一種雙極型晶體管和電流偏置電路的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N雙極型晶體管和電流偏置電路，所述雙極型晶體管包括：襯底和位于所述襯底正面的阱區(qū)，所述阱區(qū)的導(dǎo)電類型與所述襯底的導(dǎo)電類型相反，在所述阱區(qū)與所述襯底的接觸面的表面設(shè)有多個(gè)第一有源區(qū)，在所述阱區(qū)外周環(huán)繞有第二有源區(qū)，所述第一有源區(qū)與第二有源區(qū)的導(dǎo)電類型相同；所述電流偏置電路采用上述雙極型晶體管實(shí)現(xiàn)。本申請(qǐng)中多個(gè)第一有源區(qū)可以共享阱區(qū)，阱區(qū)可以作為共用的基極，阱區(qū)內(nèi)的多個(gè)第一有源區(qū)可以形成兩個(gè)發(fā)射極，阱區(qū)外的第二有源區(qū)可以作為共用的集電極，從而可以通過共享區(qū)域來減小雙極型二極管所占面積以及降低芯片成本。
【專利說明】
一種雙極型晶體管和電流偏置電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本申請(qǐng)涉及電子芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙極型晶體管和電流偏置電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電流偏置電路已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種模擬電路中。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中基于 PNP的偏置電路結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，可以包括PM0S管MP1、MP2、NM0S管MN1、MN2、雙極型晶 體管PNPUPNP2和電阻R1，該電路可以提供電流偏置，例如:為運(yùn)算放大器提供電流偏置。其 中，MN1和MN2調(diào)整可以使得A點(diǎn)電壓等于B點(diǎn)電壓，因此，電流偏置電路產(chǎn)生的電流可以為
其中AVbe為兩個(gè)PNP的基極-發(fā)射極電壓之差，R為電阻R1的電阻值;MP1和MP2組成電 流鏡，來保證PNP1和PNP2的發(fā)射極電流相等。為了保證PNP1與PNP2之間存在合適的A Vbe，一 般通過8:1實(shí)現(xiàn)，即PNP1由8個(gè)與PNP2相同的PNP管組成。
[0003] 圖2示出了傳統(tǒng)的PNP1和PNP2的版圖示意圖，如圖所示，為了實(shí)現(xiàn)較好的匹配性， 一般采用九宮格排列方式，中間的PNP為PNP2，其余8個(gè)均為PNP1。對(duì)每個(gè)PNP管，由三部分組 成:集電極、基極、發(fā)射極。粗實(shí)線框?yàn)镹阱區(qū)域，為基極。N阱區(qū)域內(nèi)的斜線填充區(qū)域?yàn)镻+有 源區(qū)，為發(fā)射極。N阱區(qū)域外的斜線填充區(qū)域也為P+有源區(qū)，為集電極。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)不足在于：
[0005] 現(xiàn)有雙極型晶體管的版圖面積較大，芯片成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請(qǐng)實(shí)施例提出了 一種雙極型晶體管和電流偏置電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)中PNP 版圖的面積較大，芯片成本較高的技術(shù)問題。
[0007] 第一個(gè)方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種雙極型晶體管，包括:襯底和位于所述襯底 正面的阱區(qū)，所述阱區(qū)的導(dǎo)電類型與所述襯底的導(dǎo)電類型相反，在所述阱區(qū)與所述襯底的 接觸面的表面設(shè)有多個(gè)第一有源區(qū)，在所述阱區(qū)外周環(huán)繞有第二有源區(qū)，所述第一有源區(qū) 與第二有源區(qū)的導(dǎo)電類型相同。
[0008] 實(shí)施中，所述阱區(qū)為N型阱區(qū)，所述第一有源區(qū)和第二有源區(qū)為P+有源區(qū)。
[0009] 實(shí)施中，所述阱區(qū)為封閉結(jié)構(gòu)。
[0010] 實(shí)施中，所述封閉結(jié)構(gòu)為立方體結(jié)構(gòu)。
[0011] 實(shí)施中，所述多個(gè)第一有源區(qū)為中心對(duì)稱分布。
[0012] 實(shí)施中，所述多個(gè)第一有源區(qū)的大小和形狀相同。
[0013] 實(shí)施中，所述雙極型晶體管形成第一晶體管和第二晶體管，所述位于多個(gè)第一有 源區(qū)的中間部分的第一有源區(qū)為第二晶體管的發(fā)射極，所述位于多個(gè)第一有源區(qū)的四周部 分的第一有源區(qū)相連作為第一晶體管的發(fā)射極，所述第一晶體管和第二晶體管共用作為基 極的阱區(qū)，所述第一晶體管和第二晶體管共用作為集電極的第二有源區(qū)。
[0014] 實(shí)施中，所述第一有源區(qū)為9個(gè)，所述9個(gè)第一有源區(qū)以中心對(duì)稱分布，所述9個(gè)第 一有源區(qū)中位于中間的第一有源區(qū)為第二晶體管的發(fā)射極，其余8個(gè)第一有源區(qū)相連作為 第一晶體管的發(fā)射極。
[0015] 第二個(gè)方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種采用上述雙極型晶體管的電流偏置電路， 所述第一晶體管的發(fā)射極經(jīng)第一電阻R1與第一 NM0S管MN1的源極相連，第一晶體管的集電 極和襯底、第二晶體管集電極和襯底、所述MN1的襯底以及第二NM0S管MN2的襯底相連，所述 麗1的柵極分別與MN2的柵極、漏極以及第二PM0S管MP2的漏極相連，所述MN1的漏極分別與 第一 PM0S管MP1的漏極、柵極以及MP2的柵極相連，所述MP1的源極和襯底、所述MP2的源極和 襯底均與電壓VIN端相連，所述阱區(qū)接地。
[0016] 實(shí)施中，所述第一晶體管和所述第二晶體管均為PNP型晶體管。
[0017] 有益效果如下：
[0018] 由于本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的雙極型晶體管和電流偏置電路，所述雙極型晶體管包 括襯底和位于所述襯底正面的阱區(qū)，所述阱區(qū)的導(dǎo)電類型與所述襯底的導(dǎo)電類型相反，在 所述阱區(qū)與所述襯底的接觸面的表面設(shè)有多個(gè)第一有源區(qū)，在所述阱區(qū)外周環(huán)繞有第二有 源區(qū)，所述第一有源區(qū)與第二有源區(qū)的導(dǎo)電類型相同，多個(gè)第一有源區(qū)可以共享阱區(qū)，阱區(qū) 可以作為共用的基極，阱區(qū)內(nèi)的多個(gè)第一有源區(qū)可以形成兩個(gè)發(fā)射極，阱區(qū)外的第二有源 區(qū)可以作為共用的集電極，從而可以通過共享區(qū)域來減小雙極型二極管所占面積以及降低 芯片成本。
【附圖說明】
[0019] 下面將參照附圖描述本申請(qǐng)的具體實(shí)施例，其中：
[0020] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中基于PNP的偏置電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2示出了傳統(tǒng)的PNP1和PNP2的版圖示意圖；
[0022] 圖3示出了本申請(qǐng)實(shí)施例中雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4示出了本申請(qǐng)實(shí)施中雙極型晶體管的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本申請(qǐng)的技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)的示例性 實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)的一部分實(shí)施例，而不是 所有實(shí)施例的窮舉。并且在不沖突的情況下，本說明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以互 相結(jié)合。
[0025] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請(qǐng)實(shí)施例提出了一種雙極型晶體管和電流偏置電路， 減小了雙極型晶體管的面積，從而降低了芯片成本，此外，還同時(shí)提高了雙極型晶體管之間 的匹配性。
[0026] 實(shí)施例一、
[0027] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種雙極型晶體管，可以包括:襯底和位于所述襯底正面的 阱區(qū)，所述阱區(qū)的導(dǎo)電類型與所述襯底的導(dǎo)電類型可以相反，在所述阱區(qū)與所述襯底的接 觸面的表面可以設(shè)有多個(gè)第一有源區(qū)，在所述阱區(qū)外周可以環(huán)繞有第二有源區(qū)，所述第一 有源區(qū)與第二有源區(qū)的導(dǎo)電類型可以相同。
[0028] 具體實(shí)施時(shí)，所述阱區(qū)可以為P型阱區(qū)，所述第一有源區(qū)和第二有源區(qū)可以為N型 有源區(qū)或者N+有源區(qū)。
[0029] 實(shí)施中，所述阱區(qū)可以為N型阱區(qū)（或稱為NWell)，所述第一有源區(qū)和第二有源區(qū) 可以為P型有源區(qū)或者P+有源區(qū)。
[0030] 實(shí)施中，所述阱區(qū)可以為封閉結(jié)構(gòu)。
[0031]所述封閉結(jié)構(gòu)可以是圓形、方形或其他不規(guī)則形狀。
[0032] 實(shí)施中，所述封閉結(jié)構(gòu)可以為立方體結(jié)構(gòu)。
[0033] 所述立方體結(jié)構(gòu)可以是正方體、長(zhǎng)方體等結(jié)構(gòu)。
[0034]實(shí)施中，所述多個(gè)第一有源區(qū)可以為中心對(duì)稱分布。
[0035]所述多個(gè)第一有源區(qū)可以以中心為軸對(duì)稱分布，例如:3*3矩陣、5*5矩陣等形式。
[0036] 實(shí)施中，所述多個(gè)第一有源區(qū)的大小和形狀可以相同。
[0037] 實(shí)施中，所述雙極型晶體管可以形成第一晶體管和第二晶體管，所述位于多個(gè)第 一有源區(qū)的中間部分的第一有源區(qū)為第二晶體管的發(fā)射極，所述位于多個(gè)第一有源區(qū)的四 周部分的第一有源區(qū)相連作為第一晶體管的發(fā)射極，所述第一晶體管和第二晶體管共用作 為基極的阱區(qū)，所述第一晶體管和第二晶體管共用作為集電極的第二有源區(qū)。
[0038] 所述位于多個(gè)第一有源區(qū)的中間部分的第一有源區(qū)可以是位于這些第一有源區(qū) 中心的第一有源區(qū)（例如可以為1個(gè)），作為第二晶體管的發(fā)射極，所述位于多個(gè)第一有源區(qū) 的四周部分的第一有源區(qū)則可以是其余的第一有源區(qū);所述位于多個(gè)第一有源區(qū)的中間部 分的第一有源區(qū)還可以是除位于這些第一有源區(qū)最外圍的第一有源區(qū)之外的第一有源區(qū) (例如可以為多個(gè)），作為第二晶體管的發(fā)射極，所述位于多個(gè)第一有源區(qū)的四周部分的第 一有源區(qū)則可以是這些第一有源區(qū)最外圍的第一有源區(qū)。
[0039] 實(shí)施中，所述第一有源區(qū)可以為9個(gè)，所述9個(gè)第一有源區(qū)可以以中心對(duì)稱分布，所 述9個(gè)第一有源區(qū)中位于中間的第一有源區(qū)可以為第二晶體管的發(fā)射極，其余8個(gè)第一有源 區(qū)相連可以作為第一晶體管的發(fā)射極。
[0040] 實(shí)施例二、
[0041] 下面以PNP晶體管為例，對(duì)本申請(qǐng)所提出的雙極型晶體管和電流偏置電路進(jìn)行說 明。
[0042] 圖3示出了本申請(qǐng)實(shí)施例中雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，所述雙極型晶 體管可以包括:襯底和位于所述襯底正面的N阱，在同一個(gè)N阱區(qū)域(如圖3中粗實(shí)線框所示） 中形成9個(gè)P+有源區(qū)（如圖3中N阱區(qū)域內(nèi)的斜格填充區(qū)域所示），此9個(gè)P+有源區(qū)中的中間那 個(gè)P+有源區(qū)可以作為PNP2的發(fā)射極，連接到圖1中的B節(jié)點(diǎn)；其余8個(gè)P+有源區(qū)形成PNP 1的發(fā) 射極，連接在一起并連接到圖1中的A節(jié)點(diǎn)。
[0043]在本申請(qǐng)實(shí)施例中，第一晶體管(PNP 1)和第二晶體管(PNP2)可以共用一個(gè)N阱，BP 共用基極，并連接到地電位;除此之外，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，PNP1和PNP2可以共用集電極，即 N阱外的P+有源區(qū)（如圖3中N阱外的斜格填充區(qū)域所示），這樣，通過共享區(qū)域可以減小芯片 面積。
[0044]另外，根據(jù)匹配性原理，如果這些器件相距越近，則在大批量生產(chǎn)時(shí)，其局部的物 理特性(包括各種層次的摻雜濃度，深度等)更加接近相同，即匹配性更好。PNP1和PNP2越匹 配，電流偏置電路產(chǎn)生的電流越準(zhǔn)確，即大批量生產(chǎn)時(shí)芯片間的偏差越小。
[0045]圖4示出了本申請(qǐng)實(shí)施中雙極型晶體管的剖面示意圖，如圖所示，可以看出多個(gè)P+ 有源區(qū)位于N阱中，共享N阱的情形。N阱內(nèi)的P+有源區(qū)形成PNP1和PNP2的發(fā)射極。N阱形成 PNP1和PNP2共用的基極。N阱外的P+有源區(qū)形成PNP1和PNP2共用的集電極。
[0046] 實(shí)施例三、
[0047]基于同一發(fā)明構(gòu)思，本申請(qǐng)實(shí)施例中還提供了一種采用上述雙極型晶體管的電流 偏置電路，下面進(jìn)行說明。
[0048]所述電流偏置電路可以包括：
[0049]所述第一晶體管的發(fā)射極經(jīng)第一電阻R1與第一匪0S管MN1的源極相連，第一晶體 管的集電極和襯底、第二晶體管集電極和襯底、所述MN1的襯底以及第二NM0S管MN2的襯底 相連，所述MN1的柵極分別與麗2的柵極、漏極以及第二PM0S管MP2的漏極相連，所述麗1的漏 極分別與第一 PM0S管MP1的漏極、柵極以及MP2的柵極相連，所述MP1的源極和襯底、所述MP2 的源極和襯底均與電壓VIN端相連，所述阱區(qū)接地。
[0050] 實(shí)施中，所述第一晶體管所述第一晶體管和所述第二晶體管均可以為PNP型晶體 管。
[0051] 由于本申請(qǐng)實(shí)施例提供的電流偏置電路采用的是上述雙極型晶體管，上述雙極型 晶體管通過共享區(qū)域減小了芯片面積，并且，由于雙極型晶體管中的第一晶體管和第二晶 體管相距較近，匹配性較好，因此，電流偏置電路產(chǎn)生的電流相比現(xiàn)有技術(shù)更加準(zhǔn)確，使得 大批量生產(chǎn)時(shí)芯片間的電流偏差減小。
[0052]盡管已描述了本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造 性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu) 選實(shí)施例以及落入本申請(qǐng)范圍的所有變更和修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙極型晶體管，其特征在于，包括:襯底和位于所述襯底正面的阱區(qū)，所述阱區(qū) 的導(dǎo)電類型與所述襯底的導(dǎo)電類型相反，在所述阱區(qū)與所述襯底的接觸面的表面設(shè)有多個(gè) 第一有源區(qū)，在所述阱區(qū)外周環(huán)繞有第二有源區(qū)，所述第一有源區(qū)與第二有源區(qū)的導(dǎo)電類 型相同。2. 如權(quán)利要求1所述的雙極型晶體管，其特征在于，所述阱區(qū)為N型阱區(qū)，所述第一有源 區(qū)和第二有源區(qū)為P+有源區(qū)。3. 如權(quán)利要求1所述的雙極型晶體管，其特征在于，所述阱區(qū)為封閉結(jié)構(gòu)。4. 如權(quán)利要求1所述的雙極型晶體管，其特征在于，所述封閉結(jié)構(gòu)為立方體結(jié)構(gòu)。5. 如權(quán)利要求1所述的雙極型晶體管，其特征在于，所述多個(gè)第一有源區(qū)為中心對(duì)稱分 布。6. 如權(quán)利要求5所述的雙極型晶體管，其特征在于，所述多個(gè)第一有源區(qū)的大小和形狀 相同。7. 如權(quán)利要求1所述的雙極型晶體管，其特征在于，所述雙極型晶體管形成第一晶體管 和第二晶體管，所述位于多個(gè)第一有源區(qū)的中間部分的第一有源區(qū)為第二晶體管的發(fā)射 極，所述位于多個(gè)第一有源區(qū)的四周部分的第一有源區(qū)相連作為第一晶體管的發(fā)射極，所 述第一晶體管和第二晶體管共用作為基極的阱區(qū)，所述第一晶體管和第二晶體管共用作為 集電極的第二有源區(qū)。8. 如權(quán)利要求7所述的雙極型晶體管，其特征在于，所述第一有源區(qū)為9個(gè)，所述9個(gè)第 一有源區(qū)以中心對(duì)稱分布，所述9個(gè)第一有源區(qū)中位于中間的第一有源區(qū)為第二晶體管的 發(fā)射極，其余8個(gè)第一有源區(qū)相連作為第一晶體管的發(fā)射極。9. 一種采用如權(quán)利要求7所述的雙極型晶體管的電流偏置電路，其特征在于，所述第一 晶體管的發(fā)射極經(jīng)第一電阻Rl與第一 NMOS管MNl的源極相連，第一晶體管的集電極和襯底、 第二晶體管集電極和襯底、所述MNl的襯底以及第二NMOS管MN2的襯底相連，所述MNl的柵極 分別與麗2的柵極、漏極以及第二PMOS管MP2的漏極相連，所述MNl的漏極分別與第一 PMOS管 MPl的漏極、柵極以及MP2的柵極相連，所述MPl的源極和襯底、所述MP2的源極和襯底均與電 壓VIN端相連，所述阱區(qū)接地。10. 如權(quán)利要求9所述的電流偏置電路，其特征在于，所述第一晶體管和所述第二晶體 管均為PNP型晶體管。
【文檔編號(hào)】G05F3/26GK105912069SQ201610481367
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】王釗
【申請(qǐng)人】無錫中感微電子股份有限公司