一种平面结构型超高压二极管芯片。涉及平面结构超高压二极管芯片。耐温性能高，正反向浪涌能力有较大提升。本体呈薄片状，本体上部设有主结和顶面电极，本体下部设有衬底和底面电极，在主结外圈还设有至少两圈场限环；在最外圈场限环外部还设有一圈截止环；至少两圈场限环的顶面高度与主结顶面高度一致，至少两圈场限环的深度与主结的深度一致；截止环的顶面高度与主结的顶面高度一致。本发明专利技术在芯片本体顶部最外圈设置截止环后，能够有效防止电荷扩展到顶部边角，避免发生短路。本发明专利技术既实现了产品的增压，又能避免电场扩展。大大提升产品高温性能，达到Tj=175℃不失效，正反向浪涌能力有较大提升。通常被封装在三相、单项整流桥和各种混合模型中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及 一种超高压二极管芯片，尤其涉及一种新的平面结构超高压二极管芯片。
技术介绍
目前用于超高压二极管芯片大多数采用台面型结构设计和工艺制程的芯片，在长期应用中存在以下主要问题①耐高温性能较差，只能在Tj=125°C环境下工作，反向电流快速升高极易失效。这是台面结构固有缺点。②耐高反压性能差，芯片在测试过程中，在产生较高反向击穿电压时，台面周围均有电弧产生，发生打火现象。这是台面结构设计产生体外击穿固有的缺陷。③容易烧坏芯片，无法测试分档。尽管在封装中采用涂覆有机硅胶和环氧树脂类保护，但是实际上空气隙无法解决。这是台面结构设计产生体外击穿固有的缺陷。④在工艺上，一般台面型的扩散工艺采用磷硼纸源扩散，晶片PN结结深不均勻， 表面有腐蚀坑。晶片有弯曲现象，应力较大，最终导致晶片电特性失效的比例较高。特别在较大芯片面积(大于160mil)比较突出。鉴于以上三点，其正向和反向浪涌能力(即Ai /h.7-，Y)较差。在应用时易产生工作失效，可靠性较差。 at at为了解决以上问题，当前国外发展了平面结构型高压二极管，价格较高，技术处于严格保密状态，且国内尚未见供货。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的问题，提供了一种耐温性能高，正反向浪涌能力有较大提升的平面结构型超高压二极管芯片。本专利技术的技术方案是所述芯片本体呈薄片状，芯片本体上部设有主结和顶面电极，芯片本体下部设有衬底和底面电极，在所述主结外圈还设有至少两圈场限环；在最外圈场限环的外部还设有一圈截止环；所述至少两圈场限环的顶面高度与所述主结顶面高度一致，所述至少两圈场限环的深度与所述主结的深度一致；所述截止环的顶面高度与所述主结的顶面高度一致。所述截止环处于所述芯片本体的顶面边缘、且其轴向截面呈L形，截止环截面高度为所述主结深度的1. 2-2. 5倍。在所述L形截止环的内直角缺口内还设有一圈环形电极，所述环形电极截面尺寸小于所述内直角缺口的尺寸。所述场限环为3-5圈。所述各圈场限环的宽度不等。所述各圈场限环之间的间隙宽度不等。在所述截止环顶面边缘向内1/5-1/2的顶面宽度尺寸为起点至所述主结顶面边缘向内1/50-1/20的顶面直径尺寸为终点的范围内设有组合钝化保护层；所述组合钝化保护层覆盖所述截止环顶面起点内的部分、最外圈场限环至截止环之间的间隙、各场限环顶面、各场限环之间的间隙、最内圈场限环至主结外圆之间的间隙以及所述主结终点外的部分。所述组合钝化保护层由内及表包括半绝缘多晶硅薄膜层、钝化玻璃层和二氧化硅膜层。本专利技术在芯片顶部主结(P+区)外圈设置多道场限环(P+型)能够大大提高产品的电压等级。在常规产品中，为增加电压，设置多道场限环的手段是能够满足使用要求的，但是在薄型芯片的使用中，由于宽高比系数较大，因此极易在芯片边缘产生电场；加之如在高温工资环境(Tj=175°C)中使用，在芯片侧边上、下角之间产生电弧，进而发生短路的可能性就更大，会在极短时间内导致器件失效。本专利技术在芯片本体(N型晶片，N-区)顶部最外圈设置截止环(N+型)后，能够有效防止电荷扩展到顶部边角，这样就能避免发生短路。本专利技术既实现了产品的增压，又能避免电场扩展。本专利技术大大提升了产品的高温性能，达到Tj=175°C 不失效，正反向浪涌能力有较大提升。本专利技术的芯片通常被封装在三相、单项整流桥和各种混合模型中，被广泛应用在有超高反向瞬时峰值冲击电压的电路、电焊机、固体继电器、高压电力电源和耐高温环境的模块、混合模块集成的电路等领域，作为关键性组合件使用。产品性能与当前国际上知名公司同类产品相媲美；能实现电路微小化，会产生巨大的经济和社会效益。附图说明图1是本专利技术的结构示意图， 图2是图的俯视图，图3是图1中K处局部放大图中1是顶面电极，2是主结，3是衬底，4是底面电极，5是组合钝化保护层，51是半绝缘多晶硅薄膜层，52是钝化玻璃层，53是二氧化硅膜层，6是场限环，60是场限环之间间隙， 61是最外圈场限环至截止环之间的间隙，62是最内圈场限环至主结外圆之间的间隙，7是截止环，8是环形电极，9是芯片本体，10是电荷运动方向。具体实施例方式本专利技术如图1-3所示所述芯片本体(N-区)9呈薄片状，芯片本体9上部设有主结(P+区)2和顶面电极1，芯片本体9下部设有衬底(N+区)3和底面电极4，在所述主结2 外圈还设有至少两圈场限环(P+型)6 ；在最外圈场限环6的外部还设有一圈截止环(N+型) 7 ；所述至少两圈场限环6的顶面高度与所述主结2顶面高度一致，所述至少两圈场限环 6的深度与所述主结2的深度一致；所述截止环7的顶面高度与所述主结2的顶面高度一致。所述截止环7处于所述芯片本体9的顶面边缘、且其轴向截面呈L形，截止环7截面高度为所述主结2深度的1. 2-2. 5倍。在所述L形截止环的内直角缺口内还设有一圈环形电极8，所述环形电极8截面尺寸小于所述内直角缺口的尺寸。L型截止环具有较大的横向面积，其上的金属Ni、AU材质的环形电极8起短路环作用，具有更强的截止特性。 所述场限环6为3-5圈。所述各圈场限环6的宽度不等。所述各圈场限环之间的间隙60宽度不等；由内而外递增。增压效果比等距更好。 但今后可能通过该间隙60对产品的增压等级、能力进行控制，故本案不限于逐圈递增或递减。在所述截止环7顶面边缘向内1/5-1/2的顶面宽度尺寸为起点至所述主结2顶面边缘向内1/50-1/20的顶面直径尺寸为终点的范围内设有组合钝化保护层5 ；所述组合钝化保护层5覆盖所述截止环7顶面起点内的部分、最外圈场限环至截止环之间的间隙61、 各场限环6顶面、各场限环之间的间隙60、最内圈场限环至主结外圆之间的间隙62以及所述主结2终点外的部分。所述组合钝化保护层5由内及表包括半绝缘多晶硅薄膜层51、钝化玻璃层52和二氧化硅膜层53。构成SOGO多层钝化膜保护(SOGO为SIPOS +GLASS+SI02)。之所以设置这三层结构，原因是一是、紧密贴合芯片顶部工作面的半绝缘多晶硅薄膜层51能提高耐压能力、对产品产生的应力较小，但其质地较疏松，“隔绝”效果不佳；二是、为增加“隔绝”效果，在其上复合一层钝化玻璃层52，该层直接贴合芯片顶部工作面会产生较大应力，因此将其设置在中间层，在半绝缘多晶硅薄膜层51外形成“隔绝”效果；三是、在装配芯片焊接时， 焊料极易粘黏到顶部，因此在钝化玻璃层52上再设置一层二氧化硅膜层53，能有效避免高温焊料损伤保护层。下面进一步说明本专利技术A、N+截止环设计Xjn>P+场限环XjP+，且N+截止环惨杂浓度N+>P+场限环惨杂浓度。 在高压电场作用下，更容易达到电场空间扩展缘电位到零状态，实现应用电路中瞬时反向超高峰值电压下，体内击穿状态且具有承受较大的反向功率能力。N+截止环设计由芯片表面下移至沟槽内；N+截止环具有较大的横向面积，其上有金属NI、AU短路环，具有更强的截止特性。B、P++P-场限环设计根据电特性选择晶片材料P，确定主结Xj (P)，确定场限环几何尺寸和其相对位置，使之满足Km ='Xm=R-IXjij^ “ R为掩膜板上主结(基区)与场限环间距离。Xm对应主结与场限环结在穿通时耗尽层宽度。选择具有几何尺寸环的个数，原则上采用非等间距较好，主结一般承受击穿本文档来自技高网...
【技术保护点】
述主结顶面高度一致，所述至少两圈场限环的深度与所述主结的深度一致；所述截止环的顶面高度与所述主结的顶面高度一致。１．一种平面结构型超高压二极管芯片，所述芯片本体呈薄片状，芯片本体上部设有主结和顶面电极，芯片本体下部设有衬底和底面电极，其特征在于，在所述主结外圈还设有至少两圈场限环；在最外圈场限环的外部还设有一圈截止环；所述至少两圈场限环的顶面高度与所
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪良恩，裘立强，谢盛达，葛宜威，
申请(专利权)人：扬州杰利半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：32
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