專利名稱：三端自反饋線性恒流器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體功率器件及其制備方法，特別是一種LED照明用的驅(qū)動(dòng)器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于LED具有使用壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、低功耗的特性，可以滿足高效能、無(wú)汞化、多元化和藝術(shù)化的當(dāng)今世界照明領(lǐng)域的發(fā)展需要。伴隨著LED研發(fā)的迅速更新，LED的應(yīng)用領(lǐng)域從最初簡(jiǎn)單的電器指示燈、LED顯示屏發(fā)展到了 LED背光源、景觀照明、室內(nèi)裝飾燈等其他領(lǐng)域，尤其在汽車尾燈、廣告牌、裝飾照明、電冰箱和洗衣機(jī)照明的應(yīng)用中，LED正在大量替代原有的氖燈及鎢絲燈泡，具有巨大的市場(chǎng)潛力。但LED的驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)面臨著不少挑戰(zhàn)， 一方面LED的亮度會(huì)隨著電流及溫度的變化而漂移；另一方面，市場(chǎng)需求更經(jīng)濟(jì)更環(huán)保的驅(qū)動(dòng)器。目前，市場(chǎng)上典型的LED驅(qū)動(dòng)器有三類開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器、線性穩(wěn)壓器和電阻型驅(qū)動(dòng)器。其中，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的能效高，并提供極佳的亮度控制，但同時(shí)價(jià)格也相對(duì)較高；線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)，提供穩(wěn)流及過(guò)流保護(hù)，具有外部電流設(shè)定點(diǎn)，且沒(méi)有電磁兼容性EMC問(wèn)題；電阻型驅(qū)動(dòng)器利用電阻這樣的簡(jiǎn)單分立器件，限制LED串電流，價(jià)格較低，同樣易于設(shè)計(jì)，且沒(méi)有EMC問(wèn)題。在諸如汽車尾燈的LED應(yīng)用中，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)復(fù)雜，存在電磁干擾，不太適合，線性穩(wěn)壓器不太經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，電阻型驅(qū)動(dòng)器成本較低且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但這種驅(qū)動(dòng)器的工作電流和工作電壓呈線性關(guān)系，在低電壓條件下，正向電流較低，會(huì)導(dǎo)致LED亮度不足，高電壓下，通過(guò)LED的電流很高，且在負(fù)載突降等瞬態(tài)條件下，LED可能受損。因此， 希望能夠有一種比開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和普通線性穩(wěn)壓器經(jīng)濟(jì)、但在性能上又比電阻型驅(qū)動(dòng)高出許多的驅(qū)動(dòng)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三端自反饋線性恒流器及其制備方法，要解決的技術(shù)問(wèn)題是高性價(jià)比及可靠驅(qū)動(dòng)LED。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種三端自反饋線性恒流器，所述三端自反饋線性恒流器由N溝道PN結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體、電阻和可調(diào)電阻構(gòu)成，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體的源端同電阻的一端相連，場(chǎng)效應(yīng)晶體的柵端連接到電阻的另一端，可調(diào)電阻與電阻并聯(lián)。本發(fā)明的電阻為多晶硅電阻，場(chǎng)效應(yīng)晶體和多晶硅電阻集成于同一芯片上，可調(diào)電阻外接。本發(fā)明的場(chǎng)效應(yīng)晶體設(shè)有P+襯底、P+襯底背面的金屬化陰極、P+襯底正面的N_外延層、N—外延層中的高摻雜P+環(huán)、N—外延層中的N—阱區(qū)、位于N—阱區(qū)中的N—接觸區(qū)和位于 N_接觸區(qū)中間部位的N+接觸區(qū)、位于兩個(gè)N_接觸區(qū)之間的P+柵區(qū)、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層、N+接觸區(qū)表面的源電極金屬層和漏電極金屬層；所述P+柵極延伸出N—阱區(qū)的邊緣與高摻雜P+環(huán)相連，P+環(huán)上面設(shè)有柵金屬層。
本發(fā)明的場(chǎng)效應(yīng)晶體設(shè)有P+襯底、P+襯底背面的金屬化陰極、P+襯底正面的P_外延層、P—外延層中的高摻雜P+環(huán)、P—外延層中的N—阱區(qū)、位于N—阱區(qū)中的N—接觸區(qū)和位于 Ν_接觸區(qū)中間部位的N+接觸區(qū)、位于兩個(gè)Ν_接觸區(qū)之間的P+柵區(qū)、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層、N+接觸區(qū)表面的源電極金屬層和漏電極金屬層；所述P+柵極延伸出N—阱區(qū)的邊緣與高摻雜P+環(huán)相連，P+環(huán)上面設(shè)有柵金屬層。本發(fā)明的場(chǎng)效應(yīng)晶體設(shè)有N+襯底、N+襯底背面的金屬化陰極、N+襯底正面的P—外延層、P—外延層中的高摻雜N+環(huán)、P—外延層中的P—阱區(qū)、位于P—阱區(qū)中的P—接觸區(qū)和位于 Ρ_接觸區(qū)中間部位的P+接觸區(qū)、位于兩個(gè)Ρ_接觸區(qū)之間的N+柵區(qū)、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層、P+接觸區(qū)表面的源電極金屬層和漏電極金屬層；所述N+柵極延伸出P—阱區(qū)的邊緣與高摻雜N+環(huán)相連，N+環(huán)上面設(shè)有柵金屬層。本發(fā)明的場(chǎng)效應(yīng)晶體設(shè)有N+襯底、N+襯底背面的金屬化陰極、N+襯底正面的N—外延層、N—外延層中的高摻雜N+環(huán)、N—外延層中的P—阱區(qū)、位于P—阱區(qū)中的P—接觸區(qū)和位于 Ρ_接觸區(qū)中間部位的P+接觸區(qū)、位于兩個(gè)Ρ_接觸區(qū)之間的N+柵區(qū)、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層、P+接觸區(qū)表面的源電極金屬層和漏電極金屬層；所述N+柵極延伸出P—阱區(qū)的邊緣與高摻雜N+環(huán)相連，N+環(huán)上面設(shè)有柵金屬層。本發(fā)明的多晶電阻一端與場(chǎng)效應(yīng)晶體的源電極金屬層相連，另一端接?xùn)沤饘賹樱?通過(guò)柵金屬層與P+環(huán)相連。本發(fā)明的可調(diào)電阻引腳與源電極金屬層連接，可調(diào)電阻通過(guò)從源極金屬層上引出的引腳串接到金屬化陰極引出的引腳。本發(fā)明的多晶硅電阻是阱電阻或者金屬電阻，所述襯底采用半導(dǎo)體材料硅、碳化硅、砷化鎵或者氮化鎵。一種三端自反饋線性恒流器的制備方法，包括以下步驟一、制備外延層，采用電阻率為0.01Ω · cm, <100>晶向的硅片，摻雜雜質(zhì)為硼，摻雜濃度為8. 49E18cnT3，形成P+襯底；在P+襯底上，摻雜雜質(zhì)N型外延層為硼，摻雜濃度為1. llE15cnT3，P型外延層為磷，摻雜濃度為3. 69EHcm3，形成厚度為15um的外延層；二、離子注入與推結(jié)，在外延層上部外圍一周采用IOOkev的注入能量，劑量為6el5，注入P，然后在1150°C下推結(jié)100分鐘，形成高摻雜P+或N+環(huán)；在外延層中心部位，采用SOkev的能量注入，劑量為&12，注入P或B，然后在1150°C下推結(jié)100分鐘，形成N—或P—阱區(qū)；三、離子注入，在N—或P—阱區(qū)中，采用60kev 的注入能量，劑量為5el5，注入P或B，形成N+或P+接觸區(qū)；在N—或P—阱區(qū)中，采用60kev 的注入能量，5E15cm-2的注入劑量進(jìn)行硼或摻雜，形成P+或N+柵區(qū)；在N—或P—阱區(qū)中、N+ 或P+接觸區(qū)兩側(cè)，采用120kev注入能量，lE15cnT2的注入劑量進(jìn)行磷或硼摻雜，形成N—或 P_接觸區(qū)；四、采用常壓化學(xué)汽相淀積按現(xiàn)有技術(shù)先形成厚度為200nm的純硅酸鹽玻璃，再在純硅酸鹽玻璃上按現(xiàn)有技術(shù)形成600nm的硼磷硅玻璃，然后在純氮?dú)獾姆諊乱悦糠昼?5°C的升溫速度至875°C，退火30分鐘自然冷卻至室溫，形成氧化層；五、多晶硅的淀積與刻蝕，采用低壓化學(xué)汽相淀積，在氧化層上淀積厚度為0. 6um的多晶硅層，溫度為637°C，真空度為25 130Pa，反應(yīng)氣體為SiH4和N2，體積比為1 4 ；淀積多晶硅后，采用60kev注入能量，摻雜劑量為5E15cm_2進(jìn)行磷摻雜，形成多晶電阻膜，然后刻蝕出多晶硅電阻圖形，形成多晶硅電阻；六、刻蝕接觸孔，采用現(xiàn)有技術(shù)淀積光刻膠、顯影、光刻、濕法+干法刻蝕，形成礦或P+接觸區(qū)和多晶硅電阻上面的接觸孔；七、金屬的淀積與刻蝕，采用現(xiàn)有技術(shù)金屬濺射、淀積光刻膠、顯影、光刻、干法刻蝕，在P+襯底背面形成金屬化陰極，在N+或P+接觸區(qū)上形成源電極金屬層，在N—或P—接觸區(qū)上形成漏電極金屬層，在P+或N+環(huán)形成柵金屬層；八、 采用現(xiàn)有技術(shù)淀積光刻膠、顯影及光刻、干法刻蝕在區(qū)域上形成外接可調(diào)電阻的焊接區(qū)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在交流電壓增加時(shí)仍保持恒流輸出、達(dá)到LED閾值電壓后LED導(dǎo)通無(wú)延遲、低電壓時(shí)LED保持明亮，以及保持LED免受電壓浪涌影響，與電阻型驅(qū)動(dòng)器相比，本發(fā)明的三端自反饋線性恒流器在寬電壓范圍下可保持LED亮度恒定，且在高輸入電壓時(shí)保護(hù)LED，使其免于過(guò)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED的保護(hù)，成本低，具有輸出穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的三端自反饋線性恒流器的電路原理圖。圖2是本發(fā)明的三端自反饋線性恒流器中的N溝道JFET結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的三端自反饋線性恒流器的JFET的電學(xué)特性仿真曲線圖。圖4是本發(fā)明的三端自反饋線性恒流器的仿真結(jié)果圖。圖5是本發(fā)明的三端自反饋線性恒流器的溫度仿真結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明的三端自反饋線性恒流器，由一個(gè)N溝道PN結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體 JFET(JFET器件)、一個(gè)多晶硅電阻R和外接可調(diào)電阻Ratu構(gòu)成。JFET的源端S同多晶硅電阻R的一端相連，JFET的柵端G連接到多晶硅電阻R的另一端，Radj通過(guò)JFET源端引出的 Adj引腳與R并聯(lián)，到三端自反饋線性恒流器的陰極，構(gòu)成三端自反饋線性恒流器。所述JFET器件和多晶硅電阻R集成于同一芯片上，構(gòu)成雙端自反饋線性恒流器。如圖2所示，所述JFET器件設(shè)有P+襯底2、P+襯底2背面的金屬化陰極1、P+襯底 2正面的N_外延層3、N_外延層3中的高摻雜P+環(huán)4、N_外延層3中的N_阱區(qū)5、位于N_阱區(qū)5中的N—接觸區(qū)8和位于N—接觸區(qū)8中間部位的N+接觸區(qū)6、位于兩個(gè)N—接觸區(qū)8之間的P+柵區(qū)7、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層9、N+接觸區(qū)6表面的源電極金屬層10和漏電極金屬層11。其中P+柵極7延伸出N—阱區(qū)5的邊緣與高摻雜P+環(huán)4相連，P+環(huán)4上面設(shè)有柵金屬層13。所述多晶電阻12 —端與JFET器件的源電極金屬層10相連，另一端接?xùn)沤饘賹?13，通過(guò)柵金屬層13與P+環(huán)4相連。Adj引腳與源電極金屬層10連接，外接可調(diào)電阻Radj 通過(guò)從源極金屬層10上引出的引腳Adj串接到金屬化陰極1引出的引腳。所述多晶硅電阻12是阱電阻或者金屬電阻。襯底2采用半導(dǎo)體材料硅、碳化硅、 砷化鎵或者氮化鎵。或，所述JFET器件設(shè)有P+襯底2、P+襯底2背面的金屬化陰極1、P+襯底2正面的 P"外延層3、P_外延層3中的高摻雜P+環(huán)4、P_外延層3中的N—阱區(qū)5、位于N—阱區(qū)5中的 N—接觸區(qū)8和位于N—接觸區(qū)8中間部位的N+接觸區(qū)6、位于兩個(gè)N—接觸區(qū)8之間的P+柵區(qū)7、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層9、N+接觸區(qū)6表面的源電極金屬層10和漏電極金屬層 11。其中P+柵極7延伸出N—阱區(qū)5的邊緣與高摻雜P+環(huán)4相連，P+環(huán)4上面設(shè)有柵金屬層13。
或，所述JFET器件設(shè)有N+襯底2、N+襯底2背面的金屬化陰極1、N+襯底2正面的 P"外延層3、P_外延層3中的高摻雜N+環(huán)4、P_外延層3中的P—阱區(qū)5、位于P—阱區(qū)5中的 P"接觸區(qū)8和位于P—接觸區(qū)8中間部位的P+接觸區(qū)6、位于兩個(gè)P—接觸區(qū)8之間的N+柵區(qū)7、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層9、P+接觸區(qū)6表面的源電極金屬層10和漏電極金屬層 11。其中N+柵極7延伸出P—阱區(qū)5的邊緣與高摻雜N+環(huán)4相連，N+環(huán)4上面設(shè)有柵金屬層13?；颍鯦FET器件設(shè)有N+襯底2、Ν+襯底2背面的金屬化陰極1、Ν+襯底2正面的 N—外延層3、Ν_外延層3中的高摻雜N+環(huán)4、Ν_外延層3中的P—阱區(qū)5、位于P—阱區(qū)5中的 P"接觸區(qū)8和位于P—接觸區(qū)8中間部位的P+接觸區(qū)6、位于兩個(gè)P—接觸區(qū)8之間的N+柵區(qū)7、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層9、P+接觸區(qū)6表面的源電極金屬層10和漏電極金屬層 11。其中N+柵極7延伸出P—阱區(qū)5的邊緣與高摻雜N+環(huán)4相連，N+環(huán)4上面設(shè)有柵金屬層13。如圖3所示，本發(fā)明的三端自反饋線性恒流器的制備工藝，包括以下步驟一、制備外延層，采用電阻率為0.01 Ω · cm, <100>晶向的硅片，摻雜雜質(zhì)為硼，摻雜濃度為8. 49E18cnT3，形成P+襯底2。在P+襯底2上，摻雜雜質(zhì)N型外延層為硼，摻雜濃度為1. llE15cnT3，P型外延層為磷，摻雜濃度為3. 69EHcm 3，形成厚度為15um的外延層3。二、離子注入與推結(jié)，在外延層3上部外圍一周采用IOOkev的注入能量，劑量為 6el5，注入P，然后在1150°C下推結(jié)100分鐘，形成高摻雜P+(或N+)環(huán)4。在外延層3中心部位，采用SOkev的能量注入，劑量為5el2，注入P (或B)，然后在1150°C下推結(jié)100分鐘， 形成N_ (或P_)阱區(qū)5。三、離子注入，在N—(或P—)阱區(qū)5中，采用60kev的注入能量，劑量為5el5，注入 P(或B)，形成N+(或P+)接觸區(qū)6。在(或P_)阱區(qū)5中，采用60kev的注入能量，5E15cm_2 的注入劑量進(jìn)行硼(或磷)摻雜，形成P+(或N+)柵區(qū)7。在N—(或P—)阱區(qū)5中、N+(或P+) 接觸區(qū)6兩側(cè)，采用120kev注入能量，lE15cm_2的注入劑量進(jìn)行磷(或硼)摻雜，形成N_ (或 P_)接觸區(qū)8。四、采用常壓化學(xué)汽相淀積APCVD方法，在所述區(qū)域4、5、6、7、8上按現(xiàn)有技術(shù)先形成厚度為200nm的純硅酸鹽玻璃USG。再在USG上按現(xiàn)有技術(shù)形成600nm的硼磷硅玻璃 BPSG。然后在純氮?dú)獾姆諊乱悦糠昼?°C的升溫速度至875°C，退火30分鐘自然冷卻至室溫，形成氧化層9。五、多晶硅的淀積與刻蝕，采用低壓化學(xué)汽相淀積LPCVD方法，在氧化層9上淀積厚度為0. 6um的多晶硅層，溫度為637°C，真空度為25 130Pa，反應(yīng)氣體為SiHjPN2，體積比為1 4;淀積多晶硅后，采用60kev注入能量，摻雜劑量為5E15cm_2進(jìn)行磷摻雜，形成多晶電阻膜，然后用一層掩膜版干法刻蝕出多晶硅電阻圖形，形成多晶硅電阻12，電阻值為 1-20歐姆。六、刻蝕接觸孔，采用現(xiàn)有技術(shù)淀積光刻膠、顯影、光刻、濕法+干法刻蝕，形成 N+(或P+)接觸區(qū)6和多晶硅電阻12上面的接觸孔。七、金屬的淀積與刻蝕，采用現(xiàn)有技術(shù)金屬濺射、淀積光刻膠、顯影、光刻、干法刻蝕，在P+襯底2背面形成金屬化陰極1，在N+(或P+)接觸區(qū)6上形成源電極金屬層10，在 N_(或P—)接觸區(qū)8上形成漏電極金屬層11，在P+(或N+)環(huán)4形成柵金屬層13。
八、外接可調(diào)電阻Radj，采用現(xiàn)有技術(shù)淀積光刻膠、顯影及光刻、干法刻蝕在區(qū)域10 上形成外接可調(diào)電阻的焊接區(qū)pad?？烧{(diào)電阻Ratlj阻值為I-IK歐姆。三端自反饋線性恒流器使用時(shí)，JFET的漏端D接電源正極，多晶硅電阻R的另一端經(jīng)發(fā)光二極管LEG接電源負(fù)極。JFET的低工作電壓和高輸出阻抗使得其非常適合作為恒流源。起始狀態(tài)，JFET的漏源Vds為零，流過(guò)JFET的電流Id也為零，多晶硅電阻R上的壓降\等于JFET的源柵電壓Vse也為零，也即Ves = 0。當(dāng)Vds增大時(shí)，JFET處于線性區(qū)并且 Id逐漸增大，Vsg也增大。由于VDe = VDS+VSG,因此JFET將隨著漏端電位的升高而首先在柵極靠近漏端的地方發(fā)生溝道夾斷，從而達(dá)到電流飽和。多晶硅電阻R不僅起著給JFET提供柵壓的作用，而且與JFET —起構(gòu)成負(fù)反饋使得JFET輸出阻抗更大，飽和電流更平穩(wěn)。其工作原理如下JFET進(jìn)入飽和區(qū)后由于溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)以及漏區(qū)靜電場(chǎng)對(duì)溝道區(qū)的反饋?zhàn)饔檬沟肑FET的溝道電流Id并不飽和，也即流經(jīng)多晶硅電阻R的電流會(huì)有所增大，使得\ = -Vgs也增大，然而由N溝道JFET的輸出特性知Ves越負(fù)，電流Id越小，因此多晶硅電阻R實(shí)際上與JFET構(gòu)成一道負(fù)反饋，使得JFET飽和電流穩(wěn)定。JFET的飽和電流經(jīng)由多晶硅電阻R流出后給LED提供恒定的電流，在應(yīng)用中這電流稱為恒流器的輸出電流 I腦(1@)。同時(shí)JFET輸出電流具有負(fù)溫特性，從而保證了芯片的可靠性。在多晶硅電阻R 兩端并聯(lián)一個(gè)可調(diào)電阻Radj，調(diào)節(jié)恒流器的輸出電流Ikk的大小，以滿足用戶需求的多樣性而不需要重新設(shè)計(jì)器件。如圖3所示，使用具有3GHz運(yùn)行頻率2G內(nèi)存的臺(tái)式電腦，在Iinux環(huán)境下采用 MEDICI軟件，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的三端自反饋線性恒流器中的JFET的電學(xué)特性進(jìn)行仿真。仿真條件為室溫下，柵壓Vgs = OV,其中V(Clrain)表示漏端電壓，i (drain)表示漏端電流。由 JFET的元胞的電學(xué)特性仿真曲線可以看出其線電流在8. 0e-6A/um附近，曲線較為平穩(wěn)。如圖4所示，使用SUN工作站，在Iinux環(huán)境下采用MEDICI軟件，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的三端自反饋線性恒流器進(jìn)行仿真。圖中Vak表示該恒流器陰陽(yáng)兩極間的電壓，以其中核心器件為N溝道JFET器件的線性恒流器為例，其中陽(yáng)極指該恒流器接高電位的一端，陰極為該恒流器接低電位的一端；表示該恒流器的輸出電流。從仿真曲線可以看出，由于柵壓負(fù)反饋的作用，曲線較圖4中的I-V特性曲線更加平穩(wěn)。陰極到陽(yáng)極電壓Vak在IOv到 120v的范圍內(nèi)，輸出電流能夠基本穩(wěn)定在35mA，起到了恒流的效果。外接可調(diào)電阻Radj 由于與內(nèi)部集成的多晶硅電阻R相并聯(lián)，使得總的電阻減小，在一定的電流下，其上壓降降低，即JFET器件的柵壓的絕對(duì)值降低，根據(jù)JFET器件工作原理知其飽和電流將升高，即輸出電流增大，當(dāng)Ratu阻值為零歐姆時(shí)(即該管腳浮空時(shí))，Ikk達(dá)到最大值。如圖5所示，使用SUN工作站，在Iinux環(huán)境下采用MEDICI軟件，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的三端自反饋線性恒流器在不同的溫度下仿真，其中Vak表示該恒流器陰陽(yáng)兩極間的電壓，Ikk表示該恒流器的輸出電流。從圖中可以看出，該恒流器具有負(fù)溫特性，變化率約為 0. OlmA/"C。本發(fā)明的三端自反饋線性恒流器的輸出電流、開(kāi)啟電壓和器件耐壓皆由制備的工藝參數(shù)決定，調(diào)節(jié)工藝參數(shù)將能夠獲得不同恒流值和耐壓的三端自反饋線性恒流器。本發(fā)明的三端自反饋線性恒流器的最大特點(diǎn)在于能夠通過(guò)Adj引腳外接一個(gè)可調(diào)電阻Ratu到陰極引腳而實(shí)現(xiàn)輸出電流Ikk在一定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，當(dāng)Ratu阻值為零歐姆時(shí)， Ikk達(dá)到最大值。
權(quán)利要求
1.一種三端自反饋線性恒流器，其特征在于所述三端自反饋線性恒流器由N溝道PN 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體(JFET)、電阻(R)和可調(diào)電阻(Radj)構(gòu)成，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體(JFET)的源端 ⑶同電阻(R)的一端相連，場(chǎng)效應(yīng)晶體(JFET)的柵端(G)連接到電阻(R)的另一端，可調(diào)電阻(Radj)與電阻(R)并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三端自反饋線性恒流器，其特征在于所述電阻(R)為多晶硅電阻，場(chǎng)效應(yīng)晶體(JFET)和多晶硅電阻(R)集成于同一芯片上，可調(diào)電阻(Ratu)外接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三端自反饋線性恒流器，其特征在于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體 (JFET)設(shè)有P+襯底O)、P+襯底(2)背面的金屬化陰極(1)、P+襯底O)正面的N_外延層 (3)、N_外延層(3)中的高摻雜P+環(huán)⑷、N_外延層(3)中的N_阱區(qū)(5)、位于N_阱區(qū)(5) 中的N—接觸區(qū)⑶和位于N—接觸區(qū)⑶中間部位的N+接觸區(qū)(6)、位于兩個(gè)N—接觸區(qū)⑶ 之間的P+柵區(qū)(7)、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層(9)、N+接觸區(qū)(6)表面的源電極金屬層 (10)和漏電極金屬層(11)；所述P+柵極(7)延伸出N—阱區(qū)(5)的邊緣與高摻雜P+環(huán)⑷ 相連，P+環(huán)(4)上面設(shè)有柵金屬層(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三端自反饋線性恒流器，其特征在于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體 (JFET)設(shè)有P+襯底O)、P+襯底(2)背面的金屬化陰極(1)、P+襯底O)正面的P_外延層 (3)、F外延層(3)中的高摻雜P+環(huán)⑷、F外延層(3)中的N_阱區(qū)(5)、位于N_阱區(qū)(5) 中的N—接觸區(qū)⑶和位于N—接觸區(qū)⑶中間部位的N+接觸區(qū)(6)、位于兩個(gè)N—接觸區(qū)⑶ 之間的P+柵區(qū)(7)、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層(9)、N+接觸區(qū)(6)表面的源電極金屬層 (10)和漏電極金屬層(11)；所述P+柵極(7)延伸出N—阱區(qū)(5)的邊緣與高摻雜P+環(huán)⑷ 相連，P+環(huán)(4)上面設(shè)有柵金屬層(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三端自反饋線性恒流器，其特征在于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體 (JFET)設(shè)有N+襯底O)、N+襯底(2)背面的金屬化陰極(1)、N+襯底O)正面的P—外延層 (3)、P_外延層(3)中的高摻雜N+環(huán)(4)、P_外延層(3)中的P_阱區(qū)(5)、位于P_阱區(qū)(5) 中的P—接觸區(qū)⑶和位于P—接觸區(qū)⑶中間部位的P+接觸區(qū)(6)、位于兩個(gè)P—接觸區(qū)⑶ 之間的N+柵區(qū)(7)、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層(9)、P+接觸區(qū)(6)表面的源電極金屬層 (10)和漏電極金屬層(11)；所述N+柵極(7)延伸出P—阱區(qū)(5)的邊緣與高摻雜N+環(huán)(4) 相連，N+環(huán)(4)上面設(shè)有柵金屬層(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三端自反饋線性恒流器，其特征在于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體 (JFET)設(shè)有N+襯底O)、N+襯底(2)背面的金屬化陰極(1)、Ν+襯底O)正面的N—外延層 (3)、Ν_外延層(3)中的高摻雜N+環(huán)(4)、Ν_外延層(3)中的F阱區(qū)(5)、位于F阱區(qū)(5) 中的P—接觸區(qū)⑶和位于P—接觸區(qū)⑶中間部位的P+接觸區(qū)(6)、位于兩個(gè)P—接觸區(qū)⑶ 之間的N+柵區(qū)(7)、覆蓋在整個(gè)硅表面的氧化層(9)、P+接觸區(qū)(6)表面的源電極金屬層 (10)和漏電極金屬層(11)；所述N+柵極(7)延伸出P—阱區(qū)(5)的邊緣與高摻雜N+環(huán)(4) 相連，N+環(huán)(4)上面設(shè)有柵金屬層(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5或6所述的三端自反饋線性恒流器，其特征在于所述多晶電阻(12) —端與場(chǎng)效應(yīng)晶體(JFET)的源電極金屬層(10)相連，另一端接?xùn)沤饘賹?13)，通過(guò)柵金屬層(13)與P+環(huán)(4)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三端自反饋線性恒流器，其特征在于所述可調(diào)電阻(Ratu)引腳與源電極金屬層(10)連接，可調(diào)電阻(Radj)通過(guò)從源極金屬層(10)上引出的引腳串接到金屬化陰極(1)引出的引腳。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三端自反饋線性恒流器，其特征在于所述多晶硅電阻(12) 是阱電阻或者金屬電阻，所述襯底( 采用半導(dǎo)體材料硅、碳化硅、砷化鎵或者氮化鎵。
10.一種三端自反饋線性恒流器的制備方法，包括以下步驟一、制備外延層，采用電阻率為0.01Ω · cm, <100>晶向的硅片，摻雜雜質(zhì)為硼，摻雜濃度為8. 49E18cnT3，形成P+襯底O)；在P+襯底( 上，摻雜雜質(zhì)N型外延層為硼，摻雜濃度為1. llE15cnT3，P型外延層為磷，摻雜濃度為3.69EHcm3，形成厚度為15um的外延層(3) ；二、離子注入與推結(jié)，在外延層(3)上部外圍一周采用IOOkev的注入能量，劑量為6el5，注入P，然后在1150°C下推結(jié)100 分鐘，形成高摻雜P+或N+環(huán)；在外延層(3)中心部位，采用SOkev的能量注入，劑量為 M12，注入P或B，然后在1150°C下推結(jié)100分鐘，形成N—或P—阱區(qū)(5)；三、離子注入，在或？_阱區(qū)(5)中，采用60kev的注入能量，劑量為Μ15，注入P或B，形成N+或P+接觸區(qū) (6)；在N—或P—阱區(qū)(5)中，采用60kev的注入能量，5E15cnT2的注入劑量進(jìn)行硼或摻雜，形成P+或N+柵區(qū)(7)；在N—或P—阱區(qū)(5)中、N+或P+接觸區(qū)(6)兩側(cè)，采用120kev注入能量，lE15Cm_2的注入劑量進(jìn)行磷或硼摻雜，形成N—或P—接觸區(qū)(8)；四、采用常壓化學(xué)汽相淀積按現(xiàn)有技術(shù)先形成厚度為200nm的純硅酸鹽玻璃，再在純硅酸鹽玻璃上按現(xiàn)有技術(shù)形成 600nm的硼磷硅玻璃，然后在純氮?dú)獾姆諊乱悦糠昼?°C的升溫速度至875°C，退火30分鐘自然冷卻至室溫，形成氧化層(9)；五、多晶硅的淀積與刻蝕，采用低壓化學(xué)汽相淀積，在氧化層(9)上淀積厚度為0. 6um的多晶硅層，溫度為637°C，真空度為25 130Pa，反應(yīng)氣體為SiH4和N2，體積比為1 4 ；淀積多晶硅后，采用60kev注入能量，摻雜劑量為5E15cm_2 進(jìn)行磷摻雜，形成多晶電阻膜，然后刻蝕出多晶硅電阻圖形，形成多晶硅電阻(12)；六、刻蝕接觸孔，采用現(xiàn)有技術(shù)淀積光刻膠、顯影、光刻、濕法+干法刻蝕，形成N+或P+接觸區(qū)(6) 和多晶硅電阻(1 上面的接觸孔；七、金屬的淀積與刻蝕，采用現(xiàn)有技術(shù)金屬濺射、淀積光刻膠、顯影、光刻、干法刻蝕，在P+襯底( 背面形成金屬化陰極(1)，在N+或P+接觸區(qū)(6) 上形成源電極金屬層(10)，在N—或P—接觸區(qū)(8)上形成漏電極金屬層(11)，在P+或N+環(huán)(4)形成柵金屬層(1 ；八、采用現(xiàn)有技術(shù)淀積光刻膠、顯影及光刻、干法刻蝕在區(qū)域(10) 上形成外接可調(diào)電阻的焊接區(qū)(pad)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種三端自反饋線性恒流器及其制備方法，要解決的技術(shù)問(wèn)題是高性價(jià)比及可靠驅(qū)動(dòng)LED。本發(fā)明由場(chǎng)效應(yīng)晶體、電阻和可調(diào)電阻構(gòu)成，場(chǎng)效應(yīng)晶體的源端同電阻的一端相連，場(chǎng)效應(yīng)晶體的柵端連接到電阻的另一端，可調(diào)電阻與電阻并聯(lián)。本發(fā)明的制備方法制備外延層，離子注入與推結(jié)，離子注入，化學(xué)汽相淀積，多晶硅的淀積與刻蝕，刻蝕接觸孔，金屬的淀積與刻蝕。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在交流電壓增加時(shí)仍保持恒流輸出、達(dá)到LED閾值電壓后LED導(dǎo)通無(wú)延遲、低電壓時(shí)LED保持明亮，以及保持LED免受電壓浪涌影響，在寬電壓范圍下可保持LED亮度恒定，且在高輸入電壓時(shí)保護(hù)LED，成本低，具有輸出穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L27/098GK102437159SQ20111037388
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者唐文雄, 李澤宏 申請(qǐng)人:深圳市芯威科技有限公司