[发明专利]一种高HTRB的高压快恢复二极管芯片及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种高HTRB的高压快恢复二极管芯片及其生产工艺，属于半导体芯片领域。一种高HTRB的高压快恢复二极管芯片，包括芯片、N+截止环、终端结构和P+阳极，所述的芯片为快恢复二极管芯片；芯片截层从右向左依次为芯片、N+截止环、终端结构和P+阳极。采用偏置金属场板场限环和浮动场限环的复合终端结构，在远离P+阳极区域采用偏置金属场板场限环，短路了芯片表面电荷，解决了高压快恢复二极管在HTRB老化中耐压衰减失效问题，在靠近P+阳极区域采用浮动场限环，避免引入多晶场板，从而节省了芯片制造成本。它具有高HTRB可靠性，低成本，击穿电压高，漏电流小，开关损耗低的优点，延长了二极管的寿命。

技术领域

本发明涉及半导体芯片领域，更具体地说，涉及一种高HTRB的高压快恢复二极管芯片及其生产工艺。

背景技术

参考文献：封装、检测与设备，整流二极管的最大反向电流IR对HTRB工作寿命的影响，2011年9月第36卷第9期，保爱林、傅剑锋、邓爱民。整流器件在工作中的可靠性往往与其漏电流特别是在高温下的漏电流有密切关系，通过对常温与高温漏电流的对比测试，发现高温漏电流越大，高温反偏寿命越短，说明高温漏电流对高温反偏寿命有重要影响。一般情况下整流器件会在3～4倍室温的结温下工作，在较高结温下的漏电流就显得异常重要，因为与正向电流相比，其虽然很小但不会像正向电流那样比较均匀地分布在整个结上，其大部分分布在表面漏电沟道以及穿过结的内部漏电沟道内。沟道的面积非常小，因此其电流密度异常的大，常造成该处的热失控，严重时会导致材料熔融。实际上因结温过高、漏电流局部集中造成的微区过热失效占了整流器件失效的绝大部分。高温漏电流对HTRB寿命的影响是显著的，其本质是最大反向电流IR的增大加速了由结温驱动的器件下的失效。

参考文献：半导体学报，用局域寿命控制技术改善功率快恢复二极管性能的仿真研究，2003年第24卷第5期，第520-526页，吴鹤，吴郁，亢宝位，贾云鹏。文献中表述了作为功率开关器件，高压快恢复二极管(FRD)的最重要的性能参数是反向恢复时间，为了减小反向恢复时间，针对局域低寿命区的参数对快恢复硅功率二极管性能的影响进行了系统的仿真研究，得到了全面系统的研究结果其中包括局域低寿命区在二极管中的位置不同和局域低寿命区中复合中心能级在禁带中的位置不同对快恢复二极管的反向恢复时间、反向恢复软度因子、正向压降、漏电流对各个单项性能的影响，以及各项综合性能综合折衷的影响。这些结果对高速功率器件寿命工程研究和器件制造工程都有重要的参考价值。

目前半导体行业内生产高压快恢复二极管(FRD)芯片通常采用V型槽玻璃钝化生产工艺。但现有技术存在多种问题，主要的问题如下：1)、击穿电压低，漏电流大。2)、HTRB可靠性差，功耗较大，二极管易烧毁。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的HTRB可靠性差，击穿电压低，漏电流大，正向导通电压较大，功耗较大，制造成本高，二极管芯片易烧毁问题，本发明提供了一种高HTRB的高压快恢复二极管芯片及其生产工艺，它具有HTRB可靠性高，成本低，易于制造，开关损耗低，反向击穿电压高，延长了二极管的寿命。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种高HTRB可靠性低成本的高压快恢复二极管芯片，包括芯片，还包括N+截止环、复合终端结构和P+阳极，所述的芯片为快恢复二极管芯片；芯片截层从右向左依次为芯片、N+截止环、复合终端结构和P+阳极，所述的复合终端结构为偏置金属场板场限环和浮动场限环，所述的浮动场限环靠近P+阳极一侧，偏置金属场板场限环靠近N+截止环一侧。

更进一步的，所述的偏置金属场板场限环和浮动场限环。

一种上述高HTRB的高压快恢复二极管芯片生产工艺，其步骤如下：

1)场氧化前表面清洗：