横向PNP晶体管及采用该种晶体管的马达稳速电路制造技术

本实用新型专利技术揭示一种横向ＰＮＰ晶体管，包括以标准双极工艺的普通横向ＰＮＰ晶体管为基础，在基极上加入深磷（Ｄｅｅｐ　　Ｎ＋）形成空穴收集保护环结构。本实用新型专利技术还提供一种马达稳速电路，包括基准电源、误差放大器和偏置电路，所述误差放大器的输入级采用上述的横向ＰＮＰ晶体管。采用本实用新型专利技术的技术方案，该种横向ＰＮＰ晶体管的结构避免了触地时出现的门闩效应并能很好地与标准双极工艺兼容，采用本实用新型专利技术的马达稳速电路的可靠性大大提高同时能降低制造成本。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及双极集成电路领域，更具体地说本技术涉及一种横向PNP晶体管及采用该种晶体管的马达稳速电路。
技术介绍
在双极集成电路中，先在P-型衬底上定义N+埋层，之后用P型隔离墙(P+隔离墙)定义出N型外延岛(N-外延岛)，基本器件就形成在P型隔离墙包围的N型外延岛中。参考图1，图1示出了构建在标准双极工艺上的横向PNP晶体管结构。其中N-外延层是横向PNP的基区，P+扩散形成发射极和环状集电极。由于集电极拥有较大的面对隔离墙(P+隔离墙)的侧面积，在横向PNP晶体管深饱和时，集电极对外延形成的PN结正偏，激活寄生的横向PNP管Qp，导致集电极作为Qp的发射极向外延注入空穴，形成衬底电流而产生自偏效应，容易发生闩锁(Latch-up)效应。同时由于减小了对空穴的收集，使电路回路中的集电极电流减小。在一些特定电路中，由于横向PNP管的饱和还会造成整个电路回路失效。因此，必须对横向PNP管结构进行改进，以提高整个电路的可靠性。上述的会受到横向PNP管的寄生管影响的电路中，比较常用的是用于小型直流电动机的电子稳速电路。小型直流电动机广泛地应用于复读机，收录机等消费电子领域，其转轴的转速稳定度直接影响整机的质量和性能。最为常见的是使用电子稳速电路来维持转速的稳定，并实现一些控制和保护功能。从原理上说，速度控制电路是通过对电动机端电压或反向电动势进行采样，实现电压负反馈或反电动势(转速电压)反馈闭环控制，以维持速度的稳定。它的内部通常包含三个基本组成部分，即基准电源、误差放大器和偏置电路。参考图2，对于本领域的技术人员来说，电子稳速电路是一种常用的电路，因此这里就不详细说明其电路结构了，本领域技术人员参考图2所述的电路完全可以了解其电路结构。该电路的工作原理简述如下当电源电压Vcc或电动机负载变动时，与马达转速成正比例的反电动势也发生变化，从而改变电阻RS两端的电压并输送给误差放大器的正向输入端(晶体管Q1一侧的输入端，即晶体管Q1的基极)，与反向输入端的基准电压Vref比较放大后调整输出管Q6，闭环控制结果趋向于维持转速恒定。但在此电路中的Q1，Q2如使用图1中示出的双极工艺中的普通横向PNP晶体管，在输出端误触地时易出现闩锁(Latch-up)效应，使输出端始终被锁定在接近于零的低电平而使电路无法正常工作。参考图2，当输出端Out由于误操作碰地时，会使误差放大器的正端输入管Q1进入深度饱和，Q1管的集电极扮演寄生横向PNP晶体管Qp的发射极，向外延注入空穴并被隔离墙收集。使得从Q1集电极流出的电流大部分经Qp流入地，供给Q3的电流将变得很少，相应地流入Q4集电极的电流也变得很少。从而使恒流源I1的电流大部分去驱动输出极而使输出变得更低而形成一个正反馈，输出被锁定在低电平。同时，Qp向隔离墙注入电流，会引起衬底自偏。因此为避免此现象的发生，国外半导体制造公司如松下的AN6651，AN6652等，国内公司如华越，华晶，友旺的6651都采用如图3的任意集电极电位的纵向PNP管工艺技术用于Q1，Q2。这样，即使晶体管Q1饱和使得集电极电位接近与发射极电位，由于寄生PNP管的基极接高电位，横向PNP管Qp也不能导通，使得有足够的电流流入Q3，保证了电路的负反馈。参考图3可见，任意集电极电位的纵向PNP管需要在P-型衬底上定义N+埋层区和N-埋层区，在N+埋层上注入N+扩散区，形成Vcc，在N-埋层区上还需要形成P-层以及N阱，器件是形成在P-层上。并且，N-埋层和N+埋层之间都需要使用P型隔离墙进行隔离。由此可见，虽然任意集电极电位的纵向PNP管可以避免寄生PNP管造成的问题，但是任意集电极电位的纵向PNP晶体管结构比较复杂，为保证晶体管的性能，其制造工艺复杂且不能与标准双极工艺兼容，大大提高了工艺开发成本和制造成本。同时，其电流增益(β)值不高，不利于降低差分对的输入偏置电流。针对线路结构和任意集电极电位的纵向PNP晶体管存在的弊端，就需要一种新型的PNP晶体管结构，它能很好的避免输出端误触地时出现闩锁(Latch-up)效应，同时完全兼容标准双极工艺，能在保证产品性能的前提下，有效降低工艺开发成本和制造成本。考虑到横向PNP晶体管可以完全兼容标准双极工艺，于是就需要设计一种新型的横向PNP晶体管来克服输出端触地时出现门闩(Latch-up)效应以及与标准双极工艺不兼容的缺点。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种新型的横向PNP晶体管结构从而避免了触地时出现的门闩效应并能很好地与标准双极工艺兼容，本技术还提供一种使用上述晶体管的达稳速电路，该电路具有稳定的可靠性同时能降低制造成本。根据本技术的一方面，提供一种横向PNP晶体管，包括以标准双极工艺的普通横向PNP晶体管为基础，在基极上加入深磷(Deep N+)形成空穴收集保护环结构。根据本技术的一实施例，所述的横向PNP晶体管，在正常工作时，漂向N+/N-界面的空穴被反弹，并被集电极收集，PNP管的收集效率和电流增益被提高。根据本技术的一实施例，所述晶体管中的隔离墙可采用单隔离或上下隔离实现。根据本技术的一实施例，所述隔离墙的接地通过在隔离墙上开孔并通过金属直接与地相连或直接通过衬底与地相连实现。根据本技术的一实施例，添加在横向PNP晶体管上的深磷(DeepN+)可环状包围整个集电区或者是局部添加深磷。根据本技术的另一方面，提供一种马达稳速电路，包括基准电源、误差放大器和偏置电路，所述误差放大器的输入级采用前述的横向PNP晶体管。根据本技术的一实施例，所述误差放大器包括由第一晶体管和第二晶体管构成的输入级，第一晶体管和第二晶体管的发射极通过电阻相连，第二晶体管的集电极接地，所述第一晶体管的集电极连接到一第三晶体管的集电极，第三晶体管的发射极接地、基极连接到自身的集电极。根据本技术的一实施例，所述横向PNP晶体管的深磷和N-外延N+/N-界面存在多子扩散形成的内建电势场，降低所述第一晶体管饱和时的寄生管的发射效率。采用本技术的技术方案，该种横向PNP晶体管的结构避免了触地时出现的门闩效应并能很好地与标准双极工艺兼容，采用本技术的马达稳速电路的可靠性大大提高同时能降低制造成本。附图说明本技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过以下结合附图对实施例的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中图1是普通横向晶体管及寄生晶体管Qp纵向剖面图。图2是采用普通横向PNP晶体管的简化的速度控制电路及外围器件的示意图。图3是任意集电极电位的纵向PNP管剖面图。图4是添加深磷(Deep N+)环的横向PNP晶体管剖面图，图5是采用添加深磷环的横向PNP晶体管的误差放大器输入极的电路的示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例进一步说明本技术的技术方案。本技术的设计思想是在普通横向PNP晶体管的基极上加入深磷(Deep N+)，依靠深磷(Deep N+)形成的空穴收集保护环来形成一个由多子扩散形成的内建电势场，通过该电势场来降低寄生管的发射效率。同时，这个内建场的电势梯度会使得外漂的空穴被反弹并被集电极收集，提高了PNP管的收集效率和电流增益(β)。参考图4，图4示出本技术所揭示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向ＰＮＰ晶体管，包括以标准双极工艺的普通横向ＰＮＰ晶体管为基础，其特征在于，在基极上加入深磷（Ｄｅｅｐ　　Ｎ＋）形成空穴收集保护环结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜，王家斌，
申请(专利权)人：BCD半导体制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：KY[开曼群岛]