[发明专利]一种片式功率二极管设计工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体设计工艺，特别是涉及一种片式功率二极管设计工艺。

背景技术

功率型二极管主要包括肖特基二极管、快恢复二极管和工频二极管等。随着电子产品的轻薄短小，作为基础元器件的功率二极管，也开始了小型化、集成化、高频化的趋势。目前，绿色照明一体化电子镇流器大部分使用的是规格为1A的插件式功率二极管，这是现阶段插件式功率二极管能做到1A规格的最小外形，被绿色照明生产厂家大量的运用。随着绿色照明电子产品小型化的深入发展，市场对功率二极管的要求在不断提高，传统工艺设计的产品已经无法满足其技术提升和产品升级的需要。

在绿色照明领域，规格1A、1000V的插件式功率二极管是目前应用最广泛的产品，其芯片钝化主要采用硅橡胶技术。由于硅橡胶钝化工艺的局限性，其设计工作结温小于125℃，在一体化电子镇流器高温环境下其芯片处于临界和超界限工作状态，给产品的稳定性和安全性带来了隐患。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种片式功率二极管设计工艺，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种工作结温高、外观尺寸小的片式功率二极管设计工艺。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种片式功率二极管设计工艺，包括额定电流设计、额定反向重复电压设计、芯片尺寸设计、版图设计、扩散条件设计和产品评估，所述片式二极管采用微型台面GPP玻璃钝化工艺。

所述片式功率二极管的额定电流为0.3A-0.7A。

所述片式功率二极管的额定反向重复电压为600V-1000V。

所述片式功率二极管的芯片尺寸为32mil-45mil。

额定电流为0.3A的片式功率二极管的芯片有源区尺寸为21mil，为了形成有效的保护环，二次光刻台面镀镍区的尺寸为18mil*18mil, 选取光刻线条宽度分别为2、3、4、5mil。

扩散条件设计：为了保证片式功率二极管足够的台面大小，蚀刻的深度不能过深以减少横向腐蚀。该深度由PN结深和空间扩展区两部分组成，其中空间扩展区的宽度是由雪崩击穿电压所决定，是个定值。因此，为了减少蚀刻深度只能降低PN结深即减少硼扩时间。由于磷结深度主要是通过硼扩而推进，当硼扩时间减少，则需要增加磷扩时间以增加磷结而降低VF 。

产品评估：采用热阻特性测试技术对芯片进行评估。

采用微型台面GPP玻璃钝化工艺，芯片设计工作结温为150℃，此工作结温完全能满足于绿色照明领域的应用，0.3A规格的芯片尺寸可以缩小到32mil，能广泛满足于目前20W以下绿色照明的应用需求。

以下结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。

具体实施方式

实施例1

一种片式功率二极管设计工艺，包括额定电流设计、额定反向重复电压设计、芯片尺寸设计、版图设计、扩散条件设计和产品评估，所述片式二极管采用微型台面GPP玻璃钝化工艺。

所述片式功率二极管的额定电流为0.3A，芯片尺寸为32mil。

所述片式功率二极管的额定反向重复电压为600V。

上述片式功率二极管的芯片有源区尺寸为21mil，为了形成有效的保护环，二次光刻台面镀镍区的尺寸为18mil*18mil, 选取光刻线条宽度分别为2、3、4、5mil。

扩散条件设计：为了保证片式功率二极管足够的台面大小，蚀刻的深度不能过深以减少横向腐蚀。该深度由PN结深和空间扩展区两部分组成，其中空间扩展区的宽度是由雪崩击穿电压所决定，是个定值。因此，为了减少蚀刻深度只能降低PN结深即减少硼扩时间。由于磷结深度主要是通过硼扩而推进，当硼扩时间减少，则需要增加磷扩时间以增加磷结而降低VF 。

产品评估：采用热阻特性测试技术对芯片进行评估。

（1）、热阻特性评估

 32mil芯片封装的片式功率二极管进行热特性测试，在150℃的最高结温下，芯片允许工作的环境温度TA与结到环境的热阻RJA和额定电流IF(AV)的关系如下表所示：

从表中得出以下结论:

 在同一RJA下，TA随着IF(AV)的增大而减小；在同一IF(AV)下，TA随着RJA的增大而减小。以上数据显示：额定电流IF(AV)=0.3A时，TA都在90℃以上，但IF(AV)=0.4A时，TA都在90℃以下，因此， IF(AV)=0.3A的设计是可行的。

（2）、可靠性评估：