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整流二极管

阅读：274发布：2020-05-13

IPRDB可以提供整流二极管专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及半导体器件，特别涉及一种整流二极管。本实用新型公开了一种整流二极管。本实用新型的技术方案是，整流二极管，包括管芯和引线，所述管芯由自上而下的N+层、N-层、P-层和P+层构成，所述N+层上表面和P+层下表面有欧姆接触层，所述引线与欧姆接触层连接，所述管芯涂覆有保护层。本实用新型的管芯，在进行P区杂质扩散时采用二次扩散工艺，在N-型单晶硅片上形成四层结构，即N+层、N-层、P-层和P+层，得到四层结构的管芯，提高了P区载流子有效浓度，并且改善了表面欧姆接触层的合金质量，降低了接触电阻，有效载流面积有所提高。本实用新型主要用于制造高耐压整流二极管。，下面是整流二极管专利的具体信息内容。

权利要求

1.整流二极管，包括管芯和引线，其特征在于，所述管芯由自上而下的N+层、N-层、P-层和P+层构成，所述N+层上表面和P+层下表面有欧姆接触层，所述引线与欧姆接触层连接，所述管芯涂覆有保护层。

2.根据权利要求1所述的整流二极管，其特征在于，所述管芯形状为直棱柱和直棱台的组合体，所述直棱柱底面和直棱台上底面连接，并具有相同形状和大小，其棱相互对接，所述直棱柱自上而下由N+层和N-层构成，所述直棱台自上而下由P-层和P+层构成。

3.根据权利要求2所述的整流二极管，其特征在于，所述直棱柱和直棱台分别为正四棱柱和正四棱台。

4.根据权利要求1所述的整流二极管，其特征在于，所述欧姆接触层包括内层合金层和外层金属镀层。

说明书全文

整流二极管

技术领域

[0001] 本实用新型涉及半导体器件，特别涉及一种整流二极管。

背景技术

[0002] 半导体整流二极管(简称整流二极管、二极管)是一种应用非常普遍的电子器件。整流二极管通常由管芯(又称为晶粒)、引线和包覆层构成，其中具有相应功能作用的是管芯，确切地说是PN结。

[0003] 现有技术的整流二极管，管芯是三层结构，管芯N区1由N+层101和N-层102组成，P区2由一层P+层201构成，N-层102与P+层201交界处为管芯PN结12，如图1所示。由于扩散原理P+层201杂质会往内部继续迁移，影响欧姆接触层200表面合金效果，这样的合金层欧姆接触不好，影响器件电性能。

[0004] 现有技术整流二极管管芯形状为正四棱台形，N区1与P区2之间的夹角α＝180°，如图1所示，PN结正好处于正四棱台靠近下底面的位置，在涂覆保护层时，该处包覆厚度小，容易造成电压击穿故障。
实用新型内容

[0005] 本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种整流二极管，通过管芯结构的改进提高器件性能。

[0006] 本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，整流二极管，包括管芯和引线，其特征在于，所述管芯由自上而下的N+层、N-层、P-层和P+层构成，所述N+层上表面和P+层下表面有欧姆接触层，所述引线与欧姆接触层连接，所述管芯涂覆有保护层。

[0007] 本实用新型的管芯，在进行P区杂质扩散时采用二次扩散工艺，在N-型单晶硅片上形成四层结构，即N+层、N-层、P-层和P+层，得到四层结构的管芯，提高了P区载流子有效浓度，并且改善了表面欧姆接触层的合金质量，降低了接触电阻，有效载流面积有所提高。这些对于提高器件电性能，如电流密度、耐压、功率等均有很大的助益。

[0008] 进一步的，所述管芯形状为直棱柱和直棱台的组合体，所述直棱柱底面和直棱台上底面连接，并具有相同形状和大小，其棱相互对接，所述直棱柱自上而下由N+层和N-层构成，所述直棱台自上而下由P-层和P+层构成。

[0009] 本实用新型的整流二极管管芯的这种台面结构，完全不同于现有技术在焊接引线后使用酸蚀获得的正锥台形状的晶粒结构，传统的晶粒结构PN结处N区与P区交界处夹角α＝180°，参见图1。该处是器件工作时电场梯度最大的地方，在进行涂覆保护时，涂覆胶的厚度是整个包覆层比较薄的地方，并且很容易形成晶粒边缘尖角，导致晶粒表面容易产生尖峰电场，这些都大大降低器件耐压。本实用新型晶粒结构N区与P区交界处(即直棱柱和直棱台交界处)夹角α＜180°，有一个凹陷区，参见图2。涂覆保护层时，涂覆胶流动集中在凹陷区，在此处包覆厚度是整个包覆层比较厚的地方，并且完全杜绝晶粒表面尖峰电场现象。这种结构的保护层抗电强度大大优于传统的晶粒。

[0010] 本实用新型的整流二极管，在焊接引线之前进行管芯腐蚀，有利于得到合适的晶粒形状，简化二极管制造工序。在焊接引线前先形成管芯台面，减少化学药剂使用量，大大的降低了二极管行业的污染。由于在焊接引线前形成了晶粒台面，晶粒焊接面积相对与传统二极管晶粒小，大大降低了封装尺寸，有利于器件的小型化。由于晶粒结构改变和焊接面积减小，所以器件制造时，工装制作材料(贵金属)消耗降低，降低了器件制造成本。

[0011] 具体的，所述直棱柱和直棱台分别为正四棱柱和正四棱台。

[0012] 这种结构更符合硅的结晶形状，有利于降低晶粒表面尖峰电场，提高器件耐压。

[0013] 进一步的，所述欧姆接触层包括内层合金层和外层金属镀层。

[0014] 这种两层结构的欧姆接触层，制作工艺成熟、简单，欧姆接触层与硅基材料兼容性好，结合紧密，降低了接触电阻，提高了可焊性。

[0015] 本实用新型的有益效果是，在P区扩散时采用二次扩散工艺，形成四层结构的PN结，改善了表面欧姆接触层的合金质量，降低了接触电阻，提高了可焊性，增加了有效载流面积和P区载流子浓度，器件电流密度、耐压、功率等均有很大的提高。本实用新型的二极管制造中，调整了工序流程，在焊接引线之前进行管芯腐蚀，有利于得到合适的晶粒形状。在焊接引线前先形成晶粒台面，减少二极管生成的化学药剂使用量，大大降低了二极管行业的污染。由于晶粒制作过程中就形成了台面，晶粒焊接面积相对于传统晶粒更小，降低了封装尺寸，有利于器件的小型化。由于晶粒结构改变和焊接面积减小，后续工装制作材料消耗降低，降低了器件制造成本。

附图说明

[0016] 图1是现有技术专利二极管管芯结构示意图；

[0017] 图2是本实用新型管芯结构示意图；

[0018] 图3是本实用新型二极管结构示意图。

[0019] 图中：1为N区；2为P区；100为N+层表面的欧姆接触层；101为N+层；102为N-层；12为PN结；202为P-层；201为P+层；200为P+层表面的欧姆接触层；3为保护层；4为塑封层；5为引线。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图及实施例，详细描述本实用新型的技术方案。

[0021] 本实用新型的整流二极管，P区杂质扩散时采用二次扩散工艺，在N-型单晶硅片一面形成P-层和P+层，与芯片另一面形成的N+层构成整个芯片的四层结构，即N+层、N-层、P-层和P+层。这种四层结构的PN结，提高了载流子有效浓度，改善了P区表面欧姆接触层的合金质量，改善了可焊性，降低了接触电阻，增加了有效载流面积。

[0022] 实施例

[0023] 参见图2和图3，本例整流二极管包括管芯和引线。管芯形状为正四棱柱和正四棱台的组合体，如图2所示。正四棱柱底面和正四棱台上底面连接，其结合部12就是整流二极管的PN结，正四棱柱底面和正四棱台上底面具有相同形状和大小，正四棱柱和正四棱台的四条棱相互对接。正四棱柱为管芯的N区1，自上而下分别由N+层101和N-层102构成，N+层101表面有欧姆接触层100；正四棱台为管芯的P区2，自上而下分别由P-层202和P+层201构成，P+层201表面有欧姆接触层200。本例中，欧姆接触层100和欧姆接触层200均包括内层合金层和外层金属镀层(图2中未示出)。本例整流二极管管芯是由N-型单晶硅片上一面扩散5价元素(如磷)另一面扩散3价元素(如硼)形成，扩散5价元素构成管芯的N+层101，扩散3价元素采用二次扩散工艺，第一次扩散形成P-层202第二次扩散形成P+层201，N-层102为N-型单晶硅片本体材料。

[0024] 由图3所示的本例整流二极管结构可见，由于管芯形状为正四棱柱和正四棱台的组合体，在涂覆保护层3时，正四棱柱和正四棱台结合部保护层厚度d比较大，而此处恰恰是电场梯度最大处，较厚的保护层，有利于提高器件耐压。本例整流二极管引线5采用合金铜引线，与晶粒两端的镀镍欧姆接触层连接可靠，接触电阻低。本例二极管塑封层4由添加了熔融性硅微粉的环氧树脂通过热注塑成型，塑封层与引线结合更好，热膨胀系数小，应力小，电介强度很高，密封性能很好，完全能满足超高压二极管的耐压要求。

标题	发布/更新时间	阅读量
二极管整流器-专利编号CN104218822A	2020-05-12	675
一种整流二极管-专利编号CN110164842A	2020-05-11	71
整流二极管结构-专利编号CN104037141B	2020-05-12	478
一种整流二极管-专利编号CN110277928A	2020-05-11	691
整流二极管结构-专利编号CN104037141A	2020-05-11	383
整流二极管-专利编号CN110148633A	2020-05-11	877
一种整流二极管-专利编号CN106816476A	2020-05-12	553
整流二极管-专利编号CN202454561U	2020-05-13	274
整流二极管-专利编号CN201752001U	2020-05-13	192
整流二极管-专利编号CN210296386U	2020-05-13	931

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