[发明专利]用于结实耐用封装的带有增强型上部接头结构的结型势垒肖特基二极管及其方法

权利要求书

1.一种带有增强型上部接头结构的半导体结型势垒肖特基二极管，其特征在于，参照X-Y-Z笛卡尔坐标系，该结型势垒肖特基二极管包含：

一个半导体衬底，其主平面平行于X-Y平面；

一个有源器件区，在半导体衬底上方，具有一个内置的结型势垒肖特基二极管，其主器件电流平行于Z-轴；

一个外围保护区，在半导体衬底上方，处于有源器件区附近并包围有源器件区，所述的外围保护区结构用于提高内置的结型势垒肖特基二极管的击穿电压；

所述的有源器件区包括一个有源下部半导体结构以及一个位于该有源下部半导体结构之上的增强型有源上部接头结构，有源下部半导体结构和增强型上部接头结构之间的结构构成所述的结型势垒肖特基二极管；

所述的增强型上部接头结构包含：

一个顶部接触金属，向下延伸并与增强型上部接头结构的底部电传导；以及

一个嵌入底部支撑结构，由硬材料制成并嵌入顶部接触金属内，所述的嵌入底部支撑结构还向下延伸到增强型上部接头结构底部；

以至于在结型势垒肖特基二极管的后续封装时，一旦在顶部接触金属上产生向下的机械接合力，那么嵌入底部支撑结构将用于加强增强型上部接头结构抵御顶部接触金属可能的细微破裂，降低内置的结型势垒肖特基二极管的漏电流。

2.如权利要求1所述的带有增强型上部接头结构的结型势垒肖特基二极管，其特征在于，所述的增强型上部接头结构的底部还包含一个中间势垒金属层，在顶部接触金属的底部和有源下部半导体结构的顶面之间，所述的中间势垒金属层：

与有源下部半导体结构的顶部部分一起，形成内置的结型势垒肖 特基二极管的肖特基二极管部分；并且

也作为势垒，阻止顶部接触金属扩散到有源下部半导体结构顶面部分中。

3.如权利要求2所述的带有增强型上部接头结构的结型势垒肖特基二极管，其特征在于，所述的嵌入底部支撑结构的硬材料为绝缘物，因此：

在有源器件区界限的X-Y区域上，嵌入的嵌入底部支撑结构包含分别向上指示的嵌入底部支撑结构隆起的二维栅格；以及

顶部接触金属的下部包含向下指示的顶部接触金属手指栅格，互补并各自嵌入所述的底部支撑结构隆起；

从而在整个有源器件区上，顶部接触金属和有源下部半导体结构的顶面部分之间，构成一个二维的栅格接头。

4.如权利要求3所述的带有增强型上部接头结构的结型势垒肖特基二极管，其特征在于，所述的中间势垒金属层为双层，包含：

一个下部势垒金属层，沿X-Y平面，在有源器件区内延伸；以及

一个上部势垒金属层，在下部势垒金属层上方，仅在顶部接触金属手指栅格的X-Y手指印迹内延伸；

以至于双势垒金属层仅位于顶部接触金属手指栅格下面。

5.如权利要求4所述的带有增强型上部接头结构的结型势垒肖特基二极管，其特征在于：

所述的半导体衬底由硅制成；

所述的顶部接触金属由铝-铜制成；

所述的下部势垒金属层由硅化钛制成；以及

所述的上部势垒金属层由硅化钛制成。

6.如权利要求3所述的带有增强型上部接头结构的结型势垒肖特基二极管，其特征在于，所述的硬绝缘嵌入底部支撑结构的材料为低温热氧化物-磷硅酸盐回流玻璃或四乙基原硅酸盐；相应地，外围保护区包含一个外围上部支撑底层结构，除了延伸到外围保护区中并相应地形成图案外，所述的外围上部支撑底层结构由与所述的嵌入底部支撑结构隆起相同的材料制成，并在横截面上处于和所述的嵌入底部支撑结构隆起同一高度。

7.如权利要求3所述的带有增强型上部接头结构的结型势垒肖特基二极管，其特征在于，所述的嵌入底部支撑结构隆起的栅格几何特征为：

隆起的横截面尺寸约为0.3微米至50微米；

隆起的高度约为0.3微米至15微米；以及

最小的隆起-隆起间距约为1.4微米。

8.如权利要求3所述的带有增强型上部接头结构的结型势垒肖特基二极管，其特征在于，还包含一个顶部器件钝化层，覆盖有源器件区和外围保护区，沿X-Y平面在预设位置处有一个或多个顶垫开口，用于在结型势垒肖特基二极管的后续封装时，接收向下的机械接合力。