[發(fā)明專利]一種設(shè)計穩(wěn)壓二極管的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710047056.2
• 申請日: 2007-10-16
• 公開（公告）號: CN101414561A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王娜芝;承繼;吳燕
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫華潤矽科微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L21/8222
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王 潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙極集成電路設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種設(shè)計穩(wěn)壓二極管的方法。

背景技術(shù)

穩(wěn)壓二極管(也稱齊納二極管或反向擊穿二極管)，在電路中起穩(wěn)定電壓的作用。所述穩(wěn)壓二極管是利用二極管被反向擊穿后，在一定反向電流范圍內(nèi)反向電壓不隨反向電流變化這一特點進行穩(wěn)壓的。穩(wěn)壓二極管通常由硅半導(dǎo)體材料采用合金法或者擴散法制成，它既具有普通二極管的單向?qū)щ娞匦裕挚晒ぷ饔诜聪驌舸顟B(tài)。在反向電壓較低時，穩(wěn)壓二極管截止；當反向電壓達到一定數(shù)值時，反向電流突然增大，穩(wěn)壓二極管進入擊穿區(qū)，此時即使反向電流在很大范圍內(nèi)變化時，穩(wěn)壓二極管兩端的反向電壓也能保持基本不變；但若反向電流增大到一定數(shù)值后，穩(wěn)壓二極管則會被徹底擊穿而損壞。

穩(wěn)壓二極管一般是由P型和N型半導(dǎo)體材料形成的PN結(jié)構(gòu)成，分別通過調(diào)整所述P型和N型摻雜劑的摻雜濃度就可以控制穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值。然而，由于常用穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值受制于基區(qū)和發(fā)射區(qū)的濃度，在標準化工藝下不能隨意調(diào)節(jié)，因此利用直接調(diào)整P型和N型摻雜劑的摻雜濃度的方式來取得的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓值的方法在標準化工藝中操作起來不實際。

集成穩(wěn)壓二極管多數(shù)是通過集成晶體管的不同接法而形成的，由此可以靈活地得到電參數(shù)不同的二極管，以滿足不同電路的要求。以由NPN三極管的發(fā)射區(qū)與基區(qū)構(gòu)成的EB結(jié)二極管為例，在通常情況下，由NPN三極管的發(fā)射區(qū)與基區(qū)構(gòu)成的EB結(jié)二極管由于受到基區(qū)和發(fā)射區(qū)摻雜濃度的限制，導(dǎo)致二極管的穩(wěn)壓值比較低。假如電路設(shè)計需要較高的穩(wěn)壓值，就需要通過多個穩(wěn)壓二極管串接來實現(xiàn)。

圖1是現(xiàn)有常用穩(wěn)壓二極管的版圖設(shè)計示意圖。如圖1所示，1為上隔離源區(qū)，3為N+區(qū)，4為N+埋層區(qū)，5為基區(qū)，6為集電區(qū)。

綜上所述，按照現(xiàn)有工藝方法制得的常用穩(wěn)壓二極管由于受基區(qū)和發(fā)射區(qū)摻雜濃度的限制，導(dǎo)致單個穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值較低；而利用多個按照現(xiàn)有工藝方法制得的穩(wěn)壓二極管串聯(lián)實現(xiàn)較高穩(wěn)壓值時，會使得電路的芯片面積增大；芯片面積的增大浪費了人力和物力，增加了芯片的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決常用穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值較低和電路的芯片面積增大的問題，一種設(shè)計穩(wěn)壓二極管的方法，擴大了穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值范圍，控制方便快捷，節(jié)約了人力物力。

本發(fā)明包括如下步驟：步驟1：根據(jù)標準化的雙極集成電路制造工藝，首先在版圖上設(shè)計若干個N+區(qū)到隔離源區(qū)間距不同的圖形對；步驟2：然后進行實驗，根據(jù)不同的所述N+區(qū)到隔離源區(qū)間距所對應(yīng)的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓值作出曲線圖；步驟3：參照步驟2所述的曲線圖，根據(jù)不同的應(yīng)用需要，調(diào)節(jié)N+區(qū)到隔離源區(qū)間距，以得到所需的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓值。

所述步驟2進一步地包括如下步驟：步驟2.1，按照標準化工藝流程流片進行實驗；步驟2.2，根據(jù)步驟2.1的實驗結(jié)果，得到穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓值和N+區(qū)到隔離源區(qū)間距的相關(guān)數(shù)據(jù)；步驟2.3，根據(jù)不同的所述N+區(qū)到隔離源區(qū)間距和穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓值作出曲線圖。

步驟3所述的調(diào)節(jié)不同的N+區(qū)到隔離源區(qū)間距以達到控制PN結(jié)二端不同雜質(zhì)的濃度，得到不同的穩(wěn)壓值，而直接改變PN結(jié)摻雜濃度也可以得到不同的穩(wěn)壓值，采用不同的方法達到的效果是一樣的，但在標準化工藝下前者更體現(xiàn)出可操作性。

本發(fā)明利用雜質(zhì)源區(qū)在半導(dǎo)體中的擴散，調(diào)節(jié)源區(qū)版圖間距達到控制PN結(jié)的摻雜濃度，得到的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓值范圍大，但元件少，節(jié)約了芯片面積；貴公司的發(fā)明與基區(qū)和發(fā)射區(qū)濃度相關(guān)性不大，可以在不增加附加工藝的情況下與雙極型集成電路制造工藝完全兼容無需增加版次，工序簡化，節(jié)約了人力物力；在無需增加版次的情況下，本發(fā)明能通過控制源區(qū)版圖間距，穩(wěn)壓二極管的耐壓可以達到許多不同的設(shè)計值，控制方便快捷。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有常用穩(wěn)壓二極管的版圖設(shè)計示意圖；

圖2是本發(fā)明的步驟流程圖；

圖3是本發(fā)明的版圖設(shè)計示意圖；

圖4為本發(fā)明的不同間距對應(yīng)的穩(wěn)壓值曲線圖；

圖5為功率保護電路的電路圖。

具體實施方式

以下結(jié)合本發(fā)明的具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步說明。

本發(fā)明主要是利用如下原理：控制雜質(zhì)源區(qū)在半導(dǎo)體中的橫向擴散，調(diào)節(jié)源區(qū)版圖間距可以達到控制PN結(jié)兩端不同雜質(zhì)的濃度，以實現(xiàn)所需要的穩(wěn)壓值。

圖2為本發(fā)明的步驟流程圖。如圖2所示，本發(fā)明的步驟如下：

步驟1：根據(jù)標準化的雙極集成電路制造工藝，首先在版圖上設(shè)計若干個N+區(qū)到隔離源區(qū)間距不同的圖形對；