高压功率IC片上静电防护器件之BSDOT结构

导语：LDMOS是功率IC的常用器件，它作为片上静电防护器件使用时，与低压MOSFET一样存在静电泄放电流非均匀分布的问题。该问题是LDMOS器件静电鲁棒性提高的主要障碍。湖南静芯微电子技术有限公司开发的BSDOT器件，在相同面积下将LDMOS的静电防护潜能提高一倍。

正文：

高压功率集成电路是半导体产业的一个重要分支，在汽车电子、电源管理、高压驱动、航天航空、武器装备里有着广泛的应用。LDMOS是功率IC常用的片上静电自防护器件，其内部存在静电泄放电流非均匀分布的问题。我司开发采用的BSDOT结构，通过TCAD仿真和流片测试验证，有效将原始LDMOS器件的静电防护能力提高一倍以上，达到片上8kV HBM 设计目标。

1. 普通LDMOS器件结构

如图1所示为普通GG-nLDMOS的剖面图，其工作原理是利用器件体内的寄生三极管工作，泄放静电流。图2为普通GG-nLDMOS多叉指器件版图实现示意图。

图1 普通GG-nLDMOS的剖面图

图2 普通GG-nLDMOS多叉指器件版图示意图

2. 我司开发的BSDOT器件结构

如图3所示为我司开发的BSDOT器件剖面图，其工作原理是同普通LDMOS，通过改进源漏极布局形式，源漏极分段长度优化，改变泄放路径电阻，提高器件静电泄放潜能。图4为改进后BSDOT器件版图实现示意图。

图3 我司开发的BSDOT器件剖面图

图4 改进后BSDOT器件版图示意图

3. 普通LDMOS与BSDOT的对比

如图5、6所示为普通LDMOS与我司BSDOT的测试曲线对比，我司BSDOT器件在不增加版图实现面积且器件结构简单易行的前提下，有效将多叉指LDMOS器件的静电防护能力提高一倍，实现了4kV、8kV BSDOT器件。

图5 普通高压LDMOS器件TLP测试曲线

图6 我司BSDOT器件TLP测试曲线

湖南静芯微电子技术有限公司经过五年的工作积累，从器件结构、触发方式、版图形式多个角度对LDMOS器件进行专业设计，开发成功系列5kV/8kV/15kV的高压片上静电器件，解决了单指、多叉指LDMOS器件的电流非均匀性问题。直接选用本公司静电器件或委托定制设计，可提升客户功率IC的静电可靠性。