專利名稱：用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及位于電子設(shè)備的輸入輸出端并保護(hù)設(shè)備免受外部流入的瞬間高電壓ESD(Electrostatic Discharge)或高電流沖擊(Surge)的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法。
背景技術(shù)：
一般，根據(jù)使用方法或環(huán)境，各種電子設(shè)備或電子裝置必然裸露在ESD信號(hào)或沖擊電流中，因此為了保護(hù)裝置或系統(tǒng)免受這樣的ESD信號(hào)或沖擊電流影響，安裝ESD保護(hù)元件。現(xiàn)有技術(shù)中作為利用半導(dǎo)體的ESD保護(hù)元件常用的是穩(wěn)壓(Zener) 二極管，而為了保護(hù)裝置或系統(tǒng)免受高電壓的ESD或高電流的沖擊，需要充分?jǐn)U大穩(wěn)壓二極管的面積，由此穩(wěn)壓二極管的靜電容量只能設(shè)為高容量。因此，在高速操作的接口元件中采用這樣的穩(wěn)壓二極管的情況下，由于高靜電容量使得要保護(hù)的接口元件正常操作時(shí)的響應(yīng)時(shí)間受限制，從而存在發(fā)生信號(hào)延遲，并由此引發(fā)誤操作的問(wèn)題。對(duì)此，開(kāi)發(fā)了具有低靜電容量又能承受高ESD和沖擊的元件，常使用的代表性元件為諸如MOV (Metal Oxide Varistor,金屬氧化物變阻器)的陶瓷系列的TVS (TransientVoltage Suppressor,瞬態(tài)電壓抑制器)元件或聚合物TVS元件等。然而，陶瓷系列的TVS元件或聚合物TVS元件盡管具有低靜電容量,但是在施加ESD或沖擊信號(hào)后,作為施加到裝置或系統(tǒng)的殘留電壓的鉗位電壓很高，且引發(fā)高漏電流，由此ESD保護(hù)元件成為使裝置或系統(tǒng)劣化的原因。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法，該用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件通過(guò)采用半導(dǎo)體微細(xì)工藝技術(shù)將電極間的間隙間隔實(shí)現(xiàn)為很窄，從而與現(xiàn)有的陶瓷系列的TVS元件或聚合物TVS元件相比，具有能夠有效保護(hù)高速接口元件免受ESD信號(hào)影響的級(jí)別的極低靜電容量和低漏電流及殘留電壓特性。技術(shù)方案用于解決上述技術(shù)問(wèn)題的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法，該用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件位于電子設(shè)備的輸入端并保護(hù)電子設(shè)備免受過(guò)電壓，其特征在于，包括:第一步驟，在由硅片或玻璃基板構(gòu)成的基底基板上形成下基板；第二步驟，在所述下基板的上面形成具有規(guī)定間隙的一對(duì)金屬電極；第三步驟，在一對(duì)所述金屬電極上面通過(guò)光刻工藝指定電極焊盤(pán)區(qū)域并形成上基板；及第四步驟，封裝元件并完成。此時(shí)，所述下基板通過(guò)薄板層疊電介質(zhì)膜而形成，或通過(guò)沉積25 μ m以上厚度的氧化膜或氮化膜而形成。
并且，一對(duì)所述金屬電極是在所述下基板的上面沉積金屬籽晶后通過(guò)光刻工藝和電鍍方式而形成，而為了在一對(duì)所述金屬電極之間形成微細(xì)的間隙，優(yōu)選通過(guò)采用負(fù)性光刻膠方式的光刻工藝來(lái)形成。此外，像這樣由一對(duì)所述金屬電極形成的間隙的上部上，利用感光物質(zhì)形成上基板來(lái)使間隙內(nèi)部填充有空氣。另外，所述第四步驟中，可以以去除硅片或玻璃基板后通過(guò)引線鍵合來(lái)塑料封裝的方法進(jìn)行，或可以以不去除硅片或玻璃基板而在所述電極焊盤(pán)區(qū)域上形成金屬凸塊焊盤(pán)來(lái)芯片級(jí)封裝的方法進(jìn)行。有益效果本發(fā)明在利用半導(dǎo)體來(lái)制造用于靜電保護(hù)的元件時(shí)，采用了半導(dǎo)體微細(xì)工藝，使得在下基板上面形成的一對(duì)金屬電極間的間隙間隔很窄，不僅顯著降低了現(xiàn)有的陶瓷或聚合物元件具有的高殘留電壓特性，與基于硅的元件比較具有大大降低靜電容量的優(yōu)點(diǎn)，而且下基板使用低價(jià)有機(jī)體膜等來(lái)替代高價(jià)陶瓷系列基板，且形成空氣間隙的基板也采用感光物質(zhì)來(lái)形成，從而具有通過(guò)簡(jiǎn)化工藝而顯著減少制造單價(jià)的另一優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件制造方法的工藝圖。圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)圖。標(biāo)記說(shuō)明100:基底基板 200:下基板210:金屬籽晶 220:光刻膠230:光掩模240:金屬電極250:電極焊盤(pán)區(qū)域260:金屬凸塊焊盤(pán)300:上基板(感光物質(zhì))
具體實(shí)施例方式
下面，通過(guò)附圖對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件制造方法的工藝圖。參照?qǐng)D1說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施例的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法。首先，如圖1a所示，在由硅片或玻璃基板構(gòu)成的基底基板100的上面形成下基板200。此時(shí)，所述下基板200盡管可以由高價(jià)陶瓷系列基板形成，但將聚酰亞胺(Ployimide)或聚酯(Polyester)等電介質(zhì)膜(Dielectric Film)以薄板層疊來(lái)形成可降低制造單價(jià)，因此是更優(yōu)選的。此外，可以厚厚地沉積氧化膜或氮化膜來(lái)代替所述電介質(zhì)膜使用，此時(shí)最好將所述氧化膜或氮化膜形成為厚度至少在25 μ m以上。在像這樣形成的所述下基板200的上面以薄的厚度沉積金屬籽晶210 (圖1b)。隨后，通過(guò)電鍍方式形成金屬電極240,由于要使一對(duì)金屬電極240具有微細(xì)的間隙間隔，因此通過(guò)光刻工藝進(jìn)行。S卩，首先利用光刻膠220和光掩模230以負(fù)性方式指定要電鍍的區(qū)域(圖1c)。此后，在要形成電極的區(qū)域進(jìn)行電鍍來(lái)形成厚的一對(duì)金屬電極240(圖ld)，去除所述光刻膠220和其下端的金屬籽晶210 (圖1e)。為了對(duì)形成于一對(duì)所述金屬電極240之間的間隙的上部進(jìn)行密封，將感光物質(zhì)300涂覆在所述金屬電極240的上部(圖1f)。并且，通過(guò)光刻工藝?yán)霉庋谀?30去除將要形成電極焊盤(pán)區(qū)域250的部分處的所述感光物質(zhì)300，間隙上部留下的所述感光物質(zhì)300起到上基板300的作用(圖1g)。此后，分離用作基底基板100的硅片或玻璃基板后，執(zhí)行切削研磨工藝并通過(guò)引線鍵合(Wire Bonding)進(jìn)行塑料封裝來(lái)完成元件(圖1h)。圖2中示出了通過(guò)這樣的工藝制造的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的基本結(jié)構(gòu)。如圖2所示，本發(fā)明一實(shí)施例的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件為，在所述下基板200的上面形成有一對(duì)所述金屬電極240且相鄰的一對(duì)所述金屬電極240上面形成有所述上基板300的簡(jiǎn)
單結(jié)構(gòu)。在產(chǎn)生ESD信號(hào)而施加到元件的情況下，形成在一對(duì)所述金屬電極240之間的微細(xì)間隙內(nèi)填充的空氣被離子化，使ESD信號(hào)向接地端分流，從而保護(hù)系統(tǒng)。此時(shí)，能夠最大限度保護(hù)的ESD信號(hào)的電平和殘留電壓特性等依賴于所述金屬電極240之間的間隙間隔，最佳間隔可以通過(guò)半導(dǎo)體微細(xì)工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)。另外，圖3中示出了用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的另一實(shí)施例。在圖3中示出的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件，代替如上所述形成通過(guò)引線鍵合(Wire Bonding)的塑料封裝，不去除由硅片或玻璃基板構(gòu)成的基底基板100，在電極焊盤(pán)區(qū)域250上利用凸塊工藝形成金屬凸塊焊盤(pán)260,從而實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)封裝(Chip ScalePackage)。以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)思想進(jìn)行了敘述，但是這只是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示例性說(shuō)明，而不限定本發(fā)明。此外，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯然在不脫離本發(fā)明技術(shù)思想的前提下，可進(jìn)行各種變形和模仿。
權(quán)利要求
1.關(guān)于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法，該用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件位于電子設(shè)備的輸入端并保護(hù)電子設(shè)備免受過(guò)電壓，其特征在于，包括: 第一步驟，在由硅片或玻璃基板構(gòu)成的基底基板上形成下基板； 第二步驟，在所述下基板的上面形成具有規(guī)定間隙的一對(duì)金屬電極； 第三步驟，在一對(duì)所述金屬電極上面通過(guò)光刻工藝指定電極焊盤(pán)區(qū)域并形成上基板；及 第四步驟，封裝元件并完成。
2.按權(quán)利要求1所述的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，所述下基板通過(guò)薄板層疊電介質(zhì)膜而形成。
3.按權(quán)利要求1所述的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，所述下基板通過(guò)沉積25 μ m以上厚度的氧化膜或氮化膜而形成。
4.按權(quán)利要求1所述的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，一對(duì)所述金屬電極是在所述下基板的上面上沉積金屬籽晶后通過(guò)光刻工藝和電鍍方式而形成。
5.按權(quán)利要求4所述的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，一對(duì)所述金屬電極通過(guò)采用負(fù)性光刻膠方式的光刻工藝來(lái)形成微細(xì)間隙。
6.按權(quán)利要求1所述的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，在由一對(duì)所述金屬電極形成的間隙的上部，利用感光物質(zhì)形成上基板來(lái)使間隙內(nèi)部填充有空氣。
7.按權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，所述第四步驟中，在去除硅片或玻璃基板后通過(guò)引線鍵合來(lái)進(jìn)行塑料封裝。
8.按權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，所述第四步驟中，不去除硅片或玻璃基板而在所述電極焊盤(pán)區(qū)域上形成金屬凸塊焊盤(pán)來(lái)進(jìn)行芯片級(jí)封裝。
全文摘要
本發(fā)明的用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件的制造方法，該用于靜電保護(hù)的半導(dǎo)體元件位于電子設(shè)備的輸入端并保護(hù)電子設(shè)備免受過(guò)電壓，其特征在于，包括第一步驟，在由硅片或玻璃基板構(gòu)成的基底基板上形成下基板；第二步驟，在所述下基板的上面形成具有規(guī)定間隙的一對(duì)金屬電極；第三步驟，在一對(duì)所述金屬電極上面通過(guò)光刻工藝指定電極焊盤(pán)區(qū)域并形成上基板；及第四步驟，封裝元件并完成。
文檔編號(hào)H01L21/329GK103094101SQ201110436179
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者金鎮(zhèn)亨, 林旼貞 申請(qǐng)人:金鎮(zhèn)亨