一种降低齐纳二极管温漂的方法及系统与流程

本发明涉及稳压二极管，具体涉及一种降低齐纳二极管温漂的方法及系统。

背景技术：

1、稳压管，又叫齐纳二极管，是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。

2、稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内(或者说在一定功率损耗范围内)，端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压，称为双向稳压管。

3、普遍的齐纳二极管温漂系数在200～300ppm的范围，无法满足基带电路搭建。现有技术中，设计人员会用一个基极和发射极短接的三极管来补偿降低温漂。这种方法属于电路补偿的办法，验证周期长，成本高；因此我们需要提出一种降低齐纳温漂的方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：现有电路补偿降低齐纳二极管的方法，验证周期长，成本高，难以满足基带电路搭建；为解决上述问题，本发明目的在于提供一种降低齐纳二极管温漂的方法及系统。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本方案提供一种降低齐纳二极管温漂的方法，包括：

4、s1，根据工作参数需求，选定齐纳二极管和二极管，并确定齐纳二极管和二极管的基本参数；

5、s2，基于cmos工艺在芯片上制备出符合基本参数的齐纳二极管和二极管，并对齐纳二极管和二极管进行电学测试分析，得到齐纳二极管和二极管的电学性能参数；

6、s3，将芯片上的齐纳二极管和二极管集成得到集成齐纳二极管；

7、s4，实时监测集成齐纳二极管的温度，在集成齐纳二极管产生温漂时，向齐纳二极管中注入掺杂离子以补偿集成齐纳二极管产生的温漂。

8、本方案工作原理：现有电路补偿降低齐纳二极管的方法，验证周期长，成本高，难以满足基带电路搭建；本发明目的在于提供一种降低齐纳二极管温漂的方法，对现有的降低齐纳二极管技术进行方法上的改进，将齐纳二极管和二极管集成新的低温漂的集成齐纳二极管，在集成齐纳二极管开发时，通过改变注入掺杂离子的浓度调整低集成齐纳二极管的温漂，从而改变齐纳二极管的电学性质，可用于高稳定的基准电路和栅保护器件，并且集成的集成齐纳二极管比电路补偿的方法节省面积，实现减小芯片面积的目的，且寄生效应方便控制。

9、齐纳二极管的温度系数与掺杂浓度相关，可通过控制掺杂浓度调整齐纳二极管的温漂，掺杂离子注入可以在齐纳二极管的表面形成掺杂浓度分布的杂质层，从而改变齐纳二极管的电学性质。

10、进一步优化方案为，步骤s1包括以下子步骤：

11、根据工作参数需求确定齐纳二极管的稳定电压和稳定电流；根据齐纳二极管的稳定电流选定二极管；

12、获取齐纳二极管和二极管的基本参数，所述基本参数包括：齐纳二极管掺杂杂质的浓度范围、齐纳二极管与二极管之间的面积比例，齐纳二极管正常工作的温度范围。

13、进一步优化方案为，所述对齐纳二极管和二极管进行电学测试分析，得到齐纳二极管和二极管的电学性能参数，包括方法：

14、在相同的电流i下，测得齐纳二极管在温度t1，温度t2，…温度tn下的稳定电压，基于稳定电压得到齐纳二极管的温漂；

15、在相同的电流i下，测得二极管在温度t1，温度t2，…温度tn下的正向导通电压，基于正向导通电压得到二极管的温漂。

16、进一步优化方案为，所述齐纳二极管包括：n型无埋藏层、n型有埋藏层、p型无埋藏层或p型有埋藏层；所述二极管包括pwell下方有n+区域的二极管或nwell下方有p+区域的二极管。

17、因此，齐纳二极管和二极管的组合方式包括：

18、n型无埋藏层的齐纳二极管+pwell下方有n+区域的二极管；

19、n型有埋藏层的齐纳二极管+pwell下方有n+区域的二极管；

20、p型无埋藏层的齐纳二极管+nwell下方有p+区域的二极管；

21、p型有埋藏层的齐纳二极管+nwell下方有p+区域的二极管。

22、进一步优化方案为，齐纳二极管的制备方法包括：

23、b1，以化学气相沉积或物理气相沉积在硅基衬底表面生长一层薄膜；

24、b2，将硅基衬底在高温下进行硅化处理，使其表面形成一层硅化物；

25、b3，对硅化处理后的硅基衬底进行低温漂齐处理；

26、b4，在低温漂齐处理后的硅化物表面沉积一层硅酸盐薄膜；

27、b5，在硅酸盐薄膜表面制备金属电极，并在高温下进行热处理，形成稳定的金属-硅酸盐-硅化物-衬底结构，最终制备出齐纳二极管。

28、进一步优化方案为，步骤s4包括以下子步骤：

29、s41，获取集成齐纳二极管的温漂t；

30、s42，基于温漂t、目标温漂和齐纳二极管和二极管的基本参数确定掺杂浓度和掺杂剂量；

31、s43，按照掺杂浓度和掺杂剂量向齐纳二极管中注入掺杂离子；

32、s44，对集成齐纳二极管进行退火处理使齐纳二极管和二极管中的掺杂浓度稳定。

33、s45，对集成的低温漂齐纳二极管进行测试和分析，确定是否达到了预期的掺杂浓度和温漂目标。

34、进一步优化方案为，在按照掺杂浓度和掺杂剂量向齐纳二极管中注入掺杂离子时，掺杂离子注入的深度保持在阈值范围内。

35、进一步优化方案为，向齐纳二极管中注入掺杂离子时，对于p型的齐纳二极管，以硼作为掺杂离子；对于n型的齐纳二极管，以磷和砷作为掺杂离子。

36、进一步优化方案为，所述将芯片上的齐纳二极管和二极管集成得到集成齐纳二极管，包括过程：

37、将齐纳二极管的负极与二极管的负极连接，齐纳二极管的正极与二极管的正极连接。

38、离子注入过程中需要控制能量和剂量，以避免损坏器件或导致不必要的掺杂浓度变化。

39、这里浓度范围1～3x10x18 atom/cm3，深度表面一下300a+/-50a。

40、齐纳二极管的击穿电压随着温度的升高，稳压点升高，普通二极管的开启电压随着温度的升高而降低。齐纳二极管的外形可以为四边形、六边形或是八边形中的任意一种。

41、本方案还提供一种降低齐纳二极管温漂的系统，用于实现上述的降低齐纳二极管温漂的方法，包括：

42、筛选模块，用于根据工作参数需求，选定齐纳二极管和二极管，并确定齐纳二极管和二极管的基本参数；

43、制备测试模块，基于cmos工艺在芯片上制备出符合基本参数的齐纳二极管和二极管，并对齐纳二极管和二极管进行电学测试分析，得到齐纳二极管和二极管的电学性能参；

44、集成模块，用于将芯片上的齐纳二极管和二极管集成得到集成齐纳二极管；

45、监测补偿模块，用于实时监测集成齐纳二极管的温度，在集成齐纳二极管产生温漂时，向齐纳二极管中注入掺杂离子以补偿集成齐纳二极管产生的温漂。

46、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

47、本发明提供的一种降低齐纳二极管温漂的方法及系统，对现有的降低齐纳二极管技术进行方法上的改进，将齐纳二极管和二极管集成新的低温漂的集成齐纳二极管，在集成齐纳二极管开发时，通过改变注入掺杂离子的浓度调整低集成齐纳二极管的温漂，从而改变齐纳二极管的电学性质，可用于高稳定的基准电路和栅保护器件，并且集成的集成齐纳二极管比电路补偿的方法节省面积，实现减小芯片面积的目的，且寄生效应方便控制。