[實用新型]一晶粒及包含該晶粒的功率轉換集成電路

有效

• 申請號: 201020230579.8
• 申請日: 2010-06-21
• 公開（公告）號: CN201788975U
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 詹姆斯·H·阮
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088;H01L23/485;H01L23/495
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌;徐宏

技術領域

本實用新型涉及集成電路和集成電路的封裝技術，更具體地說，本實用新型涉及一晶粒及包含該晶粒的功率轉換集成電路。

背景技術

圖1所示的電路可以表示多種類型的直流直流功率轉換集成電路。如圖1所示，負載102通過從電源V_IN獲取能量，使負載電壓穩定在一個低于V_IN的數值。節點103提供反饋信號給控制器104。控制器104通過控制高端開關106和低端開關108的占空比調節負載電壓。電感110和電容112耦接于開關節點114和輸出負載102之間，組成低通濾波器，用以獲取平滑的負載電壓。

對于本領域技術人員來說，圖1所示電路的工作原理已是眾所周知，因此無須在此重述。在此，圖1所示的電路是作為一個示例，用以討論電路設計人員所面臨的一些技術要點。要點之一是開關106和108導通時的電阻，即導通電阻（on-resistance）。現代微處理器和其它低功耗電路的電源電壓均較低，因此低端開關108的占空比大于高端開關106的占空比。隨著負載電壓的降低，減小低端開關108的導通電阻成為減小功率損失的重要方法。開關106和108的連接導線(bond?wire)電阻和導通電阻是功率熱損耗的主要因素。?

實踐中，開關106和108通常由功率MOSFET（金屬-氧化物-半導體場效應晶體管）實現，并且每個開關均由大量的MOSFET并聯而成。眾所周知，功率MOSFET可能會產生寄生NPN晶體管，導致有害電流產生。如圖2所示，功率MOSFET?202和204對應高端開關和低端開關，NPN晶體管206是功率MOSFET?204的寄生晶體管。為說明方便，在圖2中未示出反饋環路和控制器，功率MOSFET?202和204的驅動電路也被簡化為邏輯門208和210。來自端口212的開關信號經過邏輯門208和210后產生死區時間（dead-time），使功率MOSFET?202和204不能在同一時間導通。?

在死區時間內，功率MOSFET?202和204同時關閉。此時，若電流通過電感110流向負載102，如箭頭214所示，開關節點114的電位小于零，為-V_BE?，從而導致晶體管206產生發射極電流，其中V_BE?為NPN晶體管206的導通電壓。這會導致產生有害的襯底注入電流（substrate?injection?current），進而影響到控制器104中部分電路的性能。例如，對于提供參考電壓的帶隙電路以及其他電路，空間分隔的電路元件往往需要良好的性能匹配。然而，由于流過這些電路元件的注入電流不相同，導致其出現性能不匹配，這可能會嚴重降低直流直流功率轉換集成電路的整體性能。?

為了減少流入至敏感電路元器件的襯底注入電流，功率MOSFET周圍需形成特殊結構，用以收集襯底注入電流并將之傳導至地電位，使襯底注入電流無法到達敏感電路，這些特殊結構通常被稱為壕溝（moat）。?

另一個設計要點是從集成電路到引腳之間連接導線的電阻，這點對高性能集成電路的設計尤為突出。連接導線的長度取決于直流直流功率轉換集成電路各個組成部分的位置、大小以及封裝類型。芯片的成本已經下降到最終產品的成本取決于封裝而不是晶粒。因此，往往是電路設計人員必須為特定封裝定做電路。不能自由選擇引腳的數目和相對位置，這給設計人員在設計電路尤其是設計高性能電路時帶來巨大挑戰。對于一個特定的封裝，沒有明顯的方法能優化功率MOSFET、壕溝和開關端點的尺寸和位置，使得一個或者兩個功率MOSFET的導通電阻和連接導線電阻之和最小或者接近最小。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一能最小化功率MOSFET的導通電阻和連接導線電阻的晶粒及包含該晶粒的功率轉換集成電路。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一晶粒，有一晶粒拐角，所述晶粒包括：一高端功率MOSFET，所述高端功率MOSFET具有一漏極和一源極；以及第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤和第二焊盤耦接至所述高端功率MOSFET的漏極，所述第一焊盤相對于晶粒拐角的的坐標為（158.3?μm?±?d，2945.8?μm?±?d），所述第二焊盤相對于晶粒拐角的的坐標為（398.8?μm?±?d，2959.4?μm?±?d），其中d不超過320?μm。