一种整流二极管芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种整流二极管芯片，包括长基区N，设置在长基区N上层的P层和P+层，设置在长基区N下层的N+层；还设置有电压槽，所述电压槽从P+层向下延伸到长基区N内；所述二极管芯片的四周设置有N+截止墙，所述N+截止墙从N+层向上延伸至电压槽的底部。本发明专利技术通过设置N+层截止墙的结构，能够有效提高芯片的使用面积，减少原材料的损耗，降低了生产成本，同时，还可以提高了芯片的电参数，进而提高芯片的整体性能。可广泛应用于半导体功率器件技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种整流二极管芯片
本专利技术涉及半导体功率器件
，具体涉及一种整流二极管芯片。
技术介绍
在电力电子器件中整流二极管用途广泛，市场需求量巨大。其内部使用的整流芯片主要结构为PNN+结结构，在PNN+结中随着电压不断升高，空间电荷区在N型基区内展宽达到N+层后，由于N+层浓度高，空间电荷区的展宽变小，这时的结区电场强度继续增大，待达到雪崩电场强度时，反向电流才急剧增加，这样本来基区较短的PN结的耐压就比没有N+的提高了。N+的存在提高了N区内的电场强度，提高了反向电压，减薄了N型基区厚度，降低了通态压降。在电压1500V-3000V左右时其结终端架构一般采用台面挖沟槽工艺(见图1)。台面挖沟槽工艺优点介于磨角和平面工艺两者之间，优点1：适合自动化生产；优点2：光刻工艺无需精度较高的设备，成本低。但是为了承受较高的电压(1500V-3000V)，在P型层面上挖沟槽会占用约15-20％的面积。此传统设计主要不足之处是：沟槽底表面层是基区，掺杂浓度低。电场在沟槽底的展宽距离比在有NN+层的展宽大得多。如在沟槽底的宽度保持和基区同等宽度，那么在结区的最大电场强度低于击穿电场强度时，该区域空间电荷区已展满。如空间电荷区和电场强度继续升高，就有可能和划片后粗糙的断面接触，断面又和金属层电极接触，导致大量载流子进入空间电荷区，使电流急剧增大，造成早穿通和软击穿。又由于该沟槽底处于空间电荷区敏感处，划片时造成的微小的崩边、裂纹损伤都会引起漏电流的增大。所以一般都要求电压槽底的宽度比基区宽约3倍的距离空间，以求保险，也就造成了芯片P层面积的缩小，增大了压降，造成功率损耗大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种整流二极管芯片，解决现有整流二极管芯片的电压槽占用P层面积大，造成压降大，功率损耗大的问题。为解决该技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种整流二极管芯片，包括长基区N，设置在长基区N上层的P层和P+层，设置在长基区N下层的N+层；还设置有电压槽，所述电压槽从P+层向下延伸到长基区N内；所述二极管芯片的四周设置有N+截止墙，所述N+截止墙从N+层向上延伸至电压槽的底部。为保证空间电荷区展宽到N+层之前不与N+截止墙接触，所述N+截止墙的内侧到电压槽侧边的垂直距离不小于长基区N的宽度。为防止在划片时产生的崩边、裂纹等损伤造成漏电流增大，伏安特性变软，所以N+截止墙的宽度不小于80um。为了实现在沟槽底与N+层间形成N+截止墙，所述N+层的底部设置有一圈盲孔，盲孔位于N+截止墙的下方。优选的，所述盲孔为激光孔或刻蚀孔。作为形成N+截止墙的另一种技术手段，所述N+层的底部设置有一圈凹槽，凹槽位于N+截止墙的下方。进一步的，所述凹槽位于N+层内部或位于N+层的侧边缘上，位于N+层的侧边缘上的凹槽即相邻两芯片共用一个凹槽，划片后在单个芯片的侧边缘形成单边槽结构。本专利技术的有益效果：通过设置N+层截止墙的结构，抑制了空间电荷区在电压槽底N区的展宽，能够有效提高芯片P层的使用面积，减少原材料的损耗，降低了生产成本，同时，还可以提高了芯片的电参数，进而提高芯片的整体性能。※本专利技术优选第一种激光打孔方法实施。以下将结合附图和实施例，对本专利技术进行较为详细的说明。附图说明图1为现有芯片结构的剖视图。图2为本专利技术的剖视图一。图3为本专利技术的仰视图一。图4为本专利技术的剖视图二。图5为本专利技术的仰视图二。图6为本专利技术的剖视图三。图7为本专利技术多个芯片的仰视图三。具体实施方式实施例1：一种整流二极管芯片，如图2、图3所示，包括长基区N1，设置在长基区N1上层的P层2和P+层3，设置在长基区N1下层的N+层4以及覆盖在N+层4和P+层3表面的金属化层7。还设置有电压槽5，所述电压槽5从P+层3向下延伸到长基区N1内，所述电压槽5上设置有玻璃钝化层6。所述二极管芯片的四周设置有N+截止墙8，所述N+截止墙从N+层向上延伸至电压槽5的底部，该N+截止墙8与N+层4连为一体。在电压槽5底设有重掺杂高浓度的N+层作为N+截止墙8，就可以使空间电荷区在该区域展宽受到抑制，起到缓冲层阻挡作用，使空间电荷区和电场强度可以继续升高，当电场强度到达雪崩击穿强度时，电流才开始急剧上升，达到雪崩电压。又由于重掺的N+截止墙与N+层相通、不在空间电荷敏感区有效展宽范围内，则有微小的崩边、裂纹也不会导致大量载流子进入空间电荷区造成电流急剧增大，引起“穿通”和软击穿，使电压降低，所以N+截止墙8的宽度不小于80um。所述N+截止墙的内侧到电压槽侧边的垂直距离W不小于长基区N的宽度a，就可以保证电场强度达到最大值。由于挖槽后电压槽底部距N+层还有一段距离，为了能够在电压槽底部与N+层之间形成N+截止墙，因此需要在N+层的底部设置一圈盲孔9，所述盲孔9位于N+截止墙8的下方，可以采用激光打孔或刻蚀的方法形成。通过盲孔的底部及周边与N+层面同时扩重掺N型杂质形成N+截止墙。利用激光打孔后与硅片大面积进行N+层同步扩散，利用N+杂质在硅中横向、纵向相互扩散的特点，形成有激光孔区域的N+层扩散结深高于大面积N+层扩散区域的结深，形成高低差，这个差则是激光孔的深度。腐蚀挖槽、划片后断面形成一道N+隔离墙，这道墙起到了阻挡空间电荷的展宽，减少了载流子进入耗尽层(也称空间电荷区)提高了电场强度，提高了电压。以10mmx10mm的芯片耐压2000V为例，激光孔的深度加上扩散的结深，使该处的结深可超出大面积平面N+层的90-110μm。大面积的N+层的结深为70-80μm，所以截止墙的厚度可达到160-190μm。N+截止墙的宽度控制在50-100μm；N+截止墙的内侧到电压槽侧边的垂直距离为100-200μm。采用传统结构，为达到芯片的电特性，其电压槽的宽度需要达到0.65mm，有效使用区域的边长为10mm-0.65mmx2＝8.7mm；因此有效使用面积为8.7mmx8.7mm＝75.69mm2，损耗的P+层面积为100mm2-75.69mm2＝24.31mm2。采用本专利技术的结构，其电压槽的宽度为0.28mm，有效使用区域的边长为10mm-0.28mmx2＝9.44mm；因此有效使用面积为9.44mmx9.44mm＝89.11mm2，损耗的P+层面积为100mm2-89.11mm2＝10.89mm2。两者比较，本专利技术的有效使用面积比现有结构提高了13.42mm2，提高了17.7％，显著地减少了原材料、降低了生产成本，提高了电参数，提高了芯片的整体性能。实施例2：一种整流二极管芯片，如图4、图5所示，包括长基区N1，设置在长基区N1上层的P层2和P+层3，设置在长基区N1下层的N+层4以及覆盖在N+层4和P+层3表面的金属化层7。还设置有电压槽5，所述电压槽5从P+层3向下延伸到长基区N1内，所述电压槽5上设置有玻璃钝化层6。所述二极管芯片的四周设置有N+截止墙8，所述N+截止墙从N+层向上延伸至电压槽5的底部，该N+截止墙8与N+层4连为一体。所述N+层的底部设置有一圈凹槽10，凹槽10位于N+截止墙的下方且位于N+层内部，凹槽10的深度与盲孔9的深度相同，其他同实施例1。实施例3：一种整流二极管芯片，包括长基区N1，设置在长基区N1上层的P层2和P+层3，设置在长基区N1下层的N+层4以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种整流二极管芯片，包括长基区N，设置在长基区N上层的P层和P+层，设置在长基区N下层的N+层；还设置有电压槽，所述电压槽从P+层向下延伸到长基区N内；其特征在于：所述二极管芯片的四周设置有N+截止墙，所述N+截止墙从N+层向上延伸至电压槽的底部。

【技术特征摘要】
1.一种整流二极管芯片，包括长基区N，设置在长基区N上层的P层和P+层，设置在长基区N下层的N+层；还设置有电压槽，所述电压槽从P+层向下延伸到长基区N内；其特征在于：所述二极管芯片的四周设置有N+截止墙，所述N+截止墙从N+层向上延伸至电压槽的底部。2.如权利要求书1所述的整流二极管芯片，其特征在于：所述N+截止墙的内侧到电压槽侧边的垂直距离不小于长基区N的宽度。3.如权利要求书1所述的整流二极管芯片，其特征在于：所述N...

【专利技术属性】
技术研发人员：王民安，王日新，马霖，汪杏娟，郑春鸣，
申请(专利权)人：安徽省祁门县黄山电器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34