應(yīng)用于負電源的電平位移電路及器件設(shè)計

圖4 (b)為nLDMOS在漂移區(qū)注入劑量Nd=4e11cm-2時關(guān)態(tài)耐壓、開態(tài)耐壓與漂移區(qū)長度Ld(μm)的關(guān)系，以及在漂移區(qū)長度Ld=15μm情況下關(guān)態(tài)耐壓、開態(tài)耐壓與漂移區(qū)注入劑量Nd(cm-2)的關(guān)系。其他參數(shù)為：p型體區(qū)注入劑量5e13 cm-2，Psink注入劑量3e15 cm-2，N-buffer注入劑量1e13cm-2，溝道長度3μm，柵極場板3．5μm。相對于pLDMOS，漂移區(qū)注入劑量和漂移區(qū)長度對于開態(tài)耐壓、關(guān)態(tài)耐壓的影響不大。同時關(guān)態(tài)耐壓都能維持在180V以上，但是開態(tài)耐壓卻只有90～120V，不能滿足8～100V工作電壓(108V耐壓)的要求。nLDMOS開態(tài)耐壓問題成為電路、器件設(shè)計的關(guān)鍵。
針對nLDMOS器件開態(tài)耐壓低的問題，有針對性地仿真了溝道長度、多晶硅柵場板長度及體區(qū)濃度對開態(tài)耐壓的影響。圖5(a)為nLDMOS的關(guān)態(tài)耐壓、開態(tài)耐壓及閾值與溝道長度(Lch)的關(guān)系?？梢钥闯鰷系篱L度對器件的開態(tài)耐壓和關(guān)態(tài)耐壓影響很小。閾值隨著溝道長度的增加而增加，這是由于采用橫向雙擴散形成溝道，所以隨著溝道長度增加，p型體區(qū)的濃度越來越大，閾值也就越來越大。圖5(b)為nLDMOS的關(guān)態(tài)耐壓、開態(tài)耐壓及閾值與多晶硅柵極場板長度(LPgate)的關(guān)系。在柵極場板較長時，其對閾值和關(guān)態(tài)耐壓影響很小，當(dāng)柵極場板縮短到多晶硅柵不能覆蓋溝道時，器件的開態(tài)耐壓大幅增加。這時閾值也迅速增加。雖然多晶硅柵不能完全覆蓋溝道，但是由于開態(tài)時nLDMOS的柵漏電壓差很大，所以仍然能夠在表面形成反型層溝道。因此，大幅減短柵極場板能有效提高器件的開態(tài)耐壓，但是同時也帶來了器件不能有效開啟的問題。圖5(c)為nLDMOS的關(guān)態(tài)耐壓、開態(tài)耐壓及閾值與體區(qū)注入劑量(Pbody)的關(guān)系?？梢钥闯鲈黾芋w區(qū)的注入劑量對器件的耐壓影響很小。但是隨著注入劑量的增加，體區(qū)濃度增加，所以閾值就增加，同時器件的開態(tài)耐壓也隨之增加。當(dāng)體區(qū)注入劑量達到5e14cm-2時，閾值增加緩慢，開態(tài)耐壓卻大幅增加，所以只能通過閾值上的犧牲來改善nLDMOS的開態(tài)擊穿耐壓。