具有电流采样和启动结构的半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及具有电流采样和启动结构的半导体装置，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和电阻，第一晶体管的漏端连接第二晶体管的漏端、第三晶体管的漏端和所述电阻的一端，第一晶体管的源端接地，所述第一晶体管的栅端连接第二晶体管的栅端，电阻的另一端连接所述第三晶体管的栅端，第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均为高压晶体管，所述电阻通过在第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管的耐压区上、或者第一晶体管的耐压区上、或者第三晶体管的耐压区上绕制而成。通过将高压启动结构、电流采样结构与功率开关集成在一起，降低电路启动的损耗和功率管电流采样损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于AC-DC开关电源电路的具有电流采样和启动结构的半导体装置，属于功率半导体

技术介绍
AC-DC开关电源芯片的传统结构如图1所示，其中启动电路101和PWM (PulseWidth Modulation，脉宽调制)电路102集成在一起作为控制电路103，而功率开关管作为输出级。在芯片工作过程中，控制电路的驱动输出用来控制功率开关管的导通和关断状态，同时用电阻采样功率开关管的电流，反馈回控制模块。近年来，随着开关电源集成电路的不断发展，人们开始越来越追求芯片工作的高效率和低成本，因此需要设计新型的半导体装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种易于与低压控制芯片单片集成的具有电流采样和启动结构的半导体装置，旨在提高效率，降低成本。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现: 具有电流采样和启动结构的半导体装置，特点是:包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和电阻，所述第一晶体管的漏端连接第二晶体管的漏端、第三晶体管的漏端和所述电阻的一端，所述第一晶体管的源端接地，所述第一晶体管的栅端连接第二晶体管的栅端，所述电阻的另一端连接所述第三晶体管的栅端，其特征在于:所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均为高压晶体管，所述电阻通过在第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管的耐压区上、或者第一晶体管的耐压区上、或者第三晶体管的耐压区上绕制而成。进一步地，上述的具有电流采样和启动结构的半导体装置，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管是横向高压晶体管，其耐压区为横向高压晶体管的漂移区。更进一步地，上述的具有电流采样和启动结构的半导体装置，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管是纵向高压晶体管，其耐压区为纵向高压晶体管的终端结构区。更进一步地，上述的具有电流采样和启动结构的半导体装置，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和电阻集成在一个硅片上。更进一步地，上述的具有电流采样和启动结构的半导体装置，所述第二晶体管的尺寸小于第一晶体管的尺寸。再进一步地，上述的具有电流采样和启动结构的半导体装置，所述电阻是多晶硅电阻。再进一步地，上述的具有电流采样和启动结构的半导体装置，所述第三晶体管是增强型MOS场效应晶体管或耗尽型MOS场效应晶体管或JFET即结型场效应晶体管。本专利技术技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在:①本专利技术半导体装置中第一高压晶体管作为功率开关，第二横向高压晶体管作为第一高压晶体管的电流采样、第三高压晶体管和电阻作为启动结构，结构面积小，成本低，实现与低压控制芯片的自隔离； ②第二高压晶体管尺寸小于第一高压晶体管，对第二高压晶体管的采样较小电流，通过电路计算得到第一高压晶体管的较大电流，采样较小电流降低系统损耗；第三高压晶体管电阻组成启动结构与低压控制电路连接后，实现芯片启动功能，并且电路启动后能关闭第三高压晶体管，降低系统损耗； ③第三高压晶体管，采用增强型MOS场效应晶体管，或耗尽型MOS场效应晶体管，或JFET即结型场效应晶体管，适用工艺平台范围宽；电阻由掺杂的多晶硅在耐压区上绕制而成时，能够降低耐压区域表面电场，提升器件的可靠性，并且大大节省了芯片面积；本专利技术半导体装置将开关、启动、采样集成在一个硅片上，实现更低的系统成本。附图说明下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明: 图1是开关电源芯片的传统结构框 图2是带智能功率器件的开关电源芯片结构框 图3是本专利技术的半导体装置的采样损耗与传统电阻采样对比示意 图4是本专利技术的半导体装置的启动损耗与传统电阻启动对比示意 图5是本专利技术的一种带电流采样和启动结构的半导体装置实现方式示意 图6是本专利技术的一种带电流采样和启动结构的半导体装置另外一种实现方式示意图； 图7是本专利技术的一种带电流采样和启动结构的半导体装置又一种实现方式示意 图8是本专利技术的一种带电流采样和启动结构的半导体装置又一种实现方式示意图。具体实施例方式本专利技术半导体装置，通过将高压启动结构、电流采样结构与功率开关集成在一起，降低电路启动的损耗和功率管电流米样损耗；同时将开关、启动、米样集成在一个娃片上，实现更低的系统成本。具有电流采样和启动结构的半导体装置，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和电阻，其中第一晶体管作为开关，第二晶体管作为第一晶体管的电流采样，第三晶体管和电阻作为启动结构；第一晶体管的漏端连接第二晶体管的漏端、第三晶体管的漏端和所述电阻的一端，第一晶体管的源端接地，第一晶体管的栅端连接第二晶体管的栅端，电阻的另一端连接所述第三晶体管的栅端，第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均为高压晶体管，电阻通过在第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管的耐压区上、或者第一晶体管的耐压区上、或者第三晶体管的耐压区上绕制而成。其中，第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管是横向高压晶体管，其耐压区为横向高压晶体管的漂移区。第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管是纵向高压晶体管，其耐压区为纵向高压晶体管的终端结构区。第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和电阻集成在一个硅片上。第二晶体管的尺寸小于第一晶体管的尺寸。电阻是多晶硅电阻。第三晶体管是增强型MOS场效应晶体管或耗尽型MOS场效应晶体管或JFET即结型场效应晶体管。第三晶体管既可具有负的阈值电压，也可具有正的阈值电压。如图2所示，M1、M2、M3与Rl为带电流采样和启动结构的半导体装置电路，其中SW为高压端，GATE为输出驱动信号，SOURCE为开关管Ml的源端接地，SENSE为采样管M2的源端，连接采样电阻R2到地，同时作为采样信号输入到控制电路103。上电过程中，M3的栅极电压慢慢升高，当其栅源电压大于其阈值电压时，M3导通，经过启动电路101向外界电容充电，同时启动电路内器件与Rl组成负反馈回路来控制M3的栅压，由此稳定M3对外界电容的充电电流，避免其由于电容上电压的变化以及漏端电压的变化产生的影响。本专利技术带电流采样和启动结构的半导体装置的一种具体实现方式如图5所示，第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均采用横向高压晶体管。第一晶体管由漏端区10、源端区11和栅端12构成，第二晶体管由漏端区10、源端区17和栅端12构成，第三晶体管由漏端区10、源端区13和栅端14构成，电阻15通过在第一晶体管的横向漂移区上绕制而成，电阻15的一端连接第一晶体管的漏端区10，电阻15的另一端连接第三晶体管的栅端14。本专利技术带电流采样和启动结构的半导体装置，采用横向高压晶体管的另外一种具体实现方式如图6所示，第一晶体管由漏端区10、源端区11和栅端12构成，第二晶体管由漏端区10、源端区17和栅端12构成，第三晶体管由漏端区10、源端区13和栅端14构成，电阻16通过在第三晶体管的横向漂移区上绕制而成，电阻16的一端连接第一晶体管的漏端区10，电阻16的另一端连接第三晶体管的栅端14。本专利技术带电流采样和启动结构的半导体装置的另外一种具体实现方式如图7所示，第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均采用纵向高压晶体管，第一晶体管由漏端区20、源端区21和栅端22构成，第二晶体管由漏端区20(外延底部也是漏端区，图中未画出)、源端区27和栅端22构成，第三晶体管由漏端区20、源端区23和栅端24构成，电阻25本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有电流采样和启动结构的半导体装置，其特征在于：包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和电阻，所述第一晶体管的漏端连接第二晶体管的漏端、第三晶体管的漏端和所述电阻的一端，所述第一晶体管的源端接地，所述第一晶体管的栅端连接第二晶体管的栅端，所述电阻的另一端连接所述第三晶体管的栅端，其特征在于：所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均为高压晶体管，所述电阻通过在第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管的耐压区上、或者第一晶体管的耐压区上、或者第三晶体管的耐压区上绕制而成。

【技术特征摘要】
1.具有电流采样和启动结构的半导体装置，其特征在于:包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和电阻，所述第一晶体管的漏端连接第二晶体管的漏端、第三晶体管的漏端和所述电阻的一端，所述第一晶体管的源端接地，所述第一晶体管的栅端连接第二晶体管的栅端，所述电阻的另一端连接所述第三晶体管的栅端，其特征在于:所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均为高压晶体管，所述电阻通过在第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管的耐压区上、或者第一晶体管的耐压区上、或者第三晶体管的耐压区上绕制而成。2.根据权利要求1所述的具有电流采样和启动结构的半导体装置，其特征在于:所述第一晶体管、第二 晶体管和第三晶体管是横向高压晶体管，其耐压区为横向高压晶体管的漂移区。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：易扬波，李海松，陶平，陈文高，张立新，
申请(专利权)人：苏州博创集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：