论文部分内容阅读
智能功率集成电路(SPIC)的出现对提高系统的可靠性,降低其成本、重量和体积,实现汽车、工业、通讯等领域中系统的小型化、智能化有着重要的意义。本文研制成功了一种可广泛用于大功率电机控制、开关电源等应用中的SPIC电路—三相高压功率MOS栅驱动集成电路,其设计指标要求为:最高偏置电压(VOFFSET(max))为500V、最大输出电流(I_o(max))为1A、最高工作频率为100KHz。该电路已进行了工艺实验,获得了满意的结果,其研究成果已经转让给信息产业部电子24所。在高压器件研究中,提出了一种外延层厚度为10μm采用N埋层结构薄外延高压LDMOS器件,对进一步改进驱动电路的工艺有着积极的意义。主要工作包括:驱动电路的电路设计;耐压为1000~1200V的高压LDMOS器件研究;驱动电路的高低压兼容工艺设计和器件与电路的版图设计;高压器件与驱动电路的工艺实验。 在电路设计中,作者分析了功率器件对驱动电路的要求,设计了驱动电路的总体结构。对电路关键参数高低压电平位移脉冲宽度、高端滤波电路滤波宽度的设计及在LDMOS源端加入限流电阻的必要性进行了重点分析,完成了各单元电路的设计。最后给出了该驱动电路的典型应用图。 在高压器件研究中对与现有工艺相兼容厚外延LDMOS进行研究,该结构采用分段变掺杂多区P~-降场层,有效降低器件的表面电场,缩短器件的漂移区长度,增大P~-降场层注入剂量的选择范围,并有效地抑制界面电荷Qss对器件耐压的不利影响。针对目前厚外延工艺的缺点,提出的薄外延LDMOS采用N埋层,通过优化N埋层长度、注入剂量可提高器件耐压。通过MEDICI模拟对两种器件进行比较,结果为两种器件耐压相当,薄外延LDMOS导通电阻略低。 以标准的2μm P阱CMOS工艺的基础,参考了国际上流行的BCD工艺,结合本电路的特殊性,本文设计了驱动电路的高低压兼容工艺,并制定了版图设计规则,完成器件与电路的版图设计。 完成了高压器件与驱动电路的工艺实验。测试结果表明,器件和电路的各项参数均以达到甚至超过了设计指标要求。