专利名称：网格阵列二极管的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种电子元件，特别是涉及一种二极管。
背景技术：
19世纪末人们就发明了现在称为二极管的器件，第一次被广泛应用是在1907年 的晶体矿石检波器。在20世纪60年代中硅PN结二极管开始流行，现代集成电路中二极管 通常用作钳位、整流、检波等。 标准双极集成电路中一般最常使用的二极管有二种，一是双极型晶体管(BJT)的 基极与集电极短接的二极管，另一种就是单独的基结与集电结(BC结)的二极管。金属氧化 物场效应管兼容工艺下实现的二极管比纯双极型工艺(Bipolar)的二极管复杂多样，具有 更大的寄生效应，所以当作为功率二极管应用，要避免闩锁效应(Latch-yp)，故只有通过 合理的布局克服兼容工艺下的寄生效应。 一般功率管设计常用的由NPN型组成，功率二极 管结构采用指状或叉指状结构，其最大优点是拥有其它形状无法达到的高速。而PNP型受 工艺限制很少能像NPN管承受大功率，所以运用较少，但它也能组成的功率管阵列，采用大 量单元排列方形网格或六边形网格结构，其最大优点是由于单元承受功率小，所以更稳定， 见
图1，区域1部分是PNP管发射极，区域2部分是PNP管集电极，区域3部分是N型外延， 区域4部分是PNP管基极。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，提供一种在双极型晶体管和金属氧化物场效应 管兼容工艺下实现功率二极管，其应用于电源集成电路。当正向导通工作时可实现大电流 通过，低功耗，低衬底漏电，高反向耐压等功能。 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种网格阵列二极管，包括纵向NPN管 基极与集电极通过金属连线短接的单元二极管；单元二极管为正方形元胞，呈网格状交错 排列，并联为一个整体大功率二极管；单元二极管的负极由NPN管发射极组成；单元二极管 的正极由NPN管基极和集电极组成；单元二极管的负极在中间低压N阱区域，正极包在四 周，属于高压P阱区域；相邻二极管单元公用上下左右正极，组成网格状有源区，每个网格 中心是单元二极管的负极；网格阵列PN结二极管以单元二极管的负极中心呈对称分布；所 有单元管集电极公用，包围在网格阵列PN结二极管的外边N外延区域。 本实用新型的有益效果在于在双极型晶体管和金属氧化物场效应管兼容工艺下 实现功率二极管，应用于电源集成电路。当正向导通工作时可实现大电流通过，低功耗，低 衬底漏电，高反向耐压等功能。
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
图1为现有PNP型网格二极管结构示意图；[0009] 图2是实施例一所述的负极方形单元网格阵列二极管示意图； 图3是实施例一所述的负极方形单元网格阵列二极管正方形元胞示意图 图4是实施例二所述的负极六边形单元网格阵列二极管示意图； 图5是实施例三所述的负极圆形单元网格阵列二极管示意图。
具体实施方式本实用新型所述的网格阵列PN结二极管结构，主要包括 纵向NPN管基极与集电极通过金属连线短接的单元二极管； 单元二极管为正方形元胞，呈网格状交错排列，并联为一个整体大功率二极管； 单元二极管的负极由NPN管发射极组成； 单元二极管的正极由NPN管基极和集电极组成； 单元二极管的负极在中间低压N阱区域，正极包在四周，属于高压P阱区域； 相邻二极管单元公用上下左右正极，组成网格状有源区，每个网格中心是单元二 极管的负极； 单元二极管的负极形状可以是方形，六边形或圆形； 网格阵列PN结二极管以单元二极管的负极中心呈对称分布； 所有单元管集电极公用，包围在网格阵列PN结二极管的外边N外延区域； 实施例一 负极方形单元网格阵列二极管示意结构见图2，区域1部分是加强N型区，其形状 呈方形，其外包区域2部分低压N型阱区，区域1部分和2部分形成单元二极管的负极；区 域3部分是加强P型区，形成单元二极管的正极，区域4部分是高压P型阱区，包围区域3 部分和区域2部分； 二极管正方形元胞内径边长10 50 ii m，正极边带宽2 10 ii m，负极正方形边长 5 25 ii m，元胞二极管有效电流通道面积Aact与元胞总面积Acell之比为0. 4至0. 6 ; 实施例二 负极六边形单元网格阵列二极管示意结构见图4，区域1部分是加强N型区，其形 状呈六边形，其外包区域2部分低压N型阱区，区域1部分和2部分形成单元二极管的负极； 区域3部分是加强P型区，形成单元二极管的正极，区域4部分是高压P型阱区，包围区域 3部分和区域2部分； 二极管正方形元胞内径边长10 50 ii m，正极边带宽2 10 ii m，负极六边形边长 3 20 ii m，元胞二极管有效电流通道面积Aact与元胞总面积Acell之比为0. 4至0. 6 ; 实施例三 负极圆形单元网格阵列二极管示意结构见图5，区域1部分是加强N型区，其形状 呈圆形，其外包区域2部分低压N型阱区，区域1部分和2部分形成单元二极管的负极；区 域3部分是加强P型区，形成单元二极管的正极，区域4部分是高压P型阱区，包围区域3 部分和区域2部分； 二极管正方形元胞内径边长10 50iim，正极边带宽2 10iim，负极圆形半径 3 20 ii m，元胞二极管有效电流通道面积Aact与元胞总面积Acell之比为0. 4至0. 6。 BCD工艺集成电路功率二极管案例技术指标要求反向击穿电压大于30伏，正向电流60毫安时功耗小于60毫瓦，衬底漏电流小于80微安。 本实用新型网格阵列二极管，从可靠性第一出发，借鉴了双极型晶体管(BJT)的 基极与集电极短接的二极管形式，利用BCD工艺下纵向双极NPN晶体管(VNPN)结构，高压 P型半导体阱(高压P阱)作为VNPN的基极区域，低压N型半导体阱(低压N阱)包含在 高压P阱阱区域中作为VNPN的发射极区域，N外延作为VNPN的集电极区域，把高压P阱阱 VNPN的基极有源区域与最外围N外延VNPN的公用集电极有源区域通过金属连线短接。每 个单元VNPN管的基区在高压P阱区域，发射区在低压N阱区域，有源发射区可呈现为正方 形、六边形或圆形，有源基区包围在有源发射区四周，相邻的单元公用上下左右的基极，众 多VNPN管的基极和发射极单元组成二极管元胞呈现均匀网格排列，其中组成正方形网格 带状的基极是二极管的正极，每个网格中心是单元二极管的负极。 通过功率二极管技术指标分析，利用低压N阱区域与高压P阱区域之间的结实现 一种大于30伏的高耐压，采用基极与集电极短接单元VNPN管的有效发射极面积为64平方 微米时，作为二极管元胞的负极，四周围绕的宽度为2到10微米的基区带作为二极管元胞 的正极，采用正方形二极管元胞15*15微米(内径)的网格阵列并联组成的功率二极管可 兼顾反向耐压和正向衬底漏电流和功耗的要求。 当采用正方形单元作二极管负极时，网格阵列二极管见图2，区域1部分是加强N 型区，其形状呈方形，其外包区域2部分低压N型阱区，区域1部分和2部分形成单元二极 管的阴极；区域3部分是加强P型区，呈边带状形成单元二极管的正极，区域4部分是高压 P型阱区，包围区域3部分和区域2部分。 根据当元胞二极管有效电流通道面积与元胞二极管的总面积达到比例0.4至 0. 6，则导通阻抗最小，单位面积电流密度最大，效率最高。见图3，区域1部分是单元二极管 的负极，区域3部分是单元二极管的正极，实例正方形二极管元胞内径a = 15微米，则元胞 总面积Acell = 15*15 = 225平方微米，而元胞有效电流通道是从四周的正极P型区到中 心的负极N型区，中心正方形负极的边长b二8微米，元胞二极管从四周的正极到中心的负 极的距离c = 3. 5微米，元胞二极管的四周正极带宽d = 4微米，故有效电流通道面积Aact =4*b*c = 112平方微米，元胞二极管有效电流通道面积Aact与元胞总面积Acell之比为 0. 5。 六边形单元负极网格阵列二极管见图4，区域1部分是加强N型区，其形状呈六边 形，其外包区域2部分低压N型阱区，区域1部分和2部分形成单元二极管的阴极；区域3 部分是加强P型区，呈边带状形成单元二极管的正极，区域4部分是高压P型阱区，包围区 域3部分和区域2部分。 实例正方形二极管元胞内径a = 15微米，则元胞总面积Acell = 15*15 = 225平 方微米，而元胞有效电流通道是从四周的正极P型区到中心的负极N型区，中心六边形负极 的边长b = 5微米，元胞二极管从四周的正极到中心负极圆边的距离c最小1. 5微米，最大 5. 6微米，元胞二极管的四周正极带宽d = 4微米，故有效电流通道面积Aact = 6*b*c = 107平方微米，元胞二极管有效电流通道面积Aact与元胞总面积Acell之比为0. 47。 圆形单元负极网格阵列二极管见图5，区域1部分是加强N型区，其形状呈圆形，其 外包区域2部分低压N型阱区，区域1部分和2部分形成单元二极管的阴极；区域3部分是 加强P型区，呈边带状形成单元二极管的正极，区域4部分是高压P型阱区，包围区域3部分和区域2部分。 实例正方形二极管元胞内径a = 15微米，则元胞总面积Acell = 15*15 = 225平 方微米，而元胞有效电流通道是从四周的正极P型区到中心的负极N型区，中心圆形负极的 半径b = 5微米，元胞二极管从四周的正极到中心负极圆边的距离c最小2. 5微米，最大 5. 6微米，元胞二极管的四周正极带宽d = 4微米，故有效电流通道面积Aact = 2 ji *b*c = 127平方微米，元胞二极管有效电流通道面积Aact与元胞总面积Acell之比为0. 56。 本实用新型并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式
的描述旨在于为 了描述和说明本实用新型涉及的技术方案。基于本实用新型启示的显而易见的变换或替代 也应当被认为落入本实用新型的保护范围。以上的具体实施方式
用来揭示本实用新型的最 佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本实用新型的多种实施方式以及多种 替代方式来达到本实用新型的目的。
权利要求一种网格阵列二极管，其特征在于，包括纵向NPN管基极与集电极通过金属连线短接的单元二极管；单元二极管为正方形元胞，呈网格状交错排列，并联为一个整体大功率二极管；单元二极管的负极由NPN管发射极组成；单元二极管的正极由NPN管基极和集电极组成；单元二极管的负极在中间低压N阱区域，正极包在四周，属于高压P阱区域；相邻二极管单元公用上下左右正极，组成网格状有源区，每个网格中心是单元二极管的负极；网格阵列PN结二极管以单元二极管的负极中心呈对称分布；所有单元管集电极公用，包围在网格阵列PN结二极管的外边N外延区域。
2. 如权利要求1所述的网格阵列二极管，其特征在于，负极方形单元网格阵列包括加 强N型区，其形状呈方形，其外包低压N型阱区，加强N型区部分和低压N型阱区形成单元 二极管的负极；还包括加强P型区，形成单元二极管的正极，高压P型阱区，包围加强P型区 和低压N型阱区部分。
3. 如权利要求2所述的网格阵列二极管，其特征在于，二极管正方形元胞内径边长 10 50 ii m，正极边带宽2 10 ii m，负极正方形边长5 25 y m，元胞二极管有效电流通道 面积与元胞总面积之比为0. 4至0. 6。
4. 如权利要求1所述的网格阵列二极管，其特征在于，负极六边形单元网格阵列包括 加强N型区，其形状呈六边形，其外包低压N型阱区，加强N型区和低压N型阱区形成单元 二极管的负极；还包括加强P型区，形成单元二极管的正极，高压P型阱区包围加强P型区 和低压N型阱区。
5. 如权利要求4所述的网格阵列二极管，其特征在于，二极管正方形元胞内径边长 10 50 ii m，正极边带宽2 10 ii m，负极六边形边长3 20 y m，元胞二极管有效电流通道 面积与元胞总面积之比为0. 4至0. 6。
6. 如权利要求1所述的网格阵列二极管，其特征在于，负极圆形单元网格阵列包括区 域1部分是加强N型区，其形状呈圆形，其外包低压N型阱区，加强N型区和低压N型阱区 形成单元二极管的负极；还包括加强P型区，形成单元二极管的正极，高压P型阱区包围加 强P型区和低压N型阱区。
7. 如权利要求6所述的网格阵列二极管，其特征在于，二极管正方形元胞内径边长 10 50 ii m，正极边带宽2 10 ii m，负极圆形半径3 20 y m，元胞二极管有效电流通道面 积与元胞总面积之比为0. 4至0. 6。
专利摘要本实用新型公开了一种网格阵列二极管，包括纵向NPN管基极与集电极通过金属连线短接的单元二极管；单元二极管为正方形元胞，呈网格状交错排列，并联为一个整体大功率二极管；单元二极管的负极由NPN管发射极组成；单元二极管的正极由NPN管基极和集电极组成；单元二极管的负极在中间低压N阱区域，正极包在四周，属于高压P阱区域；相邻二极管单元公用上下左右正极，组成网格状有源区，每个网格中心是单元二极管的负极；网格阵列PN结二极管以单元二极管的负极中心呈对称分布；所有单元管集电极公用，包围在网格阵列PN结二极管的外边N外延区域。本实用新型当电压正向导通工作时实现大电流通过，低功耗，低衬底漏电，高反向耐压等功能。
文档编号H01L29/861GK201466028SQ20092007446
公开日2010年5月12日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者崔文兵, 童红亮, 马晓琳 申请人:上海华虹Nec电子有限公司