高壓浮置柵驅(qū)動電路設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、功率集成電路作為功率集成領(lǐng)域關(guān)鍵的組成部分，一直保持著快速的發(fā)展。高壓浮置柵驅(qū)動電路是一種典型功率集成電路，具有體積小、可靠性高、效率高等優(yōu)點，獲得廣泛應(yīng)用。這類芯片的顯著特征是高低壓集成，不僅要解決控制信號在高低壓電路之間傳遞時所面臨的共模和差模干擾問題，確保其可靠傳輸;也要解決多個信號通道間在寬溫度范圍內(nèi)的延時不匹配問題，以降低溫度變化對系統(tǒng)工作頻率的影響;還要解決高低壓集成工藝結(jié)構(gòu)在高壓下所面臨的電場過于集中等復(fù)雜問題，保證芯片有

2、足夠的隔離耐壓能力。
　　針對600V高壓應(yīng)用系統(tǒng)的要求，本論文對自舉式高壓浮置柵驅(qū)動芯片的電路結(jié)構(gòu)和工藝隔離結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重點研究，提出了新的電平移位電路和低溫漂延時匹配電路，研制了滿足應(yīng)用要求的高壓器件，設(shè)計了新型高低壓隔離結(jié)構(gòu)，完成了BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)制備工藝的設(shè)計，最后實現(xiàn)了一款600V浮置柵驅(qū)動芯片，并進(jìn)行了應(yīng)用系統(tǒng)驗證。論文主要創(chuàng)新研究工作如下:
　　(1)提出了一種具有抑制高dV/dt噪聲

3、能力的電平移位電路，相比于使用傳統(tǒng)電平移位電路的芯片，抗dV/dt噪聲能力達(dá)到了68V/ns。
　　(2)設(shè)計了一種新型低溫漂傳輸延時電路，使得傳輸延時的最大溫度變化率小于0.10ns/K，且高低側(cè)延時匹配的溫度系數(shù)也明顯降低。
　　(3)基于改進(jìn)的高壓BCD工藝，提出了一種帶n-“島狀”結(jié)構(gòu)的新型隔離結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中的n-“島狀”結(jié)構(gòu)能夠有效地防止P阱與高盆耗盡，從而降低高盆和P阱界面的峰值電場。相對于傳統(tǒng)的隔離結(jié)構(gòu)，當(dāng)漂移

4、區(qū)長度相同時，該隔離結(jié)構(gòu)的擊穿電壓提高了7％。
　　(4)設(shè)計了適用于高低壓混合集成電路的兩種SCR(Silicon Controlled Rectifier)ESD(Electro-Static discharge)保護(hù)的新結(jié)構(gòu)，并以此建立了浮置柵驅(qū)動芯片的全芯片ESD保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)保證了芯片引腳的抗ESD能力通過HBM(Human Boady Mode)5000V的測試。
　　基于高壓器件及隔離結(jié)構(gòu)的研究成果，改進(jìn)并完

5、善了一套集成高壓LDMOS(LateralDouble-diffused Metal Oxide Semiconductor)器件、25V LDMOS器件、5V CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)器件及雙極型晶體管的高壓BCD工藝;基于核心模塊電路的研究，設(shè)計了一款高壓浮置柵驅(qū)動芯片。該芯片所有靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)（如拉灌電流為2.5A，最高工作電平為600V，開通延時與關(guān)斷延時分別約為1