陈正才，彭时秋，林 丽，黄 龙

（无锡中微晶园电子有限公司，江苏无锡 214035）

1 引言

低压调整二极管即低压稳压二极管（Zener），适用于电源系统。在过浪涌电流保护、电压尖峰抑制、稳压电路中，维持恒定直流电压输出，保护并联器件。设计与制造低压稳压二极管需要获得高浓度掺杂的P-N结。由于Si 平面工艺的注入与推进在工艺方面较难控制，进而导致在电特性方面动态电阻、反向偏压、反偏漏电流等静态参数也难以稳定控制，较难实现击穿硬特性。

本文基于0.5 滋m CMOS 工艺制备平台，成功地制作出了一种新型结构的5.1 V 低压稳压二极管，提出了对应此种结构的工艺流程，实现了击穿硬特性。

2 低压电压调整二极管击穿原理分析

能引起P-N 结击穿的基本特征有3 种，即热击穿、隧道击穿和雪崩击穿。隧道击穿即齐纳击穿[1]。对于重掺杂硅P-N 结，引起齐纳击穿所需的电场强度约为106V/cm。当击穿电压VZ＜4Eg/q 时，一般为隧道击穿 ； 当 VZ＞6Eg/q 时 ， 一 般 为 雪 崩 击 穿 ；当4Eg/q＜VZ＜6Eg/q 时，两种击穿机构都存在。研究表明，对于硅P-N 结，当击穿电压小于5 V 时主要是齐纳击穿，大于7 V 时主要是雪崩击穿，当击穿电压在5~7 V之间，是隧道效应和雪崩倍增效应的结合[2]。本文设计优化的是5.1 V 低压稳压二极管，下面论述隧道击穿的机理。

根据量子理论，电子具有波动性，它可以穿过位能比电子动能势垒区，这种现象称为隧道效应。隧道击穿是指强电场作用下产生隧道效应，大量价带电子穿过禁带进入导带，反向电流迅速增加引起的P-N 结击穿[3]。当P-N 结加反向偏压时，势垒区能带发生倾斜；……