[发明专利]一种高侧功率管的ESD保护结构

说明书

本发明提供一种高侧功率管的ESD保护结构，包括P型深阱，N型深阱，P型阱区，N型阱区，P型接触区，N型接触区，N型漂移区，N型埋层、P型衬底、栅氧化层，第一氧化层和多晶硅栅；本发明在基本不增加器件面积的情况下，通过在高侧管隔离环结构中增加P型接触区从而与隔离环N型区域以及隔离环内LDMOS源极结构一同形成晶闸管结构，该晶闸管结构能有效地实现隔离环内LDMOS器件的ESD自防护，另外本发明还通过在隔离环外增加N型接触区从而形成NPN结构，可有效地实现隔离环对地的ESD保护。

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种高侧功率管的ESD保护结构。

背景技术

ESD即静电泄放,是自然界普遍存在的现象。ESD现象在集成电路制造、运输以及使用等过程中时常发生,是造成大多数电子组件以及电子系统失效的主要因素之一。

对于栅驱动等电路,高侧管通常都是做在隔离环中，且隔离环一般与高侧管的漏极相连，一般基于ESD防护的考虑,隔离环的面积通常会设计的比较大，但是面积的增大通常会带来成本的增加,如何在最小的面积实现要求的ESD防护能力成为了设计者不断思考的问题。

本发明在高侧管隔离环内部靠近器件侧增加P型接触区，该P型接触区、隔离环N型区域以及隔离环内LDMOS源极结构一起构成晶闸管结构，该晶闸管结构能有效地实现隔离环内LDMOS器件的ESD自防护。另外本发明还在高侧管隔离环外增加N型接触区，该N型接触区、隔离环外P型区域以及隔离环N型区域一起构成NPN结构，该结构能有效地形成隔离环对地的ESD防护。综上所述，本发明在基本不增加器件面积的情况下，通过形成NPN和晶闸管等结构泄放ESD电流，实现了较好的高侧管的自保护和隔离环对地ESD防护性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种高侧功率管的ESD保护结构。所述的高侧管ESD保护结构在高侧管隔离环内部靠近器件侧增加P型接触区，该P型接触区、隔离环N型区域以及隔离环内LDMOS源极结构一起构成晶闸管结构，当ESD脉冲从高侧管的漏极打入时，如高侧管P型深阱区域与N型埋层构成的PN结等薄弱点发生击穿，产生大量电子空穴对，这些空穴电子对会使得上述的晶闸管结构开启，形成低阻通道泄放电流，从而保护高侧管。

另外本发明还在高侧管隔离环外增加N型接触区，该N型接触区、隔离环外P型区域以及隔离环N型区域一起构成NPN结构，原理和上述晶闸管保护原理基本一致，当NPN开启时，ESD电流从隔离环经由NPN结构流入衬底，有效地保护了隔离环结构，实现隔离环对地的ESD防护。

综上所述，本发明在基本不增加器件面积的情况下，通过形成NPN和晶闸管等结构泄放ESD电流，实现了较好的高侧管的自保护和隔离环对地ESD防护性能。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种高侧功率管的ESD保护结构，包括P型衬底9、P型衬底9上方的N型埋层8，两处P型深阱1和两处N型深阱2交替位于P型衬底9和N型埋层8上方，从左至右依次为左侧的P型深阱1、左侧的N型深阱2、右侧的P型深阱1、右侧的N型深阱2；

左侧的P型阱区3位于左侧的P型深阱1内表面，左侧的N型阱区4位于左侧的N型深阱2内表面，右侧的P型阱区3位于右侧的P型深阱1内表面，右侧的N型阱区4位于右侧的N型深阱2内表面；左侧及右侧的P型阱区3内都设有位于P型阱区3表面的P型接触区5和N型接触区6，且P型接触区5右侧与N型接触区6相切；在左侧的N型阱区4中，P型接触区5和N型接触区6位于N型阱区4表面且P型接触区5的左侧与N型接触区6相切；在右侧N型阱区4内部表面仅有N型接触区6；N型漂移区7位于右侧的P型深阱1内部表面以及该P型深阱1内P型阱区3的右侧，栅氧化层10位于右侧的P型深阱1上方，并部分位于N型漂移区7上方；一处第一氧化层11位于N型漂移区7上方，且位于栅氧化层10右侧，多晶硅栅12位于栅氧化层10和第一氧化层11的上方；另一处第一氧化层11位于左侧的P型深阱1和左侧的N型深阱2交界处上方，还有一处第一氧化层11位于左侧的N型深阱2和右侧的P型深阱1交界处上方。