[發(fā)明專利]低溫度系數(shù)硅電壓基準(zhǔn)二極管的制作方法及結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210544947.X
• 申請(qǐng)日: 2012-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN103871875A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐年惠;張麗;楊輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國振華集團(tuán)永光電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/329
• 分類號(hào): H01L21/329;H01L29/861
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 劉楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低溫度系數(shù)硅電壓基準(zhǔn)二極管的制作方法及結(jié)構(gòu)，屬于晶體管制作技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，在電子電路中經(jīng)常以二極管兩端的電壓作為基準(zhǔn)電壓，但由于普通的二極管對(duì)溫度比較敏感，溫度變化后，二極管兩端的電壓也跟著發(fā)生變化，所以普通的二極管不適用作為高精度的基準(zhǔn)電壓元件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種低溫度系數(shù)硅電壓基準(zhǔn)二極管的制作方法及結(jié)構(gòu)。以解決現(xiàn)有普通二極管受溫度影響較大的問題，為電子電路提供精準(zhǔn)的電壓元件。

本發(fā)明的技術(shù)方案：?

一種低溫度系數(shù)硅電壓基準(zhǔn)二極管的制作方法，該方法通過硅正向PN結(jié)具有的負(fù)溫度系數(shù)與硅反向PN結(jié)具有的正溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償作用制成低溫度系數(shù)硅電壓基準(zhǔn)二極管的管芯；管芯是在一顆雙面擴(kuò)散硅芯片上疊加兩顆單面擴(kuò)散硅芯片構(gòu)成。

前述制作方法中，所述雙面擴(kuò)散硅芯片一面為正向PN結(jié)，另一面為反向PN結(jié)。

前述制作方法中，所述單面擴(kuò)散硅芯片只有一個(gè)正向PN結(jié)。

根據(jù)前述制作方法構(gòu)成的低溫度系數(shù)硅電壓基準(zhǔn)二極管，包括管芯，管芯兩端與電極連接，管芯外設(shè)有外殼；管芯包括雙面擴(kuò)散硅芯片，雙面擴(kuò)散硅芯片上設(shè)有兩層單面擴(kuò)散硅芯片；上層單面擴(kuò)散硅芯片和雙面擴(kuò)散硅芯片分別與電極連接。

前述二極管中，所述單面擴(kuò)散硅芯片是在P襯底的一面設(shè)置N芯片，在P襯底與N芯片之間擴(kuò)散正向PN結(jié)。

前述二極管中，所述雙面擴(kuò)散硅芯片是在P襯底的兩面設(shè)置N芯片，在P襯底與N芯片之間擴(kuò)散正向PN結(jié)，在P襯底另一面與N芯片之間擴(kuò)散反向PN結(jié)。

前述二極管中，所述外殼為玻璃外殼。

前述二極管中，所述電極為鉬電極。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用一顆雙面擴(kuò)散的硅芯片疊加兩顆單面擴(kuò)散的硅芯片的新型結(jié)構(gòu)替代原來的一顆三層外延生長的硅芯片疊加一顆單面擴(kuò)散的硅芯片結(jié)構(gòu)。工藝過程簡單，工藝控制難度小，且溫度系數(shù)對(duì)檔率比原來提高了30%左右，溫度系數(shù)可以達(dá)到5×10^-6/℃，在電路中具有很好的電壓基準(zhǔn)作用。其產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性比原來也得到了較大提高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是單面擴(kuò)散硅芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是雙面擴(kuò)散硅芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是管芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是現(xiàn)有技術(shù)管芯的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的標(biāo)記為：1-電極、2-外殼、3-雙面擴(kuò)散硅芯片、4-單面擴(kuò)散硅芯片、5-P襯底、6-N芯片、7-正向PN結(jié)、8-N+外延層、9-?P+外延層、10-N+外延層、11-N+芯片、12-反正向PN結(jié)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對(duì)本發(fā)明的任何限制。

一種低溫度系數(shù)硅電壓基準(zhǔn)二極管的制作方法，如圖1所示，該方法通過硅正向PN結(jié)具有的負(fù)溫度系數(shù)與硅反向PN結(jié)具有的正溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償作用制成低溫度系數(shù)硅電壓基準(zhǔn)二極管的管芯。管芯是在一顆雙面擴(kuò)散的硅芯片上疊加兩顆單面擴(kuò)散的硅芯片構(gòu)成。雙面擴(kuò)散硅芯片一面為正向PN結(jié)，另一面為反向PN結(jié)。單面擴(kuò)散硅芯片只有一個(gè)正向PN結(jié)。

根據(jù)前述制作方法構(gòu)成的低溫度系數(shù)硅電壓基準(zhǔn)二極管，如圖1所示，包括管芯，管芯兩端與電極1連接，電極為鉬電極。管芯外設(shè)有外殼2，外殼為玻璃外殼。管芯如圖4所示，包括雙面擴(kuò)散硅芯片3，雙面擴(kuò)散硅芯片上設(shè)有兩層單面擴(kuò)散硅芯片4。上層單面擴(kuò)散硅芯片和雙面擴(kuò)散硅芯片分別與電極連接。如圖2所示，單面擴(kuò)散硅芯片是在P襯底5的一面設(shè)置N芯片6，在P襯底與N芯片之間擴(kuò)散正向PN結(jié)7。如圖3所示，雙面擴(kuò)散硅芯片是在P襯底的兩面設(shè)置N芯片，在P襯底一面與N芯片之間擴(kuò)散正向PN結(jié)7，在P襯底另一面與N芯片之間擴(kuò)散反向PN結(jié)12。

圖5是現(xiàn)有技術(shù)中管芯的結(jié)構(gòu)示意圖，現(xiàn)有技術(shù)采用兩顆硅芯片，一顆芯片是在P襯底5的一面由下至上設(shè)置N+外延層8、P+外延層9和N+外延層10。另一顆芯片位于前一顆上方，是在P襯底5的一面設(shè)置N+芯片11，在P襯底與N+芯片之間擴(kuò)散PN結(jié)。現(xiàn)有的管芯溫度系數(shù)較大，不適合作為高精度基準(zhǔn)電壓元件。

本發(fā)明公開了一種低溫度系數(shù)硅電壓基準(zhǔn)二極管的制作方法及結(jié)構(gòu)，該方法通過硅正向PN結(jié)具有的負(fù)溫度系數(shù)與硅反向PN結(jié)具有的正溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償作用制成低溫度系數(shù)硅電壓基準(zhǔn)二極管的管芯。本發(fā)明采用一顆雙面擴(kuò)散的硅芯片疊加兩顆單面擴(kuò)散的硅芯片的新型結(jié)構(gòu)替代原來的一顆三層外延生長的硅芯片疊加一顆單面擴(kuò)散的硅芯片結(jié)構(gòu)。工藝過程簡單，工藝控制難度小，且溫度系數(shù)對(duì)檔率比原來提高了30%左右，溫度系數(shù)可以達(dá)到5×10^-6/℃，在電路中具有很好的電壓基準(zhǔn)作用。其產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性比原來也得到了較大提高。