一种提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构，包括热熔材料，设置于芯片本体的周围；DBC模块，所述DBC模块设置于所述热熔材料的下方，与所述芯片本体焊接；底板，所述底板通过焊接设置于所述DBC模块下方。本发明专利技术的有益效果：芯片源极通过键合方式实现连接，不需要更换芯片或者增加芯片工艺；对芯片栅极位置无要求，可不改变DBC及芯片布局设计；芯片周围热容材料在芯片短路时吸收热量可迅速通过DBC的陶瓷向下传导，保证芯片具有较低的温度；方式灵活，可在芯片焊接以外的面积增加热容材料，提升芯片短路能力；结构原有键合设备可满足工艺要求。

【技术实现步骤摘要】
一种提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构及方法
本专利技术涉及的
，尤其涉及一种提高SiC金属氧化物半导体场效应晶体管芯片短路能力的方法。
技术介绍
近年来碳化硅(SiC)功率器件的应用可大幅提高电力电子变换器的性能，目前在工业变频、电动汽车、轨道牵引、再生能源发电等诸多场合中已获得初步应用。随着SiC材料和工艺技术的日趋成熟，SiC功率器件有望取代传统的Si基功率器件，在未来的电力电子变换器中获得更为广泛的应用与发展。SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是目前商业化应用最多的开关器件。然而受材料缺陷密度及器件特性的限制，SiCMOSFET芯片面积小、短路电流大，这导致芯片短路能力较弱，通常只有3-4μs，远远小于Si基IGBT芯片10μs的短路时间，应用中容易出现短路失效的问题。应用中通常通过优化驱动保护电路的方式实现短路工况的快速保护，以避免短路失效问题。然而实际应用中短路工况非常复杂，保护电路响应时间有限，经常发生由于短路保护不及时而导致的器件失效问题。因此，如何通过优化封装材料与结构提升SiCMOSFET芯片短路能力，是目前急需解决的问题。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术解决的技术问题是：提供一种提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构及方法，在不增加工艺步骤和复杂度的情况下提升芯片的短路能力。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构，包括热熔材料，设置于芯片本体的周围；DBC模块，所述DBC模块设置于所述热熔材料的下方，与所述芯片本体焊接；底板，所述底板通过焊接设置于所述DBC模块下方。作为本专利技术所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构的一种优选方案，其中：所述DBC模块还包括由上向下依次设置的上铜层、陶瓷层和下铜层。作为本专利技术所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构的一种优选方案，其中：所述上铜层与所述芯片本体的芯片源极通过键合方式连接，所述下铜层与所述底板通过DBC焊层连接。作为本专利技术所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构的一种优选方案，其中：所述热熔材料通过芯片焊层采用焊接或者烧结方式设置于所述芯片本体的周围。作为本专利技术所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构的一种优选方案，其中：所述热熔材料通过所述DBC模块上添加厚铜层后腐蚀得到并设置于所述芯片本体的周围。作为本专利技术所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构的一种优选方案，其中：所述芯片本体发生短路时设置于周围的所述热熔材料能够迅速将热量抽取并通过所述陶瓷层向所述底板导出。作为本专利技术所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构的一种优选方案，其中：所述热熔材料优选铜。本专利技术还提供如下技术方案：一种提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的方法，包括以下步骤，制作DBC模块的母板；选择合适的热熔材料，并于所述母板的上铜层敷一层厚的所述热熔材料；将所述热熔材料通过两端保留、中间腐蚀的方式得到所需结构；在中间腐蚀后的焊接面上焊接或烧结的方式设置芯片本体，至所述热熔材料位于所述芯片本体周围；位于所述母板的下铜层上焊接设置底板。作为本专利技术所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的方法的一种优选方案，其中：包括以下步骤，制作DBC模块的母板；在所述母板的上铜层的两端、中端分别设置焊层；选择合适的热熔材料焊接于两端的焊层上，同时将芯片本体焊接于与中端的焊层上，至所述热熔材料位于所述芯片本体周围；位于所述母板的下铜层上焊接设置底板。作为本专利技术所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的方法的一种优选方案，其中：包括以下步骤，芯片本体发生短路时，周围所述热熔材料迅速将热量抽取；抽取的热量通过所述DBC模块向所述底板导出，提升芯片短路能力。本专利技术的有益效果：芯片源极通过键合方式实现连接，不需要更换芯片或者增加芯片工艺；对芯片栅极位置无要求，可不改变DBC及芯片布局设计；芯片周围热容材料在芯片短路时吸收热量可迅速通过DBC的陶瓷向下传导，保证芯片具有较低的温度；方式灵活，可在芯片焊接以外的面积增加热容材料，提升芯片短路能力；结构原有键合设备可满足工艺要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。其中：图1为现有IGBT芯片发射极表面焊接钼块的示意图；图2为本专利技术第一种实施例所述提高芯片短路能力的模块结构示意图；图3为本专利技术第二种实施例所述DBC厚铜层腐蚀方式示意图；图4为本专利技术第二种实施例所述热容材料焊接方式示意；图5为本专利技术第三种实施例所述最终的仿真结果参照图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术的保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。同时在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本专利技术中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构，其特征在于：包括，/n热熔材料(100)，设置于芯片本体(s)的周围；/nDBC模块(200)，所述DBC模块(200)设置于所述热熔材料(100)的下方，与所述芯片本体(s)焊接；/n底板(300)，所述底板(300)通过焊接设置于所述DBC模块(200)下方。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构，其特征在于：包括，
热熔材料(100)，设置于芯片本体(s)的周围；
DBC模块(200)，所述DBC模块(200)设置于所述热熔材料(100)的下方，与所述芯片本体(s)焊接；
底板(300)，所述底板(300)通过焊接设置于所述DBC模块(200)下方。


2.如权利要求1所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构，其特征在于：所述DBC模块(200)还包括由上向下依次设置的上铜层(201)、陶瓷层(202)和下铜层(201)。


3.如权利要求2所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构，其特征在于：所述上铜层(201)与所述芯片本体(s)的芯片源极通过键合方式连接，所述下铜层(201)与所述底板(300)通过DBC焊层连接。


4.如权利要求2或3所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构，其特征在于：所述热熔材料(100)通过芯片焊层(101)采用焊接或者烧结方式设置于所述芯片本体(s)的周围。


5.如权利要求4所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构，其特征在于：所述热熔材料(100)通过所述DBC模块(200)上添加厚铜层后腐蚀得到并设置于所述芯片本体(s)的周围。


6.如权利要求5所述的提高半导体场效应晶体管芯片短路能力的结构，其特征在于：所述芯片本体(s)发生短路时设置于周围的所述热熔材料(100)能够迅速将热量抽取并通过所述陶瓷层(202)向...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海东，谌娟，
申请(专利权)人：南京晟芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32