CN103560143A - 一种汽车整流芯片及其整流基材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车整流芯片及其整流基材制备方法，汽车整流芯片包括整流基材，所述整流基材包括第一台面和第二台面，所述第一台面高于所述第二台面，且所述第二台面围绕所述第一台面，所述第一台面为圆形，所述第二台面为圆环形，且所述整流基材自所述第二台面所在的平面至所述整流基材的底面的部分为圆柱形。由于其整流基材的整体无边角，提高了汽车整流芯片的抗反向电流的能力，提高了汽车整流芯片的可靠性能，保证了汽车整流芯片的使用寿命长，且圆形的汽车整流芯片的有效焊接面积大，提升了汽车整流芯片通过电流的能力。并且采用激光对晶圆片进行切割，避免了切割晶圆片时产生应力，提高了汽车整流芯片的抗热疲劳能力。

Description

一种汽车整流芯片及其整流基材的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体芯片技术领域，更具体地说，涉及一种汽车整流芯片及其整流基材的制备方法。
背景技术
汽车整流芯片应用于汽车发电机的整流桥上，起到整流和线路保护的作用。现有的雪崩汽车的整流芯片大多为正方形或者正六边形，主要是为了在制备整流基材时，便于将整个晶圆片进行切割。
参考图1和图2所示，图1为正方形的汽车整流芯片的整流基材俯视图，图2为图1沿AA’方向的切面图，其中，整流基材包括第一台面11和第二台面12，第一台面11高于第二台面12，第二台面12围绕第一台面11，第一台面11为正方形，第二台面12为方环形，自第一台面12至第二台面11的侧面13为弧形。正方形和正六边形的汽车整流芯片，使用寿命短，抗反向浪涌电流能力差，可靠性能差，并且抗热疲劳能力差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种汽车整流芯片及其整流基材制备方法，使用寿命长，抗反向浪涌能力强，可靠性能高，且抗热疲劳能力强。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种汽车整流芯片，包括整流基材，所述整流基材包括第一台面和第二台面，所述第一台面高于所述第二台面，且所述第二台面围绕所述第一台面，所述第一台面为圆形，所述第二台面为圆环形，且自所述第二台面所在的平面至所述整流基材的底面的部分为圆柱形。
优选的，所述整流基材的第一台面至第二台面的侧面为弧形，且所述弧形的突出方向朝向所述整流基材中心轴。
优选的，所述第二台面的外圆的直径为4mm-8mm，包括端点值。
优选的，所述第一台面的中央区域覆盖有第一金属层，所述整流基材的底面覆盖有第二金属层，所述第一金属层与第二金属层均为圆形，且所述第一金属层的面积小于所述第一台面的面积。
优选的，所述第二台面的外圆的直径为5.588mm，且所述第一金属层的面积为24.28mm2。
一种整流基材制备方法，包括步骤：
S1、提供一晶圆片，在所述晶圆片上形成多个圆形切割图案；
S2、对所述圆形切割图案的边缘线进行腐蚀，在所述晶圆片上形成圆环沟槽；
S3、采用激光划片机沿圆环沟槽进行切割，得到多个圆形硅片；
S4、在所述圆形硅片上形成圆形的第一台面和圆环形的第二台面，所述第一台面高于所述第二台面，且所述第二台面围绕所述第一台面，最终得到整流基材。
优选的，所述步骤S1具体包括：
提供一经过清洗、扩散后的晶圆片；
在所述晶圆片表面涂覆光刻胶，在所述光刻胶上设计多个圆形切割图案；
对所述圆形切割图案的边缘线曝光并显影，在所述晶圆片上形成多个所述圆形切割图案。
优选的，所述步骤S2具体包括：
设定环境温度和腐蚀时间，采用酸性溶液对所述圆形切割图案的边缘线进行腐蚀，形成圆环沟槽，其中，所述圆形沟槽的底端到所述晶圆片底部表面的距离范围为50μm-100μm，包括端点值。
优选的，所述环境温度为零下15摄氏度；所述腐蚀时间的范围为18min-20min，包括端点值；所述酸性溶液包括氢氟酸、硝酸、乙酸和硫酸，其浓度比例为氢氟酸：硝酸：乙酸：硫酸=11：9：12：7。
优选的，所述激光划片机所产生的激光波长为1064nm，激光频率为65kHz，激光功率为20W，切割速度为80mm/s。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的汽车整流芯片及其整流基材制备方法，汽车整流芯片包括整流基材，所述整流基材包括第一台面和第二台面，所述第一台面高于所述第二台面，且所述第二台面围绕所述第一台面，所述第一台面为圆形，所述第二台面为圆环形，且所述整流基材自所述第二台面所在的平面至所述整流基材的底面的部分为圆柱形。
本发明提供的汽车整流芯片，由于其整流基材的整体无边角，因此电流流动过程中没有向边角集中的情况发生，其电流分布均匀，避免了现有的正方形和正六边形的汽车整流芯片由于边角处电流集中而发生芯片边角处被提前击穿而失效的情况，提高了汽车整流芯片的抗反向电流的能力，提高了汽车整流芯片的可靠性能，保证了汽车整流芯片的使用寿命长。并且，对于限定直径的圆柱型的汽车整流二极管内部封装的芯片来说，正方形和正六边形的汽车整流芯片的对角线大小等同于圆形芯片的直径，在限定圆形直径的汽车整流二极管内，汽车整流芯片的有效焊接面积大，提升了汽车整流芯片通过电流的能力。
同时，采用本发明提供的整流基材制备方法，在制备整流基材时，采用激光对晶圆片进行切割，避免了切割晶圆片时产生应力，提高了汽车整流芯片的抗热疲劳能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的正方形的汽车整流芯片的整流基材的俯视图；
图2为图1所示整流基材沿AA’的切面图；
图3本申请实施例提供的一种汽车整流芯片的俯视图；
图4为图3所示汽车整流芯片沿AA’方向的切面图；
图5为本申请实施例提高的一种整流基材制备方法的流程图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有的正方形和正六边形的汽车整流芯片，使用寿命短，可靠性能差，抗反向浪涌能力差，并且抗热疲劳能力差。发明人研究发现，由于正方形和正六边形的汽车整流芯片的整流基材包括多个边角，若边角处的电流过于集中，将导致汽车整流芯片提前被击穿而失效，降低了其使用寿命，且可靠性能较差。另外，现有的制备整流基材过程中，采用刀片对整个晶圆片进行切割，在切割过程中产生的应力较大，最终使汽车整流芯片的抗热疲劳能力差。
基于此，本发明提供了一种汽车整流芯片，以克服现有技术存在的上述问题，包括整流基材，所述整流基材包括第一台面和第二台面，所述第一台面高于所述第二台面，且所述第二台面围绕所述第一台面，其特征在于，所述第一台面为圆形，所述第二台面为圆环形，且自所述第二台面所在的平面至所述整流基材的底面的部分为圆柱形。
本发明还提供了一种整流基材的制备方法，包括步骤：
S1、提供一晶圆片，在所述晶圆片上形成多个圆形切割图案；
S2、对所述圆形切割图案的边缘线进行腐蚀，在所述晶圆片上形成圆环沟槽；
S3、采用激光划片机沿圆环沟槽进行切割，得到多个圆形硅片；
S4、在所述圆形硅片上形成圆形的第一台面和圆环形的第二台面，所述第一台面高于所述第二台面，且所述第二台面围绕所述第一台面，最终得到整流基材。
本发明所提供的汽车整流芯片及其整流基材制备方法，汽车整流芯片包括整流基材，所述整流基材包括第一台面和第二台面，所述第一台面高于所述第二台面，且所述第二台面围绕所述第一台面，所述第一台面为圆形，所述第二台面为圆环形，且所述整流基材自所述第二台面所在的平面至所述整流基材的底面的部分为圆柱形。
本发明提供的汽车整流芯片，由于其整流基材的整体无边角，因此电流流动过程中没有向边角集中的情况发生，其电流分布均匀，避免了现有的正方形和正六边形的汽车整流芯片由于边角处电流集中而发生芯片边角处被提前击穿而失效的情况，提高了汽车整流芯片的抗反向电流的能力，提高了汽车整流芯片的可靠性能，保证了汽车整流芯片的使用寿命长。并且，对于限定直径的圆柱型的汽车整流二极管内部封装的芯片来说，正方形和正六边形的汽车整流芯片的对角线大小等同于圆形芯片的直径，在限定圆形直径的汽车整流二极管内，汽车整流芯片的有效焊接面积大，提升了汽车整流芯片通过电流的能力。
同时，采用本发明提供的整流基材制备方法，在制备整流基材时，采用激光对晶圆片进行切割，避免了切割晶圆片时产生应力，提高了汽车整流芯片的抗热疲劳能力。
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例一
本实施例提供了一种汽车整流芯片，结合图3和图4所示，图3为本本实施例提供的一种汽车整流芯片的俯视图，图4为图3所示的汽车整流芯片沿沿AA’方向的切面图。汽车整流芯片包括：整流基材31、第一金属层32、第二金属层33、半绝缘多晶硅膜34、玻璃钝化层35和绝缘层36。
所述整流基材31第一台面311和第二台面312，所述第一台面311高于所述第二台面312，且所述第二台面312围绕所述第一台面311，所述第一台面311为圆形，所述第二台面312为圆环形，且自所述第二台面312所在的平面至所述整流基材1的底面的部分为圆柱形（即图2中虚线向下的部分）。所述整流基材31的第一台面311至第二台面312的侧面313为弧形，且所述弧形的突出方向朝向所述整流基材31中心轴。
第一台面311的居中区域覆盖有第一金属层32，整流基材1的底面覆盖有第二金属层33，第一金属层32和第二金属层33均为圆形，且第一金属层32的面积小于第一台面311的面积。
需要说明的是，本实施例所提供的汽车整流芯片的其余结构的层次关系和功能与现有技术相同，故不作详细描述。沿第一金属层32边缘直所述第二台面的外圆的边缘覆盖有半绝缘多晶硅膜34。半绝缘多晶硅膜34的表面设置有玻璃钝化层35，玻璃钝化层35完全设置于半绝缘多晶硅膜34的边缘线内。半绝缘多晶硅膜34和玻璃钝化层35裸露的表面完全被绝缘层36覆盖。
本实施例提供的汽车整流芯片的圆形的第一金属层，与现有的正方形汽车整流芯片的正方形的第一金属层相比，若圆形的第一金属层的直径和正方形的第一金属层的对角线相同，则圆形的第一金属层的面积明显大于正方形的第一金属层的面积，因此圆形的汽车整流芯片明显增大了有效焊接面积。同样的，同等规格的圆形的汽车整流芯片的有效焊接面积大于正六边形的汽车整流芯片的有效焊接面积。
汽车整流芯片的第二台面的外圆的直径为4mm-8mm，包括端点值，本实施例优选的汽车整流芯片的第二台面的外圆的直径为5.588mm，且第一金属层的面积可以达到24.28mm2，该汽车整流芯片的抗反向电流冲击能力达到65A；并且，采用本申请提供方法制备的整流基材，其抗热疲劳能力提高到12000次。
本实施例提供的汽车整流芯片，由于其整流基材的整体无边角，因此电流流动过程中没有向边角集中的情况法相，其电流分布均匀，避免了现有的正方形和正六边形的汽车整流芯片由于边角处电流集中而发生芯片被提前击穿而失效的情况，提高了汽车整流芯片的抗反向电流的能力，提高了汽车整流芯片的可靠性能，保证了汽车整流芯片的使用寿命长。并且，直径相对于正方形和正六边形的汽车整流芯片的对角线大小相同的汽车整流芯片的封装，圆形的汽车整流芯片的有效焊接面积大，提升了汽车整流芯片通过电流的能力。
实施例二
本实施例提供了一种圆形整流基材的制备方法，参考图5所示，为本申请实施例提供的一种圆形整流基材的制备方法的流程图，包括步骤：
S1、提供一晶圆片，在所述晶圆片上形成多个圆形切割图案。
提供一经过清洗、扩散后的晶圆片，在所述晶圆片表面涂覆光刻胶，在所述光刻胶上设计多个圆形切割图案，然后对所述圆形切割图案的边缘线曝光并显影，在所述晶圆偏上形成多个所述圆形切割图案。
使用SC450负光刻胶，通过匀胶（1200RPM，10S）、曝光（15mW/cm2，15S)、显影（自动显影机作业)、烘烤(140摄氏度度，30min），在晶圆片上形成多个圆形的切割图案，在其晶圆片上的光刻胶上形成多个圆形沟槽，晶圆片表面的其余部分用光刻胶覆盖。
S2、对所述圆形切割图案的边缘线进行腐蚀，在所述晶圆片上形成圆环沟槽。
设定环境温度和腐蚀时间，采用酸性溶液对所述圆形切割图案的边缘线进行腐蚀，形成圆环沟槽，其中，所述圆形沟槽的底端到所述晶圆片底部表面的距离范围为50μm-100μm，包括端点值。
本实施例优选的，所述环境温度为零下15摄氏度；所述腐蚀时间的范围为18min-20min，包括端点值；所述酸性溶液包括氢氟酸、硝酸、乙酸和硫酸，其浓度比例为氢氟酸：硝酸：乙酸：硫酸=11：9：12：7，需要说明的是，本实施例仅是提供一种酸性溶液及其配比，并非对酸性溶液进行限制，还可以为其它酸性溶液，只要能够对圆形切割图案的边缘线进行腐蚀即可，同样的，腐蚀时间、温度均不局限于本实施例提供的上述内容。
S3、采用激光划片机沿圆环沟槽进行切割，其中，所述激光划片机所产生的激光波长为1064nm，激光频率为65kHz，激光功率为20W，切割速度为80mm/s。
本实施例采用激光划片机对晶圆片进行切割，避免了现有技术中采用刀片对晶圆片进行切割而产生应力的情况，进而提高汽车整流芯片的抗热疲劳能力。
S4、在所述圆形硅片上形成圆形的第一台面和圆环形的第二台面，所述第一台面高于所述第二台面，且所述第二台面围绕所述第一台面，最终得到整流基材。
本实施例提供的整流基材制备方法，在制备整流基材时，采用激光对晶圆片进行切割，避免了切割晶圆片时产生应力，进而提高了汽车整流芯片的抗热疲劳能力。
并且，采用该整流基材的汽车整流芯片，由于其整流基材的整体无边角，因此电流流动过程中没有向边角集中的情况发生，其电流分布均匀，避免了现有的正方形和正六边形的汽车整流芯片由于边角处电流集中而发生芯片边角处被提前击穿而失效的情况，提高了汽车整流芯片的抗反向电流的能力，提高了汽车整流芯片的可靠性能，保证了汽车整流芯片的使用寿命长。并且，对于限定直径的圆柱型的汽车整流二极管内部封装的芯片来说，正方形和正六边形的汽车整流芯片的对角线大小等同于圆形芯片的直径，在限定圆形直径的汽车整流二极管内，汽车整流芯片的有效焊接面积大，提升了汽车整流芯片通过电流的能力。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种汽车整流芯片，包括整流基材，所述整流基材包括第一台面和第二台面，所述第一台面高于所述第二台面，且所述第二台面围绕所述第一台面，其特征在于，所述第一台面为圆形，所述第二台面为圆环形，且自所述第二台面所在的平面至所述整流基材的底面的部分为圆柱形。
2.根据权利要求1所述的汽车整流芯片，其特征在于，所述整流基材的第一台面至第二台面的侧面为弧形，且所述弧形的突出方向朝向所述整流基材中心轴。
3.根据权利要求1所述的汽车整流芯片，其特征在于，所述第二台面的外圆的直径为4mm-8mm，包括端点值。
4.根据权利要求3所述的汽车整流芯片，其特征在于，所述第一台面的中央区域覆盖有第一金属层，所述整流基材的底面覆盖有第二金属层，所述第一金属层与第二金属层均为圆形，且所述第一金属层的面积小于所述第一台面的面积。
5.根据权利要求4所述的汽车整流芯片，其特征在于，所述第二台面的外圆的直径为5.588mm，且所述第一金属层的面积为24.28mm2。
6.一种整流基材制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1、提供一晶圆片，在所述晶圆片上形成多个圆形切割图案；
S2、对所述圆形切割图案的边缘线进行腐蚀，在所述晶圆片上形成圆环沟槽；
S3、采用激光划片机沿圆环沟槽进行切割，得到多个圆形硅片；
S4、在所述圆形硅片上形成圆形的第一台面和圆环形的第二台面，所述第一台面高于所述第二台面，且所述第二台面围绕所述第一台面，最终得到整流基材。
7.根据权利要求6所述的整流基材制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
提供一经过清洗、扩散后的晶圆片；
在所述晶圆片表面涂覆光刻胶，在所述光刻胶上设计多个圆形切割图案；
对所述圆形切割图案的边缘线曝光并显影，在所述晶圆片上形成多个所述圆形切割图案。
8.根据权利要求7所述的整流基材制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
设定环境温度和腐蚀时间，采用酸性溶液对所述圆形切割图案的边缘线进行腐蚀，形成圆环沟槽，其中，所述圆形沟槽的底端到所述晶圆片底部表面的距离范围为50μm-100μm，包括端点值。
9.根据权利要求8所述的整流基材制备方法，其特征在于，所述环境温度为零下15摄氏度；所述腐蚀时间的范围为18min-20min，包括端点值；所述酸性溶液包括氢氟酸、硝酸、乙酸和硫酸，其浓度比例为氢氟酸：硝酸：乙酸：硫酸=11：9：12：7。
10.根据权利要求9所述的整流基材制备方法，其特征在于，所述激光划片机所产生的激光波长为1064nm，激光频率为65kHz，激光功率为20W，切割速度为80mm/s。
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