[發明專利]高維持電壓的靜電放電防護TVS器件

有效

• 申請號: 201310293366.8
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103354230A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 董樹榮;曾杰;鐘雷;郭維
• 申請（專利權）人: 江蘇艾倫摩爾微電子科技有限公司
• 主分類號: H01L23/60
• 分類號: H01L23/60
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種高維持電壓的靜電放電防護TVS器件，尤其是一種高維持電壓的靜電防護單元器件（TVS）器件，屬于集成電路靜電防護技術領域。

背景技術

ESD（Electrostatic?Discharge，靜電放電）問題一直是集成電路領域中令人困擾的難題。做好集成電路的靜電防護對一個電子系統的可靠性極其重要。當前電子器件日益趨向小型化、高密度和多功能化，特別是像時尚消費電子和便攜式產品等對主板面積要求比較嚴格的應用，很容易受到靜電放電的影響。靜電是時時刻刻到處存在的，在60年代，隨著對靜電非常敏感的MOS器件的出現，靜電放電問題也應運而生，到70年代靜電放電問題越來越來嚴重，80-90年代，隨著集成電路的密度越來越大，一方面其二氧化硅膜的厚度越來越薄（微米變到納米），靜電的承受能力越來越低；另一方面，產生和積累靜電的材料如塑料，橡膠等大量使用，使得靜電越來越普遍存在，僅美國電子工業每年因靜電造成的損失達幾百億美元，因此靜電破壞已成為電子工業的隱形殺手，是電子工業普遍存在的“硬病毒”，已引起了人們的廣泛關注。

隨著半導體集成電路的發展，各種與集成電路相關的ESD防護問題也凸顯而出。除了傳統的MOS（Metal?Oxide?Semiconductor，金屬氧化物半導體）晶體管的柵氧化層，抗ESD能力非常弱，在新型的高壓集成電路工藝中出現的高壓器件抗ESD的能力也非常弱。高壓器件在集成電路中的工作電壓比較高，它的電流導通能力強，它一般出現在集成電路中的輸出端口。所以它一般要遭遇比較嚴重的ESD問題。

以可控硅為基礎的ESD防護器件，因為它的電流泄放能力強而被廣泛應用于ESD防護中。但是它在工作時是通過發生電壓的回滯，來提供一個低阻的通道來泄放ESD電流。這導致它在工作時的維持電壓會非常點，要遠遠低于高壓器件的工作電壓。如果在高壓器件工作的時候發生了ESD事件，ESD防護器件就會開始工作，但是它的工作電壓非常低，甚至遠遠低于高壓器件的工作電壓，在ESD事件過后，它將無法關閉，從而嚴重影響了高壓器件的正常工作，甚至會使高壓器件燒毀。這就是所謂的栓鎖問題。所以對于高壓器件的ESD防護亟需一個維持電壓高的ESD防護器件。

發明內容

目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種高維持電壓的靜電放電防護TVS器件，在具備合適的觸發電壓，較強的靜電泄放能力的基礎上，該器件具有高的維持電壓，在用于靜電放電防護時，避免了產生致命的栓鎖問題。?

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種高維持電壓的靜電放電防護TVS器件，包括單元器件，其特征在于：所述單元器件包括P襯底；

所述P襯底上嵌設有一高壓N阱；所述高壓N阱上設置有一P阱；P阱上設有第三N+有源注入區和第二P+有源注入區；

所述高壓N阱未設P阱的區域中設有第一N+有源注入區和第一P+有源注入區，所述高壓N阱與P阱的交界處嵌設有第二N+有源注入區；

所述第一N+有源注入區、第一P+有源注入區、第二N+有源注入區、第三N+有源注入區和第二P+有源注入區依次相鄰；

所述第二N+有源注入區與第三N+有源注入區之間的P襯底上方設有一氧化層；在所述氧化層上方設有一多晶硅柵；

所述第一N+有源注入區通過金屬線引出作為單元器件的陽極，所述多晶硅柵通過金屬線與第三N+有源注入區和第二P+有源注入區相連并引出作為單元器件的陰極。

所述的高維持電壓的靜電放電防護TVS器件，其特征在于：所述第一N+有源注入區與第一P+有源注入區相鄰的間距為0-0.5um。

所述的高維持電壓的靜電放電防護TVS器件，其特征在于：所述第一P+有源注入區與第二N+有源注入區相鄰的間距為1-3um。

所述的高維持電壓的靜電放電防護TVS器件，其特征在于：所述第二N+有源注入區與第三N+有源注入區相鄰的間距為0.6-1.0um。

所述的高維持電壓的靜電放電防護TVS器件，其特征在于：所述第三N+有源注入區與第二P+有源注入區相鄰的間距為0-2um。

所述的高維持電壓的靜電放電防護TVS器件，其特征在于：所述P襯底濃度范圍為1×10¹⁵-1×10¹⁶?atom/cm³。

所述的高維持電壓的靜電放電防護TVS器件，其特征在于：所述P阱濃度范圍為1×10¹⁷-1×10¹⁸?atom/cm³。