[发明专利]一种双向可控硅静电保护器件

说明书

本发明公开了一种双向可控硅静电保护器件，包括衬底；衬底中设有N型埋层；N型埋层上方设有第一N型深阱、第一P阱、N阱、第二P阱和第二N型深阱；第一P阱内设有第二P+注入区、第三P+注入区和第一N+注入区；第二P阱内设有第二N+注入区、第四P+注入区和第五P+注入区；所述第二P+注入区、N阱和第一P阱构成第一PNP管，第三P+注入区、N阱、第一P阱构成第二PNP管，第二N+注入区、第四P+注入区与N阱构成第一NPN管，第二N+注入区、第五P+注入区、N阱构成第二NPN管。本发明增加额外一对PNP管和NPN管，从而增加电流泄放路径，让电流分布更加均匀。

技术领域

本发明涉及静电防护领域，特别涉及一种双向可控硅静电保护器件。

背景技术

静电是自然界中的一种正常现象，同样也在IC制造、搬运和使用中无处不在，静电失效是IC设计者在IC设计中需要面临的一个重要问题。半导体器件特征尺寸遵循摩尔定律逐年减小，IC设计者能在有限的芯片面积内塞入更多的晶体管。更小的制程，更大的元件密度，将会带来更加艰巨的静电保护设计难度。

二极管、三极管和场效应晶体管都是常用的静电防护器件，单向可控硅与其它静电保护器件相比，具有更高的单位面积泄放能力。因此单向可控硅器件的出现为在有限的芯片面积内设计更高的防护能力提供了可能性。

对于存在双向信号电平电路的保护设计，单向可控硅器件无法满足双向静电保护的需求，因此双向可控硅器件成为首要的选择。经典的双向可控硅静电防护器件的剖面图见图1，其等效电路图见图2。在正向静电事件发生时，双向可控硅器件与单向可控硅器件拥有相同的工作机理，通过寄生PNP管和寄生NPN管的形成正反馈回路，使得器件触发后可以将电流不断放大，由于在静电泄放时，PNP管与NPN管同时处于放大状态，电子和空穴同时参与导电，所以双向可控硅具有很强的电流泄放能力。反向同理可得。

双向可控硅器件与单向可控硅器件工作机理相同，因此同样具有高触发电压以及低维持电压的缺点，针对具体应用，可以通过调节器件尺寸和工艺来解决。但是，如何在有限的器件面积的前提下提高器件的防护能力成为了一个关键的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、静电防护效果好的双向可控硅静电保护器件。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种双向可控硅静电保护器件，包括P型衬底；

所述衬底中从左至右依次设有N型埋层、第一P+注入区和第六P+注入区；

所述N型埋层上方从左至右依次设有第一N型深阱、第一P阱、N阱、第二P阱和第二N型深阱；

所述第一P阱内从左至右依次设有第二P+注入区、第三P+注入区和第一N+注入区；

所述第二P阱内从左至右依次设有第二N+注入区、第四P+注入区和第五P+注入区；

所述第二P+注入区、第三P+注入区、第一N+注入区连接在一起并引出作为器件阳极；所述第一P+注入区、第二N+注入区、第四P+注入区、第五P+注入区、第六P+注入区连接在一起并引出作为器件阴极；

所述第二P+注入区、N阱和第一P阱构成第一PNP管，第一PNP管与由第三P+注入区、N阱、第一P阱构成的第二PNP管并联，所述第二N+注入区、第四P+注入区与N阱构成第一NPN管，第一NPN管与由第二N+注入区、第五P+注入区、N阱构成的第二NPN管并联。

上述双向可控硅静电保护器件，所述第一N型深阱结构和第二N型深阱在水平方向、N型埋层在垂直方向将所述N阱、第一P阱和第二P阱结构包围。

上述双向可控硅静电保护器件，所述第一N型深阱和第二N型深阱在水平方向形成环形结构，环形结构与下方的N型埋层形成隔离岛，所述隔离岛将所述第一P阱、第二P阱和N阱结构包围，从而与所述P型衬底隔离。