超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件的制作方法

本发明涉及静电防护领域，尤其涉及一种高维持电压无骤回可控硅静电防护器件。

背景技术：

1、随着新能源汽车的快速发展，电子技术在汽车中的应用日益广泛，车载电子设备的可靠性和安全性变得尤为重要。特别是在新能源汽车中，车规级芯片的应用场景愈加复杂，涉及电池管理系统、动力控制系统、自动驾驶系统等多个关键领域。这些系统对芯片的性能要求极高，包括高运算能力、低功耗、长寿命和高稳定性等。而在这些要求的背后，静电放电（electro-static discharge，esd）保护显得尤为重要。

2、由于车规级芯片在实际工作环境中容易受到外部静电放电的影响，造成电路损坏或性能下降，设计人员亟需为芯片提供有效的esd保护。然而，随着芯片尺寸的不断缩小，传统的esd保护器件设计遇到了困境：一方面，芯片尺寸的减小使得集成空间更加有限；另一方面，esd保护器件通常需要占用较大面积来保证足够的保护效果，这使得小尺寸芯片与大面积esd保护器件的设计需求产生了矛盾。因此，当前的挑战是如何在不增加芯片面积的前提下，设计出具有高鲁棒性和高维持电压的新型esd保护器件，从而提升整体模块的性能和可靠性，确保新能源汽车电子系统的长期稳定运行。

3、传统的scr包含一个pnpn结构，其中位于scr中间的n/p结处于反向偏置状态。在触发后，该结的击穿导致寄生双极型晶体管的大量自由载流子注入，从而引发高电导率调制导致器件维持电压较低。如果能够以某种方式保持反向偏置结附近的高电场，这种电场可以最小化电导率调制，从而导致高维持电压，并减缓骤回现象。在ns-scr结构中，在esd应力作用下，n-epi/p+/pw结处于反向偏置状态，并承受大部分应力电压。由于p+扩展区的存在，峰值电场位置处于n+/n-epi/p+形成的反偏二极管处，并且在寄生三极管导通后仍然能将峰值电场保持在此处，使得流经n-epi/pw结的esd电流不会与该峰值电场相互作用。因此电导率调制效应，在ns-scr结构结构中被大大压缩。如果能令p+注入区足够长，峰值电场将会远离n-epi/pw结，从而导致零骤回现象，在不改变器件鲁棒性的同时提升器件维持电压。

4、由于ns-scr开启时，峰值电场主要集中在反向pn结n-epi/p+之间，所以此处产生热量最高，容易发生热失效，导致器件鲁棒性下降。若要提高器件鲁棒性，可以通过两种方法解决：1）提高n-epi掺杂浓度较高，但这与保持较高开启电压相矛盾；2）提高l1场氧化层长度，这种方法存在需要增加版图面积的弊端。

技术实现思路

1、本专利的一方面提出一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，该器件具有在不增加版图面积和改变原有ns-scr结构鲁棒性下获得更高开启电压与维持电压的特性。

2、本发明的一方面提供一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其特征在于，包括：p型衬底101，所述p型衬底101内从左到右依次设置有第一p+注入区701、n型埋层201以及第五p+注入区710，所述n型埋层201上方从左到右依次设置有第一n型深阱401、第一p阱601、n型外延层301、第二n阱502及第二n型深阱402，所述第一n型深阱401上方设有第一n阱501，所述第一p阱601内从左到右依次设置有第二p+注入区703、第二n+注入区704及位置跨接在第一p阱601与所述n型外延层301上的第三p+注入区705，所述第二n阱502内从左到右依次设置有位置跨接在n型外延层301与所述第二n阱502上的第三n+注入区706、第四p+注入区707及第四n+注入区708，所述第二n型深阱402内设有第三n阱503，所述第一n阱501内设有第一n+注入区702，所述第二n阱503内设有第五n+注入区709；其中，所述第二p+注入区703连接到阴极并且所述第四n+注入区708连接到阳极。

3、本发明的一方面提供一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其中，所述p型衬底101、第一p+注入区701以及第五p+注入区710被配置为分别接地。

4、本发明的一方面提供一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其中，所述第一p+注入区701与所述第一n+注入区702之间设置有氧化硅隔离区801，所述第一n+注入区702与所述第二p+注入区703之间设置有氧化硅隔离区802，所述第二p+注入区703与所述第二n+注入区704之间设置有第一栅氧化层901，所述第一栅氧化层901上设有第一多晶硅栅1001，所述第二n+注入区704与所述第三p+注入区705之间设置有氧化硅隔离区803，所述第三p+注入区705与所述第三n+注入区706之间设置有场氧化层1101，所述第三n+注入区706与所述第四p+注入区707之间设置有氧化硅隔离区804，所述第四p+注入区707与所述第四n+注入区708之间设置有第二栅氧化层902，所述第二栅氧化层902上设有第二多晶硅栅1002，所述第四n+注入区708与所述第五n+注入区709之间设置有氧化硅隔离区805，所述第五n+注入区709与所述第五p+注入区710之间设置有氧化硅隔离区806。

5、本发明的一方面提供一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其中，所述第一n型深阱401、所述n型埋层201和所述第二n型深阱402被配置为将所述第一p阱601以及所述第二n阱502包围在中间。

6、本发明的一方面提供一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其中，所述氧化硅隔离区801至所述氧化硅隔离区806中的每一个通过浅沟槽隔离工艺来形成。

7、本发明的一方面提供一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其中，所述阳极被配置为连接到需要保护的端口，并且所述阴极连接地。

8、本发明的一方面提供一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其中，所述第一栅氧化层901和第二栅氧化层902分别被配置为具有0.2μm的宽度。

9、本发明的一方面提供一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其中，所述超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件被配置为具有40v的维持电压。

10、本发明的一方面提供一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其中，第一p+注入区701至第五p+注入区710中的每一个被配置为具有0.52μm的宽度。

11、本发明的一方面提供一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其中，所述场氧化层1101被配置为具有1~3μm的宽度。

1.一种超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其特征在于，所述p型衬底101、第一p+注入区701以及第五p+注入区710被配置为分别接地。

3.根据权利要求1所述的超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其特征在于，所述第一n型深阱401、所述n型埋层201和所述第二n型深阱402被配置为将所述第一p阱601以及所述第二n阱502包围在中间。

5.根据权利要求3所述的超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其特征在于，所述氧化硅隔离区801至所述氧化硅隔离区806中的每一个通过浅沟槽隔离工艺来形成。

6.根据权利要求1所述的超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其特征在于，所述阳极被配置为连接到需要保护的端口，并且所述阴极连接地。

7.根据权利要求3所述的超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其特征在于，所述第一栅氧化层901和第二栅氧化层902分别被配置为具有0.2μm的宽度。

8.根据权利要求1所述的超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其特征在于，所述超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件被配置为具有40v的维持电压。

9.根据权利要求1所述的超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其特征在于，所述第一p+注入区701至第五p+注入区710中的每一个被配置为具有0.52μm的宽度。

10.根据权利要求3所述的超高维持电压无骤回可控硅静电防护器件，其特征在于，所述场氧化层1101被配置为具有1~3μm的宽度。