CN103151393B - 一种pin二极管的封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PIN二极管的封装结构，该结构为：在封装基板上具有穿透该基板的第一和第二贯通孔，在该第一和第二贯通孔中填充有由导电金属材料构成的第一焊盘和第二焊盘；PIN二极管放置在所述基板上，使得PIN二极管的p电极与第一焊盘电连接，所述PIN二极管的n电极与第二焊盘电连接；在基板上还具有树脂外壳，PIN二极管位于基板与树脂外壳共同构成的空间中。

Description

一种PIN二极管的封装结构
技术领域
本发明属于二极管技术领域，特别涉及一种PIN二极管的封装结构。
背景技术
目前电力半导体逆变器装置用的关键器件一般采用二极管，具体来分，有PN型和PIN型。
PIN二极管的常规结构为：本征半导体层夹在p型和n型半导体层之间，构成三文治式的横向三层结构。这种常规的横向PIN二极管在小型化方面受到限制，因为在横向形成的PIN二极管的情况下，降低特征尺寸导致p层、i层和n层之间的结面积受到限制。中国已授权专利CN100583460C公开了一种PIN二极管，其采用的结构在一定程度上能够改善降低特征尺寸而限制的结面积。但是该专利公开的PIN二极管的灵敏度还是不足。
而且现有技术中PIN二极管的电极一般都仅在P掺杂层和N掺杂层的部分表面上形成，这种结构在封装时，往往仅能以垂直方式放置在封装体中，从而限制了封装的便利性。
发明内容：
本发明提出了一种PIN二极管的封装结构，本发明的封装结构采用一种新颖结构的PIN二极管，通过对该PIN二极管进行封装，从而得到解决现有技术中灵敏度不足的二极管封装体，并且该PIN二极管能够以卧倒的方式进行封装。
本发明提出的PIN二极管的封装结构为：在封装基板上具有穿透该基板的第一和第二贯通孔，在该第一和第二贯通孔中填充有由导电金属材料构成的第一焊盘和第二焊盘；PIN二极管放置在所述基板上，使得PIN二极管的p电极与第一焊盘电连接，所述PIN二极管的n电极与第二焊盘电连接；在基板上还具有树脂外壳，PIN二极管位于基板与树脂外壳共同构成的空间中,其中，所述树脂为环氧树脂。
其中，所述PIN二极管由p电极、P+掺杂层、P-掺杂层、本征层I、绝缘层、N-掺杂层、N+掺杂层以及n电极构成。
其中，N+掺杂层由基底部分和鳍型突出部分构成，呈T型结构；
其中，N-掺杂层包括第一部分和第二部分，所述第一部分在N+掺杂层的基底部分的表面形成，所述第二部分在所述N+掺杂层的鳍型突出部分的表面形成；
其中，绝缘层，其在N-掺杂层的第一部分的表面形成；
其中，本征半导体层，其在绝缘层和N-掺杂层的表面形成，以包围所述N-掺杂层；
其中，P-掺杂层，其在绝缘层和本征半导体层的表面形成，以包围所述本征半导体层；
其中，P+掺杂层，其在绝缘层和P-掺杂层的的表面形成，以包围所述P-掺杂层。
其中，P+掺杂层、P-掺杂层以及本征半导体层通过绝缘层与N-掺杂层的第一部分隔离。
P电极形成在所述PIN二极管的P+掺杂层的表面，以包围所述P+掺杂层，所述N电极形成在所述N+掺杂层的表面，以包围N-掺杂层的第一部分的侧面与N+掺杂层；所述P电极和N电极由绝缘层隔离。其中P电极和N电极可以采用与半导体能形成良好欧姆接触的金属材料构成，这种材料例如Al、Mo、Ta、Ti、W等金属或其合金。
本发明提出的PIN二极管的电极结构包括具有的P+P-IN-N+结构(I即为本征半导体层)的PIN二极管，其能够降低导通压降。而P电极形成在PIN二极管的P+掺杂层上方的整个外围表面，N电极形成在所述PIN二极管的N+掺杂层与N-掺杂层下方的整个外围表面，因此在封装的过程中，PIN二极管可以以各种放置方式而置入到封装体中，这给封装带来极大的便利。
附图说明
图1为本发明提出的PIN二极管的封装结构示意图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明提出的PIN二极管的封装结构为：在封装基板200上具有穿透该基板200的第一和第二贯通孔，在该第一和第二贯通孔中填充有由导电金属材料构成的第一焊盘401和第二焊盘402；PIN二极管放置在所述基板200上，使得PIN二极管的p电极与第一焊盘401电连接，所述PIN二极管的n电极与第二焊盘402电连接；在基板200上还具有树脂外壳300，PIN二极管位于基板200与树脂外壳300共同构成的空间中,其中，所述树脂为环氧树脂。
PIN二极管由p电极、P+掺杂层106、P-掺杂层105、本征半导体层104、绝缘层101、N-掺杂层103、N+掺杂层102以及n电极构成；
其中，N+掺杂层102，其由基底部分和鳍型突出部分构成，呈T型结构，N+掺杂层102通过向硅、锗等材料内掺入高浓度的n型杂质来形成，该n型杂质例如磷(P)或砷(As)，在本发明中，优选采用磷作为n型杂质，其掺杂浓度大约为1×1019cm-3至1×1021cm-3之间；N-掺杂层103包括第一部分和第二部分，所述第一部分在N+掺杂层102的基底部分的表面上形成，所述第二部分在所述N+掺杂层102的鳍型突出部分的表面上形成，N-掺杂层同样可以通过向硅、锗等半导体材料内掺入例如磷(P)或砷(As)的n型杂质来形成，在本发明中，优选采用磷作为n型杂质，其掺杂浓度大约为5×1015cm-3至5×1016cm-3之间。
绝缘层101，其在N-掺杂层103的第一部分的表面形成，该绝缘层为浅沟槽绝缘层(STI)结构；绝缘层101使得N-掺杂层103与P-掺杂层105和P+掺杂层106隔离，从而可以避免不期望的电子泄漏和短路；
本征半导体层104，其在绝缘层101和N-掺杂层103的表面形成，以包围所述N-掺杂层103；本征半导体层104可以采用与N-掺杂层103同样的材料来形成。
P-掺杂层105，其在绝缘层101和本征半导体层104的表面形成，以包围所述本征半导体层104；P-掺杂层105通过向硅、锗等半导体材料掺入p型杂质来形成，p型杂质例如为硼(B)，该P-掺杂层的掺杂浓度大约为：1×1015cm-3至1×1016cm-3；
P+掺杂层106，其在绝缘层101和P-掺杂层105的表面形成，以包围所述P-掺杂层105，P+掺杂层106通过向硅、锗等半导体材料掺入p型杂质来形成，p型杂质例如为硼(B)，该P+掺杂层106的掺杂浓度大约为：5×1018cm-3至1×1020cm-3。
P电极形成在所述PIN二极管的P+掺杂层106的表面，以包围所述P+掺杂层106，所述N电极形成在所述N+掺杂层102的表面，以包围N-掺杂层的第一部分1031的侧面与N+掺杂层102；所述P电极和N电极由绝缘层隔离。其中P电极和N电极可以采用与半导体能形成良好欧姆接触的金属材料构成，这种材料例如Al、Mo、Ta、Ti、W等金属或其合金。
需要特别说明的是，虽然本实施方式中指出了N+掺杂层、N-掺杂层、本征半导体层、P-掺杂层以及P+掺杂层可有硅或锗等半导体材料构成，但这并不是说N+掺杂层、N-掺杂层、本征半导体层、P-掺杂层以及P+掺杂层的材料可互不相同，本发明中，上述各层在采用相同材料的前提下，可选择硅或锗等半导体材料构成。
以上实施方式已经对本发明进行了详细的介绍，但上述实施方式并非为了限定本发明的范围，本发明的保护范围由所附的权利要求限定。

Claims (4)

1.一种PIN二极管的封装结构，其特征在于：
在封装基板上具有穿透该基板的第一和第二贯通孔，在该第一和第二贯通孔中填充有由导电金属材料构成的第一焊盘和第二焊盘；PIN二极管放置在所述基板上，使得PIN二极管的p电极与第一焊盘电连接，所述PIN二极管的n电极与第二焊盘电连接；在基板上还具有树脂外壳，PIN二极管位于基板与树脂外壳共同构成的空间中；
所述PIN二极管由p电极、P+掺杂层、P-掺杂层、本征半导体层I、绝缘层、N-掺杂层、N+掺杂层以及n电极构成；
其中，N+掺杂层由基底部分和鳍型突出部分构成，呈T型结构；N-掺杂层包括第一部分和第二部分，所述第一部分在N+掺杂层的基底部分的表面形成，所述第二部分在所述N+掺杂层的鳍型突出部分的表面形成；绝缘层在N-掺杂层的第一部分的表面形成；本征半导体层在绝缘层和N-掺杂层的表面形成，以包围所述N-掺杂层；P-掺杂层在绝缘层和本征半导体层的表面形成，以包围所述本征半导体层；P+掺杂层在绝缘层和P-掺杂层的表面形成，以包围所述P-掺杂层；P+掺杂层、P-掺杂层以及本征半导体层通过绝缘层与N-掺杂层的第一部分隔离；P电极形成在所述PIN二极管的P+掺杂层的表面，以包围所述P+掺杂层，所述N电极形成在所述N+掺杂层的表面，以包围N-掺杂层的第一部分的侧面与N+掺杂层；所述P电极和N电极由绝缘层隔离。
2.如权利要求1所述的PIN二极管的封装结构，其特征在于：
N+掺杂层的掺杂浓度为1×1019cm-3至1×1021cm-3之间；N-掺杂层的掺杂浓度为5×1015cm-3至5×1016cm-3之间；P-掺杂层的掺杂浓度为：1×1015cm-3至1×1016cm-3之间；P+掺杂层的掺杂浓度为：5×1018cm-3至1×1020cm-3之间。
3.如权利要求2所述的PIN二极管的封装结构，其特征在于：
所述N+掺杂层、N-掺杂层、本征半导体层、P-掺杂层以及P+掺杂层由相同的半导体材料构成。
4.如权利要求3所述的PIN二极管的封装结构，其特征在于：
其中所述树脂外壳由环氧树脂形成。
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