CN210182393U

CN210182393U - 一种可并联组合的整流二极管芯片

Info

Publication number: CN210182393U
Application number: CN201920611931.3U
Authority: CN
Inventors: Nianbo Wu; 吴念博
Original assignee: Suzhou Goodark Electronics Co ltd
Current assignee: Suzhou Goodark Electronics Co ltd; Suzhou Good Ark Electronics Co Ltd
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-03-24
Anticipated expiration: 2029-04-30

Abstract

一种可并联组合的整流二极管芯片，包括硅片衬底，其下表面通过第一掺杂形成下部扩散区，其上表面通过第二掺杂形成水平间隔的两上部扩散区，且上部扩散区与下部扩散区上下间隔；两上部扩散区的边缘区域开有沟槽；硅片衬底上表面于两上部扩散区的周边区域及沟槽的表面覆盖有多晶硅钝化复合薄膜层；沟槽中还填充有玻璃胶，并通过高温烧结形成玻璃钝化层；下部扩散区及两上部扩散区的表面均沉积有金属层分别形成金属电极。本实用新型具有工艺简单、集成度高、体积小且品质高等优点。

Description

一种可并联组合的整流二极管芯片

技术领域

本实用新型涉及一种二极管制造工艺，具体涉及一种可并联组合的整流二极管芯片。

背景技术

二极管广泛应用在各种电路中，可以说凡有电路处皆有二极管，利用其单向导通的特性把交流电转化为直流电，使电路的终端部件可以获得稳定的直流电输入。现有整流二极管的制造方法是以N 型〈111〉晶向单晶硅片为基本材料，在该硅片的上表面进行一次硼掺杂形成平的P 区，然后在下表面进行一次磷扩散形成平的N 区，然后再进行光刻、金属化、合金等工序，最终形成二极管的PN 结构和电极金属，制成整流二极管。

现有技术的不足包括：

一、当需要组成桥式整流电路时，通常需要四个独立的二极管进行电连接，不利于产品的小型化，且工艺流程复杂，制造成本较高；

二、现有二极管结构存在侧壁的漏电流，器件可靠性低；

三、上述现有二极管在工作的过程中，反向截止，正向导通，在正向电流导通过程中由于其自身的正向压降存在，二极管会不断发热，P=U*I（这里U 是正向压降，I 是代表正常工作的电流）。二极管发热的这部分功耗不但由于持续的发热而影响器件的可靠性和使用寿命，而且消耗大量无谓的能量，这和目前绿色节能的环保要求显得格格不入。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本实用新型所要研究解决的课题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可并联组合的整流二极管芯片。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种可并联组合的整流二极管芯片，包括一硅片衬底，所述硅片衬底的下表面通过第一掺杂形成一下部扩散区，硅片衬底的上表面通过第二掺杂形成水平间隔设置的两上部扩散区，且所述上部扩散区与所述下部扩散区在上下方向上间隔设置；

其中，两所述上部扩散区的边缘区域开有沟槽；

所述硅片衬底上表面于两所述上部扩散区的周边区域以及所述沟槽的表面覆盖有一层多晶硅钝化复合薄膜层；所述沟槽中还填充有玻璃胶，并通过高温烧结形成致密的玻璃钝化层；

所述下部扩散区以及两所述上部扩散区的表面均沉积有金属层，分别形成金属电极。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述沟槽的深度为20~40um。

2．上述方案中，所述玻璃胶的厚度为25~35μm。

3．上述方案中，两所述上部扩散区之间的距离为200~300um。

4．上述方案中，所述硅片衬底为N 型〈111〉晶向，所述第一掺杂为磷杂质掺杂或砷杂质掺杂，所述下部扩散区为N+区，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为30~50μm；所述第二掺杂为硼杂质掺杂或镓杂质掺杂，所述上部扩散区为P+区，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为50~70μm。

5．上述方案中，所述硅片衬底为P 型〈111〉晶向，所述第一掺杂为硼杂质掺杂或镓杂质掺杂，所述下部扩散区为P+区，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为30~50μm；所述第二掺杂为磷杂质掺杂或砷杂质掺杂，所述上部扩散区为N+区，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为50~70μm。

6．上述方案中，所述硅片衬底为N 型〈111〉晶向的二极管可作为芯片A，所述硅片衬底为P 型〈111〉晶向可作为芯片B，芯片A+B可通过引出组装成为整流桥。

7．上述方案中，所述多晶硅钝化复合薄膜层采用CVD工艺沉积形成，其工艺条件为：首先，在650±1℃的温度条件下通入硅烷气体和一氧化二氮气体，时间为25±1分钟，其中所述硅烷气体的流速为每分钟130±5ml，所述一氧化二氮气体的流速为每分钟30±2ml；然后，在780±1℃的温度条件下继续通入硅烷气体和一氧化二氮气体，时间为15±0.5分钟，且两种气体的流速分别为SiH₄每分钟25±5ml和N₂O每分钟80±5ml；最终形成一层含氧多晶硅钝化膜和二氧化硅薄膜的所述多晶硅钝化复合薄膜层。

本实用新型的工作原理及优点如下：

本实用新型一种可并联组合的整流二极管芯片，包括硅片衬底，其下表面通过第一掺杂形成下部扩散区，其上表面通过第二掺杂形成水平间隔的两上部扩散区，且上部扩散区与下部扩散区上下间隔；两上部扩散区的边缘区域开有沟槽；硅片衬底上表面于两上部扩散区的周边区域及沟槽的表面覆盖有多晶硅钝化复合薄膜层；沟槽中还填充有玻璃胶，并通过高温烧结形成玻璃钝化层；下部扩散区及两上部扩散区的表面均沉积有金属层分别形成金属电极。

相比现有技术而言，本实用新型的优点包括：

一、通过选择性扩散形成U形的PN结，增加了PN结的有效面积，显著降低了二极管在电路中应用时的功耗；

二、采用化学汽相淀积钝化和玻璃钝化结合的方法，减少侧壁的漏电流，提高了器件的可靠性；

三、工艺流程简单，化学品耗用少，正向功耗低，实现了低制造成本高品质的效果；

四、采用20~40um的浅沟槽，加玻璃的二极管PN结钝化设计，可通过两颗不同晶向二极管并联的方式制造出单颗芯片作为半桥直接应用于电路，也可以两颗芯片直接组合为桥堆。

相较传统二极管芯片结构而言，本实用新型能够做到大幅简化封装，从而能够降低材料费、人工费，有利于降低大批量二极管半导体器件的加工成本，实现最多可降低30%的加工成本，并能够提升单位时间的生产效率。还能减少客户端的使用能耗，更有利于减少资源的浪费（免去对树脂、焊锡、铜引线等材料的消耗），对环保作出贡献。

附图说明

附图1为本实用新型实施例硅片衬底为N 型〈111〉晶向的结构示意图；

附图2为本实用新型实施例硅片衬底为P 型〈111〉晶向的结构示意图；

附图3为本实用新型实施例两颗不同晶向二极管并联组装为整流桥的示意图。

以上附图中：1．硅片衬底；2．下部扩散区；3．N+区；4．上部扩散区；5．P+区；6．沟槽；7．多晶硅钝化复合薄膜层；d．距离；8．玻璃钝化层；9．金属层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见附图1~3所示，一种可并联组合的整流二极管芯片；包括一硅片衬底1，所述硅片衬底1的下表面通过第一掺杂形成一下部扩散区2，硅片衬底1的上表面通过第二掺杂形成水平间隔设置的两上部扩散区4，两所述上部扩散区4之间的距离d为200~300um，且所述上部扩散区4与所述下部扩散区2在上下方向上间隔设置；

其中，两所述上部扩散区4的边缘区域开有沟槽6，所述沟槽6的深度为20~40um。

所述硅片衬底1上表面于两所述上部扩散区4的周边区域以及所述沟槽6的表面覆盖有一层多晶硅钝化复合薄膜层7；所述沟槽6中还填充有玻璃胶，所述玻璃胶的厚度为25~35μm，并通过高温烧结形成致密的玻璃钝化层8；

所述下部扩散区2以及两所述上部扩散区4的表面均沉积有金属层9，分别形成金属电极。

如图1所示，所述硅片衬底1为N 型〈111〉晶向，所述第一掺杂为磷杂质掺杂或砷杂质掺杂，所述下部扩散区2为N+区3，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为30~50μm；所述第二掺杂为硼杂质掺杂或镓杂质掺杂，所述上部扩散区4为P+区5，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为50~70μm。

如图2所示，所述硅片衬底1为P 型〈111〉晶向，所述第一掺杂为硼杂质掺杂或镓杂质掺杂，所述下部扩散区2为P+区5，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为30~50μm；所述第二掺杂为磷杂质掺杂或砷杂质掺杂，所述上部扩散区4为N+区3，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为50~70μm。

如图3所示，所述硅片衬底1为N 型〈111〉晶向的二极管可作为芯片A，所述硅片衬底为P 型〈111〉晶向可作为芯片B，芯片A+B可通过引出组装成为整流桥。

所述多晶硅钝化复合薄膜层7采用CVD工艺（化学气相淀积工艺）沉积形成，其工艺条件为：首先，在650±1℃的温度条件下通入硅烷（SiH₄）气体和一氧化二氮（N₂O）气体，时间为25±1分钟，其中所述硅烷（SiH₄）气体的流速为每分钟130±5ml，所述一氧化二氮（N₂O）气体的流速为每分钟30±2ml；然后，在780±1℃的温度条件下继续通入硅烷（SiH₄）气体和一氧化二氮（N₂O）气体，时间为15±0.5分钟，且两种气体的流速分别为SiH₄每分钟25±5ml和N₂O每分钟80±5ml；最终形成一层含氧多晶硅钝化膜和二氧化硅薄膜的所述多晶硅钝化复合薄膜层7。通过上述各项工艺条件，达到符合要求的多晶硅钝化复合薄膜层7的膜厚、成分、晶胞大小、折射率等物理参数。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种可并联组合的整流二极管，其特征在于：包括一硅片衬底，所述硅片衬底的下表面通过第一掺杂形成一下部扩散区，硅片衬底的上表面通过第二掺杂形成水平间隔设置的两上部扩散区，且所述上部扩散区与所述下部扩散区在上下方向上间隔设置；

其中，两所述上部扩散区的边缘区域开有沟槽；所述硅片衬底上表面于两所述上部扩散区的周边区域以及所述沟槽的表面覆盖有一层多晶硅钝化复合薄膜层；

所述沟槽中还填充有玻璃胶，并通过高温烧结形成致密的玻璃钝化层；

2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：所述硅片衬底为N 型〈111〉晶向，所述第一掺杂为磷杂质掺杂或砷杂质掺杂，所述下部扩散区为N+区，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为30~50μm；所述第二掺杂为硼杂质掺杂或镓杂质掺杂，所述上部扩散区为P+区，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为50~70μm。

3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：所述硅片衬底为P 型〈111〉晶向，所述第一掺杂为硼杂质掺杂或镓杂质掺杂，所述下部扩散区为P+区，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为30~50μm；所述第二掺杂为磷杂质掺杂或砷杂质掺杂，所述上部扩散区为N+区，其掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为50~70μm。

4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：两所述上部扩散区之间的距离为200~300um。

5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：所述沟槽的深度为20~40um。

6.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：所述玻璃胶的厚度为25~35μm。