【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及静电保护，具体涉及一种具有双向scr通路的静电保护器件。
技术介绍
1、静电防护器件是指防止因静电烧毁各类电元器件的防护器件。可控硅整流器（silicon controlled rectifier，scr）是一种新兴的静电放电（electrostaticdischarge，esd）防护器件。scr最大的特点是具有极强的泄放能力，可以为电路提供更低的钳位电压（clamp voltage，vc）。
2、静电防护器件能够对电路或芯片起到静电防护作用。当被保护电路出现的电压浪涌或尖峰超过了防护器件的开启电压时，器件可以通过电压钳位并为esd（electro-staticdischarge，静电放电）电流提供低阻抗路径，从而保护电路不受电压尖峰的破坏。钳位电压（clamp voltage，vc）是防护器件的一项关键性能指标，只有将esd高电压钳制在安全的电压范围内，防护器件才可以保护电路的正常运行。如果静电防护器件的vc超出了被保护电路的安全值，那么防护器件很可能会失去保护作用，造成电子电路故障、失效和损坏的风险。
3、对于汽车电子或快充电源等应用，芯片的工作电压通常为12v/18v/24v/48v等高压领域，这就要求esd防护电路的直流耐压需要相应提升。此外，当i/o端口存在感性负载时，其实际的工作电压还存在负压的情形，这就要求esd防护电路需要具备“高耐压，双向泄放”的能力，设计难度非常高。为满足以上应用的静电防护要求，研究人员普遍采用鲁棒性较强的低压双向bjt（bipolar junction
4、图1（a）、1（b）和1（c）分别显示了现有的双向bjt堆叠方案的堆叠示意图，双向bjt堆叠方案的结构图和i-v曲线示意图。现有的双向bjt堆叠方案是将多个双向的bjt模块进行串联堆叠，这种堆叠方案的弊端是随着堆叠数目的增加，导通电阻也成比例地增大，vc会显著增大。图1（b）是数目n=3的双向平面pnp堆叠器件结构图，i/o1→i/o2和i/o2→i/o1的静电泄放路径为双向的pnp通路。如图1（c）所示，随着堆叠数目的增加，vc明显增大，会很容易超过被保护电路的安全电压，从而对电子电路失去保护作用。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种具有双向scr通路的静电保护器件，通过在传统的双向bjt串联堆叠单元中串联加入具有回滞特性的双向scr串联堆叠单元，而形成一种新型的双向静电保护堆叠架构，双向scr串联堆叠单元的双向scr通路能够降低静电保护器件整体的钳位电压vc，在为i/o端口提供双向静电保护的同时，调整双向scr串联堆叠单元和双向bjt串联堆叠单元的数量比例能够改变静电保护器件整体的钳位电压vc，可以在维持静电保护器件工作电压线性堆叠的同时，灵活地调节静电保护器件整体的钳位电压，设计自由度高，且无闩锁风险，显著提升芯片的有效静电防护等级，适用范围广，尤其适用于汽车电子芯片、高压充电电源芯片等宽工作电压范围的电路保护，解决了现有技术中采用传统的双向bjt堆叠方式会造成更高的vc、会占用巨大的版图面积的问题。
2、本专利技术提供的一种具有双向scr通路的静电保护器件，包括半导体衬底和设置在所述半导体衬底上的n个双向bjt串联堆叠单元和m个双向scr串联堆叠单元，n、m均为正整数，所述双向bjt串联堆叠单元通过金属互联线与所述双向scr串联堆叠单元串联，所述双向bjt串联堆叠单元通过金属互联线与静电防护器件的正极相连，所述双向scr串联堆叠单元通过金属互联线与静电防护器件的负极相连，所述双向scr串联堆叠单元内设有第一n型阱区，所述第一n型阱区内设有第一p型esd保护层和第二p型esd保护层，所述第一p型esd保护层内设有通过金属互联线与所述双向bjt串联堆叠单元相连的p+重掺杂有源区和n+重掺杂有源区，所述第二p型esd保护层内设有通过金属互联线与静电防护器件的负极相连的n+重掺杂有源区和p+重掺杂有源区，所述第一p型esd保护层的p+重掺杂有源区、n+重掺杂有源区与所述第二p型esd保护层的p+重掺杂有源区、n+重掺杂有源区之间形成具有回滞特性的双向scr通路，所述双向scr通路能够降低静电保护器件整体的钳位电压vc，调整所述双向scr串联堆叠单元和所述双向bjt串联堆叠单元的数量比例能够改变静电保护器件整体的钳位电压vc。
3、本专利技术作进一步改进，所述双向bjt串联堆叠单元的数量n小于所述双向scr串联堆叠单元的数量m。
4、本专利技术作进一步改进，所述第一p型esd保护层的p+重掺杂有源区和n+重掺杂有源区之间的距离、所述第二p型esd保护层的p+重掺杂有源区和n+重掺杂有源区之间的距离均为l1，l1≥0μm，调节l1的大小能够调节所述双向scr通路的回滞深度。
5、本专利技术作进一步改进，所述第一p型esd保护层的p+重掺杂有源区和n+重掺杂有源区的分割面积比例、所述第二p型esd保护层的p+重掺杂有源区和n+重掺杂有源区的分割面积比例均可调整。
6、本专利技术作进一步改进，所述双向bjt串联堆叠单元内设有第二n型阱区，所述第二n型阱区内设有通过金属互联线与双向scr串联堆叠单元相连的p+重掺杂有源区，所述第二n型阱区内还设有通过金属互联线与静电防护器件的正极相连的p+重掺杂有源区。
7、本专利技术作进一步改进，所述静电防护器件的正极与i/o端口一相连，所述静电防护器件的负极与i/o端口二相连，所述半导体衬底还设有多个静电保护环，所述静电保护环为接地的p+重掺杂有源区。
8、本专利技术作进一步改进，所述静电防护器件的正极与i/o端口一相连，所述静电防护器件的负极接地，所述半导体衬底还设有多个静电保护环，所述静电保护环包括接地的p+重掺杂有源区和接电源的n+重掺杂有源区。
9、本专利技术作进一步改进，所述双向bjt串联堆叠单元由平面金属氧化物半导体场效应管或平面双载子接面晶体管或纵向双载子接面晶体管改造而成，所述双向scr串联堆叠单元为双向可控硅整流器。
10、本专利技术作进一步改进，所述具有双向scr通路的静电保护器件的制造工艺包括纳米级互补型金属氧化物半导体工艺、三维鳍式场效晶体管、全环绕栅极晶体管工艺或绝缘衬底上的硅工艺。
11、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：提供了一种具有双向scr通路的静电保护器件，通过在传统的双向bjt串联堆叠单元中串联加入具有回滞特性的双向scr串联堆叠单元，而形成一种新型的双向静电保护堆叠架构，双向scr串联堆叠单元的双向scr通路能够降低静电保护器件整体的钳位电压vc，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有双向SCR通路的静电保护器件，其特征在于：包括半导体衬底和设置在所述半导体衬底上的N个双向BJT串联堆叠单元和M个双向SCR串联堆叠单元，N、M均为正整数，所述双向BJT串联堆叠单元通过金属互联线与所述双向SCR串联堆叠单元串联，所述双向BJT串联堆叠单元通过金属互联线与静电防护器件的正极相连，所述双向SCR串联堆叠单元通过金属互联线与静电防护器件的负极相连，所述双向SCR串联堆叠单元内设有第一N型阱区，所述第一N型阱区内设有第一P型ESD保护层和第二P型ESD保护层，所述第一P型ESD保护层内设有通过金属互联线与所述双向BJT串联堆叠单元相连的P+重掺杂有源区和N+重掺杂有源区，所述第二P型ESD保护层内设有通过金属互联线与静电防护器件的负极相连的N+重掺杂有源区和P+重掺杂有源区，所述第一P型ESD保护层的P+重掺杂有源区、N+重掺杂有源区与所述第二P型ESD保护层的P+重掺杂有源区、N+重掺杂有源区之间形成具有回滞特性的双向SCR通路，所述双向SCR通路能够降低静电保护器件整体的钳位电压Vc，调整所述双向SCR串联堆叠单元和所述双向BJT串联堆叠单元的数量比例能
2.根据权利要求1所述的具有双向SCR通路的静电保护器件，其特征在于：所述双向BJT串联堆叠单元的数量N小于所述双向SCR串联堆叠单元的数量M。
3.根据权利要求2所述的具有双向SCR通路的静电保护器件，其特征在于：所述第一P型ESD保护层的P+重掺杂有源区和N+重掺杂有源区之间的距离、所述第二P型ESD保护层的P+重掺杂有源区和N+重掺杂有源区之间的距离均为L1，L1≥0μm，调节L1的大小能够调节所述双向SCR通路的回滞深度。
4.根据权利要求3所述的具有双向SCR通路的静电保护器件，其特征在于：所述第一P型ESD保护层的P+重掺杂有源区和N+重掺杂有源区的分割面积比例、所述第二P型ESD保护层的P+重掺杂有源区和N+重掺杂有源区的分割面积比例均可调整。
5.根据权利要求4所述的具有双向SCR通路的静电保护器件，其特征在于：所述双向BJT串联堆叠单元内设有第二N型阱区，所述第二N型阱区内设有通过金属互联线与双向SCR串联堆叠单元相连的P+重掺杂有源区，所述第二N型阱区内还设有通过金属互联线与静电防护器件的正极相连的P+重掺杂有源区。
6.根据权利要求5所述的具有双向SCR通路的静电保护器件，其特征在于：所述静电防护器件的正极与I/O端口一相连，所述静电防护器件的负极与I/O端口二相连，所述半导体衬底还设有多个静电保护环，所述静电保护环为接地的P+重掺杂有源区。
7.根据权利要求5所述的具有双向SCR通路的静电保护器件，其特征在于：所述静电防护器件的正极与I/O端口一相连，所述静电防护器件的负极接地，所述半导体衬底还设有多个静电保护环，所述静电保护环包括接地的P+重掺杂有源区和接电源的N+重掺杂有源区。
8.根据权利要求7所述的具有双向SCR通路的静电保护器件，其特征在于：所述双向BJT串联堆叠单元由平面金属氧化物半导体场效应管或平面双载子接面晶体管或纵向双载子接面晶体管改造而成，所述双向SCR串联堆叠单元为双向可控硅整流器。
9.根据权利要求8所述的具有双向SCR通路的静电保护器件，其特征在于：所述具有双向SCR通路的静电保护器件的制造工艺包括纳米级互补型金属氧化物半导体工艺、三维鳍式场效晶体管、全环绕栅极晶体管工艺或绝缘衬底上的硅工艺。
...【技术特征摘要】
1.一种具有双向scr通路的静电保护器件，其特征在于：包括半导体衬底和设置在所述半导体衬底上的n个双向bjt串联堆叠单元和m个双向scr串联堆叠单元，n、m均为正整数，所述双向bjt串联堆叠单元通过金属互联线与所述双向scr串联堆叠单元串联，所述双向bjt串联堆叠单元通过金属互联线与静电防护器件的正极相连，所述双向scr串联堆叠单元通过金属互联线与静电防护器件的负极相连，所述双向scr串联堆叠单元内设有第一n型阱区，所述第一n型阱区内设有第一p型esd保护层和第二p型esd保护层，所述第一p型esd保护层内设有通过金属互联线与所述双向bjt串联堆叠单元相连的p+重掺杂有源区和n+重掺杂有源区，所述第二p型esd保护层内设有通过金属互联线与静电防护器件的负极相连的n+重掺杂有源区和p+重掺杂有源区，所述第一p型esd保护层的p+重掺杂有源区、n+重掺杂有源区与所述第二p型esd保护层的p+重掺杂有源区、n+重掺杂有源区之间形成具有回滞特性的双向scr通路，所述双向scr通路能够降低静电保护器件整体的钳位电压vc，调整所述双向scr串联堆叠单元和所述双向bjt串联堆叠单元的数量比例能够改变静电保护器件整体的钳位电压vc。
2.根据权利要求1所述的具有双向scr通路的静电保护器件，其特征在于：所述双向bjt串联堆叠单元的数量n小于所述双向scr串联堆叠单元的数量m。
3.根据权利要求2所述的具有双向scr通路的静电保护器件，其特征在于：所述第一p型esd保护层的p+重掺杂有源区和n+重掺杂有源区之间的距离、所述第二p型esd保护层的p+重掺杂有源区和n+重掺杂有源区之间的距离均为l1，l1≥0μm，调节l1的大小能够调节所述双向scr通路的回滞深度。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：杜飞波，董小雨，李硕，万里佳，李菀婷，高东兴，
申请(专利权)人：深圳市晶扬电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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