板11的電壓是通過外界控制的也可以是自適應(yīng)的。當(dāng)場板11加正向電壓越高，相對于源級，能夠吸引電子積累在溝道的表面，這樣減小了溝道的耗盡層，因此降低了擊穿電壓。但是這樣能夠減小器件的因為N-漂移區(qū)5而帶來的串聯(lián)電阻，減小了導(dǎo)通電阻，同時提高了器件所能夠工作的截止頻率。當(dāng)場板11所加的反向電壓越高，相對于源級，那么更多的空穴被吸引到溝道的表面，這樣增強(qiáng)了溝道的耗盡層，因此能夠提高擊穿電壓。同時這樣增加了 NLDD帶來的串聯(lián)電阻，增加了導(dǎo)通電阻，同時減小了器件的截止頻率。其工作原理可以如圖8所示，對于單層場板的本實用新型的LDMOS器件，可以看成是由兩個晶體管Ml和M2組成的，場板的電壓控制晶體管M2的柵級。場板的電壓可以是由外界控制，也可以是LDMOS晶體管柵級電壓Vl和漏極電壓V2的函數(shù)。當(dāng)LDMOS晶體管Vl的電壓很高的時候，這個時候V2通常很低，這個時候管子不需要太高的擊穿電壓，為了降低導(dǎo)通電阻，可以把場板的電壓提高，從而提高漂移區(qū)電子的濃度。而當(dāng)晶體管Vl的電壓很低的時候，這個時候V2通常很高，這個時候晶體管需要有很高的擊穿電壓，因此可以讓場板的電壓變得很低或者是負(fù)的，增加漂移區(qū)耗盡層的寬度，提高擊穿電壓。如圖2所示，由于越靠近金屬接觸電極9，表面處的電壓越高。當(dāng)場板11加反向電壓時，越靠近金屬接觸電極9，金屬接觸電極9和場板11之間存在的電壓差越大。這樣如果絕緣層10的厚度太小，會容易導(dǎo)致?lián)舸?。因此本實用新型第二實施例的絕緣層10的厚度是漸變的，越靠近漏端越厚，這樣還能夠減小漏端的寄生電容。如圖3所示，本實用新型第三實施例中，包括兩個相互絕緣的場板11和14，這樣就可以分開控制它們的電壓，從而能夠更好的控制溝道表面的電子濃度分布。如圖4所示，本實用新型第四實施例中，顯示了包括三個相互絕緣的場板11和14、15的情況。如圖5所示，本實用新型第四實施例中，還可以采用三個場板11和14、15相互層疊的結(jié)構(gòu)，它們相互之間通過絕緣層進(jìn)行絕緣。 因為RF-LDMOS通常是把它單獨封裝，作為一個功率器件，圖6顯示的是本實用新型對應(yīng)的RF-LDMOS器件的包括內(nèi)匹配結(jié)構(gòu)的一種封裝結(jié)構(gòu)圖。包含芯片24、26和28三個芯片，通過導(dǎo)電材料和管殼的金屬背板接在一起，封裝在管殼上。26就是RF-LDMOS的芯片，因為它需要提供大功率，需要很多晶體管并聯(lián)，輸入和輸出阻抗比較低。因此需要做內(nèi)匹配電路，提高輸入和輸出看進(jìn)去的阻抗。芯片24和28通常是MOSCAP。M0SCAP24和鍵合線25通常是用來和RF-LDMOS的輸入電容諧振。鍵合線27和M0SCAP28通常是用來諧振RF-LDMOS的輸出電容。鍵合線23和鍵合線29是用來連接管殼的輸入和輸出。管殼需要一個單獨的引腳，來控制場板的電壓，從而實現(xiàn)擊穿電壓是可以調(diào)整的RF-LDMOS器件。圖7顯示的是本實用新型對應(yīng)的RF-LDMOS器件的不包括內(nèi)匹配結(jié)構(gòu)的一種封裝結(jié)構(gòu)圖。其組成結(jié)構(gòu)類似圖6，但缺少內(nèi)匹配的芯片24和28。以上實施例僅為本實用新型其中的一種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。因此，本實用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件，其包括襯底，所述襯底上設(shè)置有源極和漏極，所述源極和漏極之間通過溝道連接在一起，所述溝道上設(shè)置有柵極，所述柵極和所述溝道之間設(shè)置有氧化層，所述漏極包括漂移區(qū)，其特征在于所述漂移區(qū)上設(shè)置有至少一個場板，所述場板和所述漂移區(qū)之間設(shè)置有絕緣層，所述場板和所述源極之間絕緣，所述場板的電壓可以調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件，其特征在于所述漂移區(qū)上設(shè)置一個所述場板，所述絕緣層遠(yuǎn)離所述源極一側(cè)部分的厚度比靠近所述源極一側(cè)部分的厚度厚，兩部分之間設(shè)置有弧形過渡區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件，其特征在于所述漂移區(qū)上設(shè)置有兩個所述場板，兩個所述場板之間互不連接，且各自電壓分開調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件，其特征在于所述漂移區(qū)上設(shè)置有三個所述場板，三個所述場板之間互不連接，且各自電壓分開調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4其中之一所述的一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件，其特征在于所述襯底為SOI襯底。
專利摘要本實用新型公開了一個擊穿電壓可以調(diào)整RF-LDMOS器件，其包括襯底，所述襯底上設(shè)置有源極和漏極，所述源極和漏極之間通過溝道連接在一起，所述溝道上設(shè)置有柵極，所述柵極和所述溝道之間設(shè)置有氧化層，所述漏極包括漂移區(qū)，其特征在于所述漂移區(qū)上設(shè)置有至少一個場板，所述場板和所述漂移區(qū)之間設(shè)置有絕緣層，所述場板和所述源極之間絕緣，所述場板的電壓可以調(diào)節(jié)。本實用新型通過調(diào)節(jié)場板上的電壓，從而實現(xiàn)擊穿電壓能夠根據(jù)所需要工作的頻率進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整。當(dāng)器件工作在較低的頻率，需要提供較大的輸出功率的時候，可以提高器件的擊穿電壓。當(dāng)器件工作在較高的頻率，需要提高截止頻率來保證足夠的增益的時候，可以降低器件的擊穿電壓。
文檔編號H01L29/40GK202772139SQ201220352270
公開日2013年3月6日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者曾大杰, 余庭, 趙一兵, 張耀輝 申請人:昆山華太電子技術(shù)有限公司