[發明專利]一種高維持電壓的可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管

有效

• 申請號: 201210289462.0
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102832232A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 劉斯揚;黃婷婷;衛能;嚴巖;錢欽松;孫偉鋒;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明主要涉及高壓功率半導體器件的可靠性領域，具體的說，是一種具有高維持電壓、較強抗閂鎖能力的一種高維持電壓的可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管，適用于等離子平板顯示設備、半橋驅動電路以及汽車生產領域等驅動芯片的靜電防護。

背景技術

隨著節能需求的日益增強，高壓功率集成電路產品的性能受到越來越多的關注，其中電路的可靠性問題也越來越受到電路設計工程師的重視。靜電釋放就是一個非常重要的可靠性問題，也是造成諸多電子產品失效的主要原因之一。而隨著工藝特征尺寸的不斷縮小，電子產品更加容易遭到靜電釋放的損傷，于是靜電防護的需求變得越來越強烈。

目前，在靜電防護問題中，一般是在電路的輸入與輸出端口上，利用靜電防護器件組成靜電防護電路。當有靜電放電時，防護電路能夠率先開啟，釋放靜電放電電流，箝位靜電放電電壓，使靜電放電不會對內部電路造成損傷。而當內部電路正常工作時，靜電防護電路應當不工作，不能對內部電路產生影響和干擾。其中，為了起到有效的靜電防護作用，防護器件的觸發電壓應該低于被保護電路的擊穿電壓，而為了降低閂鎖發生的風險，防護器件的維持電壓應當高于電路的電源電壓。

橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管（Lateral?double?diffused?metal?oxide?semiconductor,LDMOS）因為設計簡單、工藝兼容性好等優點，在高壓功率集成電路的靜電防護中得到了廣泛的應用。但是，由于在泄放大的靜電電流時，橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管體內會發生嚴重的基區展寬效應，導致其靜電泄放能力顯著降低。為了克服這個缺點，人們對橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管的結構進行了優化設計，提出了可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管（Silicon-controlled?rectifier?lateral?double?diffused?metal?oxide?semiconductor，SCR-LDMOS），該結構將可控硅整流器（Silicon-controlled?rectifier，SCR）和橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管融合在同一個器件中。可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管在泄放靜電電流時，在其陽極和陰極存在著載流子雙注入效應，不但能有效的抑制基區展寬效應，而且還具有更強的靜電泄放能力。所以，可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管已逐漸成為高壓功率集成電路靜電防護領域中非常具有吸引力的電子元件。

但是可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管在泄放靜電時卻面臨著非常嚴峻的可靠性風險，其主要問題是由于在泄放靜電時，在其陽極和陰極存在著載流子雙注入效應，使得在漂移區中由于電子和空穴的大量中和而形成了準中性區域，于是可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管的維持電壓非常低，遠低于電路的電源電壓，存在很大的閂鎖隱患，這樣就造成可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管在高壓功率集成電路的靜電保護的設計和應用中受到了很大的限制。于是，要想利用可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管做靜電防護器件，就必須改進器件結構，以解決在更小的面積上設計既能夠實現靜電放電防護功能又沒有閂鎖風險的問題。

圍繞著高壓工藝的靜電保護對高維持電壓、低閂鎖風險以及較低的成本的要求，本發明提出了一種具有高維持電壓、能夠有效抗閂鎖的可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管結構，在同樣的尺寸下與一般的可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管結構相比，其維持電壓有了明顯的提升，降低了閂鎖發生的風險。

發明內容

本發明提供一種高維持電壓可控硅橫向雙擴散金屬氧化物半導體管。