[实用新型]基于反挖槽工艺的GPP整流芯片

说明书

技术领域

基于反挖槽工艺的GPP整流芯片研发生产技术，属于《国家支持的高新技术领域》中“新型电子元器件-片式半导体器件技术”领域。

背景技术

目前以来，国内整流芯片的生产多采用“玻璃钝化保护”工艺，即所谓的“GPP”工艺。所生产的产品——GPP整流芯片(Glassivation Passivation Parts)产品，具有不含有害有毒物质，生产中无重金属污染，产品电热性能优良，制造成本低、易于批量化生产等优点。GPP整流芯片由于其结构与工艺的特殊性，有其结构上的优点与不足，以下根据现在使用的生产工艺和产品结构，进行剖析。

取具有扩散形成PN结的N型单晶硅片，从P面上用化学腐蚀法向单晶硅片内部开槽，槽宽约300微米，槽深约140微米，槽中填入玻璃料粉，在高温条件下与槽周面烧融在一起，固态玻璃对断裂的PN结产生钝化与保护的作用，说明书附图1展示了GPP整流芯片产品结构的剖面以及产品在加反向电压时内部等势线的分布情况。

根据图1所标方向，产品所加反向电压的极性是上P面加负电压、下N面加正电压的，产品在加反向电压时，产品边缘呈现负角造型形状。这种结构造型的优点是，对开槽深度要求不严，但凡深度能超过PN结的界面后，产品都能承受反向电压，国内目前PN结深度从P面起算，多在100微米左右，开槽深度很容易达到；随着反向电压的升高，等势线将上翘，耐压的耗尽区在N型基区的边缘扩展不大，产品的成品率高。缺点是，产品的负角结构致使等势线在边缘密集，能承受的反向耐压不高，目前国产的GPP整流芯片很难超过1600伏水平。还有缺点是，反向电压上负下正的单一性，使后道客户的组装发生困难。根椐图1，产品的N型面的面积大，客户都将此面焊在散热装置上，导热效果好，而P面的面积小，用来与引线、导电排等连接较妥，如因电极性需要，强行将GPP整流芯片倒置焊接，不但会出现导热效果差的问题，而且会出现二电极之间短路、击穿、跳火等事故。众所周知，国内螺栓式整流管的电极性规定为管座为正极(应接芯片的P面)、引线为负(应接芯片的N面)，就难以使用GPP整流芯片组装；大量的汽车整流元器件，要求供应电极性不同的整流芯片各占一半，形成了目前GPP整流芯片推广应用中的市场盲区。

与现有GPP整流芯片电极性相反的GPP整流芯片产品，电热性能不低于现有产品，生产成本不高于现有产品，能继续使用在线生产的设备、仪器、材料，以扩大GPP整流芯片的市场覆盖率，给客户提供更多的电极性选择空间，是本发明的选题。

发明内容

本发明提供一种基于反挖槽工艺的GPP整流芯片新产品，其电极性与常规的GPP整流芯片相反，芯片上方向面积较小的面为N型、新产品负极，芯片下方向面积较大的面为P型、新产品正极。新产品电热性能优于常规产品，反向耐压高于2000伏特。新产品生产成本不高于常规产品，能继续使用常规产品的在线设备、仪器、材料生产，可满足客户对GPP整流芯片产品的不同电极性要求。

本发明的目的是将常规产品的电极性反调，使N型面向上、P型面向下，用腐蚀方法所开的电压槽必须从上N面开始向下P面方向挖进，这就是所谓“反挖槽工艺”。产品能承受反向电压的条件，是所挖槽深度必须超过PN结。这里产生的问题是，国内目前PN结深度从P面起算，多在100微米，如从N面反挖槽到达PN结再超过20微米时，所剩单晶硅片厚度仅留80微米，在后道工序操作中会引起单晶硅片大量碎裂，无法正常生产。解决此问题的唯一方法是增加PN结深度，如使PN结深度从P面起算能达到130～140微米，反挖槽后所剩留单晶硅片厚度可达110～120微米，与常规产品所剩留厚度基本相同，则可保证后道工序的整片率。

所以，基于反挖槽工艺的GPP整流芯片，其结构特征为：芯片上方向面积较小的面为N型、负极，芯片下方向面积较大的面为P型、正极；P型扩散层深度为130～140微米，反挖槽后所剩留单晶硅片厚度为110～120微米，反挖槽内充填烧融玻璃，反挖槽中部激光切断成型。上述产品结构特征见说明书附图2。

要形成130～140微米深的P型扩散层，其P型扩散工艺与常规扩散工艺有明显不同，主要有以下几点：

扩散温度更高，例如提高到1280摄氏度；

扩散时间更长，例如增加到32小时；

P型扩散杂质源的配方变更，例如增加扩散速度快的铝杂质，使用硼-铝混合P型扩散杂质源，改变涂源方式；

P型扩散杂质防反型措施改进，例如采用二端敞口扩散管，加大通气量；