[发明专利]一种集成电池保护电路的半导体结构及其制造工艺

说明书

本发明提供了一种集成电池保护电路的半导体结构及其制造工艺，所述电池保护电路包括集成于同一半导体衬底上的基本保护电路、栅极衬底控制电路和充放电控制MOS管；所述基本保护电路用于检测电池的充放电情况并向所述栅极衬底控制电路发送控制信号，所述栅极衬底控制电路根据所接收到的控制信号来控制所述充放电控制MOS管的开启和关断，从而对电池充放电进行控制；所述栅极衬底控制电路包括用于控制所述充放电控制MOS管的衬底电压的第一衬底切换MOS管和第二衬底切换MOS管。

技术领域

本发明涉及电池充电技术领域，尤指一种集成电池保护电路的半导体结构及其制造工艺。

背景技术

近年来，随着移动终端功能的不断增加，移动终端的性能也在飞速提升，这对终端电池也提出了更高的要求。现有技术的电池充放电电路中都设置有电池保护电路，当电池电压过充、充电过流和充电过温、电池电压过放、放电过流和放电过温、放电短路等异常情况时，电池保护电路会切断充放电回路，达到对电池的保护。

图1为现有技术的一种电池保护电路的模块图，包括电池、控制电路A、两个功率MOS管、充电器、负载以及电容电阻等。其中，控制电路A通过控制功率MOS管Mc和功率MOS管Md的栅极电压来实现对电池的充放电控制，由于功率MOS管Mc和功率MOS管Md的面积较大，会导致电池保护电路芯片的面积较大，成本较高。同时，电池保护电路中包含有很多个半导体器件，电池在充放电、以及生产过程中时产生的尖峰电压以及直流高电压极有可能对半导体器件造成破坏。现有技术的解决办法通常是增加半导体器件的耐压值，使其能够承受尖峰电压，但是这样做会大大增加半导体器件在电池保护电路芯片上所占用的面积，使电池保护电路芯片的成本大大上涨。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种集成电池保护电路的半导体结构及其制造工艺，减小半导体器件在电池保护电路芯片上所占用的面积，降低电池保护电路芯片的制造成本。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供了一种集成电池保护电路的半导体结构，所述电池保护电路包括集成于同一半导体衬底上的基本保护电路、栅极衬底控制电路和充放电控制MOS管；所述基本保护电路用于检测电池的充放电情况并向所述栅极衬底控制电路发送控制信号，所述栅极衬底控制电路根据所接收到的控制信号来控制所述充放电控制MOS管的开启和关断，从而对电池充放电进行控制；所述栅极衬底控制电路包括用于控制所述充放电控制MOS管的衬底电压的第一衬底切换MOS管和第二衬底切换MOS管。

优选的，所述第一衬底切换MOS管和所述第二衬底切换MOS管均嵌入所述充放电控制MOS管内。这能够有效降低充放电控制MOS管、第一衬底切换MOS管和第二衬底切换MOS管在电池保护电路芯片上所占的面积，从而可以减小电池保护电路芯片的尺寸，降低电池保护电路芯片的制造成本。还能够让第一衬底切换MOS管和第二衬底切换MOS管更真实准确的反映充放电控制MOS管的衬底情况，从而实施准确的衬底切换。也同时能够提高衬底切换电路的抗干扰性能。

优选的，所述第一衬底切换MOS管、所述第二衬底切换MOS管和所述充放电控制MOS管包括：位于所述半导体衬底内的第一P型掺杂区，以所述第一P型掺杂区为衬底形成的多个MOSFET单元，每个所述MOSFET单元包括一个n型源区、一个n型漏区和一个栅极结构，所述第一P型掺杂区通过第一P型衬底接触区引出。

优选的，所述多个MOSFET单元分为三部分并分别形成所述第一衬底切换MOS管、所述第二衬底切换MOS管和所述充放电控制MOS管，所述第一衬底切换MOS管的n型源区、所述第二衬底切换MOS管的n型源区均与所述第一P型衬底接触区相连接，所述第一衬底切换MOS管的n型漏区与所述充放电控制MOS管的n型源区连接，所述第二衬底切换MOS管的n型漏区与所述充放电控制MOS管的n型漏区连接。

优选的，所述第一衬底切换MOS管、所述充放电控制MOS管、所述第二衬底切换MOS管之间的面积比例在1:4:1至1:32:1范围内。