[发明专利]可表面连接的半导体桥接元件、器件和方法

说明书

                     发明背景

发明领域

本发明涉及半导体元件以及包括这种半导体元件的器件，所述半导体元件例如半导体桥接元件，这些元件是可以表面连接的，并且可以选择性地具有与极性无关的静电放电保护，本发明还涉及制造这种元件和器件的方法。更具体地讲，本发明涉及具有从其顶表面至底表面延伸的具有导电涂层的半导体元件、由背对背齐纳二极管实现静电放电保护的半导体元件、制造这些元件的方法以及制造包括这些元件的器件的方法。

相关技术

半导体桥接(“SCB”)元件(这里有时称为“芯片”)和为了电起动用途而电连接这些元件的手段是本领域公知的。目前，美国专利4708060的SCB元件和美国专利4976200的钨桥SCB元件均制备有大的金属化焊点，这些焊点用于电接触桥接元件的有源区域，这里引用的美国专利4708060是1987年11月24日授予Bickes，Jr.等人的，美国专利4976200是1990年12月11日授予Benson等人的。SCB芯片通常采用环氧树脂粘接材料机械地连接到(管座或其它元件的)一个安装表面。然后，通过引线焊接，即通过将引线从芯片的金属化焊点连接至管座(leader)的合适的电触点，形成与芯片顶部的标准电连接。在起爆管中SCB元件的合适功能要求与高能材料紧密接触，这些高能材料诸如爆炸或烟火材料，并且这要求芯片直立放置；即，芯片不能使其有源区域背靠着管座定位装配，而是其有源区域必须面对和接触高能材料，以便有源区域自由地与高能材料相互作用。

1994年9月1日公告的授予Willis的国际专利WO94/19661公开了一种卷绕的导电层，这种导电层是通过在晶片中切割出一个沟槽、对晶片进行金属镀敷、蚀刻晶片的底部和随后对背面进行金属镀敷制造的。1992年1月14日授予Osher的美国专利5080016公开了一种导体，这种导体卷绕在电介质块上并且占据其整个后表面。

已有技术还提出了用于保护SCB芯片防止静电放电的手段。1993年1月12日授予Hartman等人的美国专利5179248和1994年5月10日授予Hartman等人的美国专利5309841的SCB元件制备有大的金属化焊点，这些焊点用于为激发桥接元件的有源区域而提供电接触。这些专利还示出了单个齐纳二极管(以分立的或集成于芯片上的形式)的应用，此二极管与SCB元件并联连接，以防止不希望的静电放电(“ESD”)和EMI电压。

1994年7月12日授予Atkeson的美国专利5327832示出了对三导体场效应晶体管的无偏(unbiased)放电保护。1996年3月19日授予Marum的美国专利5500546公开了用于静电放电保护的多个二极管。不过，这些元件设置在操作电路的一个分立的控制电路中。

因此，希望提供一种可表面连接的SCB元件，这种元件可以容易地制成具有内在的无偏ESD保护。

发明概述

总体上讲，本发明提供了一种半导体元件，它具有位于其后表面的平整电触点。例如，平整电触点可以设置在SCB元件(芯片)的后表面上，其常被用于实现要求芯片直立定位的功能。例如，有些SCB应用要求半导体芯片的前表面与爆炸性的或其它类型的高能材料紧密接触，这些材料被压紧装载于一个容座中，该容座包含SCB芯片，此芯片安装且导线焊接至一个芯片载体、外壳或管座。(术语“管座”在权利要求中用于表示元件可以电连接至其上的任何合适的表面或结构。)本发明涵盖半导体元件，这些半导体元件可以包括简单的两引线或三引线元件，诸如半导体桥接元件、二极管、电容器、整流器和类似元件。

本发明的另一总的方面是通过形成按背对背结构电连接的齐纳二极管来为半导体元件提供与极性无关的(无偏的)静电放电保护。当与半导体桥接元件结合使用时，齐纳二极管与半导体桥接电路并联连接。半导体桥接元件和齐纳二极管可以制备在同一芯片上，齐纳二极管是借助于一个侧金属层而形成在半导体芯片的侧壁上的，该侧金属层和一个扩散层接触，该扩散层包含的掺杂物与半导体衬底所包含的类型相反。