本發(fā)明涉及到肖特基器件及其制造流程，主要涉及一種適用小型化封裝的、適用于半橋整流的肖特基器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

肖特基屬于單極器件，其反向恢復(fù)時(shí)間極短，使其被廣泛的應(yīng)用于高頻整流電路中，又因其具有低的正向飽和壓降的特點(diǎn)，功耗低，被廣泛應(yīng)用；又隨著手持設(shè)備的發(fā)展及功能更多樣化，要求在一個(gè)PCB板上將排布更多的器件，進(jìn)而要求器件朝著更小型化的方向發(fā)展，而一個(gè)器件的尺寸，即塑封體的尺寸，通常比框架尺寸大60微米以上的塑封余量，框架的尺寸比芯片的尺寸大60微米以上的上偏余量，而塑封余量、上偏余量由封裝廠(chǎng)的設(shè)備能力決定，不易縮小，因此器件的封裝體小型化，需要從封裝的器件的芯片尺寸上著手；通常一個(gè)半橋封裝的肖特基整流器，是將兩個(gè)普通的肖特基芯片并排著共陰結(jié)構(gòu)封裝在一個(gè)塑封體內(nèi)，如圖1所示，因此，普通的半橋整流肖特基器件的尺寸，要比兩顆肖特基芯片之和還大120微米以上，而120微米的封裝余量很難改變，因此只能減小芯片尺寸，但是芯片尺寸減小，電流密度將增加，同等條件下，電流密度增加會(huì)導(dǎo)致功耗增加，因此減小芯片尺寸來(lái)降低封裝體的尺寸，會(huì)帶來(lái)功耗增加問(wèn)題；半橋整流肖特基器件也是面臨此問(wèn)題，因此行業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員做出了很多的努力，本發(fā)明提出的肖特基器件，通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)同等功率的半橋整流肖特基器件的芯片，尺寸降低約一半，進(jìn)而可降低封裝體的尺寸，實(shí)現(xiàn)半橋整流肖特基器件的小型化封裝，如圖2所示，并且通過(guò)優(yōu)化整合的制造方法，制造成品并未增加過(guò)多，使本發(fā)明的器件更具競(jìng)爭(zhēng)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件及制造方法，通過(guò)半橋整流肖特基器件的芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，在一個(gè)肖特基芯片結(jié)構(gòu)中，包含了兩個(gè)共陰結(jié)構(gòu)的肖特基器件，使得本發(fā)明的器件具有共陰的半橋整流肖特基器件的功能；另外本發(fā)明，提出了優(yōu)化整合的制造流程，與傳統(tǒng)的肖特基芯片制造流程兼容，可以更容易的獲得本發(fā)明的半橋整流肖特基器件結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提出了一種適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件及制造方法。

1、一種適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件0，其特征在于結(jié)構(gòu)包括：在高摻雜的N+襯底硅片的兩個(gè)表面上，雙面外延形成上外延層和下外延層N-，在上外延層表面，有一個(gè)肖特基勢(shì)壘區(qū)4，在勢(shì)壘區(qū)邊緣處，有P+保護(hù)環(huán)3,在P+保護(hù)環(huán)3外側(cè)，有厚的介質(zhì)絕緣層2，肖特基勢(shì)壘區(qū)表面的金屬層形成器件的上陽(yáng)極5；上外延層的邊緣，圍繞一個(gè)擴(kuò)通外延層，且與N+襯底層相交的高濃度的N型摻雜環(huán)1，高濃度的N型摻雜環(huán)1表面有薄的絕緣介質(zhì)層6，高濃度摻雜環(huán)1上的金屬層形成器件的共陰極10；在下外延層表面，有一個(gè)肖特基勢(shì)壘區(qū)14，在勢(shì)壘區(qū)邊緣處，有P+保護(hù)環(huán)13，在P+保護(hù)環(huán)13外側(cè)，有厚的介質(zhì)絕緣層12，肖特基勢(shì)壘區(qū)表面的金屬層形成器件的下陽(yáng)極15；下外延層的邊緣，圍繞一個(gè)擴(kuò)通外延層，且與N+襯底層相交的高濃度的N型摻雜環(huán)11，高濃度的N型摻雜環(huán)11表面有薄的絕緣介質(zhì)層16，薄絕緣介質(zhì)層16與厚絕緣介質(zhì)層12，有臺(tái)階差。

2、本發(fā)明的一種適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件，其特征在于：N+襯底硅片濃度區(qū)高于5E18atm/cm³，N-外延層濃度在5E14 atm/cm³至7E15atm/cm³之間，高濃度的N型摻雜環(huán)11表面濃度高于5E19atm/cm³。

3、本發(fā)明的一種適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件，其特征在于：N+襯底硅片為雙面拋光片，片厚340微米至360微米之間，上、下N-外延層厚度相同，在4微米至20微米之間，高濃度的N型摻雜環(huán)1、11的擴(kuò)散深度比N-外延層厚度多3微米以上，P+保護(hù)環(huán)3、13表面摻雜硼濃度在8E18atm/cm³至8E19atm/cm³，表面厚絕緣介質(zhì)層2、12厚度在3微米至10微米之間，P+保護(hù)環(huán)3、13結(jié)深在2微米至4微米之間，表面薄絕緣介質(zhì)層6、16厚度在0.4微米至0.6微米之間。

4、本發(fā)明的一種適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件0器件，其特征在于：在一個(gè)器件上，具有2個(gè)肖特基勢(shì)壘結(jié)，兩個(gè)肖特基勢(shì)壘結(jié)，呈共陰結(jié)構(gòu)。

5、本發(fā)明的一種適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件的制造方法，其特征在于：可形成一種適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件的制造流程，包括如下步驟：

A、在雙面拋光的高濃度摻雜的N+單晶硅片上，通過(guò)外延技術(shù)，在N+單晶片的上、下表面，形成厚度相同的外延層，再通過(guò)熱氧化工藝，低壓氣相生長(zhǎng)技術(shù)，在上下表面形成厚的絕緣介質(zhì)層，經(jīng)過(guò)第一次雙面光刻、槽式濕法腐蝕，在上、下面的高濃度的N型摻雜環(huán)的窗口同時(shí)刻開(kāi)，通過(guò)三氯氧磷氣體攜帶式熱分解工藝進(jìn)行磷雜質(zhì)摻雜，經(jīng)過(guò)高溫推結(jié)工藝，高濃度的N型摻雜環(huán)1、11同時(shí)形成，并在表面形成薄氧化層；

B、進(jìn)行第二次雙面光刻、槽式濕法腐蝕，將上、下面的P+保護(hù)環(huán)的窗口同時(shí)刻開(kāi)，上、下面分別通過(guò)硼雜質(zhì)注入，注入后進(jìn)行高溫推結(jié)，P+保護(hù)環(huán)3、13同時(shí)形成，并在表面形成薄氧化層；

C、進(jìn)行第三次雙面光刻、槽式濕法腐蝕，將上、下面的肖特基勢(shì)壘區(qū)的窗口刻開(kāi)，并將高濃度的N型摻雜環(huán)的引線(xiàn)孔刻開(kāi)，再采用濺射工藝，上、下面分別進(jìn)行肖特基勢(shì)壘金屬淀積，淀積后采用爐管合金工藝進(jìn)行肖特基勢(shì)壘合金，由于高濃度的N型摻雜環(huán)的磷濃度過(guò)高，不能形成肖特基勢(shì)壘結(jié)，而肖特基勢(shì)壘區(qū)的磷濃度不高，可以形成肖特基勢(shì)壘結(jié)，最終在上、下面的肖特基勢(shì)壘區(qū)窗口同時(shí)形成肖特基勢(shì)壘結(jié)4、14；

D、上、下面分別采用金屬蒸發(fā)工藝，進(jìn)行金屬淀積，在上、下面形成金屬層，經(jīng)過(guò)第四次雙面光刻，槽式濕法腐蝕，將上、下表面的金屬腐蝕開(kāi)，在上表面形成上陽(yáng)極5、共陰極10，在下表面形成下陽(yáng)極15，最終形成本發(fā)明器件0的結(jié)構(gòu)。

6、本發(fā)明的一種適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件的制造方法，其特征在于：采用雙面光刻、槽式濕法腐蝕工藝，同時(shí)形成上、下面的結(jié)構(gòu)窗口，同時(shí)進(jìn)行上、下面推結(jié)、合金，可形成對(duì)稱(chēng)一致的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)肖特基結(jié)的整流能力對(duì)稱(chēng)性好。

附圖說(shuō)明

圖1為普通共陰半橋肖特基器件封裝尺寸說(shuō)明圖；

圖2為本發(fā)明半橋肖特基器件封裝尺寸說(shuō)明圖；

圖3 為本發(fā)明的肖特基器件的縱向結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了普通共陰半橋肖特基器件封裝尺寸說(shuō)明圖，圖中示出的尺寸26為器件的封裝的橫向尺寸，該器件由兩個(gè)肖特基器件的芯片23并排置于金屬框架22內(nèi)，金屬框架22及肖特基器件的芯片被塑封料21包裹，其中，肖特基器件的芯片邊緣與金屬框架的邊緣之間的距離，通常稱(chēng)為上偏余量，一般單邊的上偏余量尺寸要大于30微米，以防止焊料溢出量以及上片設(shè)備的能力形成的偏差，而金屬框架的邊緣到塑封料外沿的距離，通常稱(chēng)為塑封余量，一般單邊的塑封余量尺寸要大于30微米，用以防止模具及機(jī)械偏差導(dǎo)致框架外漏，因此通常情況下，器件的封裝尺寸要比肖特基器件的芯片尺寸大120微米以上。

圖2示出了采用本發(fā)明的半橋整流肖特基器件的封裝尺寸說(shuō)明圖，圖中示出的本發(fā)明的器件的封裝的橫向尺寸36，該器件由一個(gè)本發(fā)明的肖特基器件的芯片33并排于金屬框架32內(nèi)，金屬框架32及肖特基器件的芯片被塑封料31包裹，其中，單邊的上偏余量尺寸要大于30微米，單邊的塑封余量尺寸要大于30微米，因此器件的封裝尺寸要比肖特基器件的芯片尺寸大120微米以上，但本發(fā)明的肖特基器件的芯片只用一顆，就可以實(shí)現(xiàn)半橋整流功能，而一顆肖特基器件的芯片的尺寸，與普通封裝的半橋整流肖特基器件的芯片尺寸相當(dāng)，因此采用本發(fā)明的半橋整流肖特基器件的最終尺寸，比傳統(tǒng)的普通半橋整流肖特基器件的尺寸，要降低接近一半，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)器件的小型化封裝，使單位的PCB板上可以組裝更多的器件，實(shí)現(xiàn)更多的功能。

圖3示出了本發(fā)明的適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件的縱向結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出的器件0，是在濃度高于5E18atm/cm³的高摻雜的N+襯底硅片的上、下兩個(gè)表面上，通過(guò)雙面外延形成上外延層N-和下外延層N-，在上外延層表面，肖特基勢(shì)壘技術(shù)金屬與濃度在5E14 atm/cm³至7E15atm/cm³之間的上外延層N-，通過(guò)合金工藝，形成上肖特基勢(shì)壘區(qū)4，在上肖特基勢(shì)壘區(qū)4邊緣處，有P+保護(hù)環(huán)3，在P+保護(hù)環(huán)3外側(cè)，有厚的介質(zhì)絕緣層2，肖特基勢(shì)壘區(qū)表面的金屬層與肖特基勢(shì)壘區(qū)形成歐姆接觸，形成器件的上陽(yáng)極5；上外延層的邊緣，圍繞一個(gè)擴(kuò)通外延層，且與N+襯底層相交的表面濃度高于5E19atm/cm³的高濃度的N型摻雜環(huán)1，高濃度的N型摻雜環(huán)1表面有薄的絕緣介質(zhì)層6，高濃度摻雜環(huán)1上的金屬層與高濃度摻雜環(huán)形成歐姆接觸，形成器件的共陰極10；在下外延層表面，同樣有下肖特基勢(shì)壘區(qū)14，在肖特基勢(shì)壘區(qū)14邊緣處，有P+保護(hù)環(huán)13，在P+保護(hù)環(huán)13外側(cè)，有厚的介質(zhì)絕緣層12，肖特基勢(shì)壘區(qū)表面的金屬層形成器件的下陽(yáng)極15；下外延層的邊緣，圍繞一個(gè)擴(kuò)通外延層，且與N+襯底層相交的高濃度的N型摻雜環(huán)11，高濃度的N型摻雜環(huán)11表面有薄的絕緣介質(zhì)層16，薄絕緣介質(zhì)層16與厚絕緣介質(zhì)層12，有臺(tái)階差。本發(fā)明的一種適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件， N+襯底硅片為雙面拋光片，片厚340微米至360微米之間，上、下N-外延層厚度相同，在4微米至20微米之間，同步工藝形成的高濃度的N型摻雜環(huán)1、11的擴(kuò)散深度比N-外延層厚度多3微米以上，同步工藝形成的P+保護(hù)環(huán)3、13表面摻雜硼濃度在8E18atm/cm³至8E19atm/cm³，P+保護(hù)環(huán)3、13結(jié)深在2微米至4微米之間，同步工藝形成的表面厚絕緣介質(zhì)層2、12厚度在3微米至10微米之間，表面薄絕緣介質(zhì)層6、16厚度在0.4微米至0.6微米之間。本發(fā)明的肖特基器件，具有兩個(gè)肖特基勢(shì)壘結(jié)，其中上外延層的肖特基勢(shì)壘結(jié)4與下外延層的肖特基勢(shì)壘結(jié)14，陰極為同一個(gè)，形成共陰結(jié)構(gòu)的半橋整流肖特基器件；工作過(guò)程如下：當(dāng)上陽(yáng)極5施加正的電壓、下陽(yáng)極施加負(fù)的電壓時(shí)，電流沿上陽(yáng)極經(jīng)過(guò)正偏的上外延層的肖特基勢(shì)壘結(jié)4，進(jìn)入上外延層N-，再經(jīng)過(guò)高濃度的N+襯底和高濃度的N型摻雜環(huán)，從上陰極10流出；當(dāng)上陽(yáng)極5施加負(fù)的電壓、下陽(yáng)極施加正的電壓時(shí)，電流沿下陽(yáng)極經(jīng)過(guò)正偏的下外延層的肖特基勢(shì)壘結(jié)14，進(jìn)入下外延層N-，再經(jīng)過(guò)高濃度的N+襯底和高濃度的N型摻雜環(huán)，從上陰極10流出，本發(fā)明的肖特基器件，可完成半橋整流功能，且本發(fā)明的肖特基器件的兩個(gè)肖特基勢(shì)壘結(jié)，呈上、下背對(duì)的結(jié)構(gòu)，與構(gòu)成普通的半橋整流的兩個(gè)肖特基器件中的一個(gè)肖特基器件的芯片面積相當(dāng)，因此可以封裝到比普通的半橋整流肖特基器件封裝尺寸小接近一半的封裝尺寸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)器件的小型化封裝。

按本發(fā)明提到的優(yōu)化的制程的制造方法，可形成本發(fā)明的肖特基器件，具體過(guò)程如下：在雙面拋光的高濃度摻雜的N+單晶硅片上，通過(guò)外延技術(shù)，在N+單晶片的上、下表面，形成厚度相同的外延層，再通過(guò)熱氧化工藝及低壓氣相生長(zhǎng)技術(shù)，在上下表面形成厚的絕緣介質(zhì)層，經(jīng)過(guò)第一次雙面光刻、槽式濕法腐蝕，在上、下面的高濃度的N型摻雜環(huán)的窗口同時(shí)刻開(kāi)，通過(guò)三氯氧磷氣體攜帶式熱分解工藝進(jìn)行磷雜質(zhì)摻雜，經(jīng)過(guò)高溫推結(jié)工藝，高濃度的N型摻雜環(huán)1、11同時(shí)形成，并在表面形成薄氧化層；再進(jìn)行第二次雙面光刻、槽式濕法腐蝕，將上、下面的P+保護(hù)環(huán)的窗口同時(shí)刻開(kāi)，上、下面分別通過(guò)硼雜質(zhì)注入，注入后進(jìn)行高溫推結(jié)，P+保護(hù)環(huán)3、13同時(shí)形成，并在表面形成薄氧化層；再進(jìn)行第三次雙面光刻、槽式濕法腐蝕，將上、下面的肖特基勢(shì)壘區(qū)的窗口刻開(kāi)，并將高濃度的N型摻雜環(huán)的引線(xiàn)孔刻開(kāi)，再采用濺射工藝，上、下面分別進(jìn)行肖特基勢(shì)壘金屬淀積，淀積后采用爐管合金工藝進(jìn)行肖特基勢(shì)壘合金，由于高濃度的N型摻雜環(huán)的磷濃度過(guò)高，不能形成肖特基勢(shì)壘結(jié)，而肖特基勢(shì)壘區(qū)的磷濃度不高，可以形成肖特基勢(shì)壘結(jié)，最終在上、下面的肖特基勢(shì)壘區(qū)窗口同時(shí)形成肖特基勢(shì)壘結(jié)4、14；再在上、下表面面分別采用金屬蒸發(fā)工藝，進(jìn)行金屬淀積，在上、下面形成金屬層，經(jīng)過(guò)第四次雙面光刻，槽式濕法腐蝕，將上、下表面的金屬腐蝕開(kāi)，在上表面形成上陽(yáng)極5、共陰極10，在下表面形成下陽(yáng)極15，最終形成本發(fā)明器件0的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一種適用小型化封裝的半橋整流肖特基器件的制造方法，采用雙面光刻、槽式濕法腐蝕工藝，同時(shí)形成上、下面的結(jié)構(gòu)窗口，同時(shí)進(jìn)行上、下面的推結(jié)、合金，可形成對(duì)稱(chēng)一致的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)肖特基結(jié)的整流能力對(duì)稱(chēng)性好。

一顆本發(fā)明的肖特基器件中具有兩個(gè)肖特基勢(shì)壘結(jié)，上、下兩個(gè)肖特基勢(shì)壘結(jié)背對(duì)，呈共陰結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)半橋整流功能，可以降低整個(gè)肖特基器件占用面積，增加產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)上述實(shí)施例闡述了本發(fā)明，同時(shí)也可以采用其它實(shí)施例實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施例，因此本發(fā)明由所附權(quán)利要求范圍限定。