多晶硅二極管帶隙基準(zhǔn)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及多晶硅二極管帶隙基準(zhǔn)，其中，器件和技術(shù)的代表性實施方式利用至少一個多晶硅二極管并且不利用硅二極管，提供帶隙基準(zhǔn)電壓。所述多晶硅二極管包括三部分，輕摻雜部分在每一端均與一個更重摻雜的部分側(cè)接。
【專利說明】多晶硅二極管帶隙基準(zhǔn)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種帶隙基準(zhǔn)電路，特別是涉及具有多晶硅二極管的帶隙基準(zhǔn)電路、以及其中的多晶硅二極管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)片上器件被限制為僅為應(yīng)用所必需的器件時，高容量半導(dǎo)體制造可使生產(chǎn)成本減少。換言之，制造期間形成在芯片上的器件庫可被簡化為有限的器件類型或器件族的集合。除了其他方面，這也會避免不必要的晶片處理和器件庫支持成本。通過消除至少這些費用，可以獲得顯著的高容量生產(chǎn)成本的節(jié)省。
[0003]約束或限制器件庫的一個后果就是通用電路解決方案可能并非一直都是可行的。例如，對于使用庫中的器件進行組配普通電路來說，某些器件可能無法使用。普通電路設(shè)計可能需要修改，以包括受限的器件庫的器件，而不是例如其他更普遍使用的器件。然而，這不總是被期望的，特別是當(dāng)可用庫器件的性能規(guī)格較不適用于該應(yīng)用時。
[0004]一些解決方案包括將具有所期望的性能特性的器件加入片上器件庫里。這會增加一般都不會用于所述限制器件庫的晶片處理成本和器件庫支持成本，例如增加層、材料、植入物、工藝等。因此，額外器件會增加生產(chǎn)成本。其他解決方案包括生產(chǎn)具有現(xiàn)有器件庫的降低性能的電路。例如，可使用較不精確的器件來形成較不精確的電路。盡管這降低了生產(chǎn)成本，同時卻將器件與電路的應(yīng)用限制在具有較大的誤差容許度和較小的準(zhǔn)確度依靠性的器件與電路上。這減少了器件與電路的實用性，并且會最小化其生產(chǎn)價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種電路，該電路包括:第一多晶硅二極管，被配置為在交流電流密度下工作，第一多晶硅二極管包括:第一部分，具有第一類型的摻雜；第二部分，具有第二類型的摻雜，第二部分相鄰于第一部分；以及第三部分，具有第二類型的摻雜，第三部分相鄰于第二部分并且比第二部分摻雜得更多；以及一個或多個阻抗，基于第一多晶硅二極管在每個交流電流密度下工作所產(chǎn)生的帶隙電壓，在一個或多個阻抗的兩端形成基準(zhǔn)電壓。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，前述電路還包括第二多晶硅二極管，其中，基準(zhǔn)電壓基于從工作在第一電流密度的第一多晶硅二極管和工作在第二電流密度的第二多晶硅二極管生成的帶隙電壓。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中，前述電路包括基于帶隙電壓溫度系數(shù)的帶隙溫度傳感器電路。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中，前述電路包括帶隙基準(zhǔn)電壓電路，帶隙基準(zhǔn)電壓電路基于正向電壓的溫度系數(shù)同工作在第一電流密度的第一多晶硅二極管與工作在第二電流密度的第一多晶硅二極管或第二多晶硅二極管之間的帶隙電壓的第二溫度系數(shù)的結(jié)合。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中，第一多晶硅二極管和第二多晶硅二極管具有基本不同的物理特性和基本相同的工作特性。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中，第二多晶硅二極管具有基本上比第一多晶硅二極管大的物理區(qū)域。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中，前述電路被配置為在電路的輸出處輸出基準(zhǔn)電壓。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中，前述電路被配置為在電路的輸出處輸出基準(zhǔn)電壓。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中，第一多晶硅二極管的至少第一部分、第二部分或第三部分通過用于形成金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的主體區(qū)、柵極區(qū)或源極區(qū)的一個或多個處理步驟形成。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中，第一多晶硅二極管的至少第一部分、第二部分或第三部分通過用于形成金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的主體區(qū)、柵極區(qū)或源極區(qū)的一個或多個處理步驟形成。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種半導(dǎo)體二極管，該半導(dǎo)體二極管包括:第一部分，具有第一類型的摻雜；第二部分，具有第二類型的摻雜，第二部分相鄰于第一部分；以及第三部分，具有第二類型的摻雜，第三部分相鄰于第二部分并且比第二部分摻雜得更多。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其中，第一部分、第二部分和第三部分中的至少一個包括多晶硅材料。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其中，第一部分是比第二部分摻雜得更多。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其中，第一部分和第三部分比第二部分摻雜得更重。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其中，半導(dǎo)體二極管的第一部分和第三部分中的至少一個與功率晶體管器件的源極區(qū)、柵極區(qū)或主體區(qū)中的至少一個保持連續(xù)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其中，二極管摻雜結(jié)構(gòu)包括P+/N-/N+結(jié)構(gòu)或N+/P-/P+結(jié)構(gòu)之一。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提出一種方法，該方法包括:在預(yù)先選定區(qū)域沉積未摻雜的半導(dǎo)體材料；用第一類型的摻雜來摻雜預(yù)先選定區(qū)域；用類型摻雜來更重地摻雜預(yù)先選定區(qū)域的第一部分；以及用第二類型摻雜來更重地摻雜預(yù)先選定區(qū)域的第二部分，以形成具有至少三個相鄰部分的半導(dǎo)體二極管，該三個相鄰部分包括第一部分、中間部分以及
第二部分。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，前述方法還包括用比第一部分的摻雜或第二部分的摻雜更小的摻雜量級的第一類型的摻雜對中間部分進行摻雜。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，前述方法還包括在預(yù)先選定區(qū)域沉積未摻雜的多晶硅材料，以同時形成晶體管柵極并形成三部分多晶硅二極管的一部分。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，前述方法還包括將第一類型的摻雜植入第一部分以形成功率晶體管的主體接觸區(qū)，并將第二類型的摻雜植入第二部分以形成功率晶體管的源極區(qū)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，前述方法還包括形成具有與半導(dǎo)體二極管基本上相同的性能特性的第二半導(dǎo)體二極管，并基于從工作在第一電流密度的半導(dǎo)體二極管和工作在第二電流密度的第二半導(dǎo)體二極管所生成的帶隙電壓與半導(dǎo)體二極管或第二半導(dǎo)體二極管的正向電壓的結(jié)合，形成帶隙基準(zhǔn)電壓電源。[0026]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，其中，第一部分包括現(xiàn)有晶體管器件的主體接觸區(qū)，并且其中，第二部分包括現(xiàn)有晶體管器件的源極區(qū)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，其中，預(yù)先選定區(qū)域包括現(xiàn)有功率晶體管器件的柵極區(qū)。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提出一種方法，該方法包括:在半導(dǎo)體芯片的預(yù)先選定區(qū)域沉積未摻雜的半導(dǎo)體材料；以第一摻雜水平用第一類型的摻雜來摻雜未摻雜的半導(dǎo)體材料的第一部分；以及以第二摻雜水平用第二類型的摻雜來摻雜未摻雜的半導(dǎo)體材料的第二部分，第二部分與第一部分重疊以形成第三部分，該第三部分包括被重疊的第一部分并且具有比第一摻雜水平或第二摻雜水平更低的摻雜水平的第二類型的摻雜。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，該方法還包括用第二類型的摻雜來比用第一類型的摻雜對未摻雜的半導(dǎo)體材料的第一部分進行摻雜時更重地摻雜未摻雜半導(dǎo)體材料的第二部分。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，該方法還包括通過摻雜第一部分和第二部分形成多晶硅二極管，對第一部分和第二部分的摻雜至少包括形成一個或多個的晶體管器件的處理的一部分。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，其中，第一部分、第二部分和第三部分中的至少一個包括多晶娃材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]將參考附圖進行詳細說明。在附圖中，附圖標(biāo)記最左側(cè)的數(shù)字標(biāo)識了附圖標(biāo)記第一次出現(xiàn)的圖。相同附圖標(biāo)記在不同附圖中的使用表示了相似或相同的項目。
[0033]為此，附圖中所示出的器件和系統(tǒng)被示出為具有多個組件。器件和/或系統(tǒng)的各種實現(xiàn)方式，如文中所述，可包括更少的組件并仍位于本公開范圍內(nèi)?？蛇x地，器件和/或系統(tǒng)的其他實現(xiàn)方式可包括額外組件，或所述組件的不同組合，并保持在所述公開的范圍之內(nèi)。
[0034]圖1是示例性半導(dǎo)體芯片的示圖，包括根據(jù)一種實施方式的多個示例性片上器件。
[0035]圖2是示出了根據(jù)兩個實施方式的三部分(three-portion)半導(dǎo)體二極管的兩個示例的示圖。
[0036]圖3示出了根據(jù)示例性實施方式的包括帶隙基準(zhǔn)電壓核心的示例性電路的兩個示意圖。
[0037]圖4是示出了根據(jù)兩個實施方式的示例性二極管特性的示例性溫度系數(shù)的兩組曲線圖。
[0038]圖5是示出了根據(jù)一種實施方式的用于形成三部分二極管的示例性處理的流程圖。
[0039]圖6是根據(jù)一種實施方式的用于形成三部分二極管的示例性處理的示例圖。
[0040]圖7是示出了根據(jù)另一種實施方式的用于形成三部分二極管的另一示例性處理的流程圖。
[0041]圖8是根據(jù)另一種實施方式的用于形成三部分二極管的另一種示例性處理的示例圖?！揪唧w實施方式】
[0042]
[0043]最好簡化片上器件庫，因為這可導(dǎo)致高容量半導(dǎo)體器件生產(chǎn)成本的下降。然而，如果這是以器件或電路性能為代價而實現(xiàn)的，那么簡化的器件庫并不是所期望的。優(yōu)選的是較低成本的簡化的器件庫與期望的器件性能的結(jié)合。
[0044]例如，用于形成對于金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)開關(guān)的保護電路可以使用用于在芯片上生產(chǎn)MOSFET器件的一個或多個現(xiàn)有工序在與MOSFET開關(guān)相同的芯片上制造。例如以這種方式制造保護電路減少了芯片的制造成本，只要保護電路器件具有足夠的性能，這就是被期望的。
[0045]器件和技術(shù)的表征性實施方式使用至少一個多晶硅二極管來提供一種帶隙基準(zhǔn)電壓。在一個實施方式中，一個或多個的多晶硅二極管在帶隙基準(zhǔn)電路中被用作雙極元件。在多種實施方式中，帶隙基準(zhǔn)電路可用于保護諸如MOSFET器件這樣的功率晶體管開關(guān)的低側(cè)(low-side)。在多種其他實施方式中，帶隙基準(zhǔn)電路可用于形成溫度傳感器電路。在一個實施方式中，帶隙基準(zhǔn)電路中沒有使用硅二極管，從而精簡了片上器件庫。
[0046]在一種實施方式中，多晶硅二極管由三部分組成:一個輕摻雜部分，該輕摻雜部分的每一端均與一個更重摻雜部分側(cè)接。三部分多晶硅二極管導(dǎo)致了更高的性能特性，包括低泄漏電流和高反向擊穿電流。
[0047]在一個實施方式中，多晶硅二極管使用一個或多個現(xiàn)有部分或者片上功率晶體管的擴展區(qū)域而形成。在一個示例中，多晶硅二極管使用片上功率晶體管的多晶硅柵極區(qū)而形成。在另一個實施方式中，多晶硅二極管使用用于形成片上功率晶體管的部分的一個或多個現(xiàn)有工藝而形成。例如，可利用用于形成片上功率晶體管的主體接觸區(qū)、柵極區(qū)或源極區(qū)的處理，至少部分地形成多晶硅二極管。
[0048]用于帶隙基準(zhǔn)電路和多晶硅二極管的各種實施方式和配置將在本公開中被討論。將參考示例性垂直溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)器件討論技術(shù)與器件。然而，這并不旨在限制，而是為了便于討論和說明方便。被討論的技術(shù)與器件可應(yīng)用于任何晶體管器件設(shè)計、結(jié)構(gòu)等(如，擴散或雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體場(DM0S)、金屬絕緣體半導(dǎo)體FET (MISFET)、金屬半導(dǎo)體FET (MESFET)、絕緣柵極FET (IGFET)、高電子遷移晶體管(HEMT)或(HFET)、調(diào)制摻雜FET (MODFET)、HITFET等)，并且仍在本公開范圍之內(nèi)。
[0049]進一步地，所討論的技術(shù)與器件可應(yīng)用于各種二極管或類二極管半導(dǎo)體器件、各種電路設(shè)計、結(jié)構(gòu)、材料等的任何一種，并仍在本公開的范圍之內(nèi)。
[0050]下文中，將使用多個示例來更詳細地說明這些實施方式。盡管各種實施方式和示例在這里及以下被討論，通過結(jié)合單獨實施方式和示例的特征與元件可得到進一步的實施方式和示例。
[0051]示例性器件庫配置
[0052]圖1是一種示例性半導(dǎo)體芯片102的示意圖，包括根據(jù)一種實施方式的多個示例器件(104、106)的示意圖。示例半導(dǎo)體芯片102示出了一個示例庫配置。在不偏離本公開的范圍的前提下，關(guān)于半導(dǎo)體芯片102的技術(shù)、組件與器件并不限于圖1中所示，并可能應(yīng)用于其他半導(dǎo)體芯片設(shè)計。在一些情況，額外或可選組件可被用于實施本文中所描述技術(shù)。[0053]圖1所示出的半導(dǎo)體芯片102被示出和描述為包括一個或多個半導(dǎo)體芯片(104、106)。圖1中示例中的器件的配置是為了說明，而不是旨在有所限制。在各種實施方式中，器件104和106可被不同地配置。例如，器件104和106可在半導(dǎo)體芯片102上的圖案中被配置，器件104和106可能被隨機配置，或者可被配置為隨機和圖案化的配置的組合。
[0054]在一個實施方式中，器件(104、106)被配置在半導(dǎo)體芯片102上以實現(xiàn)各種器件的連接或者形成一個或多個電路。在另一實施方式中，器件(104、106)基于在芯片102上形成器件(104、106)的方便程度，被配置在半導(dǎo)體芯片102上。例如，在各種實施方式中，一個器件(104、106)的一部分可能被共享或與另一個器件(104、106)的一部分是連續(xù)的。
[0055]在一個實施方式中，器件104包括功率晶體管器件(例如，MOSFET, DMOS等)，該晶體管器件具有源極或發(fā)射極區(qū)域、漏極或集電極區(qū)域，以及柵極或基極結(jié)構(gòu)。在可選實施方式中，器件104可包括各種其他晶體管或類似半導(dǎo)體器件等中的任何一個。
[0056]在一種實施方式中，器件106包括二極管、諸如具有兩個或多個部分或區(qū)域的多晶硅二極管。在可選實施方式中，二極管106可由各種類型的半導(dǎo)體材料組成。在一些實施方式中，一個或多個二極管106的部分或區(qū)域被共享或與一個或多個器件104的源極區(qū)、漏極區(qū)或柵極結(jié)構(gòu)相連續(xù)。
[0057]在各種實施方式中，半導(dǎo)體芯片102可包括任意數(shù)量的器件(104、106)。在其他實施方式中，半導(dǎo)體芯片102可包括額外器件、電路、結(jié)構(gòu)等等。例如，半導(dǎo)體芯片102的器件庫可包括各種器件以完成一個或多個電路、系統(tǒng)等。諸如帶隙基準(zhǔn)電壓電路、開關(guān)保護電路、溫度傳感器電路等等。片上器件庫可包括所有用于在單個芯片上形成電路的所有器件，或者這些器件可被分配到兩個或多個半導(dǎo)體芯片102上。
[0058]在一種實施方式中，用于制造器件104的生產(chǎn)工藝還確定器件庫的其余器件，包括二極管106。例如，一個或多個用于制造功率晶體管器件104 (如MOSFET、DMOS等等)的工藝也可被用于制造器件庫的其他器件，如二極管106。在一種實施方式中，用于形成功率晶體管104上的多晶硅柵極的工藝也用于形成多晶硅二極管106。例如，在一種實施方式中，器件庫中的二極管106是基于現(xiàn)有晶體管工藝的多晶硅二極管106，而不是硅二極管，硅二極管將需要一道或多道額外工藝以在半導(dǎo)體芯片102上形成硅二極管。
[0059]在可選實施方式中，半導(dǎo)體芯片102可包括可選或額外組件等。
[0060]示例件二極管
[0061]在各種實施方式中，半導(dǎo)體二極管106可包括三個以上的部分或區(qū)域，其中，每個部分與至少一個其他部分相鄰。圖2是示出了根據(jù)兩個實施方式的三部分半導(dǎo)體二極管106的兩個示例的示圖。在其他實施方式中，二極管106可有其他組合和/或配置。
[0062]如圖2所示，例如，二極管106的三個部分中的每一個的特征在于具有不同摻雜類型和/或摻雜濃度。在各種實施方式中，二極管106的每一部分或區(qū)域可包括P型或η型半導(dǎo)體材料。在一種實施方式中，二極管106的任何一端的外部(202、206)可包括相對類型的半導(dǎo)體材料。此外，中心部分204可包括與外部(202、206)之一相同類型的半導(dǎo)體材料，但是具有比外部(202、206)中的一個或全部兩個更輕或更小的摻雜特性。
[0063]例如，如圖2所示，三部分二極管106可具有Ν+/Ρ-/Ρ+或Ρ+/Ν-/Ν+的摻雜構(gòu)造或摻雜配置。在各種可選實施方式中，三部分二極管106可具有其他摻雜配置或構(gòu)造。此外，在其他實施方式中，四部分二極管和具有更多部分的二極管106可被配置和/或構(gòu)造。[0064]在一種實施方式中，如圖2所示，外部(202、206)可比中心部分(204)更重摻雜。在示例中，中心部分(204)減少穿過半導(dǎo)體結(jié)的電場，并導(dǎo)致二極管106的較低正反向偏置泄漏電流和較高反向擊穿電壓。
[0065]在各種實施方式中，多晶硅二極管106的每一部分的長度或區(qū)域可發(fā)生變化。例如，在一些實施方式中，中心部分204可比外部(202、206)短或小很多。在其他實施方式中，中心部分204可基本上在長度、尺寸或面積上與外部(202、206)接近。在可選實施方式中，多晶硅二極管106的每一部分(202、204、206)的長度、尺寸或面積可基于二極管106的期望性能被設(shè)計。例如，電阻、泄漏電流、電流和/或擊穿電壓容量等)。
[0066]在一種實施方式中，二極管106至少部分地由多晶硅組成。例如，二極管106的至少第一(202)、第二(204)、第三(206)部分包括多晶娃材料。在一種實施方式中，二極管106的三部分配置，如以上討論，通過減少多晶硅二極管106的正/反向偏置泄漏電流以及增加多晶硅二極管106的反向偏置擊穿電壓來改進多晶硅二極管106的性能。
[0067]在一種實施方式中，二極管106的至少一個外部(202、206)與功率晶體管器件104的源極區(qū)、柵極區(qū)或主體區(qū)域保持連續(xù)。在另一實施方式中，二極管106的中心部分(204)與功率晶體管或電路器件104 (例如DMOS、NM0SFET、PM0SFET等)的柵極區(qū)保持連續(xù)。這樣的器件可被形成為具有N+類型或P+類型的多晶硅柵極，該多晶硅柵極也可形成多晶硅二極管106的一部分。在可選實施方式中，二極管106的中心部分(204)與晶體管器件104的另一區(qū)域保持連續(xù)。在各種實施方式中，二極管106的部分可被共享或與片上器件庫的其他器件的其他部分保持連續(xù)，并保持在所述公開的范圍之內(nèi)。
[0068]示例件實施方式
[0069]圖3是示出了根據(jù)示例性實施方式的包括帶隙電壓基準(zhǔn)AVbe核心的示例電路(300、310)的兩個示意圖。附圖是示出了溫度穩(wěn)定電流基準(zhǔn)電路300和溫度穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)電路310。兩個附圖是用于討論目的并在可選實施方式中的示例，各種其他電路類型和電路配置在所述公開的范圍之內(nèi)。
[0070]圖3的示圖示出了用于討論目的的在各個電路300、310中的兩個多晶硅二極管106。在各種實施方式中，一個或多個多晶硅二極管106被用于為電路300、310提供帶隙電壓。在一種實施方式中，舉例來說，電路300、310由單個半導(dǎo)體芯片102的片上器件庫而形成。在一種實施方式中，沒有娃雙極器件用于電路300、310，或包括于半導(dǎo)體芯片102,從而精簡了片上器件庫。
[0071]在一種實施方式中，包括在電路300、310中的一個或多個多晶硅二極管由三個以上的部分組成，參考圖2所述。例如，一個或多個多晶硅二極管106可包括:具有第一類型摻雜的第一部分、相鄰于第一部分并具有第二類型摻雜的第二部分，以及相鄰于第二部分并具有第二類型摻雜的第三部分。在一種實施方式中，第三部分和/或第一部分是比第二部分更重摻雜。在一種實施方式中，具有三個以上的部分的多晶硅二極管106的使用改進了多晶硅二極管106的性能(如更低的正反向泄漏電流、更高正反向擊穿電壓等)。
[0072]在一種實施方式中，如上所述，一個或多個多晶硅二極管106的第一、第二或第三部分的至少一個是由金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管器件的主體區(qū)域、柵極區(qū)或源極區(qū)形成。
[0073]在一種實施方式中，包括在電路300、310中的單個多晶硅二極管106可被配置為在兩個不同的電流密度下與以由于不同電流密度所得的正向偏壓Vbel和Vbe2進行工作。以任何單向電流密度的正向電壓Vbe具有負溫度系數(shù)。此效應(yīng)如圖4中的(A)和(C)所示。然而兩個正向電壓Vbel和Vbe2之差被稱為帶隙電壓Λ Vbe=Vbel_Vbe2。該電壓具有如圖4中的(B)和(D)所示的正溫度系數(shù)。
[0074]在可選實施方式中，如圖3的電路所示，兩個多晶硅二極管106可包括在電路300、310中，并被配置為以不同的電流密度進行工作。在一種實施方式中，第一多晶硅二極管106和第二多晶硅二極管106可具有基本不同的物理特性(如面積、尺寸等)。例如，在一種實施方式中，第二多晶硅二極管106可具有比第一多晶硅二極管106基本上大的物理區(qū)域?；蛘?，在另一實施方式中，兩個多晶硅二極管106可以物理上相同但是以不同電流工作，而這也會導(dǎo)致不同的電流密度。
[0075]在可選實施方式中，正向電壓Vbel和Vbe2是與源自二極管106的相應(yīng)電流密度的與第一和第二多晶硅二極管106有關(guān)的正向偏壓。正向電壓Vbel和Vbe2具有負溫度系數(shù)，如上所述。此效應(yīng)如圖4中的(A)和(C)所示。
[0076]帶隙電壓(Λ Vbe)是第一和第二多晶硅二極管106在相應(yīng)的電流密度下的正向偏置電壓Vbel與Vbe2之間的所測量的電位差。帶隙電壓Λ Vbe如上所述具有正溫度系數(shù)，并且如圖4中(B)和(D)所示。
[0077]在一個實施方式中，具有單個或復(fù)式二極管配置二者之一的帶隙基準(zhǔn)電路300、310將上述Avbe電壓的正溫度系數(shù)與單個Vbe測量的負溫度系數(shù)以正確比率相結(jié)合(例如，工作在相應(yīng)電流密度下的第一多晶硅二極管或第二多晶硅二極管與工作在單個電流密度下的單個多晶硅二極管的二者之一的正向電壓Vbe)，以生成基本與溫度無關(guān)的基準(zhǔn)電流(在電路300的情況下)或基準(zhǔn)電壓(在電路310的情況下)。在各種實施方式中，如圖3示例所示，電路300被配置為在電路300的一個或多個輸出處輸出基準(zhǔn)電流，并且電路310被配置為在電路310的一個或多個輸出處輸出基準(zhǔn)電壓。在可選實施方式中，基準(zhǔn)值可被用于為系統(tǒng)、模塊、電路等的一個或多個部分提供基準(zhǔn)。
[0078]在一些實施方式中，電路300、310可包括運算放大器302、一個或多個阻抗304，以及其他器件。如果被包括在內(nèi)，運算放大器302可使用反饋以增強通過兩個多晶硅二極管106的恒定電流。恒定電流為兩個多晶硅二極管106供應(yīng)電流密度，以在各個多晶硅二極管106提供Vbe測量值。
[0079]在各種實施方式中，電路300、310可包括一個或多個的電阻304以允許電路達到
其工作點。
[0080]在一種實施方式中，電路(如電路300、310等)被配置為包括兩個多晶硅二極管，并作為AVbe或帶隙溫度傳感器電路進行工作。在實施方式中，具有基本相同設(shè)計(即，基本相同工作特性)的兩個多晶硅二極管106在不同電流密度下以正向工作。交替地，如上所述，單個多晶硅二極管106在兩個不同電流密度下循序地被使用和操作。
[0081]正向電壓Vbe在兩個多晶硅二極管106中的每一個處(或在兩個電流的每一個下的單個二極管106處)被測量。兩個Vbe測量值之間所生成的電位差或帶隙電壓AVbe具有正溫度系數(shù)，并且比單個二極管106的溫度系數(shù)更準(zhǔn)確，因為所述結(jié)合與大多數(shù)二極管制造變化相匹配。
[0082]在一種實施方式中，溫度傳感器電路根據(jù)以下公式工作:
【權(quán)利要求】
1.一種電路,包括: 第一多晶硅二極管，被配置為在交流電流密度下工作，所述第一多晶硅二極管包括: 第一部分，具有第一類型的摻雜； 第二部分，具有第二類型的摻雜，所述第二部分相鄰于所述第一部分；以及 第三部分，具有所述第二類型的摻雜，所述第三部分相鄰于所述第二部分并且比所述第二部分摻雜得更多；以及 一個或多個阻抗，基于所述第一多晶硅二極管在每個所述交流電流密度下工作所產(chǎn)生的帶隙電壓，在所述一個或多個阻抗的兩端形成基準(zhǔn)電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，還包括第二多晶硅二極管，其中，所述基準(zhǔn)電壓基于從工作在第一電流密度的所述第一多晶硅二極管和工作在第二電流密度的所述第二多晶硅二極管生成的帶隙電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電路包括基于所述帶隙電壓溫度系數(shù)的帶隙溫度傳感器電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中，所述電路包括基于所述帶隙電壓溫度系數(shù)的帶隙溫度傳感器電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電路包括帶隙基準(zhǔn)電壓電路，所述帶隙基準(zhǔn)電壓電路基于正向電壓 的溫度系數(shù)同工作在第一電流密度的所述第一多晶硅二極管與工作在第二電流密度的所述第一多晶硅二極管或第二多晶硅二極管之間的帶隙電壓的第二溫度系數(shù)的結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中，所述電路包括帶隙基準(zhǔn)電壓電路，所述帶隙基準(zhǔn)電壓電路基于正向電壓的溫度系數(shù)同工作在所述第一電流密度的所述第一多晶硅二極管與工作在所述第二電流密度的所述第一多晶硅二極管或所述第二多晶硅二極管之間的帶隙電壓的第二溫度系數(shù)的結(jié)合。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中，所述第一多晶硅二極管和所述第二多晶硅二極管具有基本不同的物理特性和基本相同的工作特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其中，所述第二多晶硅二極管具有基本上比所述第一多晶硅二極管大的物理區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電路被配置為在所述電路的輸出處輸出所述基準(zhǔn)電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中，所述電路被配置為在所述電路的輸出處輸出所述基準(zhǔn)電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述第一多晶硅二極管的至少所述第一部分、所述第二部分或所述第三部分通過用于形成金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的主體區(qū)、柵極區(qū)或源極區(qū)的一個或多個處理步驟形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中，所述第一多晶硅二極管的至少所述第一部分、所述第二部分或所述第三部分通過用于形成金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的主體區(qū)、柵極區(qū)或源極區(qū)的一個或多個處理步驟形成。
13.—種半導(dǎo)體二極管，包括: 第一部分，具有第一類型的摻雜；第二部分，具有第二類型的摻雜，所述第二部分相鄰于所述第一部分；以及 第三部分，具有所述第二類型的摻雜，所述第三部分相鄰于所述第二部分并且比所述第二部分摻雜得更多。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體二極管，其中，所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分中的至少一個包括多晶硅材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體二極管，其中，所述第一部分是比所述第二部分摻雜得更多。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體二極管，其中，所述第一部分和所述第三部分比所述第二部分摻雜得更重。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體二極管，其中，所述半導(dǎo)體二極管的所述第一部分和所述第三部分中的至少一個與功率晶體管器件的源極區(qū)、柵極區(qū)或主體區(qū)中的至少一個保持連續(xù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體二極管，其中，所述二極管摻雜結(jié)構(gòu)包括P+/N-/N+結(jié)構(gòu)或N+/P-/P+結(jié)構(gòu)之一。
19.一種方法,包括: 在預(yù)先選定區(qū)域沉積未摻雜的半導(dǎo)體材料； 用第一類型的摻雜來摻雜所述預(yù)先`選定區(qū)域； 用所述類型的摻雜來更重地摻雜所述預(yù)先選定區(qū)域的第一部分；以及 用第二類型的摻雜來更重地摻雜所述`預(yù)先選定區(qū)域的第二部分，以形成具有至少三個相鄰部分的半導(dǎo)體二極管，該三個相鄰部分包括所述第一部分、中間部分以及所述第二部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括用比所述第一部分的摻雜或所述第二部分的摻雜更小的摻雜量級的所述第一類型的摻雜對所述中間部分進行摻雜。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述預(yù)先選定區(qū)域沉積未摻雜的多晶硅材料，以同時形成晶體管柵極并形成三部分多晶硅二極管的一部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括將所述第一類型的摻雜植入所述第一部分以形成功率晶體管的主體接觸區(qū)，并將所述第二類型的摻雜植入所述第二部分以形成所述功率晶體管的源極區(qū)。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括形成具有與所述半導(dǎo)體二極管基本上相同的性能特性的第二半導(dǎo)體二極管，并基于從工作在第一電流密度的所述半導(dǎo)體二極管和工作在第二電流密度的所述第二半導(dǎo)體二極管所生成的帶隙電壓與所述半導(dǎo)體二極管或所述第二半導(dǎo)體二極管的正向電壓的結(jié)合，形成帶隙基準(zhǔn)電壓電源。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第一部分包括現(xiàn)有晶體管器件的主體接觸區(qū)，并且其中，所述第二部分包括所述現(xiàn)有晶體管器件的源極區(qū)。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述預(yù)先選定區(qū)域包括現(xiàn)有功率晶體管器件的柵極區(qū)。
26.—種方法,包括: 在半導(dǎo)體芯片的預(yù)先選定區(qū)域沉積未摻雜的半導(dǎo)體材料； 以第一摻雜水平用第一類型的摻雜來摻雜所述未摻雜的半導(dǎo)體材料的第一部分；以及以第二摻雜水平用第二類型的摻雜來摻雜所述未摻雜的半導(dǎo)體材料的第二部分，所述第二部分與第一部分重疊以形成第三部分，該第三部分包括被重疊的所述第一部分并且具有比所述第一摻雜水平或所述第二摻雜水平更低的摻雜水平的所述第二類型的摻雜。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括用所述第二類型的摻雜來比用所述第一類型的摻雜對所述未摻雜的半導(dǎo)體材料的所述第一部分進行摻雜時更重地摻雜所述未摻雜半導(dǎo)體材料的所述第二部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括通過摻雜所述第一部分和所述第二部分形成多晶硅二極管，對所述第一部分和所述第二部分的摻雜至少包括形成一個或多個晶體管器件的處理的一部分。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分中的至少一個包括多晶硅 材料。
【文檔編號】H01L29/06GK103681796SQ201310347338
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月9日
【發(fā)明者】阿德里安·芬尼 申請人:英飛凌科技股份有限公司