[发明专利]一种全对称LDMOS触发SCR结构的双向高压ESD防护器件

说明书

本发明公开了一种全对称LDMOS触发SCR结构的双向高压ESD防护器件，属于集成电路的静电放电防护及抗浪涌领域。所述防护器件主要由一P衬底、深N阱、第一P阱、N阱、第二P阱、第一P+注入区、第一N+注入区、第一多晶硅栅、第一薄栅氧化层、第一场氧隔离区、第二P+注入区、第二场氧隔离区、第二多晶硅栅、第二薄栅氧化层、第二N+注入区和第三P+注入区构成。本发明通过嵌入两个NLDMOS，构成开态NLDMOS和关态NLDMOS串联的辅助触发SCR电流路径，提高器件的耐压能力，使器件满足高压电源域的ESD防护需求增强器件的ESD鲁棒性，提高器件单位面积泄放效率，降低寄生SCR结构中的基区载流子浓度，提高器件的维持电压。

技术领域

本发明涉及一种双向ESD或浪涌防护方法，具体涉及一种全对称LDMOS触发SCR结构的双向高压ESD防护器件，属于集成电路的静电放电防护及抗浪涌领域。

背景技术

随着功率半导体在电源管理、驱动电路和汽车电子等行业的广泛应用，高压集成电路在半导体行业中占据了重要地位。由于高压芯片的工作环境较为复杂恶劣，因此高压芯片必须添加更为复杂的工艺层次，以满足电路系统的高工作电压需求。然而，随着芯片工艺层次及版图的复杂化，器件的寄生效应也逐渐增加，静电泄放能力下降。因此，随着高压芯片应用的日益广泛，高压集成电路的静电放电(ESD)防护需求日益迫切，设计具有高ESD鲁棒性、高维持电压、高单位面积泄放效率的高压ESD防护器件，是当前ESD防护领域的重要研究方向。

在高压ESD防护领域中，LDMOS(laterally-diffused metal-oxidesemiconductor)因其具有较强的耐压能力和驱动能力，一直都是ESD防护的研究热点。当LDMOS用于ESD保护时，主要依靠寄生的NPN三极管泄放ESD电流，然而，高压的大电流注入使器件发生Kirk效应，导致器件回滞幅度较大，鲁棒性较差。可控硅整流器(SCR)具有导通电阻小、寄生效应少、单位面积泄放效率高的优点，在ESD或浪涌防护应用中受到较大关注。但是，SCR的击穿电压无法满足高压ESD的防护需求，且LDMOS和SCR都只能进行固定方向的ESD防护，无法满足双向ESD防护需求。

发明内容

[技术问题]

针对高压双向ESD防护问题。

[技术方案]

本发明提出了一种全对称LDMOS触发SCR结构的双向高压ESD防护器件，通过嵌入两个LDMOS，构成开态NLDMOS和关态NLDMOS串联的辅助触发SCR电流路径，其中，场氧隔离区能够提高器件的耐压能力，可满足电路高工作电压及宽电源域的ESD防护需求，利用SCR结构的电流导通路径，可增强器件的ESD鲁棒性，提高器件单位面积泄放效率。通过在NLDMOS漏端嵌入的P+注入区，可降低寄生SCR结构中的基区渡越载流子浓度，可提高器件的维持电压。完全对称的器件结构使器件实现双向ESD防护或抗浪涌功能。

具体地，本发明提供了一种全对称LDMOS触发SCR结构的双向高压ESD防护器件，主要由一P衬底、深N阱、第一P阱、N阱、第二P阱、第一P+注入区、第一N+注入区、第一多晶硅栅、第一薄栅氧化层、第一场氧隔离区、第二P+注入区、第二场氧隔离区、第二多晶硅栅、第二薄栅氧化层、第二N+注入区和第三P+注入区构成；

在P衬底的表面区域设有深N阱，深N阱的左侧边缘与P衬底的左侧边缘相连，深N阱的右侧边缘与P衬底的右侧边缘相连；

在深N阱的表面区域从左到右依次设有第一P阱、N阱和第二P阱，第一P阱的左侧边缘与深N阱的左侧边缘相连，第一P阱的右侧边缘与N阱的左侧边缘相连，N阱的右侧边缘与第二P阱的左侧边缘相连，第二P阱的右侧边缘与深N阱的右侧边缘相连；