本发明属于集成电路静电放电防护技术领域，涉及一种二极管触发的scr器件。
背景技术：
静电放电是自然界普遍存在的一种现象，对于集成电路的可靠性问题有着不可忽视的影响。尤其是随着工艺线宽的不断缩小，器件尺寸越来越小，氧化层越来越薄，集成电路的静电放电保护的难度越来越大，简单的esd防护措施已经不能满足先进集成电路对于静电放电的防护要求。因此，研制新型esd防护电路就尤为重要。
静电保护器件的类型主要包括二极管、三极管、mos管以及可控硅整流器(简称scr器件)。在这些器件中，scr器件具有最高的单位面积放电能力，即最高的鲁棒性。scr器件主要利用两个寄生的npn与pnp双极晶体管形成一个类似闩锁的正反馈导通结构，从而高效泄放esd电流。但是，基本型scr器件的一个主要缺点是触发电压太高，基本型scr器件需要通过雪崩击穿来实现器件开启(即正反馈建立)，这导致在esd事件发生的初始时刻，基本型scr器件的端电压会上升到较高值，待雪崩击穿发生、正反馈导通机制建立之后，端电压才下降，即出现所谓过冲现象，使得被保护的栅氧化层暴露在更高的电压下，被击穿的风险升高。这种过冲现象在快速esd事件(即元件充电模型和系统级放电)下更严重。因此一般需要增加额外的辅助触发电路来降低触发电压。这其中最常用的是二极管触发的scr结构(diodetriggeredscr，简称dtscr)。
然而，这种基本型的dtscr中额外引入了二极管，对于1v工作电压的电路，一般引入2个二极管，对于工作电压更高的情况，需要的二极管数目也相应增加。可以看到，即使只引入2个二极管，其带来的版图面积也增加了约1倍。因此，需要提出一种更加节约面积的新型的dtscr结构。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种二极管触发的scr器件，解决了现有技术中基本型的dtscr中额外引入了二极管后，存在的版图面积难以满足要求的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种二极管触发的scr器件，包括p衬底，在p衬底上表面依次设有第一p阱、第一n阱、第二p阱、第二n阱、第三n阱；第一p阱、第一n阱、第二p阱、第二n阱依次紧靠，第二n阱与第三n阱之间间隔设置；第一p阱上表面设有第一p 注入区，第一n阱上表面设有第一n 注入区和第二p 注入区，第一n 注入区与第一p 注入区之间通过第一沟槽间隔设置，第一n 注入区与第二p 注入区之间通过第二沟槽间隔设置；第二p阱和第二n阱上表面共同设有第二n 注入区，第二n阱上表面另外还设有第三p 注入区，第二n 注入区与第二p 注入区之间通过第三沟槽间隔设置，第二n 注入区与第三p 注入区之间通过第四沟槽间隔设置；第三n阱上表面设有第三n 注入区和第四p 注入区，第三n 注入区与第三p 注入区之间通过第五沟槽间隔设置，第三n 注入区与第四p 注入区之间通过第六沟槽间隔设置。
本发明的二极管触发的scr器件，其特征还在于：
所述的第二p 注入区与电学阳极连接。
所述的第一p 注入区与电学阴极连接，第二n 注入区与电学阴极连接。
所述的第一n 注入区与第四p 注入区电学连接。
所述的第三n 注入区与第三p 注入区电学连接。
本发明的有益效果是，能够使dtscr器件具有更小的面积。
附图说明
图1是现有技术基本型的dtscr的剖面图；
图2是本发明的dtscr结构的剖面图；
图3是本发明dtscr与现有技术基本的dtscr在传输线脉冲(tlp)测试条件下的电压仿真图。
图中，1.p衬底，2.第一p阱，3.第一n阱、4.第二p阱、5.第二n阱、6.第三n阱，7.第一沟槽，8.第二沟槽，9.第三沟槽，10.第四沟槽，11.第五沟槽，12.第六沟槽，13.第一p 注入区，14.第一n 注入区，15.第二p 注入区，16.第二n 注入区，17.第三p 注入区，18.第三n 注入区，19.第四p 注入区。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1，是现有技术基本的dtscr的剖面图，以含有3个二极管的情况为例，其中二极管d01和二极管d02为常规p /n阱二极管，二极管d03由可控硅整流器scr0的阳极区构成，这3个二极管之间是串联关系，构成一个二极管串。scr0阳极的p 区(相当于发射极)、scr0的n阱(相当于基极)和scr0的p阱(相当于集电极)构成一个寄生pnp双极晶体管。当esd事件发生时，vdd上的电压升高，当vdd超过3个二极管的阈值电压之和时，3个二极管都导通。那么二极管d03导通，相当于寄生pnp双极晶体管的基射结正偏，那么该pnp双极晶体管导通。该pnp晶体管的导通又促使scr0中寄生的npn双极晶体管导通乃至正反馈机制建立，从而泄放esd电流。
参照图2，本发明的二极管触发的scr器件(dtscr结构)是，包括p衬底1，在p衬底1上表面依次设有第一p阱2、第一n阱3、第二p阱4、第二n阱5、第三n阱6；第一p阱2、第一n阱3、第二p阱4、第二n阱5依次紧靠，第二n阱5与第三n阱6之间间隔设置；第一p阱2上表面设有第一p 注入区13，第一n阱3上表面设有第一n 注入区14和第二p 注入区15，第一n 注入区14与第一p 注入区13之间通过第一沟槽7间隔设置，第一n 注入区14与第二p 注入区15之间通过第二沟槽8间隔设置；第二p阱4和第二n阱5上表面共同设有第二n 注入区16，第二n阱5上表面另外还设有第三p 注入区17，第二n 注入区16与第二p 注入区15之间通过第三沟槽9间隔设置，第二n 注入区16与第三p 注入区17之间通过第四沟槽10间隔设置；第三n阱6上表面设有第三n 注入区18和第四p 注入区19，第三n 注入区18与第三p 注入区17之间通过第五沟槽11间隔设置，第三n 注入区18与第四p 注入区19之间通过第六沟槽12间隔设置；第一p 注入区13与电学阴极连接，第二p 注入区15与电学阳极连接，第二n 注入区16与电学阴极连接，第一n 注入区14与第四p 注入区19连接，第三n 注入区18与第三p 注入区17连接。
上述结构中的六个沟槽均为浅沟槽，是为实现不同导电类型区域之间的隔离。第一沟槽7实现第一n 注入区14与第一p 注入区13的隔离，第二沟槽8实现第一n 注入区14与第二p 注入区15的隔离，第三沟槽9实现第二n 注入区16与第二p 注入区15的隔离，第四沟槽10实现第二n 注入区16与第三p 注入区17的隔离，第五沟槽11实现第三n 注入区18与第三p 注入区17的隔离，第六沟槽12实现第三n 注入区18与第四p 注入区19的隔离。
由图2可见，第一p 注入区13、第一p阱2与p衬底1依次相连，实现p衬底1电位接地的效果；第二p 注入区15、第一n阱3、第二p阱4构成一个pnp型双极晶体管；第一n阱3、第二p阱4和第二n 注入区16构成一个npn型双极晶体管；pnp型双极晶体管和npn型双极晶体管交叉耦合构成寄生scr支路；另外，第二p 注入区15、第一n阱3和第一n 注入区14组成二极管d11；第四p 注入区19、第三n阱6和第三n 注入区18组成二极管d12；第三p 注入区17、第二n阱5和第二n 注入区16组成二极管d13，二极管d11、二极管d12、二极管d13依次串联连接，二极管d11、二极管d12、二极管d13一起称为触发二极管支路。
本发明器件的工作原理，包括以下两种状况：
1)当被保护电路处于正常工作状态，由于工作电压较低(以1v为例),而触发二极管支路中包含3个二极管，1v的电压不足以使得该触发二极管导通，通过触发二极管支路的电流很小，不会触发scr1支路。
2)当被保护电路遇到esd放电事件时，vdd电压上升，二极管触发支路中的3个二极管可以导通，显然二极管d11导通，这相当于pnp双极晶体管的基射结正偏导通，并迅速促使npn双极晶体管也导通、正反馈导通机制建立，scr1支路导通放电。
本发明结构的效果由以下仿真进一步说明：
以电源电流10ns内上升到0.01a并持续100ns的条件仿真器件在tlp测试下的状态，仿真结果为电压。仿真结果如图3所示，分别仿真了基本型dtscr和本发明dtscr在tlp测试条件下的电压箝位效果，其电压峰值分别为3v和2.8v，说明可以及时开启scr，本发明dtscr的箝位效果还要略好。
本发明的主要创新点在于对现有技术的scr阴极区进行了改进。图1所示的scr0阴极区是制作在一个p阱内，p阱覆盖一个p 注入区和一个n 注入区。而本发明中，缩短了scr阴极区的p阱宽度，即第二p阱4只覆盖第二n 注入区16的一部分，且不再覆盖某一个p 注入区，而在该第二p阱4旁增加一个第二n阱5，该第二n阱5覆盖第二n 注入区16的另一部分和第三p 注入区17的全部。这使得第二n阱5及其覆盖的第二n 注入区16与和第三p 注入区17可以构成一个二极管，并作为触发二极管支路中的一个二极管，从而使得本发明器件能够减小版图面积。这从图1和图2也可以反映出来，已有技术的dtscr使用了7个沟槽和8个注入区，而本发明器件使用了6个沟槽和7个注入区，版图面积就能够减小。
1.一种二极管触发的scr器件，其特征在于：包括p衬底(1)，在p衬底(1)上表面依次设有第一p阱(2)、第一n阱(3)、第二p阱(4)、第二n阱(5)、第三n阱(6)；第一p阱(2)、第一n阱(3)、第二p阱(4)、第二n阱(5)依次紧靠，第二n阱(5)与第三n阱(6)之间间隔设置；第一p阱(2)上表面设有第一p 注入区(13)，第一n阱(3)上表面设有第一n 注入区(14)和第二p 注入区(15)，第一n 注入区(14)与第一p 注入区(13)之间通过第一沟槽(7)间隔设置，第一n 注入区(14)与第二p 注入区(15)之间通过第二沟槽(8)间隔设置；第二p阱(4)和第二n阱(5)上表面共同设有第二n 注入区(16)，第二n阱(5)上表面另外还设有第三p 注入区(17)，第二n 注入区(16)与第二p 注入区(15)之间通过第三沟槽(9)间隔设置，第二n 注入区(16)与第三p 注入区(17)之间通过第四沟槽(10)间隔设置；第三n阱(6)上表面设有第三n 注入区(18)和第四p 注入区(19)，第三n 注入区(18)与第三p 注入区(17)之间通过第五沟槽(11)间隔设置，第三n 注入区(18)与第四p 注入区(19)之间通过第六沟槽(12)间隔设置。
2.根据权利要求1所述的二极管触发的scr器件，其特征在于：所述的第二p 注入区(15)与电学阳极连接。
3.根据权利要求1所述的二极管触发的scr器件，其特征在于：所述的第一p 注入区(13)与电学阴极连接，第二n 注入区(16)与电学阴极连接。
4.根据权利要求1所述的二极管触发的scr器件，其特征在于：所述的第一n 注入区(14)与第四p 注入区(19)电学连接。
5.根据权利要求1所述的二极管触发的scr器件，其特征在于：所述的第三n 注入区(18)与第三p 注入区(17)电学连接。
技术总结