高壓浮置柵驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)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(dòng)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(diǎn)，獲得廣泛應(yīng)用。這類(lèi)芯片的顯著特征是高低壓集成，不僅要解決控制信號(hào)在高低壓電路之間傳遞時(shí)所面臨的共模和差模干擾問(wèn)題，確保其可靠傳輸;也要解決多個(gè)信號(hào)通道間在寬溫度范圍內(nèi)的延時(shí)不匹配問(wèn)題，以降低溫度變化對(duì)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(chǎng)過(guò)于集中等復(fù)雜問(wèn)題，保證芯片有

2、足夠的隔離耐壓能力。
　　針對(duì)600V高壓應(yīng)用系統(tǒng)的要求，本論文對(duì)自舉式高壓浮置柵驅(qū)動(dòng)芯片的電路結(jié)構(gòu)和工藝隔離結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重點(diǎn)研究，提出了新的電平移位電路和低溫漂延時(shí)匹配電路，研制了滿足應(yīng)用要求的高壓器件，設(shè)計(jì)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(jì)，最后實(shí)現(xiàn)了一款600V浮置柵驅(qū)動(dòng)芯片，并進(jìn)行了應(yīng)用系統(tǒng)驗(yàn)證。論文主要?jiǎng)?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(jì)了一種新型低溫漂傳輸延時(shí)電路，使得傳輸延時(shí)的最大溫度變化率小于0.10ns/K，且高低側(cè)延時(shí)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(chǎng)。相對(duì)于傳統(tǒng)的隔離結(jié)構(gòu)，當(dāng)漂移

4、區(qū)長(zhǎng)度相同時(shí)，該隔離結(jié)構(gòu)的擊穿電壓提高了7％。
　　(4)設(shè)計(jì)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(dòng)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(guò)HBM(Human Boady Mode)5000V的測(cè)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(jì)了一款高壓浮置柵驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片所有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)（如拉灌電流為2.5A，最高工作電平為600V，開(kāi)通延時(shí)與關(guān)斷延時(shí)分別約為1