[發明專利]掘井引流式二極管元件或二極管組件及其制造方法

有效

• 申請號: 201210051460.8
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN103295897A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 黃文彬;吳文湖;陳建武;賴錫標
• 申請（專利權）人: 美麗微半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/861;H01L29/06
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明為一種與半導體/二極管元件或二極管組件相關及制造方法，是將二極管元件的兩極建置在同一面上，并利用掘井方式穿透PN接面空乏/能障區(Depletion?region/Barrier?region)，以引導電子無障礙地流經空乏/能障區，是晶粒尺寸級封裝(CSP，Chip-Scale?Package)二極管最簡單最低成本的制造方法。

背景技術

一般以半導體材料制成的二極管元件從外型上，可分為軸式二極管及表面黏著式二極管；無論是軸式二極管或表面黏著式二極管，其最重要核心材料為二極管晶粒。而由半導體材料制造成為二極管晶粒以及二極管元件成品的過程中，現有技術依不同制作過程可概分為三種，即開放式(O/J?Type)、高臺式(Mesa?Type)及平面式(Planar?Type)；以下概略說明上述三種制作過程：

一、O/J?Type：

A.將擴散后的硅晶圓片直接切割分離成多個二極管晶粒單體。

B.利用銅引線焊接于二極管晶粒單體的正反兩面以制成外接電極。

C.對該二極管晶粒單體酸洗，并披覆一層硅膠保護。

D.對該二極管晶粒單體外部成型封裝體，并且對外接電極切、彎而形成可供焊接于電路板的接腳。

二、Mesa?Type：

A.直接在擴散后的硅晶圓片上作開溝及上絕緣材料等保護，以分隔成陣列的多個二極管晶粒。

B.將陣列的多個二極管晶粒切割分離成為單體后，利用引線/料片焊接組合于每一二極管晶粒單體的正反兩面以形成外接電極。

C.在二極管晶粒單體外部成型封裝體，并對外接電極切、彎而形成供焊接于電路板的接腳。

三、Planar?Type：

A.在硅晶圓片的正反兩面直接建置出P、N兩極，并利用擴散/氧化層/離子布植等方式，分隔成陣列的多個二極管晶粒。

B.將陣列的多個二極管晶粒以氧化層等材料做隔離保護，然后將硅晶圓片上所有的二極管晶粒的P、N兩極表面金屬化。

C.將硅晶圓片上陣列的多個二極管晶粒切割分離，而成為二極管晶粒單體后，在位于正反兩面的P、N兩極焊接組裝外接電極。

D.在二極管晶粒單體外部成型封裝體，并對外接電極切、彎而形成供焊接于電路板的接腳。

如圖1所示，上述現有技術的制作過程無論是哪一種，其共同特征就是P、N兩極1、2被分別建構在二極管晶粒3的正反兩面，也因此造成后續與外接電極4焊接組裝、以及成型封裝體5制作過程的諸多不便；尤其是為了滿足晶粒尺寸級封裝(CSP，Chip-Scale?Package)的需求，現有技術將P、N兩極1、2分別建構在二極管晶粒3正反兩面的構造，無論在制作過程、材料以及體積上的困難度，都將成為制造技術上的極大阻礙。

此外，由多顆二極管晶粒所組成的相關二極管組件，例如：全波整流器、陣列式整流器等等，由于其核心材料二極管晶粒的P、N兩極同樣皆分別建構在正反兩面，因此在制作過程上更顯得困難。

有鑒于此，本發明人提出一種將兩極建置在同一面上的二極管元件或二極管組件的制作過程及構造，如此將能大幅簡化二極管元件或二極管組件的制作過程，以提高提生產效率，同時其成品構造具備輕薄短小的特色，亦能夠有效滿足未來趨勢及應用上的需求。

發明內容

本發明的主要目的即在于提供一種能突破現有技術制造方法上的限制，將二極管元件或二極管組件的兩極建置在二極管晶粒的同一面上的創新技術，不但具有提高生產效率、降低成本等經濟效益上的優勢，其成品還能具備低耗能、輕薄短小的特色。

為達成上述目的，本發明掘井引流式二極管元件或二極管組件的制造方法包含下列步驟：

(A)將已完成擴散/氧化層/離子布植的硅晶圓片頂面預設各二極管元件或二極管組件的第一、第二電極位置，并且在各第一電極四周設置絕緣體/保護環來絕緣保護，針對各第二電極則分別挖掘一引流井，令各引流井直接穿過硅晶圓片頂層與硅晶圓片底層之間的P、N接面空乏/能障區；所述第一、第二電極其中的一的電氣特性為P極，另一電極的電氣特性則為N極。

(B)利用導電物質對硅晶圓片上各二極管元件或二極管組件的第一、二電極表面以及引流井金屬化，使硅晶圓片底層分別與各二極管元件或二極管組件的第二電極導通，即可讓硅晶圓片上各二極管元件或二極管組件的第一、二電極建構在同一面上。