一种防止银迁移的平面二极管芯片制造技术

本发明专利技术涉及涉及一种平面二极管芯片，特别是一种防止银迁移的平面二极管芯片，包括第一半导体层、设于第一半导体层表面的第二半导体层，所述第一半导体层和所述第二半导体层提供二极管结构；在第二半导体层外周的第一半导体层表面设有保护PN结的保护层；所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面设有第一金属层；所述第一金属层包括焊接层，所述焊接层位于所述第二半导体层中部。使得焊接层两端与半导体层两端的横向电场之间具有间隔，降低了横向电场的影响；同时焊接层表面到芯片侧面的距离加大，银电极到芯片侧面电极之间形成导电湿气薄膜的可能性降低，能够降低平面二极管芯片表面银迁移的风险。表面银迁移的风险。表面银迁移的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种防止银迁移的平面二极管芯片


[0001]本专利技术涉及一种平面二极管芯片，特别是一种防止银迁移的平面二极管芯片。

技术介绍

[0002]平面工艺的二极管芯片，如图1所示，包括从下往上的第一半导体层、第二导电类型区和用于保护PN接的保护层。在第二导电类型区上表面设有第一金属层,第一金属层通常采用Ti/Ni/Ag。在横截面上，第一金属层宽度大于第一半导体层的宽度，如图1中，第一金属层向左右两侧分别超出第一半导体层。
[0003]由于第一金属层跨过第一半导体层，保护层靠近第一半导体层的位置，有横向电场，电离后的银离子在电场的作用下，容易向芯片侧面移动。芯片表面的金属银在电场作用下，容易产生银迁移。Ag离子迁移发生的条件是，
①
必须在两电极间的绝缘物表面或内部存在导电性或导电的湿气薄膜；
②
在两电极间施加了电压。它的发生机理是平面芯片表面Ag电极加上直流电压时，当Ag电极吸附了水分或含有卤素元素等时，阳极被电离。机理：在电场作用下，银单质作为电极电离水（H2O）：H2O
→
OH
‑
+H
+
。H
+
移向阴极，从阴极上获得电子变氢气（H2）向空间逸放掉，而OH
‑
把阳极银溶解形成氢氧化银，其化学反应式为Ag
→
Ag
+
+e（氧化反应）。Ag
+
+OH
‑
→
AgOH（还原反应）。由电化学反应生成的AgOH是不稳定的，很容易和空气中的氧或合成树脂中的基团反应，在阳极侧生成胶质状的氧化银，2AgOH
→
Ag2O+H2O，此时Ag
+
在电场作用下移动到负极，得到电子而还原为单质Ag。整个过程可以看作，Ag和H2O在电场作用下，水被电解，银单质失去电子成为Ag
+
，在电场作用下移动到负极，得到电子还原为银单质。阳极银不断地被溶蚀，氧化银不断地成长，Ag
+
不断的在电场作用下移动，从阴极得到电子从而被还原析出Ag，累积形成银迁移树，最终阳极和阴极形成短路失效。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对现有技术中的平面二极管芯片中，第一金属层中的银离子在横向电场的作用下向芯片两侧迁移，导致阳极和阴极短路的问题，提供一种平面二极管芯片。该芯片通过将第一金属层的宽度设置为小于第二导电类型区的宽度，使得焊接层的边缘与第二导电类型区域的边缘之间存在间隔，降低了平面二极管芯片银迁移的风险。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种平面二极管芯片，包括第一半导体层、设于第一半导体层表面的第二半导体层，所述第一半导体层和所述第二半导体层提供二极管结构；在第二半导体层外周的第一半导体层表面设有保护PN结的保护层；所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面设有第一金属层；所述第一金属层包括焊接层，所述焊接层位于所述第二半导体层中部。
[0006]所述焊接层位于所述第二半导体层上，直接与第二半导体的表面接触，也可以通过其他第一金属层与第二半导体层接通。焊接层保证芯片的可焊性。焊接层中包含银离子。所述焊接层位于所述第二半导体层中部是指，在芯片的侧剖图上，焊接层的宽度小于所述
第二半导体层，且所述焊接层两端均与所述第二半导体层的端部具有间隔。焊接层下方电场为等电场，没有水平方向电场，即焊接层不会收到第二半导体层两端位置的横向电场的影响。在没有横向电场影响的情况下，即使焊接层中的银离子电离，也不会向芯片侧面两端移动。同时，焊接层表面到芯片侧面的距离加大，银电极到芯片侧面电极之间形成导电的湿气薄膜的可能性降低。能够降低平面二极管芯片表面银迁移的风险。
[0007]作为本专利技术的优选方案，所述焊接层为Ti/Ni/Ag层。
[0008]作为本专利技术的优选方案，所述第一金属层还包括导电层，所述的导电层位于所述焊接层和所述第二半导体层之间层。所述导电层为相对于银不易产生电离的金属。
[0009]作为本专利技术的优选方案，所述导电层覆盖所述第二半导体层。
[0010]在加工时，先蒸镀导电层将第二半导体层覆盖，再在导电层中部蒸镀含银的焊接层，将焊接层和导电层设置为层叠结构方便加工。含银的焊接层位于表层，保证可焊性，不影响芯片封装。
[0011]作为本专利技术的优选方案，其特征在于，所述第一金属层还包括导电层，所述导电层位于所述焊接层外周的第二半导体层表面。
[0012]作为本专利技术的优选方案，所述导电层为Ti/Al层或者Ti/Ni/Al层。
[0013]作为本专利技术的优选方案，所述焊接层的边缘与所述第二半导体层的边缘之间的距离为a，a≥2微米。
[0014]作为本专利技术的优选方案，所述二极管结构为PN二极管结构或者NP二极管结构。
[0015]作为本专利技术的优选方案，所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面设有第三半导体层；所述第一半导体层、所述第二半导体层和所述第三半导体层提供NPN二极管结构或者PNP二极管结构。
[0016]作为本专利技术的优选方案，所述第三半导体层远离所述第二半导体层的表面设有第二金属层。
[0017]作为本专利技术的优选方案，所述第二金属层与所述第一金属层镜像设置。
[0018]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的平面二极管芯片，通过将含银的焊接层设置在第二半导体层中部，使得焊接层两端与半导体层两端的横向电场之间具有间隔，银离子不会受到横向电场的影响，能够避免银离子横向迁移；或者银离子受到电场的影响较小，横向偏移作用降低。同时焊接层表面到芯片侧面的距离加大，银电极到芯片侧面电极之间形成导电湿气薄膜的可能性降低，能够降低平面二极管芯片表面银迁移的风险。
[0019]2、本专利技术的平面二极管芯片，通过使用Ti/Ni/Ag层为焊接层，使用Ti/Al层或者Ti/Ni/Al层为导电层，将导电层设置在焊接层和第二半导体层之间，且能够覆盖第二半导体层。在保持了良好的可焊性同时，方便芯片加工。
附图说明
[0020]图1是现有技术中的平面二极管芯片的侧面结构示意图。
[0021]图2是现有技术中的平面二极管芯片的电场模拟示意图。
[0022]图3是现有技术中的平面二极管芯片的电场分布示意图。
[0023]图4是本专利技术的平面二极管芯片的侧面结构示意图。
[0024]图5是本专利技术实施例2的平面二极管芯片的侧面结构示意图。
[0025]图6是本专利技术实施例2的平面二极管芯片的电场模拟示意图。
[0026]图7是本专利技术实施例2的平面二极管芯片的电场分布示意图。
[0027]图8是本专利技术实施例2的平面二极管芯片的侧面结构尺寸示意图。
[0028]图9是本专利技术实施例3的平面二极管芯片的侧面结构示意图。
[0029]图标：1
‑
第一半导体层；2
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面二极管芯片，包括第一半导体层(1)、设于第一半导体层(1)表面的第二半导体层(2)，所述第一半导体层(1)和所述第二半导体层(2)提供二极管结构；在第二半导体层(2)外周的第一半导体层(1)表面设有保护PN结的保护层(3)；其特征在于，所述第二半导体层(2)远离所述第一半导体层(1)的表面设有第一金属层；所述第一金属层包括焊接层(4)，所述焊接层(4)位于所述第二半导体层(2)中部。2.根据权利要求1所述的平面二极管芯片，其特征在于，所述焊接层(4)为Ti/Ni/Ag层。3.根据权利要求1所述的平面二极管芯片，其特征在于，所述第一金属层还包括导电层(5)，所述的导电层(5)位于所述焊接层(4)和所述第二半导体层(2)之间层。4.根据权利要求3所述的平面二极管芯片，其特征在于，所述导电层(5)覆盖所述第二半导体层(2)。5.根据权利要求1所述的平面二极管芯片，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志述，谭志伟，陈鹏，
申请(专利权)人：乐山无线电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：