[發明專利]用于結實耐用封裝的帶有增強型上部接頭結構的結型勢壘肖特基二極管及其方法

有效

• 申請號: 201210238750.3
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN102881719A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 安荷·叭剌;潘繼;伍時謙
• 申請（專利權）人: 萬國半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/40
• 分類號: H01L29/40;H01L29/872;H01L21/28;H01L21/329
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

1.一種帶有增強型上部接頭結構的半導體結型勢壘肖特基二極管，其特征在于，參照X-Y-Z笛卡爾坐標系，該結型勢壘肖特基二極管包含：

一個半導體襯底，其主平面平行于X-Y平面；

一個有源器件區，在半導體襯底上方，具有一個內置的結型勢壘肖特基二極管，其主器件電流平行于Z-軸；

一個外圍保護區，在半導體襯底上方，處于有源器件區附近并包圍有源器件區，所述的外圍保護區結構用于提高內置的結型勢壘肖特基二極管的擊穿電壓；

所述的有源器件區包括一個有源下部半導體結構以及一個位于該有源下部半導體結構之上的增強型有源上部接頭結構，有源下部半導體結構和增強型上部接頭結構之間的結構構成所述的結型勢壘肖特基二極管；

所述的增強型上部接頭結構包含：

一個頂部接觸金屬，向下延伸并與增強型上部接頭結構的底部電傳導；以及

一個嵌入底部支撐結構，由硬材料制成并嵌入頂部接觸金屬內，所述的嵌入底部支撐結構還向下延伸到增強型上部接頭結構底部；

以至于在結型勢壘肖特基二極管的后續封裝時，一旦在頂部接觸金屬上產生向下的機械接合力，那么嵌入底部支撐結構將用于加強增強型上部接頭結構抵御頂部接觸金屬可能的細微破裂，降低內置的結型勢壘肖特基二極管的漏電流。

2.如權利要求1所述的帶有增強型上部接頭結構的結型勢壘肖特基二極管，其特征在于，所述的增強型上部接頭結構的底部還包含一個中間勢壘金屬層，在頂部接觸金屬的底部和有源下部半導體結構的頂面之間，所述的中間勢壘金屬層：

與有源下部半導體結構的頂部部分一起，形成內置的結型勢壘肖?特基二極管的肖特基二極管部分；并且

也作為勢壘，阻止頂部接觸金屬擴散到有源下部半導體結構頂面部分中。

3.如權利要求2所述的帶有增強型上部接頭結構的結型勢壘肖特基二極管，其特征在于，所述的嵌入底部支撐結構的硬材料為絕緣物，因此：

在有源器件區界限的X-Y區域上，嵌入的嵌入底部支撐結構包含分別向上指示的嵌入底部支撐結構隆起的二維柵格；以及

頂部接觸金屬的下部包含向下指示的頂部接觸金屬手指柵格，互補并各自嵌入所述的底部支撐結構隆起；

從而在整個有源器件區上，頂部接觸金屬和有源下部半導體結構的頂面部分之間，構成一個二維的柵格接頭。

4.如權利要求3所述的帶有增強型上部接頭結構的結型勢壘肖特基二極管，其特征在于，所述的中間勢壘金屬層為雙層，包含：

一個下部勢壘金屬層，沿X-Y平面，在有源器件區內延伸；以及

一個上部勢壘金屬層，在下部勢壘金屬層上方，僅在頂部接觸金屬手指柵格的X-Y手指印跡內延伸；

以至于雙勢壘金屬層僅位于頂部接觸金屬手指柵格下面。

5.如權利要求4所述的帶有增強型上部接頭結構的結型勢壘肖特基二極管，其特征在于：

所述的半導體襯底由硅制成；

所述的頂部接觸金屬由鋁-銅制成；

所述的下部勢壘金屬層由硅化鈦制成；以及

所述的上部勢壘金屬層由硅化鈦制成。

6.如權利要求3所述的帶有增強型上部接頭結構的結型勢壘肖特基二極管，其特征在于，所述的硬絕緣嵌入底部支撐結構的材料為低溫熱氧化物-磷硅酸鹽回流玻璃或四乙基原硅酸鹽；相應地，外圍保護區包含一個外圍上部支撐底層結構，除了延伸到外圍保護區中并相應地形成圖案外，所述的外圍上部支撐底層結構由與所述的嵌入底部支撐結構隆起相同的材料制成，并在橫截面上處于和所述的嵌入底部支撐結構隆起同一高度。

7.如權利要求3所述的帶有增強型上部接頭結構的結型勢壘肖特基二極管，其特征在于，所述的嵌入底部支撐結構隆起的柵格幾何特征為：

隆起的橫截面尺寸約為0.3微米至50微米；

隆起的高度約為0.3微米至15微米；以及

最小的隆起-隆起間距約為1.4微米。

8.如權利要求3所述的帶有增強型上部接頭結構的結型勢壘肖特基二極管，其特征在于，還包含一個頂部器件鈍化層，覆蓋有源器件區和外圍保護區，沿X-Y平面在預設位置處有一個或多個頂墊開口，用于在結型勢壘肖特基二極管的后續封裝時，接收向下的機械接合力。