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双扩散金属-氧化物-半导体集成电路

[拼音]:shuangkuosan jinshu-yanghuawu-bandaoti jicheng dianlu

[外文]:double diffused MOS integrated circuit

以双扩散MOS晶体管为基础的电路,简称DMOS。利用两种杂质原子的侧向扩散速度差,形成自对准的亚微米沟道,可以达到很高的工作频率和速度。

图中a是横向DMOS晶体管(简称LDMOS),图b是垂直DMOS晶体管(简称VDMOS)。LDMOS是平面型的,三个电极都由上表面引出,适合于与其他器件集成。源扩散是自对准的,而栅金属层则与漏扩散区离开,以减小输入和反馈电容,并缓和短沟道效应。VDMOS在N+硅衬底上生长一层N-外延层,电子流经沟道后改为垂直方向由衬底流出。因此,漏电极由硅片底面引出,硅片表面只有源电极和栅电极,有利于提高集成度。与普通MOS晶体管相比DMOS在结构上有两个主要区别:一是将P型、N型杂质通过同一氧化层窗口顺次扩散,形成很短的沟道;二是在沟道与漏区之间加入一个轻掺杂的N-漂移区,其掺杂浓度远小于沟道区。这个区承受大部分所加的漏电压,从而使短沟道效应减弱,提高漏击穿电压,从而实现短沟道与高击穿电压结合而得到的一系列优点。

DMOS集成电路的主要优点是击穿电压高和自对准构成微米沟道,而没有严重的短沟道效应。DMOS电路技术与E/D MOS电路(见增强型与耗尽型金属-氧化物-半导体集成电路)相结合,在70年代后期曾受到人们重视,研制出一些高速的大规模集成电路。但是,由于工艺控制上的困难,尚不能形成主要的产品。这种技术对制造高速、高电压集成电路仍有很大潜力,已制造出击穿电压达几百伏的DMOS集成电路。另一方面,DMOS晶体管作为高频大功率器件已取得很大进展。与双极型高频功率管相比,DMOS管有两个重要优点:

(1)利用多数载流子工作,没有少数载流子存储效应,所以速度快;

(2)由于迁移率的负温度系数,电流随温度(一般温度下)上升而下降。因此,热逃逸和二次击穿效应很小。这种器件还可并联得到高输出功率,而不需要有镇流电阻。

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