具备肖特基能障的定电流半导体元件制造技术

技术编号:8324801 阅读:184 留言:0更新日期:2013-02-14 05:39
本发明专利技术为一种定电流半导体元件,特别是指一种利用金属/半导体接触原理制成具备肖特基能障(Schottky?Barrier)的定电流半导体元件。其构造于一成长在半绝缘基板上的N型或P型半导体磊晶层(Epitaxial?Layer)表面设置第一、二金属电极端,其中第一金属电极端与磊晶层之间包括有第一殴姆接触(Ohmic?Contact)区段及肖特基接触(Schottky?Contact)区段,第二金属电极端与磊晶层之间为第二殴姆接触区段,使该半导体元件具备肖特基能障及定电流的特性,不但具有较低启动电压,而且其制程中容易将数个隔离单体积体组合成适用于较大驱动电流的定电流半导体元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为一种与半导体有关的技术,特别是指一种利用金属/半导体接触原理制成具备肖特基能障(Schottky Barrier)的定电流半导体元件,其结构/特性与肖特基二极管有所差异。
技术介绍
以半导体基材所制成的PN 二极管,其基本原理是将P型及N型半导体基材利用半导体扩散等技术形成接合后封装,并分别以电极连接外部端子所构成;较常见的使用状况是利用电流由P型区流向N型区容易通过,相反方向不易通过的特性,来做为整流器(Rectifier)使用。另外,肖特基二极管是利用金属/半导体接合的肖特基能障也有单向可通过电流,另一方向电流不通的特性而做整流使用。特别是用在交流电源转换成直流电源,以提供给一般电子产品的电子电路使用。上述PN二极管/肖特基二极管除了做为整流器以外,根据其功能及材质特性上的不同,还分为定电压二极管(Zener Diode)、开关二极管(Switching Diode)、光电二极管(Photo Diode)等等。又,发光二极管(LED, Light Emitting Diode)以节省能源、轻薄短小的特性而早已广泛应用在各类电子产品上;近年来LED发展出高亮度(HI-P0WER LED)技术后,更有取代传统各种照明用发光装置的趋势,举凡工业用、家用照明、交通道路等、都可见到LED使用的踪迹。在上述LED以及一般应用电路设计上,较常见的是使用定电压电源来对LED阵列做定电压控制,只要电源电路输出电压符合LED阵列的额定电压时,即可驱动LED阵列。惟LED阵列因所使用场所的不同而有不同数量及电压值,必须依照LED单体数量加上适配的串联限流电阻以限制输出过高的电压到电源电路上,如此一来就会造成功率损耗,而且当LED阵列中,有某一部分LED单体损坏时,将造成整体电压降低、电流加大而致使其他LED单体也陆续损坏;另外,定电压电源也常因电压不稳而造成LED在使用时有闪烁的问题。为了克服上述问题,理论上采用定电流电源控制方式优于定电压电源控制,但目前定电流控制的实施方式,多以复杂的积体电路设计整合组成,成本非常高;若以两极定电流的方式采用复杂PN接面电晶体平面技术而制成,不但良品率欠佳、无法大量生产,而且不容易产生较大驱动电流。有鉴于此,本专利技术人累积多年半导体
的研究以及实务经验,专利技术出一种「具备肖特基能障(Schottky Barrier)的定电流半导体元件」,以期能改善先前技术的缺
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具备肖特基能障(Schottky Barrier)的定电流半导体元件,该半导体元件具备肖特基能障及定电流的特性,不但具有较低启动电压,而且其制程中容易将数个半导体元件单体隔离,并积体组合成适用于较大驱动电流的定电流半导体元件或设计成定电流半导体元件阵列(Arrays)的方式来使用;其结构/特性与肖特基二极管有所差异。为达成上述目的,本专利技术「具备肖特基能障(Schottky Barrier)的定电流半导体元件」,于一成长在半绝缘基板上的N型或P型半导体磊晶层(Epitaxial Layer)表面,设置有可供电气连接的一个第一金属电极端及第二金属电极端,其中第一金属电极端与磊晶层之间包括有一第一殴姆接触(Ohmic Contact)区段以及一肖特基接触(Schottky Contact)区段,第二金属电极端与上述磊晶层之间则为一第二殴姆接触区段,且肖特基接触区段位于第一、二殴姆接触区段之间,与第二殴姆接触区段相互隔离,使该半导体元件在肖特基接触区段位置具备肖特基能障较低启动电压的特性,并通过该磊晶层的厚度、材质、以及第一、二金属电极端之间的距离设计而具备定电流功能,且其结构/特性与肖特基二极管有所差异。本专利技术的第二种实施方式,于一成长在半绝缘基板上的N型或P型半导体磊晶层(Epitaxial Layer)表面,设置有可供电气连接且相互隔离的一个第一金属电极端及第二金属电极端,且磊晶层在第一、第二金属电极端之间设置有一呈凹陷的阶段平台(RecessedMesa);其中第一金属电极端与磊晶层间为一第一殴姆接触(Ohmic Contact)区段,且该第一金属电极端沿磊晶层表面延伸到阶段平台,与阶段平台之间为一肖特基接触(SchottkyContact)区段,第二金属电极与磊晶层之间则为一第二殴姆接触区段,且第二殴姆接触区段与肖特基接触区段相互隔离,使该半导体元件在肖特基接触区段位置具备肖特基能障较低启动电压的特性,并通过磊晶层的厚度、材质以及该阶段平台深度或宽度设计而具备定电流功能,且其结构/特性与肖特基二极管有所差异。上述定电流半导体兀件实施时,第一金属电极端及第二金属电极端可供电气连接,因此后续制程可以先将半导体元件固定于支架上,并通过第一、第二金属电极端与支架上的端子电气连接,则在经过覆晶封装(Flip-Chip)以及分割制程后,即可形成定电流二极管。当然,第一、第二金属电极端若选用适当材质,直接曝露在外部以作为SMD(表面粘着型元件)的端子使用,也为可行的实施方式之一。除此,若在制程中直接在一大面积晶圆上将上述多个具备肖特基能障的定电流半导体元件彼此单体隔离(Isolation),即可利用制程中的光罩及照相技术设计而积体组合成适用于较大驱动电流的定电流半导体元件。也可利用支架设计多个具备肖特基能障的定电流半导体元件,后续同样经过覆晶封装(Flip-Chip)即可形成定电流元件阵列(Arrays),不但具有节省工时、容易设计制造等优点,而且使用时结构体在表面散热,故其散热性尤佳,具有更为宽广地适用范围。以下进一步说明本专利技术的其他具体实施例方式制程中,为了方便将所述的第一、第二金属电极端与支架上的端子电气连接及固定,实施时可以在第一、第二金属电极端表面分别各设置一焊球。若如前述令第一、第二金属电极端直接曝露在外部以作为SMD(表面粘着型元件)的端子使用时,焊球也可以作为SMT (表面粘着技术)焊接于PC板或其他基板上的焊料。为了增加产品良率,所述的第一、第二金属电极端之间可以设置一绝缘保护层,俾能确保第一、第二金属电极端之间的绝缘状态。为了达成上述大型定电流元件及定电流元件阵列(Arrays)的效果,让同一晶圆上的多个具备肖特基能障的定电流半导体元件彼此单体隔离(Isolation),可以在磊晶层两侧施予扩散(Diffusion)制程,以形成隔离层。制程中,为了后续将同一晶圆上的多个具备肖特基能障的定电流半导体元件进行分割制程,可以在磊晶层两侧施予高台(Mesa)蚀刻制程以形成两侧隔离沟槽,并于两侧隔离沟槽内填充设置玻璃(Glass)或是氧化层等物质所形成的一层被动保护层(Passivation)。实施时,前述阶段平台的形成可以与此高台(Mesa)蚀刻制程同时或分次进行;被动保护层则可以和前述绝缘保护层在同一制程或分次实施。相较于公知技术,本专利技术「具备肖特基能障(Schottky Barrier)的定电流半导体元件」,除了具备肖特基能障较低启动电压、以及定电流的特性以外,不但结构/特性与肖特基二极管有所差异,而且其制程中容易将数个半导体元件单体隔离,并积体组合成适用于较大驱动电流的定电流半导体元件,因此还具有节省工时、容易设计制造等诸多优点;在使用时,由于其结构体在表面散热本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种具备肖特基能障的定电流半导体元件,其特征在于,于一成长在半绝缘基板上的N型或P型半导体磊晶层表面,设置有供电气连接的一个第一金属电极端及第二金属电极端,该第一金属电极端与磊晶层之间包括有一第一殴姆接触区段以及一肖特基接触区段,第二金属电极端与上述磊晶层之间则为一第二殴姆接触区段,且所述的肖特基接触区段位于第一、二殴姆接触区段之间,与第二殴姆接触区段相互隔离。

【技术特征摘要】
1.一种具备肖特基能障的定电流半导体元件,其特征在于,于一成长在半绝缘基板上的N型或P型半导体磊晶层表面,设置有供电气连接的一个第一金属电极端及第二金属电极端,该第一金属电极端与磊晶层之间包括有一第一殴姆接触区段以及一肖特基接触区段,第二金属电极端与上述磊晶层之间则为一第二殴姆接触区段,且所述的肖特基接触区段位于第一、二殴姆接触区段之间,与第二殴姆接触区段相互隔离。2.一种具备肖特基能障的定电流半导体元件,其特征在于,于一成长在半绝缘基板上的N型或P型半导体磊晶层表面,设置有供电气连接的一个第一金属电极端及第二金属电极端,且磊晶层在第一、第二金属电极端之间设置有一呈凹陷的阶段平台;该第一金属电极端与磊晶层间为一第一殴姆接触区段,且该第一金属电极端沿磊晶层表面延伸到阶段平台,与阶段平台之间为一肖特基接触区段,第二金属电极与磊晶层之间则为一第二殴姆接触区段,且该第二殴姆接触区段与所述的肖特基接触区段相互隔离。3.如权利要求2所述具备肖特基...

【专利技术属性】
技术研发人员:蔡晓峰黄文彬胡祖溪
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:

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