LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor) dikembangkan untuk teknologi telepon seluler 900MHz. Pertumbuhan pasar komunikasi seluler yang berkelanjutan memastikan penerapan transistor LDMOS, dan juga membuat teknologi LDMOS terus matang dan biaya terus menurun, sehingga akan menggantikan teknologi transistor bipolar dalam banyak kasus di masa depan. Dibandingkan dengan transistor bipolar, gain tabung LDMOS lebih tinggi. Gain tabung LDMOS bisa mencapai lebih dari 14dB, sedangkan transistor bipolar adalah 5~6dB. Penguatan modul PA menggunakan tabung LDMOS dapat mencapai sekitar 60dB. Ini menunjukkan bahwa lebih sedikit perangkat yang diperlukan untuk daya keluaran yang sama, sehingga meningkatkan keandalan penguat daya.
LDMOS dapat menahan rasio gelombang berdiri tiga kali lebih tinggi daripada transistor bipolar, dan dapat beroperasi pada daya pantul yang lebih tinggi tanpa merusak perangkat LDMOS; itu dapat menahan eksitasi berlebih dari sinyal input dan cocok untuk mentransmisikan sinyal digital, karena memiliki daya puncak instan yang canggih. Kurva penguatan LDMOS lebih halus dan memungkinkan amplifikasi sinyal digital multi-carrier dengan sedikit distorsi. Tabung LDMOS memiliki tingkat intermodulasi yang rendah dan tidak berubah terhadap daerah saturasi, tidak seperti transistor bipolar yang memiliki tingkat intermodulasi tinggi dan berubah dengan kenaikan tingkat daya. Fitur utama ini memungkinkan transistor LDMOS untuk menghasilkan daya dua kali lebih besar daripada transistor bipolar dengan linearitas yang lebih baik. Transistor LDMOS memiliki karakteristik suhu yang lebih baik dan koefisien suhu negatif, sehingga pengaruh pembuangan panas dapat dicegah. Stabilitas suhu semacam ini memungkinkan perubahan amplitudo menjadi hanya 0.1dB, dan dalam kasus tingkat input yang sama, amplitudo transistor bipolar berubah dari 0.5 menjadi 0.6dB, dan sirkuit kompensasi suhu biasanya diperlukan.
Karakteristik struktur LDMOS dan keuntungan penggunaan
LDMOS diadopsi secara luas karena lebih mudah untuk kompatibel dengan teknologi CMOS. Struktur perangkat LDMOS ditunjukkan pada Gambar 1. LDMOS adalah perangkat daya dengan struktur ganda tersebar. Teknik ini adalah untuk menanamkan dua kali di daerah sumber/drain yang sama, satu implantasi arsenik (As) dengan konsentrasi yang lebih besar (dosis implantasi tipikal 1015cm-2), dan implantasi boron lainnya (dengan konsentrasi yang lebih kecil (dosis implantasi tipikal 1013cm-2). 1cm-2)). B). Setelah implantasi, proses propulsi suhu tinggi dilakukan. Karena boron berdifusi lebih cepat daripada arsenik, boron akan berdifusi lebih jauh sepanjang arah lateral di bawah batas gerbang (sumur-P pada gambar), membentuk saluran dengan gradien konsentrasi, dan panjang salurannya Ditentukan oleh perbedaan antara dua jarak difusi lateral . Untuk meningkatkan tegangan tembus, ada daerah drift antara daerah aktif dan daerah drain. Daerah drift di LDMOS adalah kunci untuk desain perangkat jenis ini. Konsentrasi pengotor di daerah drift relatif rendah. Oleh karena itu, ketika LDMOS dihubungkan ke tegangan tinggi, daerah drift dapat menahan tegangan yang lebih tinggi karena resistansinya yang tinggi. LDMOS polikristalin yang ditunjukkan pada Gambar XNUMX meluas ke medan oksigen di wilayah drift dan bertindak sebagai pelat medan, yang akan melemahkan medan listrik permukaan di wilayah drift dan membantu meningkatkan tegangan tembus. Pengaruh pelat medan berhubungan erat dengan panjang pelat medan. Untuk membuat pelat bidang berfungsi penuh, seseorang harus merancang ketebalan lapisan SiOXNUMX, dan kedua, panjang pelat bidang harus dirancang.
Proses pembuatan LDMOS menggabungkan proses BPT dan gallium arsenide. Berbeda dengan proses MOS standar, iDalam kemasan perangkat, LDMOS tidak menggunakan lapisan isolasi berilium oksida BeO, tetapi langsung terprogram pada substrat. Konduktivitas termal ditingkatkan, ketahanan suhu tinggi perangkat ditingkatkan, dan masa pakai perangkat sangat diperpanjang. . Karena efek suhu negatif dari tabung LDMOS, arus bocor secara otomatis disamakan ketika dipanaskan, dan efek suhu positif dari tabung bipolar tidak membentuk titik panas lokal di arus kolektor, sehingga tabung tidak mudah rusak. Jadi tabung LDMOS sangat memperkuat daya dukung ketidakcocokan beban dan eksitasi berlebih. Juga karena efek berbagi arus otomatis dari tabung LDMOS, kurva karakteristik input-outputnya melengkung perlahan pada titik kompresi 1dB (bagian saturasi untuk aplikasi sinyal besar), sehingga rentang dinamis melebar, yang kondusif untuk amplifikasi analog dan sinyal RF TV digital. LDMOS kira-kira linier ketika memperkuat sinyal kecil dengan hampir tidak ada distorsi intermodulasi, yang menyederhanakan sirkuit koreksi untuk sebagian besar. Arus gerbang DC perangkat MOS hampir nol, rangkaian biasnya sederhana, dan tidak perlu rangkaian bias impedansi rendah aktif yang kompleks dengan kompensasi suhu positif.
Untuk LDMOS, ketebalan lapisan epitaxial, konsentrasi doping, dan panjang daerah drift adalah parameter karakteristik yang paling penting. Kita dapat meningkatkan tegangan tembus dengan meningkatkan panjang daerah drift, tetapi ini akan meningkatkan area chip dan resistansi. Tegangan ketahanan dan resistansi pada perangkat DMOS tegangan tinggi bergantung pada kompromi antara konsentrasi dan ketebalan lapisan epitaxial dan panjang daerah drift. Karena menahan tegangan dan on-resistance memiliki persyaratan yang bertentangan untuk konsentrasi dan ketebalan lapisan epitaxial. Tegangan tembus yang tinggi membutuhkan lapisan epitaxial yang didoping ringan dan daerah drift yang panjang, sedangkan resistansi rendah membutuhkan lapisan epitaxial yang didoping tipis dan daerah drift yang pendek. Oleh karena itu, parameter epitaxial dan daerah drift terbaik harus dipilih Panjang untuk mendapatkan resistansi on terkecil di bawah premis untuk memenuhi tegangan tembus sumber-drain tertentu.
LDMOS memiliki kinerja yang luar biasa dalam aspek-aspek berikut:
1. Stabilitas termal; 2. Stabilitas frekuensi; 3. Keuntungan yang lebih tinggi; 4. Peningkatan daya tahan; 5. Kebisingan yang lebih rendah; 6. kapasitansi umpan balik yang lebih rendah; 7. Rangkaian arus bias yang lebih sederhana; 8 . Impedansi masukan konstan; 9. Kinerja IMD yang lebih baik; 10. Ketahanan termal yang lebih rendah; 11. Kemampuan AGC yang lebih baik. Perangkat LDMOS sangat cocok untuk CDMA, W-CDMA, TETRA, televisi terestrial digital dan aplikasi lain yang memerlukan rentang frekuensi lebar, linieritas tinggi, dan persyaratan masa pakai yang tinggi.
LDMOS terutama digunakan untuk penguat daya RF di stasiun pangkalan ponsel pada hari-hari awal, dan juga dapat diterapkan pada pemancar siaran HF, VHF dan UHF, radar gelombang mikro dan sistem navigasi, dan sebagainya. Melampaui semua teknologi daya RF, teknologi transistor Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor (LDMOS) menghadirkan rasio puncak-ke-rata-rata daya yang lebih tinggi (PAR, Peak-to-Aerage), gain dan linearitas yang lebih tinggi ke generasi baru amplifier stasiun pangkalan Pada saat yang sama waktu, itu membawa tingkat transmisi data yang lebih tinggi untuk layanan multimedia. Selain itu, kinerja yang sangat baik terus meningkat dengan efisiensi dan kepadatan daya. Dalam empat tahun terakhir, teknologi LDMOS 0.8 mikron generasi kedua Philips memiliki kinerja yang memukau dan kapasitas produksi massal yang stabil pada sistem GSM, EDGE, dan CDMA. Pada tahap ini, untuk memenuhi persyaratan amplifier daya multi-carrier (MCPA) dan standar W-CDMA, teknologi LDMOS yang diperbarui juga disediakan.
