[发明专利]一种高维持电压的可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管

说明书

技术领域

本发明主要涉及高压功率半导体器件的可靠性领域，具体的说，是一种具有高维持电压、较强抗闩锁能力的一种高维持电压的可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管，适用于等离子平板显示设备、半桥驱动电路以及汽车生产领域等驱动芯片的静电防护。

背景技术

随着节能需求的日益增强，高压功率集成电路产品的性能受到越来越多的关注，其中电路的可靠性问题也越来越受到电路设计工程师的重视。静电释放就是一个非常重要的可靠性问题，也是造成诸多电子产品失效的主要原因之一。而随着工艺特征尺寸的不断缩小，电子产品更加容易遭到静电释放的损伤，于是静电防护的需求变得越来越强烈。

目前，在静电防护问题中，一般是在电路的输入与输出端口上，利用静电防护器件组成静电防护电路。当有静电放电时，防护电路能够率先开启，释放静电放电电流，箝位静电放电电压，使静电放电不会对内部电路造成损伤。而当内部电路正常工作时，静电防护电路应当不工作，不能对内部电路产生影响和干扰。其中，为了起到有效的静电防护作用，防护器件的触发电压应该低于被保护电路的击穿电压，而为了降低闩锁发生的风险，防护器件的维持电压应当高于电路的电源电压。

横向双扩散金属氧化物半导体晶体管（Lateral double diffused metal oxide semiconductor,LDMOS）因为设计简单、工艺兼容性好等优点，在高压功率集成电路的静电防护中得到了广泛的应用。但是，由于在泄放大的静电电流时，横向双扩散金属氧化物半导体晶体管体内会发生严重的基区展宽效应，导致其静电泄放能力显著降低。为了克服这个缺点，人们对横向双扩散金属氧化物半导体晶体管的结构进行了优化设计，提出了可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管（Silicon-controlled rectifier lateral double diffused metal oxide semiconductor，SCR-LDMOS），该结构将可控硅整流器（Silicon-controlled rectifier，SCR）和横向双扩散金属氧化物半导体晶体管融合在同一个器件中。可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管在泄放静电电流时，在其阳极和阴极存在着载流子双注入效应，不但能有效的抑制基区展宽效应，而且还具有更强的静电泄放能力。所以，可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管已逐渐成为高压功率集成电路静电防护领域中非常具有吸引力的电子元件。

但是可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管在泄放静电时却面临着非常严峻的可靠性风险，其主要问题是由于在泄放静电时，在其阳极和阴极存在着载流子双注入效应，使得在漂移区中由于电子和空穴的大量中和而形成了准中性区域，于是可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管的维持电压非常低，远低于电路的电源电压，存在很大的闩锁隐患，这样就造成可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管在高压功率集成电路的静电保护的设计和应用中受到了很大的限制。于是，要想利用可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管做静电防护器件，就必须改进器件结构，以解决在更小的面积上设计既能够实现静电放电防护功能又没有闩锁风险的问题。

围绕着高压工艺的静电保护对高维持电压、低闩锁风险以及较低的成本的要求，本发明提出了一种具有高维持电压、能够有效抗闩锁的可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管结构，在同样的尺寸下与一般的可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管结构相比，其维持电压有了明显的提升，降低了闩锁发生的风险。

发明内容

本发明提供一种高维持电压可控硅横向双扩散金属氧化物半导体管。