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1、DMOS器件及工艺的研究与分析作者：张相飞周芝梅王永刚万勇来源：科技风2019年第04期摘要：本文介/召了 DMOS器件的基本知识，包括DMOS的基本工艺及类型，介绍了实际工艺中的DMOS结构及参数。关键词：DMOS ； LDMOS ； VDMOSAbstract : This paper introduced the basic knowledge of DMOS device and include basic processand process type.Th is paper also introduced DMOS architecture and parameter in act
2、ual process.Key words : DMOS ； LDMOS ； VDMOS1 DMOS的分类及特性DMOS主要有两种类型，横向双扩散金属氧化物半导体场效应管LDMOSFET （lateraldoubledif fused MOSFET）和垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管VDMOSFET （verticaldoublediffused MOSFET）。1971年Y.Tarui等人提出了横向双扩散MOS的结构。1976年M.J.Declerq和J.D.Plummer采用这种方案，做出了第一个DMOS。图1是DMOS的电流电压特性，假设源电位为零，不同VGS下典型DMOSFET的电流
3、电压特性（VDS代表漏源电压，IDS代表漏源电流），共分为六个区域：1）截止区，在这个区VGSVth且Vxs3）饱和区，VGSVth且VxsVGSVth,沟道已夹断或沟道中电子已完全达到速度饱和，VDS增大，IDS变化很小，漏电流饱和；4）击穿区，VDSBVdss,外延层与漂移区形成的PN结发生雪崩击穿，电流急剧增大；5）源漏正向偏置区，这时源电位高于漏电位，与源相通P阱和漏区形成PN结正偏，电流随电压增加按指数规律急剧增加，表现为正偏二极管的IV特性；6）准饱和区，VGS很大时，IDS本身很大，但随VGS的增大没有很明显的增加，即跨导很小。2工业BCD工艺中DMOS的类型、应用及特性DMOS
4、最常见的应用就是做下拉或者上拉驱动，如图2中所示，NDMOS常用来做下拉驱动，PDMOS常用来做上拉驱动。2.1 NDMOS的类型、应用及特性图3是BCDI艺中可作为下拉驱动器件的NLDMOS的剖面图，从图中可以看到NLDMOS是直接做在psub上，所以B II S的电压和psub相同，而psub是需要接在电路中的最低电位上，一般电路中的最低电位是GND,所以此结构的LNDMOS的B II S极一般是接在GND 上。随着工艺的发展和进步，在需要大功率驱动的电路中，NVDMOS的应用越来越广泛，因为在相同面积的条件下，NVDMOS可以比NLDMOS提供更大的电流和更小的Ron,可以进一步降低芯片
5、成本。目前在BCD工艺中集成NVDMOS已经很成熟，图5是BCD工艺中NVDMOS的剖面图，从图中我们可以看到Gate四围都可以形成NVDMOS的沟道，所以NVDMOS的面积更小，效率更高，并且垂直结构也减小了 DMOS中很多的寄生电阻和电容。2.2 PDMOS的类型，应用及特性图7是BCDI艺中可作为上拉驱动器件的PLDMOS的剖面图，从图中可以看到PLDMOS是做在NTUB和pEPI上，通过Buried layer与Psub隔离，所以PLDMOS还可以称作noating PLDMOS,这里的floating是指PLDMOS相对于psub而言。3 DMOS的应用在运用DMOS的IC设计中，D
6、MOS器件实际上是由成百上千的单一结构的DMOS单元所组成的。这些单元的数目是根据一个芯片所需要的驱动能力所决定的，DMOS的性能直接决定了芯片的驱动能力和芯片面积。对于一个由多个基本单元结构组成的DMOS器件，其中一个最主要的考察参数是导通电阻，用Ren表示。导通电阻是指在器件工作时，从漏到源的电阻。对于DMOS器件应尽可能减小导通电阻，这是BCDI艺流程所追求的目标。当导通电阻很小时，器件就会提供一个很好的开关特性，因为漏源之间小的导通电阻，会有较大的输出电流，从而可以具有更强的驱动能力。参考文献：1 乔明，方健，肖志强，张波，李肇基1200V MR D2RESURF LDMOS与BCD兼
7、容工艺研究.半导体学报,2006, 27 (8) : 1447.2 P.Gassot, B.Desoete, R.Gillon, D.Bolognesi, and M.Tack, Optimization of metalconnections in Lateral DMOS transistors fbr driving applications, 2003.3 AMI Semiconductor, uI2T100 DESIGN AND LAYOUT MANUAL, 2007.4JAMI Semiconductor, uI2T100 Technology Training, 2006.5 Alpha & Omega Semiconductor Inc.Shekar Mallikaijunaswamy, “LDMOS Technology andApplications, 2013.6 Moscatelli A, Merlini A, Croce G, et al.LDMOS implementation in a 0135pm BCDtechnology (BCD6) .Proc of ISPSD, 2000:323.
