[發明專利]具熱感測功能的功率金氧半晶體管晶粒以及集成電路

在審

• 申請號: 201610104766.3
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN106876392A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 柯圣安
• 申請（專利權）人: 力智電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 馬雯雯,臧建明

技術領域

本發明涉及一種集成電路，尤其涉及一種具熱感測功能的功率金氧半晶體管晶粒以及集成電路。

背景技術

圖1是現有的溫度傳感器的電路圖。請參閱圖1。在溫度傳感器中使用一個雙極型接面晶體管(bipolar junction transistor，BJT)組件12(例如NPN或PNP)與電流源14。PN接面會隨著不同溫度而產生不同電壓。比較器16比較所產生的電壓與另一個與溫度無關的電壓(例如當在160℃時，PN接面的電壓差為0.4V，且將此0.4V設定為默認值)，以便在電壓超過0.4V時發出溫度保護信號OTP。藉此可保護集成電路(IC)在過熱的情況下，可以停止造成高溫的操作。

圖2是現有的集成電路的配置的俯視圖。集成電路是由多個具不同功能的晶粒(die)所組成，且每一個晶粒是由多個單元(cell)組成。請參閱圖2，集成電路200包括功率金氧半晶體管晶粒(power MOS transistor die)20、功率金氧半晶體管晶粒22與控制器晶粒(controller die)24。一般而言，溫度傳感器配置于控制器晶粒24中。然而，當集成電路200具有功率金氧半晶體管晶粒20、功率金氧半晶體管晶粒22與控制器晶粒24時，由于功率金氧半晶體管晶粒20或功率金氧半晶體管晶粒22會有大電流流過，是整個集成電路中溫度最高的區域。然而，使用現有技術所感測到的溫度卻不是最高溫度。因此，若將溫度傳感器配置在控制器晶粒24中，完全無法做到集成電路200的高溫保護，集成電路200容易過熱而被燒毀。

圖3A是現有的功率金氧半晶體管晶粒的等效電路圖。圖3B是圖3A的功率金氧半晶體管晶粒的結構的剖面圖。功率金氧半晶體管晶粒30在圖3B中示出具相同結構的三個NMOS單元(cell)。標示“PHASE”、“LG”和“GND”分別表示“相位端”、“控制端”和“接地端”。標示“G”、“D” 和“S”分別表示“柵極”、“漏極”和“源極”。標示“n+”、“n-”、“p+”、“pw”和“SiO₂”分別表示“高摻雜濃度n型區域”、“低摻雜濃度n型區域”、“高摻雜濃度p型區域”、“P阱區域”和“二氧化硅區域”。功率金氧半晶體管晶粒結構的細節為本領域普通技術人員慣用技術手段，且因此下文中省去其詳細描述。

發明內容

本發明提供一種具熱感測功能的功率金氧半晶體管晶粒以及集成電路。

集成電路包括功率金氧半晶體管晶粒(die)。

功率金氧半晶體管晶粒包括控制端、相位端、接地端以及熱信號輸出端，且功率金氧半晶體管晶粒還包括兩個區塊，分別為開關部(part)與溫度感測部，每個區塊由一到多個單元(cell)構成。開關部具有：第一電極，耦接控制端；第二電極，耦接接地端；以及第三電極，耦接相位端。溫度感測部具有：第一電極；第二電極，耦接熱信號輸出端；以及第三電極，耦接開關部的第三電極。開關部與溫度感測部配置為相同制程所制造的金氧半晶體管。

于本發明的一實施例中，溫度感測部的第一電極與第二電極兩者耦接至熱信號輸出端。

于本發明的一實施例中，溫度感測部的第一電極耦接開關部的第二電極。

于本發明的一實施例中，當熱信號輸出端上的電壓大于相位端上的電壓時，進行熱感測功能。

于本發明的一實施例中，功率金氧半晶體管晶粒被配置作為功率轉換電路的下橋開關。

于本發明的一實施例中，集成電路還包括控制器晶粒。控制器晶粒包括位準偏移器、第一比較器以及開關。位準偏移器耦接相位端，用以轉換來自相位端的信號。第一比較器的第一輸入端耦接位準偏移器的輸出端，其第二輸入端耦接熱信號輸出端。開關的一端耦接第一比較器的輸出端，開關的另一端用于輸出溫度監控信號。控制器晶粒的開關與功率金氧半晶體管晶粒的控制端的導通時間同步。

于本發明的一實施例中，位準偏移器包括第一定電流源、第二定電流源以及第一電阻。第一定電流源耦接第一比較器的第一輸入端。第二定電流源 耦接熱信號輸出端與第一比較器的第二輸入端。第一電阻的一端耦接第一比較器的第一輸入端，且另一端耦接相位端。

于本發明的一實施例中，控制器晶粒還包括位準偏移器以及開關。位準偏移器用以轉換來自相位端與熱信號輸出端的兩個信號，其具有：第一端，耦接相位端；第二端，耦接熱信號輸出端；輸出端；以及接地端。開關的一端耦接位準偏移器的輸出端，另一端用于輸出溫度監控信號。控制器晶粒的開關與功率金氧半晶體管晶粒的控制端的導通時間同步。