三端自反馈线性恒流器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三端自反馈线性恒流器及其制备方法，要解决的技术问题是高性价比及可靠驱动LED。本发明专利技术由场效应晶体、电阻和可调电阻构成，场效应晶体的源端同电阻的一端相连，场效应晶体的栅端连接到电阻的另一端，可调电阻与电阻并联。本发明专利技术的制备方法：制备外延层，离子注入与推结，离子注入，化学汽相淀积，多晶硅的淀积与刻蚀，刻蚀接触孔，金属的淀积与刻蚀。本发明专利技术与现有技术相比，在交流电压增加时仍保持恒流输出、达到LED阈值电压后LED导通无延迟、低电压时LED保持明亮，以及保持LED免受电压浪涌影响，在宽电压范围下可保持LED亮度恒定，且在高输入电压时保护LED，成本低，具有输出稳定的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体功率器件及其制备方法，特别是一种LED照明用的驱动器件及其制备方法。
技术介绍
由于LED具有使用寿命长、无污染、低功耗的特性，可以满足高效能、无汞化、多元化和艺术化的当今世界照明领域的发展需要。伴随着LED研发的迅速更新，LED的应用领域从最初简单的电器指示灯、LED显示屏发展到了 LED背光源、景观照明、室内装饰灯等其他领域，尤其在汽车尾灯、广告牌、装饰照明、电冰箱和洗衣机照明的应用中，LED正在大量替代原有的氖灯及钨丝灯泡，具有巨大的市场潜力。但LED的驱动器设计面临着不少挑战， 一方面LED的亮度会随着电流及温度的变化而漂移；另一方面，市场需求更经济更环保的驱动器。目前，市场上典型的LED驱动器有三类开关稳压器、线性稳压器和电阻型驱动器。其中，开关稳压器的能效高，并提供极佳的亮度控制，但同时价格也相对较高；线性稳压器结构比较简单，易于设计，提供稳流及过流保护，具有外部电流设定点，且没有电磁兼容性EMC问题；电阻型驱动器利用电阻这样的简单分立器件，限制LED串电流，价格较低，同样易于设计，且没有EMC问题。在诸如汽车尾灯的LED应用中，开关稳压器设计复杂，存在电磁干扰，不太适合，线性稳压器不太经济实惠，电阻型驱动器成本较低且结构简单，但这种驱动器的工作电流和工作电压呈线性关系，在低电压条件下，正向电流较低，会导致LED亮度不足，高电压下，通过LED的电流很高，且在负载突降等瞬态条件下，LED可能受损。因此， 希望能够有一种比开关稳压器和普通线性稳压器经济、但在性能上又比电阻型驱动高出许多的驱动器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，要解决的技术问题是高性价比及可靠驱动LED。本专利技术采用以下技术方案一种三端自反馈线性恒流器，所述三端自反馈线性恒流器由N沟道PN结型场效应晶体、电阻和可调电阻构成，所述场效应晶体的源端同电阻的一端相连，场效应晶体的栅端连接到电阻的另一端，可调电阻与电阻并联。本专利技术的电阻为多晶硅电阻，场效应晶体和多晶硅电阻集成于同一芯片上，可调电阻外接。本专利技术的场效应晶体设有P+衬底、P+衬底背面的金属化阴极、P+衬底正面的N_外延层、N—外延层中的高掺杂P+环、N—外延层中的N—阱区、位于N—阱区中的N—接触区和位于 N_接触区中间部位的N+接触区、位于两个N_接触区之间的P+栅区、覆盖在整个硅表面的氧化层、N+接触区表面的源电极金属层和漏电极金属层；所述P+栅极延伸出N—阱区的边缘与高掺杂P+环相连，P+环上面设有栅金属层。本专利技术的场效应晶体设有P+衬底、P+衬底背面的金属化阴极、P+衬底正面的P_外延层、P—外延层中的高掺杂P+环、P—外延层中的N—阱区、位于N—阱区中的N—接触区和位于 Ν_接触区中间部位的N+接触区、位于两个Ν_接触区之间的P+栅区、覆盖在整个硅表面的氧化层、N+接触区表面的源电极金属层和漏电极金属层；所述P+栅极延伸出N—阱区的边缘与高掺杂P+环相连，P+环上面设有栅金属层。本专利技术的场效应晶体设有N+衬底、N+衬底背面的金属化阴极、N+衬底正面的P—外延层、P—外延层中的高掺杂N+环、P—外延层中的P—阱区、位于P—阱区中的P—接触区和位于 Ρ_接触区中间部位的P+接触区、位于两个Ρ_接触区之间的N+栅区、覆盖在整个硅表面的氧化层、P+接触区表面的源电极金属层和漏电极金属层；所述N+栅极延伸出P—阱区的边缘与高掺杂N+环相连，N+环上面设有栅金属层。本专利技术的场效应晶体设有N+衬底、N+衬底背面的金属化阴极、N+衬底正面的N—外延层、N—外延层中的高掺杂N+环、N—外延层中的P—阱区、位于P—阱区中的P—接触区和位于 Ρ_接触区中间部位的P+接触区、位于两个Ρ_接触区之间的N+栅区、覆盖在整个硅表面的氧化层、P+接触区表面的源电极金属层和漏电极金属层；所述N+栅极延伸出P—阱区的边缘与高掺杂N+环相连，N+环上面设有栅金属层。本专利技术的多晶电阻一端与场效应晶体的源电极金属层相连，另一端接栅金属层， 通过栅金属层与P+环相连。本专利技术的可调电阻引脚与源电极金属层连接，可调电阻通过从源极金属层上引出的引脚串接到金属化阴极引出的引脚。本专利技术的多晶硅电阻是阱电阻或者金属电阻，所述衬底采用半导体材料硅、碳化硅、砷化镓或者氮化镓。一种三端自反馈线性恒流器的制备方法，包括以下步骤一、制备外延层，采用电阻率为0.01Ω · cm, <100>晶向的硅片，掺杂杂质为硼，掺杂浓度为8. 49E18cnT3，形成P+衬底；在P+衬底上，掺杂杂质N型外延层为硼，掺杂浓度为1. llE15cnT3，P型外延层为磷，掺杂浓度为3. 69EHcm3，形成厚度为15um的外延层；二、离子注入与推结，在外延层上部外围一周采用IOOkev的注入能量，剂量为6el5，注入P，然后在1150°C下推结100分钟，形成高掺杂P+或N+环；在外延层中心部位，采用SOkev的能量注入，剂量为&12，注入P或B，然后在1150°C下推结100分钟，形成N—或P—阱区；三、离子注入，在N—或P—阱区中，采用60kev 的注入能量，剂量为5el5，注入P或B，形成N+或P+接触区；在N—或P—阱区中，采用60kev 的注入能量，5E15cm-2的注入剂量进行硼或掺杂，形成P+或N+栅区；在N—或P—阱区中、N+ 或P+接触区两侧，采用120kev注入能量，lE15cnT2的注入剂量进行磷或硼掺杂，形成N—或 P_接触区；四、采用常压化学汽相淀积按现有技术先形成厚度为200nm的纯硅酸盐玻璃，再在纯硅酸盐玻璃上按现有技术形成600nm的硼磷硅玻璃，然后在纯氮气的氛围下以每分钟 5°C的升温速度至875°C，退火30分钟自然冷却至室温，形成氧化层；五、多晶硅的淀积与刻蚀，采用低压化学汽相淀积，在氧化层上淀积厚度为0. 6um的多晶硅层，温度为637°C，真空度为25 130Pa，反应气体为SiH4和N2，体积比为1 4 ；淀积多晶硅后，采用60kev注入能量，掺杂剂量为5E15cm_2进行磷掺杂，形成多晶电阻膜，然后刻蚀出多晶硅电阻图形，形成多晶硅电阻；六、刻蚀接触孔，采用现有技术淀积光刻胶、显影、光刻、湿法+干法刻蚀，形成矿或P+接触区和多晶硅电阻上面的接触孔；七、金属的淀积与刻蚀，采用现有技术金属溅射、淀积光刻胶、显影、光刻、干法刻蚀，在P+衬底背面形成金属化阴极，在N+或P+接触区上形成源电极金属层，在N—或P—接触区上形成漏电极金属层，在P+或N+环形成栅金属层；八、 采用现有技术淀积光刻胶、显影及光刻、干法刻蚀在区域上形成外接可调电阻的焊接区。本专利技术与现有技术相比，在交流电压增加时仍保持恒流输出、达到LED阈值电压后LED导通无延迟、低电压时LED保持明亮，以及保持LED免受电压浪涌影响，与电阻型驱动器相比，本专利技术的三端自反馈线性恒流器在宽电压范围下可保持LED亮度恒定，且在高输入电压时保护LED，使其免于过驱动，实现对LED的保护，成本低，具有输出稳定的优点。附图说明图1是本专利技术实施例的三端自反馈线性恒流器的电路原理图。图2是本专利技术的三端自反馈线性恒流器中的N沟道JFET结构示意图。图3是本专利技术的三端自反馈线性恒流器的JFET的电学特性仿真曲线图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽宏，唐文雄，
申请(专利权)人：深圳市芯威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：