高壓功率IC片上靜電防護器件之版圖形式

導語：nLDMOS已經(jīng)被廣泛應用在電源管理芯片、LED/LCD驅動、便攜產(chǎn)品和汽車電子等功率IC領域，其優(yōu)點是：它可以被同時用作內(nèi)核電路的輸出驅動管和輸出端口的ESD箝位器件。湖南靜芯微電子技術有限公司研究發(fā)現(xiàn)，nLDMOS版圖實現(xiàn)的具體形式對器件靜電防護性能也存在著一定的影響。

正文：

nLDMOS已經(jīng)被廣泛應用在電源管理芯片、LED/LCD驅動、便攜產(chǎn)品和汽車電子等功率IC領域。LDMOS是功率IC常用的片上靜電自防護器件，可以被同時用作內(nèi)核電路的輸出驅動管和輸出端口的ESD箝位器件。我司不僅開發(fā)了BSDOT結構的LDMOS器件，而且還研究了器件版圖實現(xiàn)形式對LDMOS靜電防護性能的影響。

1. nLDMOS器件的三種版圖實現(xiàn)形式

如圖1所示為三種不同版圖布局形式的nLDMOS器件，包括叉指型、正方形和八邊形，每個器件包含四個單元。沿切線方向的器件剖面圖，如圖2所示，其工作原理是利用器件體內(nèi)的寄生三極管工作，泄放靜電流。

圖1 三種不同版圖布局形式的nLDMOS器件

圖2 沿A-A’切線方向的nLDMOS器件剖面圖

2. 測試結果與對比

如圖3所示為叉指型、方形和八邊形nLDMOS TLP IV曲線，圖4為三者的性能對比直方圖，由測試結果可知：

A. 八邊形nLDMOS的V_t1略大一些；

B. 叉指型器件的V_h偏高4~5V；

C. 正方形nLDMOS單位面積放電能力I_t2/area為1.35mA/um²，是三種最大的。

圖3 叉指型、方形和八邊形nLDMOS TLP IV曲線

圖4 叉指型、正方形和八邊形nLDMOS器件的ESD性能比較

綜上，我司基于某0.5μm CDMOS 工藝，構造了正方形、八邊形和傳統(tǒng)叉指型nLDMOS器件。其中，正方形版圖布局的nLDMOS器件，與傳統(tǒng)叉指型和八邊形結構相比，單位面積靜電泄放能力分別增加了30%和25%。因此，方形器件具有相對高的魯棒性，在滿足ESD窗口的前提下，使用方形版圖器件作為

ESD防護應用更為可取。