一种静电保护电路及一种scr器件的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电路电子技术领域，具体涉及一种静电保护电路及一种SCR器件。
【背景技术】
[0002]Electrostatic discharge (ESD)问题在IC产品中随着节点的变小而日趋严重。常用的ESD保护器件有MOS，D1DE, SCR。其中SCR单位尺寸的ESD保护能力最强。图1是常用的基于NMOS的ESD保护结构。利用RC耦合的特性，当VDD上有正向ESD脉冲时，RC耦合效果使得最后一级NMOS的栅极变高，NMOS开启放电。缺点在于NMOS的单位尺寸放电能力比较差，此电路设计需要非常大尺寸的放电NMOS晶体管。由于NMOS尺寸很大，所以前级需采用3级反相器的结构，以保证NMOS能够在ESD状况下更快地导通放电。图2是传统的SCR结构。SCR的触发电压取决于NW/PW的反向击穿电压，通常该击穿电压过高导致SCR的触发电压(Vtl)过高。同时，由于SCR的保持电压(Vh)、保持电流(Ih)都很低，使得SCR容易误触发而发生闩锁效应(Latch-up)。为了解决此问题，图3是现有技术中的低电压触发SCR(LVTSCR)。N+/PW的反向击穿电压远低于NW/PW，使得SCR的触发电压比传统SCR有所降低。因此，如何设计一种关于SCR电路的静电保护成为本领域技术人员面临的一大难题。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提出一种静电保护电路及一种用于静电保护的SCR器件，通过构建一包括SCR模块、触发模块和电流产生单元的静电保护电路，当VDD有正的ESD脉冲时，RC耦合效应使得第一 PMOS晶体管的栅极变为低电平，第一 PMOS晶体管开启泄放ESD电流，产生从VDD经第一 PMOS晶体管、第一 NMOS晶体管到GND的第一电流。此时第二NMOS晶体管也导通，根据电流镜的原理，产生的电流第二电流与第一电流的比例取决于第二 NMOS晶体管与第一 NMOS晶体管的尺寸比例。通过控制第一电流，我们可以得到我们需要大小的第二电流，第二电流经过与第二电阻连接的位于栅极一侧的掺杂区、流过第一电阻Rnwell，第一电阻Rnwell两端的产生压降，使得寄生的PNP晶体管的发射极-基极正偏，PNP晶体管开启，PNP晶体管的集电极电流流经第二电阻Rpwe 11使得NPN晶体管的基极-发射极正偏，NPN晶体管开启，此正反馈效应使得PNP晶体管、NPN晶体管形成的SCR开启放电，该技术方案具体为:
[0004]—种静电保护电路，其中，所述电路包括:
[0005]SCR模块，包括串联连接的第一电阻、NPN晶体管和串联连接的的PNP晶体管、第二电阻，所述第一电阻的一端连接到第一参考电压，所述第一电阻的与所述一端相对的另一端与PNP晶体管的基极共同连接到NPN晶体管的集电极，所述第二电阻的一端连接到第二参考电压，所述第二电阻的相对于与所述一端的另一端与NPN的基极共同连接到PNP晶体管的集电极，以及
[0006]所述NPN晶体管的发射极连接到第二参考电压，所述PNP的发射极连接到第一参考电压；
[0007]触发模块，提供触发信号；
[0008]电流产生单元，在接收到所述触发信号时提供一个预设电流；
[0009]其中当施加在第一参考电压上的ESD静电脉冲在触发所述触发模块产生触发信号时，电流产生单元产生的预设电流流经第一电阻，藉此在第一电阻上产生压降从而使PNP晶体管导通并进一步使NPN晶体管导通来触发SCR导通，以此释放ESD静电来稳定该第一参考电压。
[0010]上述的静电保护电路，其中，所述触发信号为低电平触发信号。
[0011]上述的静电保护电路，其中，所述电流产生单元接收到所述低电平触发信号时提供所述预设电流。
[0012]上述的静电保护电路，其中，所述触发模块包括串联在第一参考电压和第二参考电压之间的电容和第三电阻，和包括一个反相器，所述电容和所述第三电阻互连处的节点产生的信号通过反相器反相后输出作为触发信号。
[0013]上述的静电保护电路，其中，所述电容和所述第三电阻分压在第一节点处产生高电平，经过所述反相器反向，以使所述触发信号产生低电平。
[0014]上述的静电保护电路，其中，所述电流产生单元包括串联在第一参考电压和第二参考电压之间第一 PMOS晶体管和第一 NMOS晶体管，以及
[0015]与所述第一 NMOS晶体管构成电流镜的第二 NMOS晶体管；
[0016]其中所述第二 NMOS晶体管与PNP晶体管的基极之间连接有一个第四电阻，第一PMOS晶体管的栅极接收的所述触发信号时所述第一PMOS晶体管和所述第一NMOS晶体管导通，产生流经所述第二 NMOS晶体管的所述预设电流。
[0017]上述的静电保护电路，其中，所述第一参考电压的电位高于所述第二参考电压的电位。
[0018]上述的静电保护电路，其中，所述第一参考电压为VDD。
[0019]上述的静电保护电路，其中，所述第二参考电压为GND。
[0020]本发明同时公开一种用于静电保护的SCR器件，其中，所述SCR器件包括:
[0021]具有交界面的N型阱区和P型阱区；
[0022]在所述N型阱区的顶部形成有第一 N掺杂区和第一 P掺杂区；
[0023]在所述P型阱区的顶部形成有第二 N掺杂区和第二 P掺杂区；
[0024]所述N型阱区和所述P型阱区及所述第二 N掺杂区之间形成有SCR的NPN晶体管，所述第一 P掺杂区和所述N型阱区及所述P型阱区之间形成有SCR的PNP晶体管；
[0025]在所述N型阱区的顶部形成有一个掺杂浓度大于触发N型阱区掺杂浓度的触发掺杂区；
[0026]当一个预设电流从所述第一 N掺杂区流经所述N型阱区的所述第一电阻流向该触发掺杂区时，藉此在所述N型阱区的所述第一电阻上产生压降从而使所述PNP晶体管导通并进一步使所述NPN晶体管导通来触发SCR导通，以此释放ESD静电来稳定该第一参考电压。
[0027]上述的SCR器件，其中，所述NPN晶体管的集电极通过所述第一电阻与第一参考电压连接，所述PNP晶体管的发射极与所述VDD连接，所述NPN晶体管的发射极与第二参考电压连接，所述PNP晶体管的集电极通过第二电阻与第二参考电压连接。
[0028]上述的SCR器件，其中，所述第一参考电压的电位高于所述第二参考电压的电位。
[0029]上述的SCR器件，其中，所述第一参考电压为VDD。
[0030]上述的SCR器件，其中，所述第二参考电压为GND。
[0031]上述的SCR器件，其中，所述PNP晶体管的基极与所述NPN晶体管的集电极连接，所述NPN晶体管的基极与所述PNP晶体管的集电极连接。
[0032]上述的SCR器件，其中，所述第二 N型掺杂区域所述触发掺杂区之间设置有一 P型惨杂区。
[0033]本发明具有的优点以及利用本发明达到的有益效果:
[0034]本发明采用RC耦合电路结构，在ESD初期通过MOS来放电，触发电压非常低，响应速度快；通过调节第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的尺寸比例控制第二电流的大小，从而在需要的时候开启SCR结构，本发明大大降低了闩锁效应的风险，由于MOS只需要在ESD初期泄放部分指定大小的ESD电流，因此MOS管尺寸不需要像图1设计中那么大。整个电路仅仅需要很小的尺寸就可以实现非常好的ESD保护性能。
【附图说明】
[0035]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、夕卜形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0036]图1为现有技术中常用的基于MOS的ESD保护电路；
[0037]图2为现有技术中传统的SCR结构示意图；
[0038]图3是现有技术中常用的LVTSCR结构示意图；
[0039]图4是本发明一实施例中的静电保护电路；
[0040]图5是本发明一实施例中的SCR器件机构示意图。
【具体实施方式】
[0041]参照图4所示结构，为本发明一实施例中的静电保护电路，具体的，该静电保护电路主要包括:触发模块1、电流镜模块2和SCR模块3。其中:
[0042]SCR模块3，包括串联连接的第一电阻Rnwe 11、NPN晶体管T2和串联连接的的PNP晶体管Tl、第二电阻Rpwell，第一电阻Rnwell的一端连接到第一参考电压(VDD)，第一电阻Rnwell的与一端相对的另一端与PNP晶体管的基极共同连接到NPN晶体管的集电极，第二电阻Rnwell的一端连接到第二参考电压，第二电阻Rnwell的相对于与一端的另一端与NPN晶体管T2的基极共同连接到PNP晶体管Tl的集电极，以及
[0043]NPN晶体管T2的发射极连接到第二参考电压，PNP晶体管Tl的发射极连接到第一参考电压；
[0044]触发模块I，提供触发信号；
[0045]电流产生单元2，在接收到触发信号时提供一个预设电流；
[0046]电容Cl和第三电阻Rl分压以在节点NODEl处产生高电平的信号，该高电平信号经过反相器产生低电平信号，即触发模块产生低电平的触发信号输出给电流产生单元的第一 PMOS晶体管，由于第一 PMOS晶体管的漏极与第一 NMOS晶体管的栅极连接，即串联连接第一 PMOS晶体管和第一 NMOS晶体管的电路产生第一电流II，第一电流Il控制第二 NMOS晶体管的栅极，使电流单元2在接收到该具有低电平的触发信号时提供一个预设电流12。
[0047]其中当施加在第一参考电压上的ESD静电脉冲在触发触发模块I产生触发信号时，电流产生单元产生的预设电流流经第一电阻RnwelI，藉此在第一电阻Rnwell上产生压降从而使PNP晶体管Tl导通并进一步使NPN晶体管导通来触发SCR导通，以此释放ESD静电来稳定该第一参考电压。
[0048]在本发明一个优选实施例中，触发信号为低电平触发信号。
[0049]在本发明一个优选实施例中，电流产生单元接收到低电平触发信号时提供预设电流。
[0050]在本发明一个优选实施例中，触发模块包括串联在第一参考电压和第二参考电压之间的电容和第三电阻，和包括一个反相器，电容和第三电阻互连处的节点产