專利名稱：：一種設(shè)計穩(wěn)壓二極管的方法
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i殳計穩(wěn)、壓二才及管的方法。
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(diǎn)進(jìn)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(kuò)散法制成，它既具有普通二極管的單向?qū)щ娞匦?，又可工作于反向擊穿狀態(tài)。在反向電壓較低時，穩(wěn)壓二極管截止；當(dāng)反向電壓達(dá)到一定數(shù)值時，反向電流突然增大，穩(wěn)壓二極管進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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l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，l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(fèi)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(kuò)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l:根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)一步地包括如下步驟步驟2.1，按照標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程流片進(jìn)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十區(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(dá)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(dá)到的效果是一樣的，但在標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)散，調(diào)節(jié)源區(qū)版圖間距達(dá)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(dá)到許多不同的設(shè)計值，控制方便快捷。圖l是現(xiàn)有常用穩(wěn)壓二極管的版圖設(shè)計示意圖2是本發(fā)明的步驟流程圖3是本發(fā)明的版圖設(shè)計示意圖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(hù)電路的電路圖。具體實施例方式以下結(jié)合本發(fā)明的具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)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(kuò)散，調(diào)節(jié)源區(qū)版圖間距可以達(dá)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l:根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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)壓值作出曲線步驟3:參照步驟2所述的曲線圖，才艮據(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。進(jìn)一步地，步驟2還包括如下步驟步驟2.1，按照標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程流片進(jìn)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。圖3是本發(fā)明的版圖設(shè)計示意圖。如圖3所示，l為上隔離，3為N+區(qū)，4為N+埋區(qū)。本發(fā)明要調(diào)節(jié)的就是N+區(qū)3和上隔離1之間的間距。在本實施例中釆取3um/40V的雙極工藝，執(zhí)行所述的步驟1和步驟2后得到下列列表:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>根據(jù)上述列表可畫出本發(fā)明的間距和穩(wěn)壓值曲線圖。圖4為本發(fā)明的間距和穩(wěn)壓值曲線圖。如圖4所示，橫坐標(biāo)為N+區(qū)到上隔離的間距，單位為um;縱坐標(biāo)為穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓值，單位為V。按照上述列表，可以做出如圖所示的平滑曲線。參照該曲線，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。本發(fā)明可用在許多電路中，下面以功率保護(hù)電路為例說明本發(fā)明的優(yōu)越性。圖5為功率保護(hù)電路的電路圖。如圖5所示，圖中Dl為應(yīng)用本發(fā)明設(shè)計的穩(wěn)壓二極管，其耐壓典型值為IOV。只要輸入電壓VIN(安全工作時輸入電壓最大為30V)超過一定值，使D1擊穿，保護(hù)電路就能工作，關(guān)斷輸出管，故穩(wěn)壓管Dl的穩(wěn)壓值決定了功率保護(hù)點(diǎn)。j叚設(shè)Dl穩(wěn)壓值10V,那么，功率保護(hù)電壓可用下式估算VIN=3.3V+10V+(0.7Vx37.39/6.15+0.7)+0.7V=18.96V。應(yīng)用本發(fā)明設(shè)計的穩(wěn)壓管Dl的穩(wěn)壓值能穩(wěn)壓在10V左右，因此功率保護(hù)電壓就約為18.96V，達(dá)到了保護(hù)電路設(shè)計的要求，使電路在高壓大電流下自動保護(hù)而不祐:損壞。這充分說明了本發(fā)明的優(yōu)越性。以上所述僅為發(fā)明的較佳實施例而已，并不用于限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種設(shè)計穩(wěn)壓二極管的方法，其特征在于本發(fā)明包括如下步驟步驟1根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的雙極集成電路制造工藝，首先在版圖上設(shè)計N型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)到隔離源區(qū)間距不同的圖形對；步驟2然后進(jìn)行實驗，根據(jù)不同的所述N型半導(dǎo)體重?fù)诫s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型半導(dǎo)體重?fù)诫s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。2.如權(quán)利要求1所述的一種設(shè)計穩(wěn)壓二極管的方法，其特征在于所述步驟2進(jìn)一步地包括如下步驟步驟2.1，按照標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程流片進(jìn)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型半導(dǎo)體重?fù)诫s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型半導(dǎo)體重?fù)诫s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。3.如權(quán)利要求1所述的一種設(shè)計穩(wěn)壓二極管的方法，其特征在于步驟3所述的調(diào)節(jié)不同的N型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)到隔離源區(qū)間距可以達(dá)到控制PN結(jié)兩端不同雜質(zhì)的濃度，實現(xiàn)所需的耐壓值。4.如權(quán)利要求1所述的一種^l計穩(wěn)壓二4l管的方法，其特征在于所述曲線圖的橫坐標(biāo)為N型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)到上隔離源區(qū)的間距，豎坐標(biāo)為穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓值。5.如權(quán)利要求1所述的一種設(shè)計穩(wěn)壓二極管的方法，其特征在于步驟1所述N型乎導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)到隔離源區(qū)間距不同的圖形對的個數(shù)為10個以上。全文摘要一種設(shè)計穩(wěn)壓二極管的方法，涉及雙極集成電路設(shè)計領(lǐng)域。本發(fā)明包括如下步驟步驟1根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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。本發(fā)明擴(kuò)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。文檔編號H01L21/329GK101414561SQ20071004705公開日2009年4月22日申請日期2007年10月16日優(yōu)先權(quán)日2007年10月16日發(fā)明者燕吳,繼承,王娜芝申請人:無錫華潤矽科微電子有限公司