硅晶片与基板共构表面粘着型二极管元件制造方法及构造技术

本发明专利技术公开了一种硅晶片与基板共构表面粘着型二极管元件制造方法及构造；该制造方法是将一扩散后晶片与一可耐高温的高强度基板烧结熔接共构后，再对该扩散后晶片进行刻蚀开沟、填入绝缘物质、以及表面金属化等工艺，使多个电极皆建构在同一平面上，以完成所有功能线路制作后，再对该共构体进行切割，即可分离出多个可直接应用的单一表面粘着型二极管元件；相较习知先将硅晶圆片所有功能线路制作完成并切割成单一晶粒之后，再经封装及测试的二极管元件制造方法，本发明专利技术具有简化工艺、降低工时的功效，且工艺中晶片不易破裂损坏，并符合轻薄短小的世界潮流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种与二极管有关的构造及其制造方法，特别是关于一种硅晶片与基板共构表面粘着型二极管元件制造方法及构造。
技术介绍
举凡工业、家电、电力系统、交通、商业、航空、电脑通讯到军事用途，都可见到电力电子使用的踪迹，在电力电子
中，常利用表面粘着型二极管元件来达到各种需求。如图1所示，前述表面粘着型二极管元件的概要制造方法如下对一本质材料为硅的硅晶圆片100，进行刻蚀101、设置绝缘层102、以及表面金属化103等功能线路制作工艺后，切割硅晶圆片104成单一晶粒，再于单一晶粒的两极上各分别延伸设置一电气接脚 105后封装106，如此便可制成常见的表面粘着型二极管元件。另外，前述习知表面粘着型二极管元件的结构可依前述电气接脚以及所填充的绝缘层不同而有不同的实施态样如图2所示，该表面粘着型二极管元件的晶粒1的电气接脚2可以分别设置在位于晶粒1左右两侧的两极，而设置在晶粒1外层的封装层3则可以是填充于晶粒1外部的玻璃。或者，如图3所示，该表面粘着型二极管元件的晶粒1的两极分别设置于晶粒1 的上下两侧，其中一电气接脚2设置在晶粒1的下方电极处，另外，再在晶粒1的上方电极处打线接合设置另一电气接脚2，并在晶粒1外部填充保护晶粒1的玻璃或是环氧树脂 (ePoxy)封装层3。另外，如图4所示，该表面粘着型二极管元件的晶粒1的两极分别设置于晶粒1的上下两侧，并在晶粒1上下两侧各焊接设置一电气接脚2，并将电气接脚2弯折至同一侧以方便使用，并再用环氧树脂(ePoxy)作为封装3以包覆、固定及保护晶粒1与电气接脚2。虽然，前述三种电气接脚2与封装层3的实施态样，都具有可以保护晶粒1的功用，但是，这种将硅晶圆片切割成晶粒1后，再一一针对每一晶粒1设置电气接脚2与封装保护的封装层3，不仅相当耗费工时，也容易增加成本。再者，前述硅晶圆片在进行刻蚀时， 也很容易因为硅晶圆片的材料强度不够、刚性不足，而发生开沟刻蚀、或研磨加工碎裂的问题。因此，对于表面粘着型二极管元件的制作厂商而言，如何改善硅晶圆片材料强度不够、晶粒需要封装保护、简化表面粘着型二极管的制作工艺等，都是亟需马上解决的问题。有鉴于此，本专利技术人乃累积多年相关领域的研究以及实验，特创作出一种硅晶片与基板共构表面粘着型二极管元件制造方法及构造，可以改善习知表面粘着型二极管因刚性不足，容易加工碎裂的问题，而且无需封装的工序，可缩小元件体积，并能降低制作成本
技术实现思路
本专利技术的目的系在提供一种硅晶片与基板共构表面粘着型二极管元件制造方法及构造，可以加强二极管的材料强度，避免加工破裂的情形，以达到简化工艺、缩小尺寸、降低制作成本的目的。为达成上述目的，本专利技术硅晶片与基板共构表面粘着型二极管元件制造方法及构造，其中制造方法系包括下列步骤第一步骤将一扩散后晶片与一可耐高温的高强度基板层迭烧结熔接后，令扩散后晶片与基板形成一共构体。第二步骤对该扩散后晶片的表面进行刻蚀开沟，以形成多个隔离沟槽，使扩散后晶片上形成多个建构在同一平面上相互隔离排列的电极。第三步骤在扩散后晶片上的多个隔离沟槽内填入绝缘物质，令多个建构在同一平面上的电极相互绝缘隔离。第四步骤对上述扩散后晶片的电极表面金属化，以延伸电极的电气特性，完成所有的功能线路制作。第五步骤将扩散后晶片与基板所形成的共构体进行切割，以分离出多个单一个体，每一单一个体表面均具有两个建构在同一平面上且相互绝缘隔离的电极，使每一单一个体形成可以直接应用的单一表面粘着型二极管元件。上述工艺中，若扩散后晶片为单面扩散型，则可以令前述单一表面粘着型二极管元件建构在同一平面上且相互绝缘隔离的两个电极为P/P或N/N电极，形成双向表面粘着型二极管元件。以下再针对本专利技术各工艺的详细实施方式作进一步的说明，其中前述第一步骤中，为使扩散后晶片与基板容易烧结熔接，因此，可以进一步在扩散后晶片与基板之间设置一耐高温的合金焊材，以供扩散后晶片与基板能相互熔接接合。该基板实施时，基板的材质可以是非导体，例如陶瓷、玻璃等，并且在陶瓷等基板顶面可以设置金属化的接合层，以达到与扩散后晶片容易层迭烧结熔接的目的。前述陶瓷基板顶面接合层实施时，可以利用印刷方式制成厚膜接合层，或者利用电镀方式制成薄膜接合层。再者，为达到更好的散热效果，该基板实施时，其材质也可以是导体，例如金、银、 铜、铁、铝等金属，或是较高阻值半导体等；此基板的材质如果为导体或是半导体实施例时， 底部需设置一保护层，以保护扩散后晶片，并达到防潮绝缘的效果。由于基板相对于扩散后晶片比较不易变形、刚性强，所以在扩散后晶片与基板烧结熔接共构后，若扩散后晶片刻蚀开沟过深，或是该扩散后晶片研磨过薄时，在后续工艺中扩散后晶片也不容易发生断裂问题，因此较不怕碰撞，而且具有缩小体积的功效。前述第三步骤在扩散后晶片上的多个隔离沟槽内填入绝缘物质实施时，可以填充玻璃或是长氧化层等各种可以达到隔离电极的实施方式实施设置。前述第四步骤中，对扩散后晶片的电极表面金属化，其目的是使电极易于粘着或焊接，并完成所有的功能线路制作，金属化后还可以在表面金属化的每一电极上，以印刷或焊接方式增设一金属电极板；此金属电极板的设置亦可以在第五步骤切割后进行。除此之外，为强化工艺后每一个表面粘着型二极管元件的绝缘保护，可以在每一个表面粘着型二极管元件除电极以外的外表面上设置一绝缘层，该绝缘层实施时可以是固态或液态环氧树脂(EPOXY)或绝缘胶，以达到绝缘保护的目的。上述工艺中，扩散后晶片为单面扩散型，切割后可以形成单面扩散型硅晶粒，则可以令前述单一表面粘着型二极管元件建构在同一平面上且相互绝缘隔离的两个电极为P/P 或N/N电极，形成双向表面粘着型二极管元件。该双向表面粘着型二极管元件结构如下—种表面粘着型二极管元件，系包括一单面扩散型硅晶粒以及一与硅晶粒底面烧结熔接共构的基板，其中，该硅晶粒底面与基板之间设置一耐高温的合金焊材，以供硅晶粒与基板相互烧结熔接，且硅晶粒两电极的四周设有填充绝缘物质的隔离沟槽，以分隔出两个建构于同一平面上的P/P或N/N电极，每一电极外表面设有金属化导接层。实施时，前述基板的材质可以是非导体，例如陶瓷、玻璃，而且，该陶瓷或玻璃基板顶面也可以设置金属化的接合层，以达到与扩散后晶片容易层迭烧结熔接的目的。而且， 前述基板顶面接合层实施时，可以是以印刷方式制成的厚膜接合层，或者利用电镀方式制成的薄膜接合层。再者，为达到更好的散热效果，该基板实施时，其材质也可以是导体，例如金、银、 铜、铁、铝等，或者以较高阻值半导体替代；此基板的材质如果为导体或半导体的实施例时， 为确保达到保护扩散后晶片以及防潮绝缘的效果，金属基板底部可设置一保护层。此外，实施时，也可以视实际组装需要，在前述金属化导接层的外表面再设置一方便组装的金属电极板，以达到容易加工组装的目的。再者，为强化每一表面粘着型二极管元件的绝缘保护，实施时还可以在每一个表面粘着型二极管元件除电极以外的外表面上设置一绝缘层，该绝缘层实施时可以是固态或液态环氧树脂(EPOXY)或绝缘胶，以达到绝缘保护的目的。上述工艺中，若扩散后晶片为双面扩散型，切割后可以形成双面扩散型硅晶粒，故可以令前述单一表面粘着型二极管元件建构在同一平面上且相互绝缘隔离的两个电极为 P/N电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种硅晶片与基板共构表面粘着型二极管元件的制造方法，其特征在于，所述的制造方法包括下列步骤：第一步骤：将一扩散后晶片与一可耐高温的高强度基板层迭烧结熔接后，令扩散后晶片与基板形成一共构体；第二步骤：对所述的扩散后晶片的表面进行刻蚀开沟，以形成多个隔离沟槽，使扩散后晶片上形成多个建构在同一平面上相互隔离排列的电极；第三步骤：在扩散后晶片上的多个隔离沟槽内填入绝缘物质，令多个建构在同一平面上的电极相互绝缘隔离；第四步骤：对扩散后晶片的电极表面金属化，以延伸电极的电气特性，完成所有的功能线路制作；第五步骤：将扩散后晶片与基板所形成的共构体进行切割，以分离出多个单一个体，每一单一个体表面均具有两个建构在同一平面上且相互绝缘隔离的电极，使每一单一个体形成可以直接应用的单一表面粘着型二极管元件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文湖，黄文彬，
申请(专利权)人：美丽微半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71