本发明涉及静电保护，具体涉及一种钳位电压灵活可调的静电保护器件。
背景技术：
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）。
2、随着电路结构的多样化以及芯片工艺制程的先进化，被保护电路或芯片对静电放电防护器件的需求也更加复杂。在静电放电事件发生时，esd只有将被保护电路的电压钳制在安全水平范围内，才能对电路起到保护作用。因此，能否为电路提供更低的钳位电压（clamp voltage，vc）成为衡量esd保护器件性能优劣的一项指标。
3、在某些高压电路的静电保护应用场景下，如汽车电子芯片，高压充电电源芯片等，这类芯片由于工作电压范围较宽，在使用时可能遇到多种电压条件，因此对静电保护器件的要求更加苛刻，通常需求较低的vc。
4、目前，为了在高压保护电路上实现更高的esd工作电压，esd器件主要是采用堆叠保护模块的方案进行架构设计。传统堆叠方案是将多个相同单一的低压保护模块进行串联堆叠，但这种架构在堆叠的过程中，会不可避免地导致整体的导通电阻也成倍地增加，从而产生非常高的钳位电压，如图1（a）和图1（b）所示，最终显著恶化保护电路在esd事件中的电压钳制能力，降低芯片的esd鲁棒性。图1（a）和图1（b）分别显示了传统堆叠方案的堆叠示意图和i-v曲线示意图。传统堆叠方案是将多个相同单一的低压保护模块进行串联堆叠，此处称为a型，但是这种串联堆叠的方案为了尽可能满足高的工作电压，随着堆叠数目的增加，导通电阻也成比例地增大，最终使得vc显著恶化。如图1（b）所示，以堆叠数目n=3为例，当堆叠数目增加后，导通电阻成比例增大，会造成更高的vc，不利于对电路的esd防护有效性。
5、为了维持保护电路的整体导通电阻不变，以优化钳位电压vc，研究人员又采用了阵列型堆叠方案，在增加保护模块串联数目的同时，同步增加保护模块的并联数目，最终，保护模块以n*n方阵的形式出现在实际的芯片中，这种方法可以在实现更高的工作电压的同时，维持整体的导通电阻不变，从而获得较优的电压钳制能力，但这又会极大地增加芯片的面积，不利于保护器件小型化和集成化的优势。如图2（a）、图2（b）分别显示了阵列型堆叠方案的堆叠示意图和i-v曲线示意图。阵列型堆叠方案是在增加保护模块串联数目的同时，同步增加保护模块的并联数目，该种设计方案相比传统堆叠方案，可以保持器件整体的导通电阻不变，从而缓解vc的恶化程度，但是该种方案会占用巨大的版图面积，这会显著增大高压芯片的制造成本。
6、因此，上述优化静电保护器件工作电压范围的方案中，将多个相同单一的低压保护模块进行串联堆叠的方案，会导致导通电阻成比例增大，会造成更高的vc，不利于对电路的esd防护有效性；阵列型堆叠方案，增加保护模块串联数目的同时，同步增加保护模块的并联数目，但会占用巨大的版图面积，会显著增大高压芯片的制造成本，都无法满足人们的要求。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种钳位电压灵活可调的静电保护器件，通过在传统的b型串联堆叠单元中串联加入具有回滞特性的a型串联堆叠单元，a型串联堆叠单元的scr通路能够降低静电保护器件整体的钳位电压vc，调整b型串联堆叠单元和a型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，解决了现有技术中优化静电防护器件工作电压范围采用多个相同单一的低压保护模块进行串联堆叠会造成更高的vc、采用同步增加保护模块串联数目和并联数目会占用巨大的版图面积的问题。
2、本发明提供的一种钳位电压灵活可调的静电保护器件，包括半导体衬底和设置在所述半导体衬底上的p个a型串联堆叠单元和q个b型串联堆叠单元，p、q均为正整数，所述a型串联堆叠单元通过金属互联线与所述b型串联堆叠单元串联，所述a型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b型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b型串联堆叠单元内设有第一n型阱区和第一高压p型阱区，所述第一n型阱区内设有通过金属互联线与a型串联堆叠单元相连的p+重掺杂有源区，所述第一高压p型阱区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n型阱区的p+重掺杂有源区和所述第一高压p型阱区的n+重掺杂有源区之间形成具有回滞特性的scr通路，所述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b型串联堆叠单元和所述a型串联堆叠单元的数量比例能够改变所述静电保护器件整体的钳位电压vc。
3、本发明作进一步改进，所述a型串联堆叠单元的数量p小于所述b型串联堆叠单元的数量q。
4、本发明作进一步改进，所述a型串联堆叠单元的数量p≤所述b型串联堆叠单元的数量q的二分之一。
5、本发明作进一步改进，所述b型串联堆叠单元内还设有第一n型埋层和第一n型沉降区，所述第一n型埋层固定设置于所述半导体衬底上，所述第一n型沉降区固定设置于所述第一n型埋层上，所述第一n型阱区和所述第一高压p型阱区均设置于所述第一n型沉降区上。
6、本发明作进一步改进，所述第一n型沉降区设有多个与静电防护器件的正极相连的n+重掺杂有源区。
7、本发明作进一步改进，所述第一高压p型阱区内的n+重掺杂有源区和p+重掺杂有源区的数量比例和分割面积均可调整。
8、本发明作进一步改进，所述a型串联堆叠单元内设有第二n型阱区和第二高压p型阱区，所述第二高压p型阱区内设有通过金属互联线与b型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。
9、本发明作进一步改进，所述a型串联堆叠单元内还设有第二n型埋层和第二n型沉降区，所述第二n型埋层固定设置于所述半导体衬底上，所述第二n型沉降区固定设置于所述第二n型埋层上，所述第二n型阱区和所述第二高压p型阱区均设置于所述第二n型沉降区上，所述第二n型沉降区设有多个与静电防护器件的正极相连的n+重掺杂有源区。
10、本发明作进一步改进，所述半导体衬底上设有多个接地的p+重掺杂有源区，所述a型串联堆叠单元为双极结型晶体管或金属氧化物半导体场效应管或横向扩散金属氧化物半导体，所述b型串联堆叠单元为可控硅整流器。
11、本发明作进一步改进，所述钳位电压灵活可调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。
12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供了一种钳位电压灵活可调的静电保护器件，通过在传统的b型串联堆叠单元中串联加入具有回滞特性的a型串联堆叠单元，a型串联堆叠单元的scr通路能够降低静电保护器件整体的钳位电压vc，调整b型串联堆叠单元和a型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esd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，解决了现有技术中优化静电防护器件工作电压范围采用多个相同单一的低压保护模块进行串联堆叠会造成更高的vc、采用同步增加保护模块串联数目和并联数目会占用巨大的版图面积的问题。
1.一种钳位电压灵活可调的静电保护器件，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p个a型串联堆叠单元和q个b型串联堆叠单元，p、q均为正整数，所述a型串联堆叠单元通过金属互联线与所述b型串联堆叠单元串联，所述a型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b型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b型串联堆叠单元内设有第一n型阱区和第一高压p型阱区，所述第一n型阱区内设有通过金属互联线与a型串联堆叠单元相连的p+重掺杂有源区，所述第一高压p型阱区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n型阱区的p+重掺杂有源区和所述第一高压p型阱区的n+重掺杂有源区之间形成具有回滞特性的scr通路，所述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b型串联堆叠单元和所述a型串联堆叠单元的数量比例能够改变所述静电保护器件整体的钳位电压vc。
2.根据权利要求1所述的钳位电压灵活可调的静电保护器件，其特征在于：所述a型串联堆叠单元的数量p小于所述b型串联堆叠单元的数量q。
3.根据权利要求2所述的钳位电压灵活可调的静电保护器件，其特征在于：所述a型串联堆叠单元的数量p≤所述b型串联堆叠单元的数量q的二分之一。
4.根据权利要求3所述的钳位电压灵活可调的静电保护器件，其特征在于：所述b型串联堆叠单元内还设有第一n型埋层和第一n型沉降区，所述第一n型埋层固定设置于所述半导体衬底上，所述第一n型沉降区固定设置于所述第一n型埋层上，所述第一n型阱区和所述第一高压p型阱区均设置于所述第一n型沉降区上。
5.根据权利要求4所述的钳位电压灵活可调的静电保护器件，其特征在于：所述第一n型沉降区设有多个与静电防护器件的正极相连的n+重掺杂有源区。
6.根据权利要求5所述的钳位电压灵活可调的静电保护器件，其特征在于：所述第一高压p型阱区内的n+重掺杂有源区和p+重掺杂有源区的数量比例和分割面积均可调整。
7.根据权利要求6所述的钳位电压灵活可调的静电保护器件，其特征在于：所述a型串联堆叠单元内设有第二n型阱区和第二高压p型阱区，所述第二高压p型阱区内设有通过金属互联线与b型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。
8.根据权利要求7所述的钳位电压灵活可调的静电保护器件，其特征在于：所述a型串联堆叠单元内还设有第二n型埋层和第二n型沉降区，所述第二n型埋层固定设置于所述半导体衬底上，所述第二n型沉降区固定设置于所述第二n型埋层上，所述第二n型阱区和所述第二高压p型阱区均设置于所述第二n型沉降区上，所述第二n型沉降区设有多个与静电防护器件的正极相连的n+重掺杂有源区。
9.根据权利要求8所述的钳位电压灵活可调的静电保护器件，其特征在于：所述半导体衬底上设有多个接地的p+重掺杂有源区，所述a型串联堆叠单元为双极结型晶体管或金属氧化物半导体场效应管或横向扩散金属氧化物半导体，所述b型串联堆叠单元为可控硅整流器。
10.根据权利要求9所述的钳位电压灵活可调的静电保护器件，其特征在于：所述钳位电压灵活可调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。
