高压功率IC片上静电防护器件之版图形式

导语：nLDMOS已经被广泛应用在电源管理芯片、LED/LCD驱动、便携产品和汽车电子等功率IC领域，其优点是：它可以被同时用作内核电路的输出驱动管和输出端口的ESD箝位器件。湖南静芯微电子技术有限公司研究发现，nLDMOS版图实现的具体形式对器件静电防护性能也存在着一定的影响。

正文：

nLDMOS已经被广泛应用在电源管理芯片、LED/LCD驱动、便携产品和汽车电子等功率IC领域。LDMOS是功率IC常用的片上静电自防护器件，可以被同时用作内核电路的输出驱动管和输出端口的ESD箝位器件。我司不仅开发了BSDOT结构的LDMOS器件，而且还研究了器件版图实现形式对LDMOS静电防护性能的影响。

1. nLDMOS器件的三种版图实现形式

如图1所示为三种不同版图布局形式的nLDMOS器件，包括叉指型、正方形和八边形，每个器件包含四个单元。沿切线方向的器件剖面图，如图2所示，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1 三种不同版图布局形式的nLDMOS器件

图2 沿A-A’切线方向的nLDMOS器件剖面图

2. 测试结果与对比

如图3所示为叉指型、方形和八边形nLDMOS TLP IV曲线，图4为三者的性能对比直方图，由测试结果可知：

A. 八边形nLDMOS的Vt1略大一些;

B. 叉指型器件的Vh偏高4~5V;

C. 正方形nLDMOS单位面积放电能力It2/area为1.35mA/um2，是三种最大的。

图3 叉指型、方形和八边形nLDMOS TLP IV曲线

图4 叉指型、正方形和八边形nLDMOS器件的ESD性能比较

综上，我司基于某0.5μm CDMOS 工艺，构造了正方形、八边形和传统叉指型nLDMOS器件。其中，正方形版图布局的nLDMOS器件，与传统叉指型和八边形结构相比，单位面积静电泄放能力分别增加了30%和25%。因此，方形器件具有相对高的鲁棒性，在满足ESD窗口的前提下，使用方形版图器件作为ESD防护应用更为可取。