[實用新型]一種具有高維持電壓的LDMOS結(jié)構(gòu)的ESD保護器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821494772.5
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN208637423U
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡小五;趙發(fā)展;淮永進;杜寰;黃啟俊;周祥兵
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州江新電子有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 韓素娟

本實用新型公開了集成電路領(lǐng)域內(nèi)一種具有高維持電壓的LDMOS結(jié)構(gòu)的ESD保護器件，包括P型襯底，P型襯底上層設(shè)有深N阱，深N阱上層從一側(cè)到另一側(cè)依次設(shè)有第一N阱、第一P阱、第二N阱和第二P阱，第一N阱上層設(shè)有P+注入?yún)^(qū)，第一P阱上層設(shè)有淺槽隔離區(qū)，第二P阱上層設(shè)有N+注入?yún)^(qū)，P+注入?yún)^(qū)引出有陽極，N+注入?yún)^(qū)引出有陰極。本實用新型的具有高維持電壓的LDMOS結(jié)構(gòu)的ESD保護器件，通過位于中間區(qū)域的第一P阱的阻擋電流，使SCR電流路徑變窄，同時延長電流路徑，提高了維持電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及集成電路的靜電保護。

背景技術(shù)

靜電放電（Electrostatic Discharge，ESD）是集成電路可靠性的一項重要分支，隨著集成電路制造工藝的發(fā)展與電路復(fù)雜度的提升，ESD 保護面臨重大問題與挑戰(zhàn)，相應(yīng)的 ESD 保護變得更加復(fù)雜和困難。單個器件是 ESD 保護設(shè)計中的最小單元，單個器件的選擇與設(shè)計直接關(guān)系到整個芯片 ESD 保護設(shè)計的成敗。

ESD 現(xiàn)象的模型主要有四種：人體放電模型（HBM）、機械放電模型（MM）、器件充電模型（CDM）以及電場感應(yīng)模型（FIM）。對一般集成電路產(chǎn)品來說，一般要經(jīng)過人體放電模型，機械放電模型以及器件充電模型的測試。為了能夠承受如此高的靜電放電電壓，集成電路產(chǎn)品通常必須使用具有高性能、高耐受力的靜電放電保護器件。為了達到保護芯片抵御靜電打擊的目的，目前已有多種靜電防護器件被提出。在集成電路中，二極管、GGNMOS、SCR等都可以用來充當(dāng)ESD 保護器件，其中可控硅器件（SCR）是最具有效率的 ESD 保護器件之一。

隨著功率集成電路技術(shù)的快速進展，功率集成電路的ESD保護已成為一個主要的可靠性設(shè)計問題。SCR被經(jīng)常用在功率集成電路VDD和VSS之間進行ESD保護。

對于高壓端口ESD保護，難點在于LDMOS ESD保護器件的設(shè)計。對于40 V LDMOS，當(dāng)有異常大的ESD脈沖時，LDMOS可以工作在一次雪崩擊穿后的大電流區(qū)，此時LDMOS自身屬于自保護器件，但是由于橫向寄生NPN晶體管Q1在ESD脈沖下有時很難開啟，所以容易受ESD脈沖的沖擊而損壞，為提高ESD保護能力可采取多種方法。

可控硅 （Silicon controlled rectifier – SCR）也叫晶閘管在功率器件中廣泛應(yīng)用，因為它可以在高阻態(tài)與低阻態(tài)之間切換，可用作電源開關(guān)，然而它同時也是十分有效的 ESD 保護器件，由于其維持電壓很低，所以能夠承受很高的ESD 電流，因此，SCR 天然具有高的ESD 魯棒性。相較其他 ESD 保護器件，SCR 器件的單位面積 ESD 保護能力最強。一般SCR器件為低維持電壓ESD 保護器件，結(jié)構(gòu)如圖1所示，其維持電壓比較低，如果維持電壓低于VDD，電路會有l(wèi)atch up閂鎖的風(fēng)險，在閂鎖情況下，器件在電源與地之間形成短路，造成大電流、EOS（電過載）和器件損壞。因此對于高維持電壓的SCR研制有比較大的需求。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種具有高維持電壓的LDMOS結(jié)構(gòu)的ESD保護器件，滿足使用需求。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：一種具有高維持電壓的LDMOS結(jié)構(gòu)的ESD保護器件，包括P型襯底，P型襯底上層設(shè)有深N阱，深N阱上層從一側(cè)到另一側(cè)依次設(shè)有第一N阱、第一P阱、第二N阱和第二P阱，第一N阱上層設(shè)有P+注入?yún)^(qū)，第一P阱上層設(shè)有淺槽隔離區(qū)，第二P阱上層設(shè)有N+注入?yún)^(qū)，P+注入?yún)^(qū)引出有陽極，N+注入?yún)^(qū)引出有陰極。

本實用新型的具有高維持電壓的LDMOS結(jié)構(gòu)的ESD保護器件，通過位于中間區(qū)域的第一P阱的阻擋電流，使SCR電流路徑變窄，同時延長電流路徑，提高了維持電壓。

作為本實用新型的進一步改進，第一N阱的長度大于第一P阱、第二N阱和/或第二P阱的長度，以進一步延長電流路徑，提高維持電壓。

附圖說明