[實用新型]整流二極管

有效

• 申請號: 201120403734.6
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN202454561U
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 李治劌;張劍;俞建;李馳明
• 申請（專利權）人: 四川太晶微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06;H01L23/31
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 李順德

技術領域

本實用新型涉及半導體器件，特別涉及一種整流二極管。

背景技術

半導體整流二極管(簡稱整流二極管、二極管)是一種應用非常普遍的電子器件。整流二極管通常由管芯(又稱為晶粒)、引線和包覆層構成，其中具有相應功能作用的是管芯，確切地說是PN結。

現有技術的整流二極管，管芯是三層結構，管芯N區1由N+層101和N-層102組成，P區2由一層P+層201構成，N-層102與P+層201交界處為管芯PN結12，如圖1所示。由于擴散原理P+層201雜質會往內部繼續遷移，影響歐姆接觸層200表面合金效果，這樣的合金層歐姆接觸不好，影響器件電性能。

現有技術整流二極管管芯形狀為正四棱臺形，N區1與P區2之間的夾角α＝180°，如圖1所示，PN結正好處于正四棱臺靠近下底面的位置，在涂覆保護層時，該處包覆厚度小，容易造成電壓擊穿故障。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題，就是提供一種整流二極管，通過管芯結構的改進提高器件性能。

本實用新型解決所述技術問題，采用的技術方案是，整流二極管，包括管芯和引線，其特征在于，所述管芯由自上而下的N+層、N-層、P-層和P+層構成，所述N+層上表面和P+層下表面有歐姆接觸層，所述引線與歐姆接觸層連接，所述管芯涂覆有保護層。

本實用新型的管芯，在進行P區雜質擴散時采用二次擴散工藝，在N-型單晶硅片上形成四層結構，即N+層、N-層、P-層和P+層，得到四層結構的管芯，提高了P區載流子有效濃度，并且改善了表面歐姆接觸層的合金質量，降低了接觸電阻，有效載流面積有所提高。這些對于提高器件電性能，如電流密度、耐壓、功率等均有很大的助益。

進一步的，所述管芯形狀為直棱柱和直棱臺的組合體，所述直棱柱底面和直棱臺上底面連接，并具有相同形狀和大小，其棱相互對接，所述直棱柱自上而下由N+層和N-層構成，所述直棱臺自上而下由P-層和P+層構成。

本實用新型的整流二極管管芯的這種臺面結構，完全不同于現有技術在焊接引線后使用酸蝕獲得的正錐臺形狀的晶粒結構，傳統的晶粒結構PN結處N區與P區交界處夾角α＝180°，參見圖1。該處是器件工作時電場梯度最大的地方，在進行涂覆保護時，涂覆膠的厚度是整個包覆層比較薄的地方，并且很容易形成晶粒邊緣尖角，導致晶粒表面容易產生尖峰電場，這些都大大降低器件耐壓。本實用新型晶粒結構N區與P區交界處(即直棱柱和直棱臺交界處)夾角α＜180°，有一個凹陷區，參見圖2。涂覆保護層時，涂覆膠流動集中在凹陷區，在此處包覆厚度是整個包覆層比較厚的地方，并且完全杜絕晶粒表面尖峰電場現象。這種結構的保護層抗電強度大大優于傳統的晶粒。

本實用新型的整流二極管，在焊接引線之前進行管芯腐蝕，有利于得到合適的晶粒形狀，簡化二極管制造工序。在焊接引線前先形成管芯臺面，減少化學藥劑使用量，大大的降低了二極管行業的污染。由于在焊接引線前形成了晶粒臺面，晶粒焊接面積相對與傳統二極管晶粒小，大大降低了封裝尺寸，有利于器件的小型化。由于晶粒結構改變和焊接面積減小，所以器件制造時，工裝制作材料(貴金屬)消耗降低，降低了器件制造成本。

具體的，所述直棱柱和直棱臺分別為正四棱柱和正四棱臺。

這種結構更符合硅的結晶形狀，有利于降低晶粒表面尖峰電場，提高器件耐壓。

進一步的，所述歐姆接觸層包括內層合金層和外層金屬鍍層。

這種兩層結構的歐姆接觸層，制作工藝成熟、簡單，歐姆接觸層與硅基材料兼容性好，結合緊密，降低了接觸電阻，提高了可焊性。

本實用新型的有益效果是，在P區擴散時采用二次擴散工藝，形成四層結構的PN結，改善了表面歐姆接觸層的合金質量，降低了接觸電阻，提高了可焊性，增加了有效載流面積和P區載流子濃度，器件電流密度、耐壓、功率等均有很大的提高。本實用新型的二極管制造中，調整了工序流程，在焊接引線之前進行管芯腐蝕，有利于得到合適的晶粒形狀。在焊接引線前先形成晶粒臺面，減少二極管生成的化學藥劑使用量，大大降低了二極管行業的污染。由于晶粒制作過程中就形成了臺面，晶粒焊接面積相對于傳統晶粒更小，降低了封裝尺寸，有利于器件的小型化。由于晶粒結構改變和焊接面積減小，后續工裝制作材料消耗降低，降低了器件制造成本。

附圖說明

圖1是現有技術專利二極管管芯結構示意圖；

圖2是本實用新型管芯結構示意圖；

圖3是本實用新型二極管結構示意圖。