基于SCR和LDMOS的高壓ESD器件研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著系統(tǒng)電源應(yīng)用和管理裝置與集成電路產(chǎn)業(yè)的緊密結(jié)合，高壓器件已經(jīng)廣泛運(yùn)用于4C產(chǎn)品（電腦、消費(fèi)性、通訊、和車用電子產(chǎn)品）。在高壓集成電路中，靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)設(shè)計(jì)窗口的下限要求被提高。追求盡可能高的ESD器件的開啟電壓以及維持電壓，是高壓集成電路ESD防護(hù)研究的重要目標(biāo)。
　　本文基于理論分析和器件仿真實(shí)驗(yàn)，以提高開啟電壓和維持電壓為目的，對(duì)適合高壓集成電路ESD防護(hù)的可控硅(Sil

2、icon Controlled Rectifier,SCR)和橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor,LDMOS）進(jìn)行研究。研究工作包括:基礎(chǔ)ESD器件理論分析與TLP測(cè)試，SCR維持狀態(tài)的理論分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)，LDMOS開啟原理及維持狀態(tài)的理論分析，以及NPN-LDMOS的性能優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析。本文主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下:
　　一、基于高壓ESD保護(hù)的高維持電壓特

3、性，針對(duì)SCR低維持電壓的問題，本文提出了兩種新型高維持電壓SCR結(jié)構(gòu):MHVSCR和SHVSCR。MHVSCR和SHVSCR的高維持電壓路徑可造成SCR路徑上載流子的嚴(yán)重缺失，從而抑制了兩個(gè)寄生三極管的正反饋，達(dá)到提高維持電壓的目的?；诜抡娼Y(jié)果和理論分析得出結(jié)論:當(dāng)高維持電壓支路分流越多或支路維持電壓越高，器件可獲得更高的維持電壓。仿真結(jié)果表明:相同尺寸下，MHVSCR的維持電壓為17V，擁有更高支路維持電壓的SHVSCR的維持電壓

4、可達(dá)20V。
　　二、針對(duì)高魯棒性結(jié)構(gòu)NPN-LDMOS的低維持電壓?jiǎn)栴}，本文提出了一種新型改進(jìn)方案。改進(jìn)結(jié)構(gòu)中添加的LVNW層可致使器件寄生通路的PNP管發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的空穴被大量復(fù)合，最終導(dǎo)致器件維持電壓的提高。仿真結(jié)果表明，器件維持電壓可提高5V左右。
　　三、針對(duì)高魯棒性結(jié)構(gòu)NPN-LDMOS的低開啟電壓?jiǎn)栴}，本文提出了一種新型改進(jìn)方案。改進(jìn)結(jié)構(gòu)中，反向PN結(jié)擊穿電壓因摻雜濃度的降低而提高。漂移區(qū)壓降重新成為器件開啟