基于BCD工藝的ESD器件性能研究與優(yōu)化.pdf

1、隨著集成電路的發(fā)展，高壓功率集成電路在汽車電子、顯示驅(qū)動(dòng)等方面顯示出巨大應(yīng)用前景。而靜電放電（Electrostatic Discharge，ESD）對(duì)高壓集成電路存在巨大的潛在威脅。在BCD（Bipolar-CMOS-DMOS）工藝下，由于器件面臨著更高的工作電壓、更加惡劣的工作環(huán)境等問(wèn)題，使得高壓集成電路的靜電防護(hù)設(shè)計(jì)面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。同時(shí)，由于工藝對(duì)ESD防護(hù)設(shè)計(jì)有著巨大的影響，所以必須單獨(dú)為不同的工藝設(shè)計(jì)ESD防護(hù)器件，這也

2、增大了ESD防護(hù)設(shè)計(jì)的難度和工作量。
　　本文基于0.18μm BCD工藝，研究了相關(guān)高壓器件的ESD特性。本文首先對(duì)ESD的基本理論進(jìn)行了介紹，包括 ESD防護(hù)基本理論、ESD測(cè)試模型以及 ESD設(shè)計(jì)窗口。在此基礎(chǔ)上，引入二極管、BJT、LDMOS(Lateral Diffused MOS)以及SCR(Silicon Controlled Rectifier)等常規(guī)的ESD防護(hù)器件，并分別介紹了這些器件在ESD事件下的工作原理。

3、并通過(guò)對(duì)常規(guī)LDMOS及SCR防護(hù)器件的分析，闡述這兩類ESD防護(hù)器件存在的問(wèn)題。
　　由于LDMOS器件存在電流不均勻?qū)?，?dǎo)致LDMOS器件的ESD防護(hù)能力低下。為了優(yōu)化和改進(jìn) LDMOS器件的特性，本文在 BCD工藝下設(shè)計(jì)了相關(guān)的LDMOS器件并進(jìn)行了測(cè)試。TLP測(cè)試結(jié)果表明，改變LDMOS器件的溝道長(zhǎng)度對(duì)其ESD性能基本沒(méi)有影響。同時(shí)，硅化物工藝下拉大漏到柵的距離也很難形成有效的鎮(zhèn)流效應(yīng)。通過(guò)嵌入SCR到LDMOS器件中是

4、一種提高LDMOS器件ESD防護(hù)能力的有效手段。其中分割型SCR-LDMOS器件的ESD失效電流和P+/N+的比率成正相關(guān)。
　　由于SCR存在大回滯現(xiàn)象，所以必須提高SCR類型器件的維持電壓以及降低其觸發(fā)電壓。對(duì)于單向SCR大回滯類型器件，研究了MLSCR結(jié)構(gòu)和雙觸發(fā)類型SCR結(jié)構(gòu)來(lái)降低觸發(fā)電壓，TLP測(cè)試結(jié)果表明該兩種方案均能降低SCR的觸發(fā)電壓。然后引入了提高維持電壓的結(jié)構(gòu)如分割型SCR結(jié)構(gòu)、高維持電壓的HHV-SCR結(jié)構(gòu)。