[发明专利]一种具有防电流倒灌的P型金属氧化物半导体场效应管

说明书

技术领域

本发明涉及微电子领域模拟集成电路设计，具体涉及一种具有防电流倒灌的P型金属氧化物半导体场效应管。

背景技术

场效应管(FET)是电压控制器件，它由输入电压控制输出电压变化，广泛应用于各种电子线路。场效应管有结型和绝缘栅两种结构，每种结构又有N沟道和P沟道两种导电沟道。其中的绝缘栅场效应管是由金属、氧化物和半导体所组成，所以又称为金属氧化物半导体(MOS)场效应管，简称MOSFET。MOSFET具有源极、漏极和栅极。其中P沟道金属氧化物半导体场效应管简称为PMOSFET。图1显示了PMOSFET的结构。如图所示，以P型硅片作为衬底，在其中扩散一个N型阱，PMOSFET以该N型阱作为基底B，在N型阱上面扩散两个高掺杂的P型区P+，作为源极S和漏极D，另外在N型阱上面扩散一个高掺杂的N型区N+，是N阱的欧姆接触，用于对N型阱的引线，作为基底B。在硅片表面覆盖一层绝缘物，之后上面长出一层多晶硅层，然后用金属铝引出一个栅极G。其中的栅极与其它电极绝缘。其中漏极D和N型阱之间产生一个寄生二极管，并且该二极管的正端在漏极D，二极管的负端-通过基底B区域引出，用金属铝连接至源极S，即基底B和源极S短路在一起，电位相同，简称基源BS电位。图2显示PMOSFET示意图，分别标注了其栅极G，源极S，漏极D以及位于源极S与漏极D之间的寄生体二极管，寄生体二极管正端在漏极D，负端在源极S，源极S与基底B短接。

由于在典型的PMOSFET工作中，漏极D与基源BS之间的寄生二极管都必须反偏，所以PMOSFET的基源BS一般连接到系统的最高电位。然而，有些电路中存在最高电位不明确的现象，即基源BS和漏极D电位反转的现象，比如低压降电压调整器(LDO)、充电器(charger)等芯片中的输入管，他们的基源BS连接在电源VCC上，漏极连接在输出OUT上，充电时电源VCC大于输出电压OUT，而放电时电源VCC小于输出电压OUT，存在电源VCC和输出OUT电压切换的情况。此时VOUT电位大于VCC时，漏极到基源BS的寄生二极管导通，因而产生漏电流，对芯片性能产生极大的影响，甚至会烧坏芯片。

发明内容

本发明为克服现有技术之缺陷，提供一种具有防电流倒灌的P型金属氧化物半导体场效应管的芯片结构，以防止电路中较高电位不明确情况下，漏极D到基源BS的寄生二极管导通而产生漏电流的问题。

本发明采用的技术方案如下：一种具有防电流倒灌的P型金属氧化物半导体场效应管，P型金属氧化物半导体场效应管的结构为：以P型硅片作为衬底，在P型衬底中扩散一个N型阱作为基底B，在N型阱上面扩散两个高掺杂的P型区P+，分别作为源极S和漏极D，另外在N型阱上面还扩散一个高掺杂的N型区N+，作为N型阱的欧姆接触，用于对N型阱的引线，即基底B，在P型硅片表面覆盖一层绝缘层，在绝缘层上面长出一层多晶硅层，从多晶硅层用金属铝引出一个栅极G，栅极G与漏极D以及源极S绝缘，其中，漏极D与N型阱之间，即漏极D与基底B之间产生一个寄生体二极管，该寄生体二极管的正端在漏极D，二极管的负端通过基底B区域引出后用金属铝连接至源极S，即基底B和源极S短路在一起，电位相同，称之为：基源BS电位；

其特征在于：将上述两个相同结构的P型金属氧化物半导体场效应管串联，并将各自的寄生体二极管互为反向设置，即两个寄生体二极管的正端连接在一起，利用二极管的单向导通性，解决因P型金属氧化物半导体场效应管的漏极D电位和基源BS电位在出现电位高低反转时导致寄生体二极管漏电而产生的电流倒灌；具体结构如下：

在同一个P型衬底中扩散两个N型阱分别作为两个P型金属氧化物半导体场效应管P1、P2的基底B1、B2，P型金属氧化物半导体场效应管P1的源极为S1、漏极为D1，栅极为G1，P型金属氧化物半导体场效应管P2的源极为S2、漏极为D2，栅极为G2，P型金属氧化物半导体场效应管P1的栅极G1与P型金属氧化物半导体场效应管P2的栅极G2通过铝线连接在一起作为栅极控制端GT，P型金属氧化物半导体场效应管P1的漏极D1与P型金属氧化物半导体场效应管P2的漏极D2通过铝线连接在一起，P型金属氧化物半导体场效应管P1的源极S1和基底B1通过铝线连接在一起，作为接口IO1，P型金属氧化物半导体场效应管P2的源极S2和基底B2通过铝线连接在一起，作为接口IO2，P型金属氧化物半导体场效应管P1的寄生体二极管d1的正端在漏极D1，寄生体二极管d1的负端在基底B1，P型金属氧化物半导体场效应管P2的寄生体二极管d2的正端在漏极D2，寄生体二极管d2的负端在基底B2。