高维持电压的静电放电防护TVS器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高维持电压的静电放电防护TVS器件，包括单元器件，单元器件包括P衬底；包括P衬底，高压N阱，P阱，第一N+有源注入区、第二N+有源注入区、第三N+有源注入区，第一P+有源注入区、第二P+有源注入区以及氧化层和多晶硅栅；第一N+有源注入区通过金属线引出作为单元器件的阳极，多晶硅栅通过金属线与第三N+有源注入区和第二P+有源注入区相连并引出作为单元器件的阴极。本实用新型专利技术一种高维持电压的静电放电防护器件不仅具有良好的静电泄放能力，而且有很高的维持电压，在集成电路工作时发生ESD事件也能有效的防护，避免了栓锁问题。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种高维持电压的静电放电防护TVS器件，包括单元器件，单元器件包括P衬底；包括P衬底，高压N阱，P阱，第一N+有源注入区、第二N+有源注入区、第三N+有源注入区，第一P+有源注入区、第二P+有源注入区以及氧化层和多晶硅栅；第一N+有源注入区通过金属线引出作为单元器件的阳极，多晶硅栅通过金属线与第三N+有源注入区和第二P+有源注入区相连并引出作为单元器件的阴极。本技术一种高维持电压的静电放电防护器件不仅具有良好的静电泄放能力，而且有很高的维持电压，在集成电路工作时发生ESD事件也能有效的防护，避免了栓锁问题。【专利说明】高维持电压的静电放电防护TVS器件
本技术涉及一种高维持电压的静电放电防护TVS器件，尤其是一种高维持电压的静电防护单元器件(TVS)器件，属于集成电路静电防护
。
技术介绍
ESD (Electrostatic Discharge,静电放电)问题一直是集成电路领域中令人困扰的难题。做好集成电路的静电防护对一个电子系统的可靠性极其重要。当前电子器件日益趋向小型化、高密度和多功能化，特别是像时尚消费电子和便携式产品等对主板面积要求比较严格的应用，很容易受到静电放电的影响。静电是时时刻刻到处存在的，在60年代，随着对静电非常敏感的MOS器件的出现，静电放电问题也应运而生，到70年代静电放电问题越来越来严重，80-90年代，随着集成电路的密度越来越大，一方面其二氧化硅膜的厚度越来越薄(微米变到纳米)，静电的承受能力越来越低；另一方面，产生和积累静电的材料如塑料，橡胶等大量使用，使得静电越来越普遍存在，仅美国电子工业每年因静电造成的损失达几百亿美元，因此静电破坏已成为电子工业的隐形杀手，是电子工业普遍存在的“硬病毒”，已引起了人们的广泛关注。随着半导体集成电路的发展，各种与集成电路相关的ESD防护问题也凸显而出。除了传统的MOS (Metal Oxide Semiconductor,金属氧化物半导体)晶体管的栅氧化层,抗ESD能力非常弱，在新型的高压集成电路工艺中出现的高压器件抗ESD的能力也非常弱。高压器件在集成电路中的工作电压比较高，它的电流导通能力强，它一般出现在集成电路中的输出端口。所以它一般要遭遇比较严重的ESD问题。以可控硅为基础的ESD防护器件，因为它的电流泄放能力强而被广泛应用于ESD防护中。但是它在工作时是通过发生电压的回滞，来提供一个低阻的通道来泄放ESD电流。这导致它在工作时的维持电压会非常点，要远远低于高压器件的工作电压。如果在高压器件工作的时候发生了 ESD事件，ESD防护器件就会开始工作，但是它的工作电压非常低，甚至远远低于高压器件的工作电压，在ESD事件过后，它将无法关闭，从而严重影响了高压器件的正常工作，甚至会使高压器件烧毁。这就是所谓的栓锁问题。所以对于高压器件的ESD防护亟需一个维持电压高的ESD防护器件。
技术实现思路
目的:为了克服现有技术中存在的不足，本技术提供一种高维持电压的静电放电防护TVS器件，在具备合适的触发电压，较强的静电泄放能力的基础上，该器件具有高的维持电压，在用于静电放电防护时，避免了产生致命的栓锁问题。技术方案:为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为:一种高维持电压的静电放电防护TVS器件，包括单元器件，其特征在于:所述单元器件包括P衬底；所述P衬底上嵌设有一高压N阱；所述高压N阱上设置有一 P阱；P阱上设有第三N+有源注入区和第二 P+有源注入区；所述高压N阱未设P阱的区域中设有第一 N+有源注入区和第一 P+有源注入区，所述高压N阱与P阱的交界处嵌设有第二 N+有源注入区；所述第一 N+有源注入区、第一 P+有源注入区、第二 N+有源注入区、第三N+有源注入区和第二 P+有源注入区依次相邻；所述第二 N+有源注入区与第三N+有源注入区之间的P衬底上方设有一氧化层；在所述氧化层上方设有一多晶娃栅；所述第一 N+有源注入区通过金属线引出作为单元器件的阳极，所述多晶硅栅通过金属线与第三N+有源注入区和第二 P+有源注入区相连并引出作为单元器件的阴极。所述的高维持电压的静电放电防护TVS器件，其特征在于:所述第一 N+有源注入区与第一 P+有源注入区相邻的间距为0-0.5um。所述的高维持电压的静电放电防护TVS器件，其特征在于:所述第一 P+有源注入区与第二 N+有源注入区相邻的间距为l-3um。所述的高维持电压的静电放电防护TVS器件，其特征在于:所述第二 N+有源注入区与第三N+有源注入区相邻的间距为0.6-1.0um。所述的高维持电压的静电放电防护TVS器件，其特征在于:所述第三N+有源注入区与第二 P+有源注入区相邻的间距为0-2um。所述的高维持电压的静电放电防护TVS器件，其特征在于:所述P衬底浓度范围为I X IO15-1 X IO16 atom/cm3。所述的高维持电压的静电放电防护TVS器件，其特征在于:所述P阱浓度范围为I X IO17-1 X IO18 atom/cm3。所述的高维持电压的静电放电防护TVS器件，其特征在于:所述第一 N+有源注入区、第二 N+有源注入区、第三N+有源注入区的浓度范围均为I X IO19-1 X IO20 atom/cm3 ;和/或；所述第一 P+有源注入区、第二 P+有源注入区的浓度范围均为1X1019-1X102° atom/3cm ο一种高维持电压的静电放电防护TVS器件，其特征在于:包括多个所述的单元器件，多个单元器件依次串联；每个单元器件有一个阳极端子和一个阴极端子，一个单元器件的阳极端子通过金属连线连接到另一个单元器件的阴极端子。所述的一种高维持电压的静电放电防护TVS器件，其特征在于:所述单元器件个数为2-8个。所述的单元器件的等效电路由一电流源1、两个三极管Q1-Q2和两个电阻R1-R2组成；其中，电流源I的一端连接到所述的单元器件的阳极，另一端连接到三极管Q2的发射极。三极管Q2的发射极连接到电流源I的一段，基极连接到三极管Ql的集电极，集电极连接到三极管Ql的基极。三极管Ql的发射极连接到单元器件的阴极，基极连接到三极管Q2的集电极，集电极连接到三极管Q2的基极。电阻R2的一端连接到单元器件的阳极，另一端连接到三极管Ql的集电极。电阻Rl的一端连接到单元器件的阴极，另一端连接到三极管Ql的基极。三极管Ql为NPN型三极管，三极管Q2为PNP型三极管。所述的电流源I是指器件在工作时由第一 N+有源注入区与高压N阱之间发生碰撞电离时形成；三极管Ql由第二 N+有源注入区(集电极)、第三N+有源注入区(发射极)和P阱(基极)组成；三极管Q2由第一 P+有源注入区(发射极)、高压N阱(基极)和P阱(集电极)组成，三极管Ql和三极管Q2构成一个SCR，ESD电流主要通过所述的电流源I和SCR形成的放电路径进行泄放；电阻Rl为P阱中从第三N+有源注入区到第二 P+有源注入区之间的等效电阻，电阻R2为高压N阱中从第一 N+有源注入区到第二 N+有源注入区之间的等效电阻。本技术的工作原理为:当在整个器件的阳极有足够大的ESD脉冲电压时，由于每个单元器件是相同的，那么每个单元器件上也会产生相应的ESD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高维持电压的静电放电防护TVS器件，包括单元器件，其特征在于：所述单元器件包括P衬底；所述P衬底上嵌设有一高压N阱；所述高压N阱上设置有一P阱；P阱上设有第三N+有源注入区和第二P+有源注入区；所述高压N阱未设P阱的区域中设有第一N+有源注入区和第一P+有源注入区，所述高压N阱与P阱的交界处嵌设有第二N+有源注入区；所述第一N+有源注入区、第一P+有源注入区、第二N+有源注入区、第三N+有源注入区和第二P+有源注入区依次相邻；所述第二N+有源注入区与第三N+有源注入区之间的P衬底上方设有一氧化层；在所述氧化层上方设有一多晶硅栅；所述第一N+有源注入区通过金属线引出作为单元器件的阳极，所述多晶硅栅通过金属线与第三N+有源注入区和第二P+有源注入区相连并引出作为单元器件的阴极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董树荣，曾杰，钟雷，郭维，
申请(专利权)人：江苏艾伦摩尔微电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：