[发明专利]一种设计稳压二极管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及双极集成电路设计领域，具体涉及一种设计稳压二极管的方法。

背景技术

稳压二极管(也称齐纳二极管或反向击穿二极管)，在电路中起稳定电压的作用。所述稳压二极管是利用二极管被反向击穿后，在一定反向电流范围内反向电压不随反向电流变化这一特点进行稳压的。稳压二极管通常由硅半导体材料采用合金法或者扩散法制成，它既具有普通二极管的单向导电特性，又可工作于反向击穿状态。在反向电压较低时，稳压二极管截止；当反向电压达到一定数值时，反向电流突然增大，稳压二极管进入击穿区，此时即使反向电流在很大范围内变化时，稳压二极管两端的反向电压也能保持基本不变；但若反向电流增大到一定数值后，稳压二极管则会被彻底击穿而损坏。

稳压二极管一般是由P型和N型半导体材料形成的PN结构成，分别通过调整所述P型和N型掺杂剂的掺杂浓度就可以控制稳压二极管的稳压值。然而，由于常用稳压二极管的稳压值受制于基区和发射区的浓度，在标准化工艺下不能随意调节，因此利用直接调整P型和N型掺杂剂的掺杂浓度的方式来取得的稳压二极管稳压值的方法在标准化工艺中操作起来不实际。

集成稳压二极管多数是通过集成晶体管的不同接法而形成的，由此可以灵活地得到电参数不同的二极管，以满足不同电路的要求。以由NPN三极管的发射区与基区构成的EB结二极管为例，在通常情况下，由NPN三极管的发射区与基区构成的EB结二极管由于受到基区和发射区掺杂浓度的限制，导致二极管的稳压值比较低。假如电路设计需要较高的稳压值，就需要通过多个稳压二极管串接来实现。

图1是现有常用稳压二极管的版图设计示意图。如图1所示，1为上隔离源区，3为N+区，4为N+埋层区，5为基区，6为集电区。

综上所述，按照现有工艺方法制得的常用稳压二极管由于受基区和发射区掺杂浓度的限制，导致单个稳压二极管的稳压值较低；而利用多个按照现有工艺方法制得的稳压二极管串联实现较高稳压值时，会使得电路的芯片面积增大；芯片面积的增大浪费了人力和物力，增加了芯片的制造成本。

发明内容

为了解决常用稳压二极管的稳压值较低和电路的芯片面积增大的问题，一种设计稳压二极管的方法，扩大了稳压二极管的稳压值范围，控制方便快捷，节约了人力物力。

本发明包括如下步骤：步骤1：根据标准化的双极集成电路制造工艺，首先在版图上设计若干个N+区到隔离源区间距不同的图形对；步骤2：然后进行实验，根据不同的所述N+区到隔离源区间距所对应的稳压二极管稳压值作出曲线图；步骤3：参照步骤2所述的曲线图，根据不同的应用需要，调节N+区到隔离源区间距，以得到所需的稳压二极管稳压值。

所述步骤2进一步地包括如下步骤：步骤2.1，按照标准化工艺流程流片进行实验；步骤2.2，根据步骤2.1的实验结果，得到稳压二极管稳压值和N+区到隔离源区间距的相关数据；步骤2.3，根据不同的所述N+区到隔离源区间距和稳压二极管稳压值作出曲线图。

步骤3所述的调节不同的N+区到隔离源区间距以达到控制PN结二端不同杂质的浓度，得到不同的稳压值，而直接改变PN结掺杂浓度也可以得到不同的稳压值，采用不同的方法达到的效果是一样的，但在标准化工艺下前者更体现出可操作性。

本发明利用杂质源区在半导体中的扩散，调节源区版图间距达到控制PN结的掺杂浓度，得到的稳压二极管稳压值范围大，但元件少，节约了芯片面积；贵公司的发明与基区和发射区浓度相关性不大，可以在不增加附加工艺的情况下与双极型集成电路制造工艺完全兼容无需增加版次，工序简化，节约了人力物力；在无需增加版次的情况下，本发明能通过控制源区版图间距，稳压二极管的耐压可以达到许多不同的设计值，控制方便快捷。

附图说明

图1是现有常用稳压二极管的版图设计示意图；

图2是本发明的步骤流程图；

图3是本发明的版图设计示意图；

图4为本发明的不同间距对应的稳压值曲线图；

图5为功率保护电路的电路图。

具体实施方式

以下结合本发明的具体实施例和附图，对本发明作进一步说明。

本发明主要是利用如下原理：控制杂质源区在半导体中的横向扩散，调节源区版图间距可以达到控制PN结两端不同杂质的浓度，以实现所需要的稳压值。

图2为本发明的步骤流程图。如图2所示，本发明的步骤如下：

步骤1：根据标准化的双极集成电路制造工艺，首先在版图上设计若干个N+区到隔离源区间距不同的图形对；