RF LDMOS器件的柵極ESD保護設(shè)計與研究.pdf

1、蜂窩式無線基站和第三代無線通信系統(tǒng)的迅猛發(fā)展和普及,對高頻放大器提出了越來越高的要求,也給高頻放大器帶來一大機遇。RF LDMOS以其低成本、高效率、高線性度、高集成度等優(yōu)點,使其逐漸占據(jù)了高頻放大器這一市場,這也使RF LDMOS的研究越來越受人們重視。但是我國對于RF LDMOS的研究還十分缺乏,大部分的高性能的RF LDMOS都需要進口,因此對RF LDMOS的研究有著重要意義。
　　隨著半導(dǎo)體工藝的不斷發(fā)展,器件的尺寸不斷

2、縮小,RF LDMOS也不例外,這導(dǎo)致器件對ESD脈沖的影響越發(fā)敏感,特別是柵氧擊穿問題。RF LDMOS自身的抗ESD能力已經(jīng)不能滿足要求,單獨設(shè)計有效的RF ESD保護器件勢在必行。本文針對一種工作頻率在2.7GHz~3.1GHz之間、擊穿電壓為30V的RF LDMOS,設(shè)計其柵極ESD保護器件,設(shè)計要求HBM ESD能力達到2KV以上,且不影響RF LDMOS的性能。
　　由于寄生參數(shù)的引入使得RF ESD保護器件的設(shè)計十分

3、復(fù)雜。本文首先從傳統(tǒng)的ESD設(shè)計基礎(chǔ)理論開始,介紹了ESD的產(chǎn)生與保護設(shè)計方法。再引出RF ESD設(shè)計的難點,從中分析設(shè)計中需要注意和解決的問題。
　　本文將在RF LDMOS的工藝條件下,通過Silvaco仿真工具對常用的ESD保護器件進行工藝仿真,以了解各器件在該工藝下的性能特性。同時,通過改變器件的摻雜濃度、電極間的距離等方法來改進優(yōu)化器件的性能,以滿足設(shè)計要求。此外,還簡單介紹了幾種器件的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)改進方法,主要目的在于形

4、成串聯(lián)的寄生電容,以降低器件的寄生電容。還簡單的介紹了LC諧振電路在RF ESD設(shè)計中的應(yīng)用,LC諧振電阻在諧振點可以獲得阻抗無限大或者零阻抗兩種特性,因此可以阻隔或者消除ESD保護器件的寄生電容。
　　第一版的器件已經(jīng)流片,并且進行了TLP測試。第一版的器件包括polydiode、級聯(lián)NMOS和帶柵極的NPN,通過對測試結(jié)果的分析,前兩者基本上能滿足RF LDMOS對柵極ESD保護設(shè)計的要求,但是NPN卻需要大幅度降低觸發(fā)電壓才