[发明专利]具有快速恢复保护的静电放电保护环

说明书

本公开涉及一种静电放电(ESD)保护结构，其可向一个或多个高电压电路部件提供快速恢复保护。ESD保护结构可以沿着高电压电路(202)的周边区域(204)诸如驱动器电路的高侧栅极驱动器集成。ESD保护结构包括与高电压装置的PN结(359)接合的双极晶体管结构(350)，该双极晶体管结构(350)被配置为在ESD事件期间将ESD电流放电。双极晶体管结构具有与PN结重叠的集电极区域(361)、嵌入足够的夹持电阻以发动快速恢复保护的基极区域(373)以及用于将ESD电流放电的发射极区域(354)。

背景技术

电动机器包括用于控制一个或多个电动机的操作的驱动器电路。这些驱动器电路中的每个可以包括高侧栅极驱动器和低侧栅极驱动器。高侧栅极驱动器被配置为将低电压输入信号(例如，小于15V)转换成高电压信号，以用于在电压可以从0V摆动到600V的高侧开关的栅极处传送。低侧栅极驱动器被配置为将低电压输入信号传送到低侧开关的栅极(例如，小于15V)。这些高电压信号和低电压信号被传送到电动负载以用于控制一个或多个电动机操作。

在静电放电(ESD)事件期间，高侧栅极驱动器可能在短时间段内接收大量的电流。如果ESD电流没有完全耗散，则可能在高侧栅极驱动器内产生大量的电压积聚。这种高电压积聚可能会对高侧栅极驱动器造成损害，并且其可能对操作电动机器的操作人员有危害。为了防止高侧栅极驱动器内部积聚高ESD电压，可部署若干个ESD保护装置。然而，这些ESD保护装置通常尺寸大，并且在驱动器电路具有显著的面积限制的情况下可能是面积低效的。

发明内容

本公开描述了与静电放电(ESD)保护结构的制造有关的系统和技术，该结构向一个或多个高电压电路部件提供快速恢复保护。所公开的ESD保护结构是尺寸有效的，因为它可以沿着高电压电路的周边区域诸如驱动器电路的高侧栅极驱动器集成。所公开的ESD保护结构包括与高电压装置的PN结接合的双极晶体管结构，该双极晶体管结构被配置为在ESD事件期间将ESD电流放电。双极晶体管结构具有靠近PN结的集电极区域，嵌入足够的夹持电阻(pinch resistance)以发动快速恢复保护的基极区域，以及用于将ESD电流放电的发射极区域。有利地，所公开的ESD保护结构可以防止由高电压(例如，1kV或更高)和高电流密度(例如，1μA/μm)表征的ESD事件，而不会在集成电路管芯上施加显著的面积损失。

在一个实施方式中，例如，本公开引入具有半导体衬底、掩埋层和周边结构的集成电路。半导体衬底具有第一导电类型并且具有限定电路区域和横向围绕电路区域的周边区域的顶表面。掩埋层形成在半导体衬底的顶表面下方。掩埋层位于电路区域内且与周边区域相邻。该埋层具有与第一导电类型相反的第二导电类型。周边结构位于周边区域内且与顶表面相邻。周边结构包括具有第一导电类型的第一接触区域和具有第二导电类型的第二接触区域。第二接触区域介于掩埋层和第一接触区域之间。

在另一个实施方式中，例如，本公开引入具有半导体衬底、二极管、横向漏极金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管和周边结构的集成电路。半导体衬底具有P型掺杂剂并且具有限定电路区域和横向围绕电路区域的周边区域的顶表面。二极管具有位于电路区域内且与周边区域相邻的阴极区域。阴极区域包括N型掺杂剂。LDMOS晶体管位于电路区域内且与周边区域相邻，LDMOS晶体管具有与阴极区域分离的横向漏极区域。横向漏极区域也包括N型掺杂剂。周边结构位于周边区域内且与顶表面相邻。周边结构包括具有P型掺杂剂的第一接触区域和具有N型掺杂剂的第二接触区域。第二接触区域介于第一接触区域和阴极区域之间，并且其还介于第一接触区域和横向漏极区域之间。

附图说明

图1示出了根据本公开的一个方面的驱动器集成电路的示意图。

图2示出了根据本公开的一个方面的驱动器集成电路的顶部展示图。

图3A至图3C示出了根据本公开的一个方面的周边结构的横截面视图。

图4示出了说明根据本公开的一个方面的由周边结构传导的快速恢复电流的电流-电压(IV)图。