一種恒電流二極管單元結構制造技術

本實用新型專利技術公開了一種恒電流二極管單元結構，在N+e襯底硅片上設有一層N-硅外延層，在N-硅外延層上設有兩個P+擴散層和兩個用于連接負電極的N+擴散層，該用于連接負電極的N+擴散層的底部與N+e襯底硅片連接，在兩個P+擴散層之間的N-硅外延層上設有用于連接正電極的N+擴散層，在N+擴散層上設有正電極，在每個P+擴散層與一個N+擴散層之間都連接有一個采用金屬制作的電極作為負電極，在N+e襯底硅片的底面也連接覆蓋有一層采用金屬制作的電極作為負電極，在N-硅外延層的外表面、P+擴散層的外表面和N+擴散層的外表面上覆蓋有一層二氧化硅絕緣層。本實用新型專利技術具有低恒定電流啟動電壓和寬范圍電壓的恒流及高速的電物理特性等優點。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

一種恒電流二極管單元結構
本技術涉及一種恒電流二極管單元結構，屬于恒電流二極管(CRD)制作

技術介紹
恒電流源是電子設備和裝置中常用的一種技術，一般采用電子線路或電子元器件實現。恒流二極管(CRD)是實現恒流源的一種基礎半導體器件。具有低恒定電流啟動電壓，高速的電物理特性。主要用于電子電路中的基準電流設定。直接驅動恒定電流負載，實現恒電流電源。目前，現有技術中的恒電流二極管普遍存在著恒定電流的啟動電壓較高、在恒定電流時所對應的電壓變化范圍較窄等缺點，因此還是不能滿足使用的需要。
技術實現思路
本技術的目的在于，提供一種恒定電流啟動電壓較低、在恒定電流時所對應的電壓變化范圍較寬、并且結構簡單、制作方便、工作性能穩定可靠的恒電流二極管單元結構，以克服現有技術的不足。本技術的技術方案是這樣實現的:本技術的一種恒電流二極管單元結構為，該恒電流二極管單兀結構包括N+e襯底娃片，在N+e襯底娃片上設有一層N-娃外延層，在N-硅外延層上設有兩個P+擴散層和兩個用于連接負電極的N+擴散層，該用于連接負電極的N+擴散層的底部與N+e襯底硅片連接，在兩個P+擴散層之間的N-硅外延層上設有用于連接正電極的N+擴散層，在用于連接正電極的N+擴散層上連接有采用金屬制作的電極作為正電極，在每個P+擴散層與一個用于連接負電極的N+擴散層之間都連接有一個采用金屬制作的電極作為負電極，在N+e襯底硅片的底面也連接覆蓋有一層采用金屬制作的電極作為負電極，在N-娃外延層的外表面、P+擴散層的外表面和N+擴散層的外表面上覆蓋有一層二氧化娃絕緣層。上述的P+擴散層的厚度以及用于連接正電極的N+擴散層的厚度都分別小于N-硅外延層的厚度。上述用于連接正電極的N+擴散層的厚度為N-硅外延層的厚度的0.01倍 0.2倍。由于采用了上述技術方案，本技術采用單元溝道結構，這種單元溝道作為本征基本恒流單元，使用時，可通過線性擴展(即1、多單元并聯；2、線性放大)的方式，構成各種恒流參數的器件。本技術的這種單元方式使得形成CRD系列產品的制造過程標準化，非常適合于大規模生產。本技術器件的特性是正向恒定電流導通，具有低恒定電流啟動電壓和在恒流時電壓變化范圍寬的優點，并具有高速的電物理特性。本技術的技術特點有以下幾個方面:1、本技術的恒流二級管單元是垂直溝道結構，導電溝道短，能有效地提高恒流二級管的電反應速度，降低恒定電流的啟動電壓和增加恒定電流時所對應的電壓變化范圍，經測試，本技術的恒定電流的啟動電壓比傳統的恒流二級管要低0.2 5伏，其恒定電流時所對應的電壓變化范圍的寬度是傳統恒流二級管的2 5倍，并且本技術的恒流二級管單元的長時間工作性能更加穩定和可靠；2、本技術可根據使用的需要，在制作時按常規方式調整工藝參數，即可獲得不同恒定電流參數的系列單元；將這單元進行并聯組合，可以擴展恒定電流值。3、本技術是一種二端子的半導體電子器件，其特性是正向恒定電流，具有恒電流啟動電壓低、高速的電物理特性，其特性曲線類似PN結特性的反函數(見附圖2所示的本技術的恒電流二極管單元特性曲線示意圖)；4、本技術采用半導體PN結空間電荷區可控制的方法來實現溝道電阻的自動調節。附圖說明圖1為本技術的恒電流二極管單元結構的示意圖；圖2為本技術的恒電流二極管單元結構特性曲線示意圖；圖3為本技術的恒電流二極管單元結構的等效電路圖。附圖標記說明:l_N+e襯底娃片，2_N_娃外延層,3-P+擴散層,4_連接負電極N+擴散層，4.1-連接正電極的N+擴散層，5- 二氧化硅絕緣層，6-正電極，7-負電極，a-連接正電極的N+擴散層的厚度，b- P+擴散層的厚度，B-N-硅外延層的厚度；IH -恒定電流值，Vk-進入恒定電流值時對應的電壓值(對應0.8Ih)，Vs -恒定電流的下限電壓，Ve -恒定電流的上限電壓，Vb -正向擊穿電壓，Vk -反向擊穿電壓，C-為耗盡區等效電容(即為PN結反向時的耗盡層的總勢壘電容)，D-等效恒電流二極管(CRD)，R-為N溝道電流區等效電阻(SPN-硅外延層電流溝道存在的寄生電阻，為半導體電阻)。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術作進一步的詳細說明，但不作為對本技術的任何限制。本技術的實施例:本技術是根據下述的一種恒電流二極管單元的制作方法所構建的，該方法是采用現有的半導體晶體管的擴散工藝或生長工藝進行實施的，實施時，該方法先采用低阻高摻雜的N型半導體硅片作為N+e襯底硅片，然后在N+e襯底硅片上通過現有半導體生長工藝制作出一個高阻低摻雜的N-硅外延層，N-硅外延層的厚度B為N+e襯底硅片厚度的1/3 2/3，然后在N-硅外延層上采用現有的半導體擴散工藝分別制作出兩個高摻雜的P+擴散層和兩個用于連接負電極的高摻雜的N+擴散層，其P+擴散層和N+擴散層的擴散濃度可按現有的傳統擴散工藝參數確定，同時使該用于連接負電極的N+擴散層擴散到與N+e襯底硅片連通，并使每個P+擴散層和每個用于連接負電極的N+擴散層相互之間被N-硅外延層相互隔離，同時在兩個P+擴散層之間的N-硅外延層上擴散出一個厚度小于N-硅外延層厚度的用于連接正電極的N+擴散層，然后在用于連接正電極的N+擴散層上連接一個金屬制作的電極作為正電極，在每個P+擴散層與一個用于連接負電極的N+擴散層之間都連接一個金屬制作的電極作為負電極，同時在N+e襯底娃片的底面也連接覆蓋一層金屬制作的電極作為負電極，由于N+擴散層和N+e襯底硅片是高摻雜、低阻電極，因此這兩個電極是連通的；然后在N-硅外延層的外表面、P+擴散層的外表面和N+擴散層的外表面上覆蓋一層二氧化硅絕緣層即成。根據上述方法構建的本技術的一種恒電流二極管單元結構的結構示意圖如圖1所示、其恒電流二極管單元結構的特性曲線示意圖如圖2所示、其恒電流二極管單元結構的等效電路圖如圖3所示，本技術的恒電流二極管單元結構包括采用現有的N+e襯底硅片I作為襯底，制作時，在N+e襯底硅片I上設有一層N-硅外延層2，在N-硅外延層2上設有兩個P+擴散層3和兩個用于連接負電極的N+擴散層4，該用于連接負電極的N+擴散層4的底部與N+e襯底硅片I連接，在兩個P+擴散層3之間的N-硅外延層2上設有用于連接正電極的N+擴散層4.1，其P+擴散層3的厚度b以及用于連接正電極的N+擴散層4.1的厚度a都分別小于N-硅外延層2的厚度B，制作時，最好將用于連接正電極的N+擴散層4.1的厚度a制作為N-硅外延層2的厚度B的0.01倍 0.2倍；然后在用于連接正電極的N+擴散層4.1上連接有米用金屬制作的電極作為正電極6,在每個P+擴散層3與一個用于連接負電極的N+擴散層4之間都連接一個采用金屬制作的電極作為負電極7，在N+e襯底硅片I的底面也連接覆蓋一層采用金屬制作的電極作為負電極7，在N-硅外延層2的外表面、P+擴散層3的外表面和N+擴散層4的外表面上覆蓋有一層二氧化娃絕緣層5即成。下面對本技術的恒流二級管單元結構的工作原理進行具體說明:參看附圖1所示的本技術的恒電流二極管單元結構的結構示意圖，當外加電壓連接在正電極6和負電極7之間時，在P+擴散層3和N本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種恒電流二極管單元結構，包括N+e襯底硅片（1），其特征在于：在N+e襯底硅片（1）上設有一層N?硅外延層（2），在N?硅外延層（2）上設有兩個P+擴散層（3）和兩個用于連接負電極的N+擴散層（4），該用于連接負電極的N+擴散層（4）的底部與N+e襯底硅片（1）連接，在兩個P+擴散層（3）之間的N?硅外延層（2）上設有用于連接正電極的N+擴散層（4.1），在用于連接正電極的N+擴散層（4.1）上連接有采用金屬制作的電極作為正電極（6），在每個P+擴散層（3）與一個用于連接負電極的N+擴散層（4）之間都連接有一個采用金屬制作的電極作為負電極（7），在N+e襯底硅片（1）的底面也連接覆蓋有一層采用金屬制作的電極作為負電極（7），在N?硅外延層（2）的外表面、P+擴散層（3）的外表面和N+擴散層（4）的外表面上覆蓋有一層二氧化硅絕緣層（5）。

【技術特征摘要】
1.一種恒電流二極管單元結構，包括N+e襯底硅片(1)，其特征在于:在N+e襯底硅片(I)上設有一層N-娃外延層(2),在N-娃外延層(2)上設有兩個P+擴散層(3)和兩個用于連接負電極的N+擴散層(4),該用于連接負電極的N+擴散層(4)的底部與N+e襯底娃片(I)連接，在兩個P+擴散層(3)之間的N-硅外延層(2)上設有用于連接正電極的N+擴散層(4.1)，在用于連接正電極的N+擴散層(4.1)上連接有采用金屬制作的電極作為正電極(6)，在每個P+擴散層(3)與一個用于連接負電極的N+擴散層(4)之間都連接有一個采用金屬制作的電極作為負...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉橋，
申請(專利權)人：貴州煜立電子科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：