CN106449731A - 一种半导体整流二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体整流二极管，包括：芯片、N区电极、N区引线、P区电极和P区引线，所述芯片包括：N区半导体层、P区半导体层，以及N区半导体层与P区半导体层之间形成的PN结，N区半导体层包括轻掺杂N区半导体层与重掺杂N区半导体层，重掺杂N区半导体层与P区半导体层在轻掺杂N区半导体层同侧掺杂扩散形成。本发明整流二极管N区电极以及P区电极在芯片的同侧，芯片厚度减小，利于器件的小型化，同时简化二极管电路制备工艺过程。
Description
技术领域
本发明涉及半导体整流器件技术领域，特别涉及一种整流二极管。
背景技术
半导体整流二极管是一种应用非常普遍的电子器件。整流二极管用于将交流电转变为直流电的半导体器件。二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。通常它包含一个PN结，有正极和负极两个端子。P区的载流子是空穴，N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加电压使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降，称为正向导通状态。若加相反的电压，使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向漏电流，称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性。整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。
现有技术整流二极管通常从芯片的正背两面引出电极，使得二极管产品厚度大，电路连接工艺复杂，不利于现在日益增强的器件小型化需求。中国专利ZL201020522061.1公开了一种引出电极位于芯片同一面的整流二极管，降低了整流二极管厚度，但是形成PN结的截面面积明显减小，影响二极管的电学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种半导体整流二极管，二极管芯片厚度减小，利于器件的小型化。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
一种半导体整流二极管，包括：芯片、N区电极、N区引线、P区电极和P区引线，所述芯片包括：N区半导体层、P区半导体层，以及N区半导体层与P区半导体层之间形成的PN结，所述N区电极一侧形成在N区半导体层上，另一侧连接N区引线，所述P区电极一侧形成在P区半导体层上，另一侧连接P区引线，N区半导体层包括轻掺杂N区半导体层与重掺杂N区半导体层，重掺杂N区半导体层与P区半导体层在轻掺杂N区半导体层同侧掺杂扩散形成，N区电极形成在重掺杂N区半导体层上，PN结形成在轻掺杂N区半导体层与P区半导体层之间。
优选的，所述P区半导体层包括轻掺杂P区半导体层与重掺杂P区半导体层，P区电极形成在重掺杂P区半导体层上。
优选的，所述芯片为单晶硅芯片。
优选的，单晶硅芯片形成过程包括：选取N型单晶硅片作为轻掺杂N半导体层，在N型单晶硅片一侧一部分扩散N型杂质，形成重掺杂N区半导体层，在N型单晶硅片同侧另一部分扩散P型杂质，形成P区半导体层。
优选的，所述N型杂质为5价元素，所述P型杂质为3价元素。
优选的，所述N型杂质为磷，所述P型杂质为硼。
优选的，所述重掺杂N区电极与P区电极之间形成绝缘保护层。
优选的，所述N区引线和P区引线为铜线。
优选的，在所述芯片的未形成N区电极以及P区电极的一侧直接形成散热装置。
优选的，所述N区电极以及P区电极包括金属镍层，金属镍层形成过程为先形成一层镍硅合金，再形成一层金属镍。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
本发明整流二极管N区电极以及P区电极在芯片的同侧，有效减小了二极管的厚度，有利于形成小型化的二极管器件，同时简化了二极管电路制备工艺过程，并且PN结的截面面积没有明显减小，保持了二极管的电学性能。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例3的结构示意图；
图4为本发明实施例4的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明进行进一步介绍，以下实施例仅限于对本发明进行解释，并不对发明进行任何限定作用。
实施例1
见图1所示，一种半导体整流二极管，包括：芯片1、N区电极21、N区引线31、P区电极22和P区引线32，所述芯片1包括：N区半导体层11、P区半导体层12，以及N区半导体层11与P区半导体层12之间形成的PN结，所述N区电极21一侧形成在N区半导体层11上，另一侧连接N区引线31，所述P区电极22一侧形成在P区半导体层12上，另一侧连接P区引线32，N区半导体层11包括轻掺杂N区111半导体层与重掺杂N区半导体层112，重掺杂N区半导体层112与P区半导体层12在轻掺杂N区半导体层111同侧掺杂扩散形成，N区电极21形成在重掺杂N区半导体层112上，PN结形成在轻掺杂N区半导体层111与P区半导体层12之间，N区电极21与P区电极22之间形成二氧化硅绝缘保护层23，防止N区电极21与P区电极22之间形成短路漏电流，增加抗压能力。
本实施例，芯片1为单晶硅芯片，选取N型单晶硅片作为轻掺杂N半导体层111，在N型单晶硅片一侧一部分扩散磷元素，形成重掺杂N区半导体层112，在N型单晶硅片同侧另一部分扩散硼元素，形成P区半导体层12。N区引线31和P区引线32为铜线，铜线作为引线焊接牢固，并且成本低。N区电极21以及P区电极22包括金属镍层，金属镍层形成过程为先形成一层镍硅合金，再形成一层金属镍，与硅片紧密结合，形成良好欧姆接触。
实施例2
见图2所示，在本实施例中，P区半导体层12经过两次掺杂扩散，形成轻掺杂P区半导体层121与重掺杂P区半导体层122，P区电极22形成在重掺杂P区半导体层上122上，有效提高P区半导体层12的载流子浓度，降低P区半导体层12与P区电极22之间欧姆接触的接触电阻，提高整流二极管电学性能。其余部分结构与实施例1相同。
实施例3
见图3所示，在本实施例中，在芯片1的未形成N区电极21以及P区电极22的一侧，在轻掺杂N半导体层111上依次沉积硅绝缘层41、Ni金属薄层42然后焊接无氧铜片43形成散热装置4，提高整流二极管的散热性能，简化封装工艺流程。其余部分结构与实施例1相同。
实施例4
见图4所示，在本实施例中，在芯片1的未形成N区电极21以及P区电极22的一侧，在轻掺杂N半导体层111上依次沉积硅绝缘层41、Ni金属薄层42然后焊接无氧铜片43形成散热装置4，提高整流二极管的散热性能，简化封装工艺流程。其余部分结构与实施例2相同。
Claims (10)
1.一种半导体整流二极管，包括：芯片、N区电极、N区引线、P区电极和P区引线，所述芯片包括：N区半导体层、P区半导体层，以及N区半导体层与P区半导体层之间形成的PN结，所述N区电极一侧形成在N区半导体层上，另一侧连接N区引线，所述P区电极一侧形成在P区半导体层上，另一侧连接P区引线，其特征在于：N区半导体层包括轻掺杂N区半导体层与重掺杂N区半导体层，重掺杂N区半导体层与P区半导体层在轻掺杂N区半导体层同侧掺杂扩散形成，N区电极形成在重掺杂N区半导体层上，PN结形成在轻掺杂N区半导体层与P区半导体层之间。
2.根据权利要求1所述的半导体整流二极管，其特征在于：所述P区半导体层包括轻掺杂P区半导体层与重掺杂P区半导体层，P区电极形成在重掺杂P区半导体层上。
3.根据权利要求1所述的半导体整流二极管，其特征在于：所述芯片为单晶硅芯片。
4.根据权利要求3所述的半导体整流二极管，其特征在于：单晶硅芯片形成过程包括：选取N型单晶硅片作为轻掺杂N半导体层，在N型单晶硅片一侧一部分扩散N型杂质，形成重掺杂N区半导体层，在N型单晶硅片同侧另一部分扩散P型杂质，形成P区半导体层。
5.根据权利要求4所述的半导体整流二极管，其特征在于：所述N型杂质为5价元素，所述P型杂质为3价元素。
6.根据权利要求4或5所述的半导体整流二极管，其特征在于：所述N型杂质为磷，所述P型杂质为硼。
7.根据权利要求1所述的半导体整流二极管，其特征在于：所述重掺杂N区电极与P区电极之间形成绝缘保护层。
8.根据权利要求1所述的半导体整流二极管，其特征在于：所述N区引线和P区引线为铜线。
9.根据权利要求1所述的半导体整流二极管，其特征在于：在所述芯片的未形成N区电极以及P区电极的一侧直接形成散热装置。
10.根据权利要求1所述的半导体整流二极管，其特征在于：所述N区电极以及P区电极包括金属镍层，金属镍层形成过程为先形成一层镍硅合金，再形成一层金属镍。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20170222 |