本發明提供一種內嵌NPN結構的高維持電壓TVS分立器件，為解決傳統SCR(Silicon Controlled Rectifier)結構中維持電壓低、易發生閂鎖等問題，在原有的結構中嵌入了NPN晶體管，通過減緩PNP晶體管的開啟，抑制了NPN與PNP的正反饋耦合過程，使得SCR路徑在大電流下才能完全開啟。并且由于高濃度埋層的存在，減弱了大注入效應，使得大電流下晶體管依舊工作在放大區，而不會強制進入飽和區，以此達到提高維持電壓的目的，從而有效的避免了閂鎖效應，提高了器件在ESD脈沖電流下的魯棒性。

技術領域

本發明屬于電子科學與技術領域，主要涉及到靜電泄放(ElectroStaticDischarge，簡稱為ESD)防護技術，具體的說是涉及一類同時具有低鉗位，強抗閂鎖(latch-up)能力的分立TVS防護器件。

背景技術

ESD即靜電泄放，是自然界普遍存在的現象。ESD存在于人們日常生活的各個角落。而就是這樣習以為常的電學現象對于精密的集成電路來講卻是致命的威脅。然而，對于已經完成封裝的芯片來說，各個電源/輸入/輸出引腳就成為人體模型(HBM)，機器模型(MM)，人體金屬模型(HMM)等脈沖電流的進入的通道。強的ESD脈沖不僅會造成芯片的硬失效，還會誘發由于ESD防護器件設計不當所帶來的各種效應(如latch-up閂鎖效應，soft leakage軟失效等)。除此之外，在芯片的制造過程中，只有極少數的的ESD失效可以直接檢測出來。大部分的ESD損傷并不會對芯片的性能產生明顯影響從而通過標準測試，最終進入到客戶手中。這類芯片在各種應用場合中“帶病工作”，不斷的威脅著其所在系統的可靠性。

隨著消費類電子產品在小型化、智能化方向的發展，靜電或浪涌對其危害程度逐漸提高，然而，隨著芯片面積的減少，ESD設計窗口不斷縮小，這對ESD保護器件提出了更高的要求。為了保護內部電路和避免閂鎖等問題，ESD保護器件的IV特性必須在ESD保護設計窗口內，需要具備低觸發電壓、高維持電壓和低鉗位等特點。可控硅SCR器件在小面積內能泄放比一般器件更大的電流，具有較高的ESD魯棒性，因此被稱為最具效率的ESD器件之一。與MOS、BJT或二極管相比，SCR結構具有魯棒性高、回滯強、面積小、鉗位電壓低等優點。但由于SCR結構內部耦合的NPN和PNP雙極結晶體管的正反饋作用，傳統的SCR器件具有極低的維持電壓，通常為1-2V，容易出現閂鎖風險，因此將它們集成到實際的電路中是不現實的。目前已有一些增大維持電壓的研究，增加SCR結構中寄生的雙極型晶體管的基區寬度可以提高其維持電壓，但同時也增大了面積，降低了穩健性。增加幾個二極管到SCR或疊加SCR是另一種提高維持電壓的方法，但是在現代工藝中，SCR的固有維持電壓只有大約1.2V，這需要太多的器件來實現高維持電壓。

為了解決此問題，本文通過對傳統SCR結構的改進，提出了一種內嵌NPN結構的高維持電壓SCR器件，通過在SCR體內嵌入NPN晶體管來減緩結構內部NPN和PNP的正反饋過程，以此獲得高維持電壓的特性，實現了器件的高魯棒性等特點。

發明內容

本發明要解決的問題是：實現TVS器件的低觸發電壓、高維持電壓，低鉗位等特性。

為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：

一種內嵌NPN結構的高維持電壓TVS分立器件，包括：N型襯底、位于N型襯底上方的N型埋層，位于N型埋層上方左側的第一PWELL區、位于第一PWELL區內部上方的第一P+接觸區、位于第一PWELL區右側的NWELL區、位于NWELL區內部上方的第一N+接觸區、位于NWELL區右側的第二PWELL區、位于第二PWELL區內部上方的第二N+接觸區和第二P+接觸區、跨接在NWELL區和第二PWELL區中間上方的第三N+區、第一N+接觸區和第一P+接觸區與金屬相連形成金屬陽極；第二N+接觸區和第二P+接觸區用金屬相連構成金屬陰極。

作為優選方式，所述的一種內嵌NPN結構的高維持電壓TVS分立器件的襯底替換為P型襯底。