[發明專利]一種平面結構型超高壓二極管芯片

有效

• 申請號: 201110318248.9
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102354703A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 汪良恩;裘立強;謝盛達;葛宜威
• 申請（專利權）人: 揚州杰利半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/861
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種超高壓二極管芯片，尤其涉及一種新的平面結構超高壓二極管芯片。

背景技術

目前用于超高壓二極管芯片大多數采用臺面型結構設計和工藝制程的芯片，在長期應用中存在以下主要問題：

①?耐高溫性能較差，只能在Tj=125℃環境下工作，反向電流快速升高極易失效。這是臺面結構固有缺點。

②?耐高反壓性能差，芯片在測試過程中，在產生較高反向擊穿電壓時，臺面周圍均有電弧產生，發生打火現象。這是臺面結構設計產生體外擊穿固有的缺陷。

③?容易燒壞芯片，無法測試分檔。盡管在封裝中采用涂覆有機硅膠和環氧樹脂類保護，但是實際上空氣隙無法解決。這是臺面結構設計產生體外擊穿固有的缺陷。

④?在工藝上，一般臺面型的擴散工藝采用磷硼紙源擴散，晶片PN結結深不均勻，表面有腐蝕坑。晶片有彎曲現象，應力較大，最終導致晶片電特性失效的比例較高。特別在較大芯片面積（大于160mil）比較突出。鑒于以上三點，其正向和反向浪涌能力（即????????????????????????????????????????????????,）較差。在應用時易產生工作失效，可靠性較差。

為了解決以上問題，當前國外發展了平面結構型高壓二極管，價格較高，技術處于嚴格保密狀態，且國內尚未見供貨。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題，提供了一種耐溫性能高，正反向浪涌能力有較大提升的平面結構型超高壓二極管芯片。

本發明的技術方案是：所述芯片本體呈薄片狀，芯片本體上部設有主結和頂面電極，芯片本體下部設有襯底和底面電極，在所述主結外圈還設有至少兩圈場限環；在最外圈場限環的外部還設有一圈截止環；

所述至少兩圈場限環的頂面高度與所述主結頂面高度一致，所述至少兩圈場限環的深度與所述主結的深度一致；

所述截止環的頂面高度與所述主結的頂面高度一致。

所述截止環處于所述芯片本體的頂面邊緣、且其軸向截面呈L形，截止環截面高度為所述主結深度的1.2-2.5倍。

在所述L形截止環的內直角缺口內還設有一圈環形電極，所述環形電極截面尺寸小于所述內直角缺口的尺寸。

所述場限環為3-5圈。

所述各圈場限環的寬度不等。

所述各圈場限環之間的間隙寬度不等。

在所述截止環頂面邊緣向內1/5-1/2的頂面寬度尺寸為起點至所述主結頂面邊緣向內1/50-1/20的頂面直徑尺寸為終點的范圍內設有組合鈍化保護層；所述組合鈍化保護層覆蓋：所述截止環頂面起點內的部分、最外圈場限環至截止環之間的間隙、各場限環頂面、各場限環之間的間隙、最內圈場限環至主結外圓之間的間隙以及所述主結終點外的部分。

所述組合鈍化保護層由內及表包括半絕緣多晶硅薄膜層、鈍化玻璃層和二氧化硅膜層。

本發明在芯片頂部主結（P+區）外圈設置多道場限環（P+型）能夠大大提高產品的電壓等級。在常規產品中，為增加電壓，設置多道場限環的手段是能夠滿足使用要求的，但是在薄型芯片的使用中，由于寬高比系數較大，因此極易在芯片邊緣產生電場；加之如在高溫工資環境（Tj=175℃）中使用，在芯片側邊上、下角之間產生電弧，進而發生短路的可能性就更大，會在極短時間內導致器件失效。本發明在芯片本體（N型晶片，N-區）頂部最外圈設置截止環（N+型）后，能夠有效防止電荷擴展到頂部邊角，這樣就能避免發生短路。本發明既實現了產品的增壓，又能避免電場擴展。本發明大大提升了產品的高溫性能，達到Tj=175℃不失效，正反向浪涌能力有較大提升。

本發明的芯片通常被封裝在三相、單項整流橋和各種混合模型中，被廣泛應用在有超高反向瞬時峰值沖擊電壓的電路、電焊機、固體繼電器、高壓電力電源和耐高溫環境的模塊、

混合模塊集成的電路等領域，作為關鍵性組合件使用。產品性能與當前國際上知名公司同類產品相媲美；能實現電路微小化，會產生巨大的經濟和社會效益。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖，

圖2是圖的俯視圖，

圖3是圖1中K處局部放大圖；

圖中1是頂面電極，2是主結，3是襯底，4是底面電極，5是組合鈍化保護層，51是半絕緣多晶硅薄膜層，52是鈍化玻璃層，53是二氧化硅膜層，6是場限環，60是場限環之間間隙，61是最外圈場限環至截止環之間的間隙，62是最內圈場限環至主結外圓之間的間隙，7是截止環，8是環形電極，9是芯片本體，10是電荷運動方向。

具體實施方式