[发明专利]一种快恢复二极管芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了快恢复二极管芯片技术领域内的一种快恢复二极管芯片及其制备方法。该二极管芯片包括衬底和背面金属电极，衬底上设置有源区和终端区，衬底上还设置有若干个压敏电阻条，若干个压敏电阻条分布设置于终端区的外围，每个压敏电阻条两端均设有压敏条电极；衬底底面设置有凹槽，背面金属电极设置于凹槽内且位于源区正下方，压敏电阻条的正投影位于背面金属电极和凹槽内壁之间。该二极管芯片集成有压敏电阻条，压敏电阻条在工作时与快恢复源区有相似的工作环境，从而实现对二极管芯片工作时的压力监控。

技术领域

本发明涉及快恢复二极管芯片技术领域，特别涉及一种快恢复二极管芯片及其制备方法。

背景技术

当前，功率半导体器件在电源转换领域的具有无可替代的作用，尤其是快恢复二极管芯片，受到了市场的广泛认可。现有的快恢复二极管芯片结构较为简单，一般由源区和终端组成，其作为重要的开关和续流器件，工作状态无法被直接监控。同时，由于现在封装方式和工作环境的多变性，除传统可靠性要求外，芯片在较为精密的设备应用时，对外界条件和自身性能的变化提出了监控的需求。

发明内容

本申请通过提供一种带压力感应功能的快恢复二极管芯片及其制备方法，在实现快恢复二极管芯片原本性能的基础上实现监控芯片应力状况的功能。

本申请实施例提供了一种快恢复二极管芯片，包括衬底和背面金属电极，所述衬底上设置有源区和终端区，所述衬底上还设置有若干个压敏电阻条，若干个所述压敏电阻条分布设置于所述终端区的外围，每个所述压敏电阻条两端均设有压敏条电极；所述衬底底面设置有凹槽，所述背面金属电极设置于所述凹槽内且位于所述源区正下方，所述压敏电阻条的正投影位于所述背面金属电极和所述凹槽内壁之间。

上述实施例的有益效果在于：压敏电阻条集成在快恢复芯片上，在工作时与快恢复源区有相似的工作环境，从而实现对二极管芯片工作时的压力监控；实现快恢复功能的源区背面金属电极不能延伸至压敏电阻条下方，且芯片背面通过光刻腐蚀形成凹槽，确保压敏电阻条在二极管芯片背面的空隙以保证其灵敏度，并且确保源区背面金属电极外接电路时不与压敏电阻条的压敏条电极形成通路。

在上述实施例基础上，本申请可进一步改进，具体如下：

在本申请其中一个实施例中，所述压敏电阻条共设置有四个，四个所述压敏电阻条分布于所述终端区外围，四个所述压敏电阻条相互连通形成惠斯通电桥结构。四个压敏电阻条由后续封装打线形成惠斯通电桥结构后接出，配合外电路实现桥臂阻值测定，再由压阻系数换算为压力值，从而对压力检测更灵敏。

在本申请其中一个实施例中，还包括正面金属电极，所述正面金属电极与所述压敏电阻条的压敏条电极绝缘。

在本申请其中一个实施例中，所述衬底为硅基衬底，所述硅基衬底为N型[100]晶向，所述压敏电阻条为在所述硅基衬底上构造的P型区，且所述P型区沿[110]或晶向排布。芯片在N型[100]晶向的硅基半导体衬底上构造时，构造的P型电阻条在[110]和上压阻系数最大，对称性好。

在本申请其中一个实施例中，所述背面金属电极下表面与所述衬底底面平行。源区背面金属电极尽量补平槽深以便焊接。

在本申请其中一个实施例中，终端区正面设置有钝化层，钝化层厚度范围：1～4μm。

本申请实施例还提供了一种快恢复二极管芯片的制备方法，包括以下步骤：

S1、在硅基衬底上光刻形成源区、终端区和压敏电阻条的窗口；再通过光刻注入杂质，形成源区和压敏电阻条；

S2、通过蒸发或者溅射方式淀积金属作为正面的欧姆接触金属层，通过光刻腐蚀的方式在各个压敏电阻条两端和源区形成独立的压敏条电极和正面金属电极；

S3、利用光刻刻蚀在硅基衬底背面形成凹槽；