一种三端固定负输出电压调整器制作方法与流程

本发明涉及电压调整器制作，具体为一种三端固定负输出电压调整器制作方法。

背景技术：

1、本公司在2021年申请了公开号为cn113625817b的专利，其公开了一种三端固定正输出电压调整器及制作方法，其以温度为标准依次设置弧形等温线，产品采用热分布平衡设计，使得温度敏感电路热度均匀，确保各个模块本身的性能的稳定性。随着市场需求的变化，在有些特殊的应用场景，如某些军工产品应用中，需要性能更加稳定可靠和更多功能的国产电压调整器。而现有市场上的电压调整器产品已经无法满足需求。

技术实现思路

1、为了解决现有的电压调整器的稳定性无法满足市场需求的问题，本发明提供一种三端固定负输出电压调整器制作方法，其可以在不增加电路复杂度的基础上，制作出性能更加稳定的电压调整器，能够广泛用于各种仪器和电子设备中。

2、本发明的技术方案是这样的：一种三端固定负输出电压调整器制作方法，其包括以下步骤：

3、s1：备料，采用p型硅单晶抛光基片；

4、s2：初始氧化，在基片表面氧化；

5、s3：埋层扩散，经过光刻，刻蚀出埋层区；并在基片上注入n型半导体杂质，退火，形成深结、高浓度、低方阻的n+埋层区域；

6、s4：外延淀积，生成n型外延层；

7、s5：深磷扩散，经过光刻，刻蚀出深磷区；在npn晶体管构成的输出调整管的集电区，扩散高浓度磷并退火，形成输出调整管低导通电阻的集电区；

8、s6：隔离扩散，经过光刻，刻蚀出隔离区；离子注入、退火，生成p型隔离区；

9、s7：特硼扩散，经过光刻，刻蚀出特硼区；离子注入、退火，生成p型高浓度硼扩散区；

10、s8：基区扩散，经过光刻，刻蚀出基区，注入硼，并退火，使其扩散形成npn晶体管的基区和淡硼扩散电阻，并覆盖lpnp管的集电区和发射区；

11、s9：发射区扩散，经过光刻、在基区上刻蚀出发射区，进行磷扩散，退火形成npn晶体管的发射区、以及npn晶体管的集电区和lpnp的基区；

12、s10：通过在基片表面淀积二氧化硅后，刻蚀出引线孔；淀积金属铝，光刻形成互联的金属布线；

13、s11：经表面钝化、晶圆减薄、背面金属化、晶圆热烘培、中间测试、划片后，形成集成电路管芯；

14、s12：对所述集成电路管芯进行后续工序得到电压调整器成品ic；

15、其特征在于：

16、步骤s7特硼扩散操作中，包括以下两个步骤：

17、s7-1：使用高浓度特硼掺杂工艺制作齐纳二极管作为内部基准电源vref；

18、s7-2：使用高浓度深结硼掺杂工艺，将电路中横向lpnp晶体管的发射区和集电区掺杂扩散，制作超β横向lpnp晶体管，将超β横向lpnp晶体管的掺杂特硼结深控制到5um；

19、所述高浓度特硼掺杂工艺，具体包括以下步骤：

20、a1：上隔离扩散后进行特硼氧化；

21、a2：刻蚀特硼区；

22、a3：注前氧化；

23、a4：特硼注入；

24、a5：退火再分布。

25、其进一步特征在于：

26、步骤s7-2中，基于所述高浓度深结硼掺杂工艺，制作超β横向lpnp晶体管，具体包括以下步骤：

27、b1：区域预掺杂：在lpnp晶体管的发射区和集电区这两个区域内的边界向内收进3um后，在收缩后的区域内基于所述高浓度特硼掺杂工艺进行浓硼掺杂，控制得到结深2.0um；

28、b2：基区掺杂扩散：在lpnp晶体管的发射区和集电区按原基区光刻尺寸，并进行基区相应的掺杂扩散，同时控制lpnp晶体管的基区和npn管的结深达到3um，此时lpnp发射区和集电区结深达到5um；

29、步骤s3的埋层扩散操作中，采用高温、长时间扩散，使其结深达到10um；同时在外延层生长之前，采用氯化氢气相抛光，进一步将表面浓度降低，以减小对外延层的反扩影响；

30、步骤s5中，基于采用浓磷深结扩散的方法，使npn晶体管构成的输出调整管集电极高浓度掺杂区直接与埋层接通，提高集电区杂质浓度，以减少集电区的串联电阻，使输出调整管饱和压降大幅降低，满足最小输入输出压差的参数要求；

31、步骤s8的基区扩散操作中，采用离子注入技术，严格控制基区硼电阻的方阻；

32、步骤s9的发射区扩散操作中，增加发射区磷的浓度，降低发射区限流电阻的阻值；

33、步骤s10中，在基片表面淀积二氧化硅后，刻蚀引线孔之前，在基片表面上生长了一层致密的氮化硅。

34、步骤s11中的背面金属化操作中，背面金属化采用ti-ni-ag结构；

35、所述电压调整器成品ic的电路中包括：互相连接的启动电路、电压基准、恒流源、误差放大器、保护电路和输出调整管电路；

36、输入电压经输入端进入启动电路，所述启动电路导通后，启动所述恒流源电路，然后进入所述电压基准和所述误差放大器的电路，建立起始工作电流；

37、所述电压基准和所述误差放大器都采用恒流源作为偏置电路；

38、所述误差放大器由三级组成，第一级为差分放大器，第二级为cb的放大级，第三级为达林顿输出级；

39、所述输出调整管电路输出调整电压，所述输出调整管为达林顿cc-ce结构；

40、所述保护电路包括：芯片过热保护电路和输出调整管安全工作区保护电路；所述芯片过热保护电路根据预设的过热保护点，当芯片温度上升达到所述过热保护点后，对电路进行保护；所述输出调整管安全工作区保护电路中设置了过流保护电路和过压保护电路，将所述输出调整管的工作区限定了安全范围；

41、所述输出调整管为平面结构的大功率管，其集电极从管芯上表面引出，采用浓磷深n+结集电极接触和u型集电极结构，减少集电极串联电阻；基于鱼骨状结构的发射集增大有效发射极周长；同时，在鱼骨状的发射集的每个发射区分支上都串有一个镇流电阻；

42、所述电压基准的电路包括：齐纳二极管d2、二极管d4～d6、pnp管q6及电阻r5、r6、r7；

43、所述齐纳二极管d2的负极连接电阻r7的一端后接地，所述齐纳二极管的正极连接所述pnp管q6的基极后连接所述恒流源；所述pnp管q6的集电极接入所述恒流源，所述pnp管q6的发射极连接所述电阻r5的一端，所述电阻r7的另一端连接所述二极管d4的正极，所述二极管d4的负极连接所述二极管d5的正极，所述二极管d5的负极连接所述二极管d6的正极，所述二管d6的正极连接所述电阻r6的一端，所述电阻r6的另一端连接所述电阻r5的另一端，所述电阻r6和所述电阻r5之间的电位设置为温度补偿后基准电压vref。

44、本技术提供的一种三端固定负输出电压调整器制作方法，其引入高浓度特硼掺杂工艺制作电压基准电路中的齐纳二极管，确保得到性能优异的内部基准源vref；使用高浓度深结硼掺杂工艺，制作超β横向lpnp晶体管，将超β横向lpnp晶体管的掺杂特硼结深控制到5um，确保lpnp晶体管的放大倍数hfe将达到50～60倍，有效的提升了电路内部lpnp得性能，提高了lpnp管的发射效率，而且还保持了lpnp晶体管的原有高击穿电压bvce0特性，得到了较普通lpnp晶体管性能更为优异的超β横向lpnp晶体管，并由此组成稳定性更强的内部恒流源和误差放大器，从而提高器件的稳定系数。基于本技术方法制作的电压调整器，能够广泛用于各种仪器和电子设备中。