一種集成退磁采樣器件的hvmos及退磁采樣電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種集成退磁采樣器件的HVM0S。
【背景技術(shù)】
[0002]在LED驅(qū)動電路的設(shè)計中，為實現(xiàn)系統(tǒng)恒定電流輸出如何檢測外圍系統(tǒng)電感類退磁結(jié)束信號成為當(dāng)前LED驅(qū)動設(shè)計的關(guān)鍵之一。采樣退磁信號到芯片的方法可分為兩類:1、利用芯片外圍的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)將電感、變壓器原邊線圈的退磁信號采樣到芯片反饋端口。2、利用芯片內(nèi)部電容采樣系統(tǒng)的退磁信號。第一類采樣技術(shù)的缺點在于:(1)、系統(tǒng)外圍需要輔助繞組及分壓電阻，增加系統(tǒng)成本；(2)、芯片退磁信號反饋端口易受干擾。第二類采樣常利用開關(guān)器件高壓柵漏寄生電容進行采樣，其缺點在于:(I)、開關(guān)器件的高壓漏柵寄生電容，電容值比較小，且由于漏極電壓升高會引入耗盡電容，使漏柵寄生電容與耗盡電容串聯(lián)，從而等效的漏柵電容減小。為了增大電容值需要額外增加高壓開關(guān)器件的面積，這種方式嚴重浪費芯片面積；(2)、該柵漏電容同時與柵源電容、柵襯底電容形成串聯(lián)關(guān)系，在實際使用時柵漏電容受到影響不能作為一個獨立高壓電容使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出一種高性能獨立的高壓覆蓋電容的實現(xiàn)方式，它集成與HVMOS開關(guān)器件中。同時提出利用該高壓覆蓋電容進行退磁采樣的電路。本發(fā)明解決了以下技術(shù)問題:(I)、提出的獨立高壓覆蓋電容實現(xiàn)方式集成在HVMOS器件中不增加HVMOS器件面積，且該高壓覆蓋電容大小可調(diào)；(2)、該高壓電容的使用不受到柵源電容、柵襯底電容的串聯(lián)影響，不與傳統(tǒng)高壓漏柵電容并聯(lián)，不受到漏柵之間密勒效應(yīng)的影響；(3)、該高壓覆蓋電容可以作為退磁采樣器件，本發(fā)明利用其進行的退磁采樣電路設(shè)計可以節(jié)省系統(tǒng)外圍輔助繞組和分壓電阻，同時相對于傳統(tǒng)米樣電路也明顯減小HVMOS面積及芯片面積。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn):一種集成退磁采樣器件的HVM0S，包括:P襯底、N漂移區(qū)、N型摻雜漏極端、場氧化層、柵氧化層、P型阱源極端，場極板和柵極，場極板與漏極通過兩者之間的介質(zhì)形成有高壓覆蓋電容。
[0005]進一步地，所述場極板分為直條部分與彎頭部分，直條部分柵極與場極板斷開，使直條部分場極板不會覆蓋到柵氧化層，彎頭部分柵極與直條部分場極板柵極斷開，且將直條部分場極板與彎頭部分柵極相連，場極板由HVMOS直條部分場極板與彎頭部分柵極共同組成。
[0006]進一步地，所述高壓覆蓋電容由直條部分高壓覆蓋電容與HVMOS彎頭部分高壓覆蓋電容共同組成，也可以根據(jù)需要只選擇其中一個高壓覆蓋電容作為退磁采樣器件。
[0007]進一步地，所述場極板采用能夠與漏極形成高壓覆蓋電容的材料制成。
[0008]進一步地，所述高壓覆蓋電容大小可通過調(diào)節(jié)場極板覆蓋場氧的長寬、漂移區(qū)濃度、場氧厚度實現(xiàn)。
[0009]進一步地，還包括P襯底上加入了 P型或N型的外延層。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn):一種HVMOS采集退磁信號的電路，其特征在于:包括:輸出整流電路模塊、變壓器、LDMOS器件、退磁信號采樣電路、退磁時間計時電路、開關(guān)邏輯控制電路，變壓器初級的一端連接輸入電壓正極，變壓器初級的另一端連接LDMOS的漏極端，變壓器次級的一端連接輸出整流電路的二極管正極，變壓器次級的另一端連接輸出整流電路濾波電容的負極，負載電路的正負極分別連接二極管負極與濾波電容負極，LDMOS的場極板端連接退磁信號米樣電路的輸入端，退磁信號米樣電路的輸入端連接LDMOS的場極板端，退磁信號采樣電路的輸出端連接退磁時間計時電路的輸入端，退磁時間計時電路的輸入端連接退磁信號采樣電路的輸出端，開關(guān)邏輯控制電路的輸入端連接退磁時間計時電路的輸出端，開關(guān)邏輯控制電路輸出控制信號到開關(guān)器件的柵極。
[0011]采用本發(fā)明的一種集成退磁采樣器件的HVM0S，具有如下有益效果:
(I)、提出的獨立高壓覆蓋電容實現(xiàn)方式集成在HVMOS器件中不需要額外占用芯片面積，且該高壓電容大小可調(diào)。
[0012](2)、該高壓覆蓋電容的使用不受到柵源電容、柵襯底電容的串聯(lián)影響，不與傳統(tǒng)高壓漏柵電容并聯(lián)，不受到漏柵之間密勒效應(yīng)的影響。
[0013](3)、該高壓覆蓋電容可以作為退磁采樣器件，本發(fā)明利用其進行的退磁采樣電路設(shè)計可以節(jié)省系統(tǒng)外圍輔助繞組和分壓電阻，同時也明顯減小芯片面積。
[0014]采用本發(fā)明的一種HVMOS采集退磁信號的電路，具有如下有益效果:
(I)、利用本發(fā)明的高壓電容器件采樣退磁信號可以省去芯片外圍的輔助繞組和電阻采樣網(wǎng)絡(luò)，減少系統(tǒng)成本。
[0015]( 2 )、本發(fā)明的高壓電容器件電容大小可根據(jù)退磁采樣電路的需求調(diào)節(jié)。
[0016](3)、本發(fā)明的高壓電容器件集成在開關(guān)器件HVMOS中，因此不需要額外占用芯片面積。
【附圖說明】
[0017]圖1、傳統(tǒng)開關(guān)器件LDMOS柵漏寄生電容元胞結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2、傳統(tǒng)的開關(guān)器件LDMOS器件平面俯視示意圖。
[0019]圖3、傳統(tǒng)開關(guān)器件利用輔助繞組和分壓電阻退磁采樣示意圖。
[0020]圖4、利用HVMOS的高壓漏柵電容Cgd退磁采樣示意圖。
[0021]圖5、本發(fā)明減小芯片面積示意圖。
[0022]圖6、集成獨立高壓覆蓋電容的LDMOS高壓器件元胞結(jié)構(gòu)橫截面示意圖。
[0023]圖7、集成獨立高壓覆蓋電容的LDMOS高壓器件平面俯視示意圖。
[0024]圖8、集成高壓電容的LDMOS高壓器件等效的電容模型示意。
[0025]圖9、集成退磁采樣器件的HVMOS的采樣電路。
【具體實施方式】
[0026]為了能夠更清楚地描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實施例來進行進一步的描述。
[0027]請參閱圖1至圖9所示，所述HVMOS器件的漏極、柵極、源極、基板、柵氧、場氧、漂移區(qū)等器件結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)HVMOS的實現(xiàn)方法相同。由于不同HVMOS的器件結(jié)構(gòu)原理相同，但具體實現(xiàn)方式略有差異例如是否使用P型外延工藝、漂移區(qū)是否加入埋層等，這不影響本發(fā)明原理在不同HVMOS的制造工藝平臺上的實現(xiàn)。
[0028]所述HVMOS柵極與溝道末端電容Cgd、場極板與漂移區(qū)之間覆蓋電容CHV為HVMOS高壓寄生電容，CgcUCHV的漏極(DRAIN)通過HVMOS的漂移區(qū)實現(xiàn)耐高壓。相比于傳統(tǒng)HVMOS本發(fā)明將HVMOS高壓器件的直條部分柵極與場極板在適當(dāng)?shù)奈恢脭嚅_，使直條部分場極板不會覆蓋到柵氧化層，彎頭部分柵極與直條部分柵極斷開，且將直條部分場極板與彎頭部分柵極相連。使柵極和場極板構(gòu)成HVMOS的兩極，從而所述高壓覆蓋電容CHV為直條部分高壓覆蓋電容Cgd2與彎頭部分高壓覆蓋電容的總和。
[0029]高壓電容Cgd的形成原理為:上極板為耐高壓漏極(DRAIN)端及漂移區(qū),下極板為GATE端，介質(zhì)層為TOX(柵氧)。Cgd電容與傳統(tǒng)HVMOS寄生漏柵電容Cgd原理相同，與Cgs、Cgb共用柵極形成串聯(lián)關(guān)系，同時受到漏柵之間密勒效應(yīng)的影響。
[0030]本發(fā)明所述一種集成在HVMOS器件中的高性能獨立的高壓覆蓋電容CHV的形成原理為:上極板為耐高壓漏極(DRAIN)端及漂移區(qū),下極板為FP (Field Plate)場極板,下極板FP由直條部分場極板與彎頭部分柵極共同組成，介質(zhì)層為FOX (場氧)。直條部分FP場極板與柵極適當(dāng)位置斷開使場極板不覆蓋到柵氧化層TOX ;彎頭部分柵極縮進一定距離使其不覆蓋HVMOS的SOURCE極所在的SUBSTRATE區(qū)域即不形成導(dǎo)電溝道，且彎頭部分柵極也不與SOURCE和SUBSTRATE形成Cgs、Cgb寄生電容。通過以上高壓覆蓋電容實現(xiàn)方法，使CHV,的FP極板不與HVMOS的襯底和源端構(gòu)成寄生電容，即CHV不與HVMOS的Cgs、Cgb形成串聯(lián)、不與HVMOS的Cgd形成并聯(lián)。綜上CHV，是一個獨立的高性能高壓電容。
[0031 ] 所述集成在HVMOS中高壓覆蓋電容CHV由FP端電壓與漏極(DRAIN)端電壓共同調(diào)制，F(xiàn)P端電壓與漏極(DRAIN)電壓影響漂移區(qū)表面電荷濃度及漂移區(qū)耗盡時的電荷濃度，從而影響CHV電容值，CHV是一個二維非線性電容。
[0032]所述集成在HVMOS中高壓覆蓋電容CHV電容的大小與FP面積、FOX厚度、漂移區(qū)摻雜濃度緊密相關(guān)。第一、漂移區(qū)的濃度對CHV在線性區(qū)的影響不大，但在飽和區(qū)，隨著漂移區(qū)濃度的增加，Cgd2增加明顯。第二、場氧厚度變化對CHV的變化影響明顯，當(dāng)場氧厚度增大時，CHV在LDMOS工作的各個區(qū)域都逐漸變小。第三、FP覆蓋FOX寬度增加，CHV也隨之增大類似平行板電容器。則可根據(jù)以上幾點調(diào)節(jié)CHV值。
[0033]所述集成在HVMOS中高壓覆蓋電容CHV的兩個極板分別為漏極(DRAIN)、FP，其中FP極板可用不同的材料例如多晶硅Poly、一層鋁Ml、二層鋁M2覆蓋F0X。
[0034]所述集成在HVMOS中高壓覆蓋電容CHV可以將HVMOS直條部分的場極板覆蓋電容和HVMOS彎頭部分的覆蓋電容根據(jù)需要選擇是否并聯(lián)在一起。
[0035]所述集成在HVMOS中高壓覆蓋電容CHV的電