專利名稱：單芯片超高壓恒流電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及集成電路領域，尤其涉及一種基于在同一芯片上制作雙極、CMOS和 DMOS器件的單芯片集成超高壓恒流電路。
背景技術：
在模擬電路中，需要為各種放大器提供穩定的基準電流，作為保證電路穩定工作的基礎，這種基準電流是直流量，它與電源和工藝參數的關系很小，具有恒流特性。這種具有恒流特性的恒流電路，在模擬電路中常常作為偏置電路以及作為放大器的有源負載。圖1是現有的一種基本的恒流電路的電路結構圖。其特征在于使用集成運放，具有高精度，集成運放的輸出端連接雙極三極管之后做單向直流恒流源，工作時，輸入電壓 Vref與恒流端電壓VA相等，輸出電流與VA成比例輸出電流=Vref/浮地電阻。圖1所示恒流電路的缺點在于電路結構復雜；恒流端VA的耐壓值受制于雙極工藝的極限值，耐壓小于100伏。由于工藝離散性和電路結構的因素，需要IS端外接電阻調整恒流值大小，不利于大批量應用于生產自動化。近年來，在高度數字化趨勢下，數字IC技術在工藝按比例縮小后對于電壓的變化、電流容量和保護日益重要，不同的IC需要不同的供應電壓，恒流電路的地位越來越重要。在產量提高的同時，便攜式產品的性能也不斷得到改進，功能不斷增加。便攜式電子產品的升級，必然使其對恒流電路提出更高的要求。
發明內容
針對現有恒流電路的上述缺陷，申請人經過研究改進，設計提供了一種單芯片超高壓恒流電路，其電路結構簡單，采用單芯片的雙極、CMOS和高壓DMOS混合集成電路技術， 在實現恒流的同時達到了超高的耐壓值。本發明的技術方案如下
本發明提供一種單芯片超高壓恒流電路，所述電路包括一只高壓N型DMOS管、一只BJT 三極管、兩端分別與所述高壓N型DMOS管的柵極和漏極相連接的第一電阻、兩端分別與所述高壓N型DMOS管的源極和BJT三極管的基極相連接的第二電阻、兩端分別與所述高壓N 型DMOS管的源極和BJT三極管的發射極相連接的第三電阻，以及陰極與所述BJT三極管的集電極相連接、陽極與所述BJT三極管的發射極相連接的穩壓二極管，所述高壓N型DMOS 管的柵極與BJT三極管的集電極相連接。其進一步的技術方案為 所述第一電阻為高壓電阻。所述第三電阻為阻值可調的可修正電阻。所述高壓N型DMOS管采用DMOS工藝制作。所述穩壓二極管采用CMOS工藝制作。
所述BJT三極管采用雙極工藝制作。
以及，其進一步的技術方案為
所述電路封裝為二端器件，兩個端子分別為高壓N型DMOS管的漏極以及BJT三極管的發射極。或者所述電路封裝為三端器件，三個端子分別為高壓N型DMOS管的漏極、高壓N 型DMOS管的源極以及BJT三極管的發射極。本發明的有益技術效果是
(一)、本發明的電路結構簡單，省略了電壓比較器和內部基準源。僅使用了數個元器件即實現了恒流方案，提高了集成電路的可靠性。(二)、本發明采用單芯片的雙極、CMOS和高壓DMOS混合集成電路技術。結構中設計的高壓DMOS管m實現了恒流端VA耐壓高于350伏特，最高可達700伏特，完全滿足各種市電應用方案。(三)、本發明設置了可修正電阻R3，通過計算機測試時生成阻值修正方案，能方便實現恒流值的定制，糾正了工藝離散性帶來的器件恒流值大幅偏移，滿足工業大批量生產的一致性要求。(四)、本發明可封裝成三端器件，通過外接電阻并聯于電阻R3，方便實現恒定電流值擴展編程和溫度補償等，滿足用戶特殊的需要。(五)、本發明的電路結構具有負溫度特性，能滿足高溫應用時的自動保護。
圖1是現有的恒流電路的電路結構圖。圖2是本發明的電路結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步說明。如圖2所示，本發明的電路包括一只高壓N型DMOS管附、一只BJT三極管Ql、兩端分別與高壓N型DMOS管m的柵極和漏極相連接的高壓電阻Rl、兩端分別與高壓N型DMOS 管W的源極和BJT三極管Ql的基極相連接的電阻R2、兩端分別與高壓N型DMOS管m的源極和BJT三極管Ql的發射極相連接的可修正電阻R3，以及陰極與BJT三極管Ql的集電極相連接、陽極與BJT三極管Ql的發射極相連接的穩壓二極管D1，高壓N型DMOS管m的柵極與BJT三極管Ql的集電極相連接。參見圖2，本發明的電路原理如下電阻Rl是耐高壓電阻。高壓N型DMOS管附的耐壓值達到700伏。VA通過高壓電阻Rl為高壓N型DMOS管附提供了偏置。穩壓二極管 Dl在高壓N型DMOS管m的柵極電壓高于穩壓二極管Dl的擊穿電壓時開始工作，很好地提供了電路加電初始狀態時對高壓N型DMOS管m柵極的瞬態保護。高壓N型DMOS管m 在電阻Rl的偏置作用下開始進入導通狀態，漏極電流流過電阻R3，產生的電壓通過偏置電阻R2加在BJT (雙極型)三極管Ql的基極。隨著高壓N型DMOS管m漏極電流加大，電阻 R3上的電壓達到BJT三極管Ql基極的開啟電壓時，BJT三極管Ql開始導通，BJT三極管Ql 的集電極電流上升，通過電阻Rl的電流加大，加在高壓N型DMOS管m的電壓VGS開始下降，阻止高壓N型DMOS管m的源漏電流繼續上升，最終穩定在由電阻R3和BJT三極管Ql的基極導通電壓共同決定的某個電流值，實現了在VAB電壓從開啟值(由高壓N型DMOS管 Nl和BJT三極管Ql的開啟電壓之和決定)到350伏以上(最高可達700伏)的范圍內的恒流輸出。本發明中，高壓N型DMOS管采用DMOS工藝制作，穩壓二極管采用CMOS工藝制作， 而BJT三極管采用雙極工藝制作。因此，本發明把雙極器件、CMOS器件和DMOS器件同時制作在同一芯片上，綜合雙極器件高跨導、DMOS功率器件高耐壓和CMOS電路低功耗的優點， 使其互相取長補短，發揮各自的優點。以下簡單介紹高壓N型DMOS管附和高壓電阻Rl的制造工藝
高壓N型DMOS管m的制造工藝為(1)采用高阻P型襯底，或在低阻P型襯底上進行高阻外延，以形成m所需要的P阱區域。(2)采用N型注入和擴散形成高壓m的漏極區域。(3)高壓m管柵氧光刻及淀積。(4)柵多晶淀積和光刻。(5)源/漏區域N+注入。 (6)光刻接觸孔及刻蝕。(7)金屬1淀積及光刻。(8)通孔光刻及刻蝕。(9)金屬2淀積及光刻。(10)表面鈍化層淀積及刻蝕。(11)背面減薄及金屬化。高壓電阻Rl的制造工藝為(1)在硅襯底上淀積絕緣介質。(2)在絕緣襯底上淀積多晶并摻雜。(3)光刻電阻圖形并刻蝕。(4)電極區域進行重摻雜以利于和金屬的歐姆接觸。(5)接觸孔光刻及刻蝕。(6)金屬淀積及刻蝕。(7)表面鈍化層淀積及刻蝕。此外，本發明的電路可以封裝成二端器件，該二端器件的其中一端為高壓N型 DMOS管的漏極，另一端為BJT三極管的發射極。或者，本發明也可封裝成三端器件，第一端為高壓N型DMOS管的漏極，第二端為高壓N型DMOS管的源極，第三端為BJT三極管的發射極。這樣，就可以在上述第二端和第三端之間連接外接電阻，通過外接電阻并聯于電阻R3， 實現恒定電流值擴展編程和溫度補償等特殊應用。以上所述的僅是本發明的優選實施方式，本發明不限于以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本發明的基本構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化， 均應認為包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述電路包括一只高壓N型DMOS管 (附)、一只BJT三極管(Ql)、兩端分別與所述高壓N型DMOS管(Ni)的柵極和漏極相連接的第一電阻(Rl)、兩端分別與所述高壓N型DMOS管(Ni)的源極和BJT三極管(Ql)的基極相連接的第二電阻(R2)、兩端分別與所述高壓N型DMOS管(Ni)的源極和BJT三極管(Ql)的發射極相連接的第三電阻(R3)，以及陰極與所述BJT三極管(Ql)的集電極相連接、陽極與所述BJT三極管(Ql)的發射極相連接的穩壓二極管(Dl)，所述高壓N型DMOS管(Ni)的柵極與BJT三極管(Ql)的集電極相連接。
2.根據權利要求1所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述第一電阻(Rl)為高壓電阻。
3.根據權利要求1所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述第三電阻(R3)為阻值可調的可修正電阻。
4.根據權利要求1所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述高壓N型DMOS管 (Ni)采用DMOS工藝制作。
5.根據權利要求1所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述穩壓二極管(Dl)采用CMOS工藝制作。
6.根據權利要求1所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述BJT三極管(Ql)采用雙極工藝制作。
7.根據權利要求廣6中任意一項所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述電路封裝為二端器件，兩個端子分別為高壓N型DMOS管(Ni)的漏極以及BJT三極管(Ql)的發射極。
8.根據權利要求廣6中任意一項所述單芯片超高壓恒流電路，其特征在于所述電路封裝為三端器件，三個端子分別為高壓N型DMOS管(Ni)的漏極、高壓N型DMOS管(Ni)的源極以及BJT三極管(Ql)的發射極。
全文摘要
本發明提供一種單芯片超高壓恒流電路，包括高壓N型DMOS管、BJT三極管、兩端分別與高壓N型DMOS管的柵極和漏極相連接的第一電阻、兩端分別與高壓N型DMOS管的源極和BJT三極管的基極相連接的第二電阻、兩端分別與高壓N型DMOS管的源極和BJT三極管的發射極相連接的第三電阻，以及陰極與BJT三極管的集電極相連接、陽極與BJT三極管的發射極相連接的穩壓二極管，高壓N型DMOS管的柵極與BJT三極管的集電極相連接。本發明的電路結構簡單，采用單芯片的雙極、CMOS和高壓DMOS混合集成電路技術，恒流端耐壓最高可達700伏特，完全滿足各種市電應用方案。
文檔編號G05F1/569GK102508510SQ20111044133
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者朱月林 申請人:朱月林