CN205194706U - 一种高耐压快恢复二极管芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于半导体领域，具体涉及一种高耐压快恢复二极管芯片，包括硅基片，其中，该硅基片从上往下依次包括N+型扩散层、N-型扩散层、P-型扩散层和P+型扩散层，所述硅基片的上表面上开设有挖槽，挖槽将硅基片上表面划分为位于芯片中间的凸台，以及位于芯片边缘的两侧台阶，其中台阶的上表面低于凸台的上表面，PN结暴露在挖槽的侧壁上，挖槽的底部和侧壁上均覆盖有玻璃钝化层。本实用新型提供一种高耐压快恢复二极管芯片，能够提高P区载流子有效浓度，改善表面欧姆接触层的合金质量和可焊性，同时，既能保证芯片的电性能，又可以防止芯片短路，提高了芯片的耐压性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体领域，具体涉及一种高耐压快恢复二极管芯片。
背景技术
快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同，它属于PIN结型二极管，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，通常为N+型扩散层、N-型层和P+型扩散层结构，构成PIN硅片。因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压(耐压值)较高。
快恢复二极管用于高频整流二极管时，其中的整流芯片由于其结构与工艺的特殊性，有其结构上的优点与不足，由于扩散原理，P+型扩散层杂质会往内部继续迁移，影响金属导电层表面合金效果，这样的金属导电层欧姆接触不好，影响器件电性能。
另外，现有的台面型整流芯片主要有两种结构，一种是单挖槽台面结构，如附图2所示，该种结构相邻两芯片间有一槽型沟道2-1，沟道的侧壁以及底部设有玻璃钝化层2-2；另一种是双挖槽台面结构，如图3所示，该种结构相邻两芯片间有两槽型沟道3-1，两槽型沟道3-1间有一与芯片中间的台面3-2等高的切割道3-3，槽型沟道3-1的侧壁以及底部设有玻璃钝化层3-4。
分割芯片时，对于第一种结构的芯片首先从槽型沟道底部对玻璃层和以下的硅层进行穿通切割，由于玻璃比硅的硬度高的多且二者均属脆性材料，切割过程会在边缘处的玻璃上产生不可避免的横向裂纹，有的裂纹会延伸到PIN结表面影响芯片的电特性和可靠性。为了减少芯片边缘的裂纹以及崩边崩角，切割速度很慢，效率很低。对于第二种结构的芯片则从切割道上进行穿通切割，该种方式不切割玻璃，不会造成玻璃裂纹、崩边崩角，而且切速很高，大大增加了切割效率。但形成了这样的结构：芯片的上表面的四周边缘为负极、中间台面的上表面为正极。这种结构带来的缺陷是：在制造过程中极易造成正负两极短路，这样会给后续的装配带来困难。
实用新型内容
根据以上现有技术的不足，本实用新型提供一种高耐压快恢复二极管芯片，能够提高P区载流子有效浓度，改善表面欧姆接触层的合金质量和可焊性，同时，既能保证芯片的电性能，又可以防止芯片短路，提高了芯片的耐压性和可靠性。
本实用新型所述的一种基于反挖槽工艺的双台阶整流芯片，其特征在于：包括硅基片，其中，该硅基片从上往下依次包括N+型扩散层、N-型扩散层、P-型扩散层和P+型扩散层，所述硅基片的上表面上开设有挖槽，挖槽将硅基片上表面划分为位于芯片中间的凸台，以及位于芯片边缘的两侧台阶，其中台阶的上表面低于凸台的上表面，PN结暴露在挖槽的侧壁上，挖槽的底部和侧壁上均覆盖有玻璃钝化层。
其中，优选方案如下：
所述台阶的上表面上覆盖有玻璃钝化层。
台阶上表面和凸台上表面的高度差为10～30微米。
凸台的上表面和硅基片的下表面上均设有金属导电层。
本实用新型的制作过程为：先选取单晶硅片，在单晶硅片上通过扩散形成N+型扩散层、N-型扩散层、P-型扩散层和P+型扩散层；在N区通过光刻、腐蚀形成高度低于硅基片上表面的台阶；再通过光刻、腐蚀在硅基片上表面形成挖槽和凸台；在已形成凸台的硅基片上沉积玻璃钝化层，对暴露于挖槽侧壁上的PN结进行包覆；通过腐蚀去除凸台上表面的玻璃钝化层；在凸台的上表面以及硅基片下表面沉积金属导电层。
本实用新型制作工序中，在进行P区质扩散时采用二次扩散工艺，即P-型扩散层和P+型扩散层。这种结构提高了P区载流子有效浓度，并且改善了表面金属导电层的合金质量和可焊性，降低了接触电阻，有效载流面积有所提高。这些对于提高器件电性能，如电流密度、耐压、功率等均有很大的助益。
本实用新型所具有的有益效果是：(1)在P区扩散时采用二次扩散工艺，形成四层结构的芯片结构，改善了表面金属导电层的合金质量，降低了接触电阻，提高了可焊性，增加了有效载流面积和P区载流子浓度，芯片电流密度、耐压、功率等均有很大的提高；(2)由于台阶低于凸台且在台阶的上表面上设有玻璃钝化层，在台阶处切割芯片不会对玻璃钝化层造成隐裂以及崩角的问题，即可以提高切割速度，又可以防止芯片短路，并有利于装配，提高了芯片的耐压性、可靠性及电性能。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为现有技术中的单沟道台面型二极管芯片结构示意图；
图3是现有技术中的双沟道台面型二极管芯片结构示意图。
图1中：1、N+型扩散层2、N-型扩散层3、P-型扩散层4、P+型扩散层5、挖槽6、凸台7、台阶8、玻璃钝化层9、金属导电层。
图2和图3中标记均在背景技术予以了说明。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型做进一步描述。
如图1所示，一种基于反挖槽工艺的双台阶整流芯片，包括硅基片，其中，该硅基片从上往下依次包括N+型扩散层1、N-型扩散层2、P-型扩散层3和P+型扩散层4，所述硅基片的上表面上开设有挖槽5，挖槽5将硅基片上表面划分为位于芯片中间的凸台6，以及位于芯片边缘的两侧台阶7，其中台阶7的上表面低于凸台6的上表面，PN结暴露在挖槽5的侧壁上，挖槽5的底部和侧壁上均覆盖有玻璃钝化层8。
所述台阶7的上表面上覆盖有玻璃钝化层8。
台阶7上表面和凸台6上表面的高度差为20微米。
凸台6的上表面和硅基片的下表面上均设有金属导电层9。
本实用新型的制作过程为：先选取单晶硅片，在单晶硅片上通过扩散形成N+型扩散层1、N-型扩散层2、P-型扩散层3和P+型扩散层4；在N区通过光刻、腐蚀形成高度低于硅基片上表面的台阶7；再通过光刻、腐蚀在硅基片上表面形成挖槽5和凸台6；在已形成凸台6的硅基片上沉积玻璃钝化层8，对暴露于挖槽5侧壁上的PN结进行包覆；通过腐蚀去除凸台6上表面的玻璃钝化层8；在凸台6的上表面以及硅基片下表面沉积金属导电层9。
Claims (4)
1.一种高耐压快恢复二极管芯片，其特征在于：包括硅基片，其中，该硅基片从上往下依次包括N+型扩散层、N-型扩散层、P-型扩散层和P+型扩散层，所述硅基片的上表面上开设有挖槽，挖槽将硅基片上表面划分为位于芯片中间的凸台，以及位于芯片边缘的两侧台阶，其中台阶的上表面低于凸台的上表面，PN结暴露在挖槽的侧壁上，挖槽的底部和侧壁上均覆盖有玻璃钝化层。
2.根据权利要求1所述的一种高耐压快恢复二极管芯片，其特征在于：所述台阶的上表面上覆盖有玻璃钝化层。
3.根据权利要求1所述的一种高耐压快恢复二极管芯片，其特征在于：台阶上表面和凸台上表面的高度差为10～30微米。
4.根据权利要求1所述的一种高耐压快恢复二极管芯片，其特征在于：凸台的上表面和硅基片的下表面上均设有金属导电层。
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| CN201521018043.9U CN205194706U (zh) | 2015-12-05 | 2015-12-05 | 一种高耐压快恢复二极管芯片 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106328718A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-01-11 | 四川洪芯微科技有限公司 | 一种台面二极管 |
| CN107403844A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-11-28 | 安徽省祁门县黄山电器有限责任公司 | 一种整流二极管芯片结构及其制备方法 |
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2015
- 2015-12-05 CN CN201521018043.9U patent/CN205194706U/zh not_active Expired - Fee Related
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