具热感测功能的功率金氧半晶体管晶粒以及集成电路制造技术

本发明专利技术提供一种具热感测功能的功率金氧半晶体管晶粒以及集成电路。功率金氧半晶体管晶粒具有控制端、相位端、接地端以及热信号输出端，且还包括开关部以及温度感测部。开关部具有：第一电极，耦接控制端；第二电极，耦接接地端；以及第三电极，耦接相位端。温度感测部具有：第一电极；第二电极，耦接热信号输出端；以及第三电极，耦接开关部的第三电极。开关部与温度感测部配置为相同制程所制造的金氧半晶体管。本发明专利技术的功率金氧半晶体管晶粒能够准确地感测温度。

Power MOS transistor crystal with thermal sensing function and integrated circuit

The present invention provides a power MOS transistor with thermal sensing function and an integrated circuit. The crystal of the power MOS transistor has a control end, a phase end, a ground terminal and a heat signal output terminal, and also comprises a switch section and a temperature sensing part. The switch part comprises a first electrode and a control end; the second electrode is coupled with the ground end; and the third electrode is coupled with the phase end. The temperature sensing part comprises a first electrode, a second electrode coupled with the output of the heat signal, and a third electrode coupled with the third electrode of the switch part. The switch section and the temperature sensing part are configured as MOS transistors manufactured by the same process. The crystal of the power MOS transistor of the present invention can accurately sense temperature.

【技术实现步骤摘要】
具热感测功能的功率金氧半晶体管晶粒以及集成电路
本专利技术涉及一种集成电路，尤其涉及一种具热感测功能的功率金氧半晶体管晶粒以及集成电路。
技术介绍
图1是现有的温度传感器的电路图。请参阅图1。在温度传感器中使用一个双极型接面晶体管(bipolarjunctiontransistor，BJT)组件12(例如NPN或PNP)与电流源14。PN接面会随着不同温度而产生不同电压。比较器16比较所产生的电压与另一个与温度无关的电压(例如当在160℃时，PN接面的电压差为0.4V，且将此0.4V设定为默认值)，以便在电压超过0.4V时发出温度保护信号OTP。藉此可保护集成电路(IC)在过热的情况下，可以停止造成高温的操作。图2是现有的集成电路的配置的俯视图。集成电路是由多个具不同功能的晶粒(die)所组成，且每一个晶粒是由多个单元(cell)组成。请参阅图2，集成电路200包括功率金氧半晶体管晶粒(powerMOStransistordie)20、功率金氧半晶体管晶粒22与控制器晶粒(controllerdie)24。一般而言，温度传感器配置于控制器晶粒24中。然而，当集成电路200具有功率金氧半晶体管晶粒20、功率金氧半晶体管晶粒22与控制器晶粒24时，由于功率金氧半晶体管晶粒20或功率金氧半晶体管晶粒22会有大电流流过，是整个集成电路中温度最高的区域。然而，使用现有技术所感测到的温度却不是最高温度。因此，若将温度传感器配置在控制器晶粒24中，完全无法做到集成电路200的高温保护，集成电路200容易过热而被烧毁。图3A是现有的功率金氧半晶体管晶粒的等效电路图。图3B是图3A的功率金氧半晶体管晶粒的结构的剖面图。功率金氧半晶体管晶粒30在图3B中示出具相同结构的三个NMOS单元(cell)。标示“PHASE”、“LG”和“GND”分别表示“相位端”、“控制端”和“接地端”。标示“G”、“D”和“S”分别表示“栅极”、“漏极”和“源极”。标示“n+”、“n-”、“p+”、“pw”和“SiO2”分别表示“高掺杂浓度n型区域”、“低掺杂浓度n型区域”、“高掺杂浓度p型区域”、“P阱区域”和“二氧化硅区域”。功率金氧半晶体管晶粒结构的细节为本领域普通技术人员惯用技术手段，且因此下文中省去其详细描述。
技术实现思路
本专利技术提供一种具热感测功能的功率金氧半晶体管晶粒以及集成电路。集成电路包括功率金氧半晶体管晶粒(die)。功率金氧半晶体管晶粒包括控制端、相位端、接地端以及热信号输出端，且功率金氧半晶体管晶粒还包括两个区块，分别为开关部(part)与温度感测部，每个区块由一到多个单元(cell)构成。开关部具有：第一电极，耦接控制端；第二电极，耦接接地端；以及第三电极，耦接相位端。温度感测部具有：第一电极；第二电极，耦接热信号输出端；以及第三电极，耦接开关部的第三电极。开关部与温度感测部配置为相同制程所制造的金氧半晶体管。于本专利技术的一实施例中，温度感测部的第一电极与第二电极两者耦接至热信号输出端。于本专利技术的一实施例中，温度感测部的第一电极耦接开关部的第二电极。于本专利技术的一实施例中，当热信号输出端上的电压大于相位端上的电压时，进行热感测功能。于本专利技术的一实施例中，功率金氧半晶体管晶粒被配置作为功率转换电路的下桥开关。于本专利技术的一实施例中，集成电路还包括控制器晶粒。控制器晶粒包括位准偏移器、第一比较器以及开关。位准偏移器耦接相位端，用以转换来自相位端的信号。第一比较器的第一输入端耦接位准偏移器的输出端，其第二输入端耦接热信号输出端。开关的一端耦接第一比较器的输出端，开关的另一端用于输出温度监控信号。控制器晶粒的开关与功率金氧半晶体管晶粒的控制端的导通时间同步。于本专利技术的一实施例中，位准偏移器包括第一定电流源、第二定电流源以及第一电阻。第一定电流源耦接第一比较器的第一输入端。第二定电流源耦接热信号输出端与第一比较器的第二输入端。第一电阻的一端耦接第一比较器的第一输入端，且另一端耦接相位端。于本专利技术的一实施例中，控制器晶粒还包括位准偏移器以及开关。位准偏移器用以转换来自相位端与热信号输出端的两个信号，其具有：第一端，耦接相位端；第二端，耦接热信号输出端；输出端；以及接地端。开关的一端耦接位准偏移器的输出端，另一端用于输出温度监控信号。控制器晶粒的开关与功率金氧半晶体管晶粒的控制端的导通时间同步。于本专利技术的一实施例中，位准偏移器还包括第三定电流源、第二比较器、第二电阻、N型金氧半晶体管、电流镜以及第三电阻。第三定电流源的一端耦接热信号输出端。第二比较器的第一输入端耦接热信号输出端。第二电阻的一端耦接第二比较器的第二输入端，另一端耦接相位端。N型金氧半晶体管的栅极耦接第二比较器的输出端，其源极耦接第二比较器的第二输入端。电流镜耦接至N型金氧半晶体管的漏极及开关的一端。第三电阻耦接开关的一端与接地端之间。基于上述，本专利技术的具热感测功能的集成电路不改变原本制程，且在同一个功率金氧半晶体管晶粒内配置开关部与温度感测部。本专利技术的温度感测部可以感测功率金氧半晶体管晶粒的温度变化，从而提高温度保护的准确性，还可避免集成电路因为温度过高而烧毁。另一方面，本专利技术相对于现有的具热感测功能的集成电路，构造简单。又由于不改变原本制程，可以避免电路面积增加。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明下面的附图是本专利技术的说明书的一部分，其显示了本专利技术的示例实施例，附图与说明书的描述一起用来说明本专利技术的原理。图1是现有的温度传感器的电路图；图2是现有的集成电路的配置的俯视图；图3A是现有的功率金氧半晶体管晶粒的等效电路图；图3B是图3A的功率金氧半晶体管晶粒的结构的剖面图；图4A是依照本专利技术一实施例的功率金氧半晶体管晶粒的等效电路图；图4B是于图4A的功率金氧半晶体管晶粒的结构的剖面图；图5A是依照本专利技术另一实施例的功率金氧半晶体管晶粒的等效电路图；图5B是基于图5A的功率金氧半晶体管晶粒的结构的剖面图；图6是依照本专利技术一实施例的具热感测功能的集成电路的电路图；图7是依照本专利技术一实施例的具热感测功能的集成电路的电路图；图8是依照本专利技术一实施例的具热感测功能的集成电路的电路图；图9是依照本专利技术一实施例的具热感测功能的集成电路的电路图。附图标记：12：双极型接面晶体管组件14：电流源16：比较器20、22、30、40、50：功率金氧半晶体管晶粒24、60、60A、60B、60C：控制器晶粒62：位准偏移器62A：第一定电流源62B：第二定电流源64：第一比较器66：开关68、68A：位准偏移器70：第三定电流源72：第二比较器74：N型金氧半晶体管76：第一P型金氧半晶体管78：第二P型金氧半晶体管80：电流镜200、600、600A、800、800A：集成电路C：电容器D：漏极G：栅极GND：接地端GS：栅极与源极共接I：电流信号LG：控制端N：倍率N42、N52：开关部N44、N54：温度感测部n+：高掺杂浓度n型区域n-：低掺杂浓度n型区域OTP：温度保护信号PHASE：相位端pw：P阱区域p+：高掺杂浓度p型区域R1：第一电阻R2：第二电阻R3：第三电阻S：源极SiO2：二氧化硅区域SENSE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具热感测功能的功率金氧半晶体管晶粒，其特征在于，包括：一控制端、一相位端、一接地端以及一热信号输出端；一开关部，具有：一第一电极，耦接所述控制端；一第二电极，耦接所述接地端；以及一第三电极，耦接所述相位端；以及一温度感测部，具有：一第一电极；一第二电极，耦接所述热信号输出端；以及一第三电极，耦接所述开关部的所述第三电极；其中所述开关部与所述温度感测部为相同制程所制造的金氧半晶体管。

【技术特征摘要】
2015.12.10 TW 1041414731.一种具热感测功能的功率金氧半晶体管晶粒，其特征在于，包括：一控制端、一相位端、一接地端以及一热信号输出端；一开关部，具有：一第一电极，耦接所述控制端；一第二电极，耦接所述接地端；以及一第三电极，耦接所述相位端；以及一温度感测部，具有：一第一电极；一第二电极，耦接所述热信号输出端；以及一第三电极，耦接所述开关部的所述第三电极；其中所述开关部与所述温度感测部为相同制程所制造的金氧半晶体管。2.根据权利要求1所述的功率金氧半晶体管晶粒，其特征在于，所述温度感测部的所述第一电极与所述第二电极两者耦接至所述热信号输出端。3.根据权利要求1所述的功率金氧半晶体管晶粒，其特征在于，所述温度感测部的所述第一电极耦接所述开关部的所述第二电极。4.根据权利要求1所述的功率金氧半晶体管晶粒，其特征在于，当所述热信号输出端上的电压大于所述相位端上的电压时，进行所述热感测功能。5.根据权利要求1所述的功率金氧半晶体管晶粒，其特征在于，所述功率金氧半晶体管晶粒被配置作为一功率转换电路的下桥开关。6.一种具热感测功能的集成电路，其特征在于，包括：一功率金氧半晶体管晶粒，包括：一控制端、一相位端、一接地端以及一热信号输出端；一开关部，具有：一第一电极，耦接所述控制端；一第二电极，耦接所述接地端；以及一第三电极，耦接所述相位端；以及一温度感测部，具有：一第一电极；一第二电极，耦接所述热信号输出端；以及一第三电极，耦接所述开关部的所述第三电极；其中所述开关部与所述温度感测部为相同制程所制造的金氧半晶体管；以及一控制器晶粒，包括：一位准偏移器，耦接所述相位端，用以转换来自所述相位端的信号；一第一比较器，其第一输入端耦接所述位准偏移器的输出端，其第二输入端耦接所述热信号输出端；以及一开关，其一端耦接所述第一比较器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯圣安，
申请(专利权)人：力智电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71