功率半导体器件制作方法及功率半导体器件技术

本发明专利技术适用于半导体及微电子技术领域，提供了一种功率半导体器件制作方法及功率半导体器件，包括：对基板双面金属化，其中基板正面形成三个金属化区域，并在所述基板的正面三个金属化区域表面分别粘接热沉片；将所述基板的背面粘接在金属外壳内腔底面上，并对粘接有所述基板的所述金属外壳进行烧结；设置玻璃绝缘子；在所述基板的中间位置的热沉片上粘接芯片，并对所述芯片进行烧结；电连接所述芯片与两侧热沉片；在所述芯片表面涂覆绝缘胶，并对所述金属外壳进行密封。从而形成一种具有特殊结构布局的功率半导体器件，布局合理，易于实现多芯片并联布局，键合金带操作简单，寄生电感及寄生电阻小，稳定性及可靠性均得到了很好的提升。

Fabrication of Power Semiconductor Devices and Power Semiconductor Devices

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件制作方法及功率半导体器件
本专利技术属于半导体及微电子
，尤其涉及一种功率半导体器件制作方法及功率半导体器件。
技术介绍
随着GaN材料技术和加工工艺技术的快速进步，横向结构GaN肖特基功率二极管(SBD)由于其快速开关、高耐压、低正向导通电压、小导通电阻、快速恢复及散热良好的器件性能，迅速成为一种新型的高耐压电力电子整流器件。目前采用标准GaN工艺加工制作的横向结构GaNSBD芯片为插指型、条形电极对列布局、表层镀金的芯片结构，沿用传统的功率半导体器件封装方法进行封装存在多芯片并联布局困难、键合金带或金丝操作困难且键合线过长寄生电感大、寄生电阻大等问题，影响器件开关速度、正向导通电压和导通电阻，引起功率模块损耗增大、效率降低，容易产生应用电路寄生振荡、电磁干扰加剧，造成系统效率降低并带来系统运行的稳定性和可靠性问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种功率半导体器件制作方法及功率半导体器件，以解决现有技术中传统封装方法封装的功率半导体器件多芯片布局困难、键合金带困难且键合线过长及寄生电感和寄生电容大等问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种功率半导体器件制作方法，包括：对基板的两面分别进行金属化，其中基板正面形成三个相互隔离的金属化区域，并在所述基板的正面三个金属化区域表面分别粘接热沉片；将所述基板的背面粘接在金属外壳内腔底面上，并对粘接有所述基板的所述金属外壳进行烧结；将玻璃绝缘子穿过所述金属外壳侧壁上的引线孔，固定于所述金属外壳侧壁上，并将设置在玻璃绝缘子内部的引线分别与对应的热沉片连接；在所述基板的中间位置的热沉片上粘接芯片，并对所述芯片进行烧结；电连接所述芯片与两侧热沉片；在所述芯片表面涂覆绝缘胶，并对所述金属外壳进行密封。可选的，所述基板为陶瓷基板，可由氧化铍或氮化铝形成。可选的，所述三个金属化区域平行排列，其中中间位置的金属化区域与所述芯片相适应，两侧两个金属化区域为长条形。可选的，所述热沉片为表面镀金的铜钼铜片。可选的，所述电连接所述芯片与两侧热沉片，包括：在所述芯片与所述两侧热沉片之间等间距依次平行键合金带。可选的，所述金带宽度为250μm，厚度为25μm。可选的，所述三个金属化区域之间间隔为0.5mm～1.0mm。可选的，所述基板与所述热沉片之间、所述热沉片与所述芯片之间及所述基板与所述金属外壳底面之间均采用涂覆纳米银膏进行粘接。可选的，所述对粘接有所述基板的所述金属外壳进行烧结，包括：将所述粘接有所述基板的所述金属外壳在200℃～250℃的氮气气氛中烧结0.5h～1h。可选的，所述对所述芯片进行烧结，包括：将安装有所述芯片的所述金属外壳在150℃～180℃的氮气气氛中烧结4h。本专利技术实施例的第二方面提供了一种功率半导体器件，包括：具有密闭空间的金属外壳；基板，设置在所述金属外壳内，所述基板两面金属化，且正面形成三个相互隔离的金属化区域；三个热沉片，分别设置在所述基板的三个金属化区域上；芯片，设置在位于中间位置的热沉片上，且所述芯片与两侧热沉片电连接；玻璃绝缘子，穿设在所述金属外壳侧壁引线孔中，并固定在所述金属外壳侧壁上，且设置在玻璃绝缘子内部的引线分别与对应的热沉片连接；其中，在芯片表面涂覆有用于对芯片进行密封的绝缘胶。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例，通过采用一种新的功率半导体器件制作方法，对基板进行双面金属化，其中正面形成三个金属化区域，并且在三个金属化区域分别粘接热沉片，在位于中间的热沉片上设置芯片，两侧热沉片连接引线端子，并将芯片与两侧热沉片电连接，从而形成一种具有新型结构布局的功率半导体器件，易于实现多芯片并联布局，器件内部电连接简单，寄生电感及寄生电阻小，稳定性及可靠性均得到了很好的提升。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的功率半导体器件制作方法的流程图；图2a-图2h是本专利技术实施例提供的功率半导体器件制作过程示意图；图3是本专利技术实施例提供的功率半导体器件的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参见图1本专利技术一实施例提供了一种功率半导体器件制作方法，包括以下步骤：步骤S101，对基板的两面分别进行金属化，其中基板正面形成三个相互隔离的金属化区域，并在所述基板的正面三个金属化区域表面分别粘接热沉片。示例性的，参见图2a和图2b，对基板302的两面分别进行金属化，其中基板正面形成三个相互隔离的金属化区域303a、303b和303c，并在所述基板302的正面三个金属化区域303a、303b和303c表面分别粘接热沉片304a、304b和304c。一些实施例中，所述基板302可为陶瓷基板，可由氧化铍(BeO)或氮化铝(AlN)形成，导热率高，利于芯片散热。由于传统封装方法与插指型芯片不匹配，键合过程中会出现键合线过长、不平行及交叉等问题，造成器件寄生电阻大、键合工艺操作困难及器件应用可靠性低等问题。一些实施例中，所述基板302为双面金属化，表层镀金结构，可选用常规金属化方法溅射或蒸发后剥离对基板进行双面金属化。其中，基板背面可全部金属化，基板正面所述三个金属化区域303a、303b和303c相互绝缘、隔离、平行排列，其中中间位置的金属化区域303c与所述芯片相适应，两侧两个金属化区域303a和303b为长条形，采用该金属化布局与芯片结构特点相匹配，易于实现多芯片并联布局、键合金带操作简单、键合线短且不会出现交叉。一些实施例中，三个金属化区域303a、303b和303c之间间隔为0.5mm～1.0mm，以满足功率半导体器件电极间高耐压绝缘要求。可以理解的，金属化区域303a、303b和303c之间的间隔可根据实际需求进行调整，以满足不同耐压能力的器件需求。一些实施例中，热沉片304a、304b和304c可为表面镀金的铜钼铜(CMC)片。铜钼铜(CMC)封装材料是一种三明治结构的平板复合材料，它采用纯钼做芯材，双面再覆以纯铜或者弥散强化铜。其作为热沉片具有良好的导电性、导热性和抗拉强度，可保证器件在大电流导通时所有金属化区域与基板302之间具有良好的热匹配性，同时又可增大器件内部导电通路的截面积。一方面可提高器件过大电流能力，从而提高器件可靠性；另一方面可减小内部结构电连接的寄生电阻，从而降低器件的总导通电阻，达到减小器件导通损耗的目的。步骤S102，将所述基板的背面粘接在金属外壳内腔底面上，并对粘接有所述基板的所述金属外壳进行烧结。示例性的，参见图2c，将所述基板302的背面粘接在金属外壳301内腔底面上，并对粘接有所述基板302的所述金属外壳301进行烧结。由于基板三个金属化区域分别粘接有热沉片，因此可同时实现热沉片与基板302、基板302与金属外壳301本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体器件制作方法，其特征在于，包括：对基板的两面分别进行金属化，其中基板正面形成三个相互隔离的金属化区域，并在所述基板的正面三个金属化区域表面分别粘接热沉片；将所述基板的背面粘接在金属外壳内腔底面上，并对粘接有所述基板的所述金属外壳进行烧结；将玻璃绝缘子穿过所述金属外壳侧壁上的引线孔，固定于所述金属外壳侧壁上，并将设置在玻璃绝缘子内部的引线分别与对应的热沉片连接；在所述基板的中间位置的热沉片上粘接芯片，并对所述芯片进行烧结；电连接所述芯片与两侧热沉片；在所述芯片表面涂覆绝缘胶，并对所述金属外壳进行密封。

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体器件制作方法，其特征在于，包括：对基板的两面分别进行金属化，其中基板正面形成三个相互隔离的金属化区域，并在所述基板的正面三个金属化区域表面分别粘接热沉片；将所述基板的背面粘接在金属外壳内腔底面上，并对粘接有所述基板的所述金属外壳进行烧结；将玻璃绝缘子穿过所述金属外壳侧壁上的引线孔，固定于所述金属外壳侧壁上，并将设置在玻璃绝缘子内部的引线分别与对应的热沉片连接；在所述基板的中间位置的热沉片上粘接芯片，并对所述芯片进行烧结；电连接所述芯片与两侧热沉片；在所述芯片表面涂覆绝缘胶，并对所述金属外壳进行密封。2.如权利要求1所述的功率半导体器件制作方法，其特征在于，所述基板为陶瓷基板，可由氧化铍或氮化铝形成。3.如权利要求1所述的功率半导体器件制作方法，其特征在于，所述三个金属化区域平行排列，其中中间位置的金属化区域与所述芯片相适应，两侧两个金属化区域为长条形。4.如权利要求1所述的功率半导体器件制作方法，其特征在于，所述热沉片为表面镀金的铜钼铜片。5.如权利要求1所述的功率半导体器件制作方法，其特征在于，所述电连接所述芯片与两侧热沉片，包括：在所述芯片与所述两侧热沉片之间等间距依次平行键合金带。6.如权利要求5所述的功率半导体器件制作方法，其特征在于，所述金带宽度为250...

【专利技术属性】
技术研发人员：段雪，洪求龙，银军，李明磊，黄雒光，张志国，高永辉，徐会博，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13