集成电路、负压电荷泵电路及电子设备的制作方法

本发明涉及半导体，具体涉及一种集成电路、负压电荷泵电路及电子设备。

背景技术：

1、目前，对于应用在高压及负压共模电压场景的集成电路来说，集成电路内部的放大器电路通常需要同时具备承受高压共模电压输入与负压共模电压输入的能力。

2、以电流检测放大器（current sense amplifier，csa）为例，其已广泛应用于电源管理、设备保护及系统监控中。随着工业设备、车载电子及高压电源系统的发展，csa需要承受的共模电压（common mode voltage，vcm）不断提升，典型值已达80v，并向更高等级延伸。同时，在电机驱动、系统断电保护等应用场合中，csa还需应对负共模电压（例如-4v），以确保在整个工作电压范围内实现准确、稳定的电流信号检测。

3、然而，为实现上述能力，集成电路面临诸多挑战。其中，放大器电路的高压阱区与半导体衬底之间因正向偏置而导致的电流泄漏问题尤为重要。现有技术通常采用绝缘体上硅（soi）工艺来隔离放大器电路的高压阱区与衬底，但采用绝缘体上硅（soi）工艺会导致制造成本显著上升。或者，现有技术也会在共模输入端引入电平位移电路，但这会引入额外的电压失调和噪声，且在动态响应上可能受限。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集成电路、负压电荷泵电路及电子设备，以在不过多增加成本的前提下，使集成电路中的放大器电路同时具备承受高压共模电压输入与负压共模电压输入的能力，且不增加额外的电压失调和噪声，不影响动态响应。

2、第一方面，本发明实施例旨在提供一种集成电路，所述集成电路包括：

3、半导体衬底，具有第一掺杂类型；

4、多个隔离岛结构，各所述隔离岛结构间隔设置，所述隔离岛结构至少包括位于所述半导体衬底上方的第一掺杂区，所述第一掺杂区具有第二掺杂类型；

5、放大器电路，包括多个功能电路，所述多个功能电路包括至少一个晶体管，各所述晶体管被分别形成在相应的隔离岛结构内，

6、其中，所述半导体衬底被偏置为第一负电位，以使得所述放大器电路支持负压共模输入，所述第一负电位与所述放大器电路的电路结构相匹配。

7、第二方面，本发明实施例旨在提供一种电子设备，所述设备包括如第一方面中所述的集成电路。

8、第三方面，本发明实施例旨在提供一种负压电荷泵电路，所述负压电荷泵电路包括：

9、多级负压电荷泵，包括串联的多级负压电荷泵，所述多级负压电荷泵用于产生第一负压；

10、其中，每一级负压电荷泵包括一个负压电荷泵单元或者并联的多个负压电荷泵单元。

11、本发明实施例的集成电路包括半导体衬底、多个隔离岛结构和放大器电路。其中，半导体衬底具有第一掺杂类型。各隔离岛结构间隔设置，隔离岛结构至少包括位于半导体衬底上方的第一掺杂区，第一掺杂区具有第二掺杂类型。放大器电路包括多个功能电路，多个功能电路包括至少一个晶体管，各晶体管被分别形成在相应的隔离岛结构内。以及，半导体衬底被偏置为第一负电位，以使得放大器电路支持负压共模输入，第一负电位与放大器电路的电路结构相匹配。由此，本发明实施例可以在不过多增加成本的前提下，使集成电路中的放大器电路同时具备承受高压共模电压输入与负压共模电压输入的能力，且不增加额外的电压失调和噪声，不影响动态响应。

1.一种集成电路，其特征在于，所述集成电路包括：

2.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路还包括：

3.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述第一负电位被配置为所述集成电路的最低负电压电位。

4.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述多个隔离岛结构包括至少一个第一隔离岛结构，所述至少一个晶体管包括第一高压晶体管，所述第一高压晶体管被配置为漏源间电压差大于预设电压阈值的高压晶体管，所述第一高压晶体管被形成在所述第一隔离岛结构的第一掺杂区内，所述漏源间电压差被配置为漏极电压与源极电压的电压差值的绝对值。

5.根据权利要求4所述的集成电路，其特征在于，所述第一隔离岛结构的第一掺杂区为高压阱区，所述第一隔离岛结构还包括位于所述半导体衬底内的埋层，所述埋层位于所述第一掺杂区的下方，所述埋层具有第二掺杂类型。

6.根据权利要求4所述的集成电路，其特征在于，每个所述第一高压晶体管对应一个单独的第一隔离岛结构。

7.根据权利要求4所述的集成电路，其特征在于，至少两个所述第一高压晶体管对应一个单独的第一隔离岛结构。

8.根据权利要求4所述的集成电路，其特征在于，所述第一隔离岛结构的数量为多个，不同器件类型的第一高压晶体管被分别形成在不同的第一隔离岛结构的第一掺杂区内。

9.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述多个隔离岛结构包括多个第二隔离岛结构，所述至少一个晶体管包括第二晶体管，所述第二晶体管被配置为漏源间电压差小于预设电压阈值的晶体管，所述第二晶体管被形成在所述第二隔离岛结构的第一掺杂区内，所述漏源间电压差被配置为漏极电压与源极电压的电压差值的绝对值。

10.根据权利要求9所述的集成电路，其特征在于，所述多个第二隔离岛结构的第一掺杂区被分别作为不同的电源域，多个所述电源域包括负压电源域、低压电源域和高压电源域，其中，所述负压电源域与所述集成电路的地电位电连接，所述低压电源域被配置为第一电压，所述高压电源域与最高电位电连接。

11.根据权利要求10所述的集成电路，其特征在于，各所述第二晶体管基于其背栅的电压工作范围被分别形成在所述负压电源域、所述低压电源域或所述高压电源域内。

12.根据权利要求10所述的集成电路，其特征在于，所述第二隔离岛结构的第一掺杂区内还包括具有第一掺杂类型的第二掺杂区，所述第二掺杂区与所述第一掺杂区的掺杂类型相反，其中，所述负压电源域的第二掺杂区被配置为第二电压，所述第二电压小于所述最低共模电压，所述低压电源域的第二掺杂区与所述集成电路的地电位电连接，所述高压电源域的第二掺杂区被配置为第三电压，所述第三电压被配置为最高电位与第一阈值的差值。

13.根据权利要求10或12所述的集成电路，其特征在于，所述最高电位被配置为所述集成电路的共模输入电位与所述第一电压中的较高者。

14.根据权利要求9所述的集成电路，其特征在于，所述第二晶体管包括cmos晶体管，其中，所述cmos晶体管采用bcd工艺形成。

15.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述多个隔离岛结构包括第三隔离岛结构；

16.根据权利要求15所述的集成电路，其特征在于，所述第三隔离岛结构的第一掺杂区为高压阱区，所述第三隔离岛结构还包括位于所述半导体衬底内的埋层，所述埋层位于所述第一掺杂区的下方，所述埋层具有第二掺杂类型。

17.根据权利要求15所述的集成电路，其特征在于，所述静电放电电路包括第一高压静电放电器件、第二高压静电放电器件和低压静电放电器件，其中，所述第一高压静电放电器件被反接在所述集成电路的同相输入端口与所述半导体衬底之间，所述第二高压静电放电器件被反接在所述集成电路的反相输入端口与所述半导体衬底之间，所述低压静电放电器件被正接在所述集成电路的地电位与所述半导体衬底之间。

18.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述第一负电位被配置为由负压电荷泵电路产生，所述负压电荷泵电路包括：

19.根据权利要求18所述的集成电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵直接产生第一负压。

20.根据权利要求18所述的集成电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵还包括：

21.根据权利要求20所述的集成电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵包括串联的第一级负压电荷泵、第二级负压电荷泵和第三级负压电荷泵，所述第一级负压电荷泵和所述第二级负压电荷泵分别包括一个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵包括并联的两个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵的两个负压电荷泵单元的输出端口被分别作为所述多级负压电荷泵的第一输出端口和第二输出端口，所述纹波抑制场效应管的漏极与所述第一输出端口电连接，所述第一输出端口产生所述第一负压，所述纹波抑制场效应管的栅极与所述第二输出端口电连接，所述纹波抑制场效应管的源极产生所述第二负压。

22.根据权利要求18所述的集成电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵还包括纹波抑制场效应管，以产生第一负压和第二负压，所述第一负压小于所述第二负压。

23.根据权利要求22所述的集成电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵包括串联的第一级负压电荷泵、第二级负压电荷泵和第三级负压电荷泵，所述第一级负压电荷泵和所述第二级负压电荷泵分别包括一个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵包括并联的两个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵的两个负压电荷泵单元的输出端口被分别作为所述多级负压电荷泵的第一输出端口和第二输出端口，所述纹波抑制场效应管的漏极与所述第一输出端口电连接，所述纹波抑制场效应管的栅极与所述第二输出端口电连接，所述纹波抑制场效应管的源极产生所述第二负压和所述第一负压。

24.根据权利要求18所述的集成电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵还包括第一纹波抑制场效应管和第二纹波抑制场效应管，以分别产生第一负压和第二负压，所述第一负压小于所述第二负压。

25.根据权利要求24所述的集成电路，其特征在于，所述纹波抑制场效应管包括第一纹波抑制场效应管和第二纹波抑制场效应管，所述多级负压电荷泵包括串联的第一级负压电荷泵、第二级负压电荷泵和第三级负压电荷泵，所述第一级负压电荷泵和所述第二级负压电荷泵分别包括一个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵包括并联的两个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵的两个负压电荷泵单元的输出端口被分别作为所述多级负压电荷泵的第一输出端口和第二输出端口，所述第一纹波抑制场效应管的漏极与所述第一输出端口电连接，所述第一纹波抑制场效应管的栅极与所述第二输出端口电连接，所述第一纹波抑制场效应管的源极产生所述第二负压，所述第二纹波抑制场效应管的漏极与所述第一输出端口电连接，所述第二纹波抑制场效应管的栅极与所述第二输出端口电连接，所述第二纹波抑制场效应管的源极产生所述第一负压。

26.根据权利要求20、22或24所述的集成电路，其特征在于，所述第二负压被配置为负电源轨的电压。

27.根据权利要求18所述的集成电路，其特征在于，所述负压电荷泵电路还包括：

28.根据权利要求20、22或24所述的集成电路，其特征在于，所述纹波抑制场效应管为pmos晶体管。

29.根据权利要求27所述的集成电路，其特征在于，所述负压电荷泵单元包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和时序产生器，其中，所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管和所述第四场效应管的源极均与公共节点电连接，所述公共节点与所述集成电路的地电位电连接以及通过所述第一电容与所述负压电荷泵单元的输出端口电连接，所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管、所述第四场效应管的漏极分别通过所述第二电容、所述第三电容、所述第四电容和第五电容与所述时序产生器电连接，所述第二场效应管和所述第三场效应管的栅极与所述第一场效应管的漏极电连接，所述第一场效应管和所述第四场效应管的栅极与所述第二场效应管的漏极电连接，所述第五场效应管的源极与所述负压电荷泵单元的输出端口电连接、栅极与所述第三场效应管的漏极电连接、漏极与所述第四场效应管的漏极电连接，所述第六场效应管的源极与所述负压电荷泵单元的输出端口电连接、栅极与所述第四场效应管的漏极电连接、漏极与所述第三场效应管的漏极电连接。

30.根据权利要求29所述的集成电路，其特征在于，所述时序产生器被配置为向所述负压电荷泵单元中的各场效应管提供控制电平信号，以控制所述负压电荷泵单元输出相应的负电平值信号，所述控制电平信号包括低电平信号或高电平信号，所述低电平信号为零电平信号，所述高电平信号为所述参考电压。

31.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求1-30中任一项所述的集成电路。

32.一种负压电荷泵电路，其特征在于，所述负压电荷泵电路包括：

33.根据权利要求32所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述负压电荷泵电路被集成在如权利要求1-30中任一项所述的集成电路上，其中，所述第一负压的电位为第一负电位，所述集成电路的半导体衬底被偏置为所述第一负电位，以使得所述集成电路上的放大器电路支持负压共模输入，所述第一负电位与所述放大器电路的电路结构相匹配。

34.根据权利要求32所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵直接产生第一负压。

35.根据权利要求34所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵还包括：

36.根据权利要求35所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵包括串联的第一级负压电荷泵、第二级负压电荷泵和第三级负压电荷泵，所述第一级负压电荷泵和所述第二级负压电荷泵分别包括一个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵包括并联的两个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵的两个负压电荷泵单元的输出端口被分别作为所述多级负压电荷泵的第一输出端口和第二输出端口，所述纹波抑制场效应管的漏极与所述第一输出端口电连接，所述第一输出端口产生所述第一负压，所述纹波抑制场效应管的栅极与所述第二输出端口电连接，所述纹波抑制场效应管的源极产生所述第二负压。

37.根据权利要求32所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵还包括纹波抑制场效应管，以产生第一负压和第二负压，所述第一负压小于所述第二负压。

38.根据权利要求37所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵包括串联的第一级负压电荷泵、第二级负压电荷泵和第三级负压电荷泵，所述第一级负压电荷泵和所述第二级负压电荷泵分别包括一个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵包括并联的两个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵的两个负压电荷泵单元的输出端口被分别作为所述多级负压电荷泵的第一输出端口和第二输出端口，所述纹波抑制场效应管的漏极与所述第一输出端口电连接，所述纹波抑制场效应管的栅极与所述第二输出端口电连接，所述纹波抑制场效应管的源极产生所述第二负压和所述第一负压。

39.根据权利要求32所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述多级负压电荷泵还包括第一纹波抑制场效应管和第二纹波抑制场效应管，以分别产生第一负压和第二负压，所述第一负压小于所述第二负压。

40.根据权利要求39所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述纹波抑制场效应管包括第一纹波抑制场效应管和第二纹波抑制场效应管，所述多级负压电荷泵包括串联的第一级负压电荷泵、第二级负压电荷泵和第三级负压电荷泵，所述第一级负压电荷泵和所述第二级负压电荷泵分别包括一个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵包括并联的两个负压电荷泵单元，所述第三级负压电荷泵的两个负压电荷泵单元的输出端口被分别作为所述多级负压电荷泵的第一输出端口和第二输出端口，所述第一纹波抑制场效应管的漏极与所述第一输出端口电连接，所述第一纹波抑制场效应管的栅极与所述第二输出端口电连接，所述第一纹波抑制场效应管的源极产生所述第二负压，所述第二纹波抑制场效应管的漏极与所述第一输出端口电连接，所述第二纹波抑制场效应管的栅极与所述第二输出端口电连接，所述第二纹波抑制场效应管的源极产生所述第一负压。

41.根据权利要求35、37或39所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述第二负压被配置为负电源轨的电压。

42.根据权利要求32所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述负压电荷泵电路还包括：

43.根据权利要求35、37或39所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述纹波抑制场效应管为pmos晶体管。

44.根据权利要求42所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述负压电荷泵单元包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和时序产生器，其中，所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管和所述第四场效应管的源极均与公共节点电连接，所述公共节点与集成电路的地电位电连接以及通过所述第一电容与所述负压电荷泵单元的输出端口电连接，所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管、所述第四场效应管的漏极分别通过所述第二电容、所述第三电容、所述第四电容和第五电容与所述时序产生器电连接，所述第二场效应管和所述第三场效应管的栅极与所述第一场效应管的漏极电连接，所述第一场效应管和所述第四场效应管的栅极与所述第二场效应管的漏极电连接，所述第五场效应管的源极与所述负压电荷泵单元的输出端口电连接、栅极与所述第三场效应管的漏极电连接、漏极与所述第四场效应管的漏极电连接，所述第六场效应管的源极与所述负压电荷泵单元的输出端口电连接、栅极与所述第四场效应管的漏极电连接、漏极与所述第三场效应管的漏极电连接。

45.根据权利要求44所述的负压电荷泵电路，其特征在于，所述时序产生器被配置为向所述负压电荷泵单元中的各场效应管提供控制电平信号，以控制所述负压电荷泵单元输出相应的负电平值信号，所述控制电平信号包括低电平信号或高电平信号，所述低电平信号为零电平信号，所述高电平信号为所述参考电压。