一种氮化镓功率器件制造技术

本实用新型专利技术提供一种氮化镓功率器件，包括氮化镓芯片、二极管、金属柱、散热板、基板和PCB板，其中基板嵌于PCB板中，氮化镓芯片和二极管置于散热板和PCB板之间，氮化镓芯片衬底层及二极管阳极与散热板相连，氮化镓芯片的电极及二极管阴极通过焊球与基板连接，二极管阴极与氮化镓芯片漏极通过焊球实现电气连接，散热板通过金属柱与氮化镓芯片源极相连，二极管阳极通过金属柱与氮化镓芯片源极相连。将氮化镓芯片和二极管集成在一个器件里形成电气并联，降低了氮化镓器件反向导通时的功耗，保护氮化镓器件，氮化镓芯片采用倒装方式，缩短了氮化镓器件与二极管之间的导线长度，降低了导线产生的寄生效应，提高了电路的可靠性。提高了电路的可靠性。提高了电路的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓功率器件


[0001]本技术涉及半导体器件领域，尤其涉及一种氮化镓功率器件以及一种半导体器件。

技术介绍

[0002]作为第三代半导体材料，氮化镓器件禁带宽度大、击穿强度高、热导率大、抗辐射能力强、化学性质稳定、功率密度高，可以实现更高的开关频率和更高的系统效率及功率密度。而在实际应用中，由于氮化镓器件反向导通时损耗较大却没有体二极管来降低损耗，所以需要并联一个二极管来降低氮化镓器件反向导通时的功率损耗，同时在电源过压时对氮化镓器件造成破坏之前二极管先反向击穿，也可以在电路有反向感生电压时为反向感生电压提供通路，避免击穿氮化镓器件。
[0003]传统的氮化镓器件与分立二极管在电路中通过PCB板铺铜线实现电气并联，氮化镓器件和二极管分别作为分立器件占用了较大的体积，且较长的导线很容易导致电路产生寄生参数从而影响到整个模块的性能。
[0004]综上所述，现有的技术中，氮化镓器件与二极管作为分立的器件并联，占用体积大且导线过长会影响整个电路模块的性能。

技术实现思路

[0005]为此，本技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中氮化镓器件与二极管并联体积大，导线长带来的寄生参数影响模块性能的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本技术提供了一种氮化镓功率器件。
[0007]在本技术的一个实施例中，所述氮化镓功率器件包括：
[0008]散热板；
[0009]PCB板：所述PCB板中内嵌有基板；
[0010]氮化镓芯片：设置于所述散热板与所述PCB板之间，氮化镓芯片衬底层与所述散热板相连，所述氮化镓芯片的电极朝向所述基板且通过焊球与所述基板形成电气连接，所述氮化镓芯片源极通过金属柱与所述散热板相连；
[0011]二极管：设置于所述散热板与所述PCB板之间，二极管阳极与所述散热板相连并通过金属柱与所述氮化镓芯片源极实现电气连接，二极管阴极通过焊球与所述基板形成电气连接，所述二极管阴极与所述氮化镓芯片漏极通过焊球连接同一块基板实现电气连接。
[0012]在本技术的一个实施例中，所述二极管阳极与所述氮化镓芯片衬底层通过粘接胶与所述散热板相连，所述粘接胶为导电导热胶。
[0013]在本技术的一个实施例中，所述散热板为背铜板。
[0014]在本技术的一个实施例中，所述基板为铜板。
[0015]在本技术的一个实施例中，所述基板在连接部位暴露，其余部位覆有阻焊层。
[0016]在本技术的一个实施例中，所述基板外侧植有多个焊球，实现氮化镓芯片电
极与外界联结。
[0017]在本技术的一个实施例中，所述氮化镓芯片衬底层是硅衬底层。
[0018]在本技术的一个实施例中，所述氮化镓芯片外延片包括氮化铝成核层、氮化镓缓冲层、氮化镓沟道层、铝镓氮阻挡层和P型氮化镓门极层。
[0019]在本技术的一个实施例中，所述氮化镓功率器件外部环氧封装。
[0020]本技术还公开了一种半导体器件，所述半导体器件包括上述的氮化镓功率器件。
[0021]本技术所述的氮化镓功率器件将氮化镓芯片和二极管集成在一个器件里形成电气并联，降低氮化镓器件反向导通时的功率损耗，避免了在电路有反向感生电压时击穿氮化镓器件；其中芯片与基板之间仅采用倒装的连接方式，减小了器件体积，实现了芯片及器件应用性能的最大化，氮化镓芯片衬底层以及二极管阳极与散热板连接，氮化镓芯片的电极和二极管阴极通过焊球与基板电气连接，氮化镓芯片源极通过金属柱与散热板连接，其中二极管阴极与氮化镓芯片漏极通过焊球实现电气连接，缩短了氮化镓芯片与二极管之间的导线长度，降低了因导线产生的寄生效应和整机电路的故障发生率，提高了电路的可靠性。
附图说明
[0022]为了使本技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本技术的具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中
[0023]图1是氮化镓器件与二极管并联符号示意图；
[0024]图2是氮化镓功率器件的剖面示意图；
[0025]图3是氮化镓功率器件的横截面示意图。
[0026](图中，1为氮化镓芯片，2为二极管阳极，3为二极管阴极，4为散热板，5为金属柱，6为基板，7为PCB板，8为焊球，9为粘接胶，10为氮化镓芯片栅极焊盘，11为氮化镓芯片源极焊盘，12为氮化镓芯片漏极焊盘。)
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。
[0028]参照图1所示，氮化镓器件没有体二极管，在实际应用中反向导通时没有二极管来降低损耗，因此需要并联一个二极管，图中左侧为氮化镓器件，其中D为氮化镓漏极，G为氮化镓栅极，S为氮化镓源极，右侧为二极管，二极管的阳极与氮化镓器件的源极相连，二极管的阴极与氮化镓器件漏极相连，在电源过压对氮化镓器件造成破坏之前，二极管先反向击穿，将大电流直接到地，从而避免氮化镓器件被烧坏，在电路有反向感生电压时，也可以为反向感生电压提供通路，防止反向感生电压击穿氮化镓器件。
[0029]由于氮化镓器件和二极管作为分立器件并联会占用较大体积，且导线过长容易导致电路产生寄生参数影响性能，因此本技术将氮化镓芯片和二极管集成在一个器件里形成电气并联。
[0030]在本技术的一个具体实施例中氮化镓功率器件剖面如图2所示，包括散热板；
PCB板，所述PCB板中内嵌有基板；氮化镓芯片设置于散热板和PCB板之间，其中氮化镓芯片衬底层与散热板通过粘接胶相连，氮化镓芯片的电极朝向基板并通过焊球与基板电气连接，氮化镓芯片源极通过金属柱与散热板连接；二极管设置于散热板和PCB板之间，其中二极管阳极通过粘接胶与散热板相连，通过金属柱与氮化镓芯片源极实现电气连接，二极管阴极通过焊球和氮化镓芯片漏极通过焊球连接在同一块基板上；
[0031]氮化镓功率器件的横截面示意图如图3所示，其中氮化镓芯片栅极通过栅极焊盘与基板电气连接，氮化镓芯片源极通过源极焊盘与基板电气连接，氮化镓芯片漏极通过漏极焊盘与基板连接；
[0032]其中所述散热板可以是背铜板或其他金属板，本实施例采用高导热的背铜板，提高器件的散热效率；所述粘接胶为导电导热胶；所述焊球为焊锡球；所述基板为铜板，外侧植有多个焊球用于氮化镓芯片电极与外界联结，且基板仅在需要连接部位暴露，其他部位覆有阻焊层防止基板氧化。
[0033]在本技术的另一个具体实施例中，氮化镓芯片的衬底层为硅衬底层，一般使用6寸或8寸硅衬底制备，氮化镓器件的外延片包括一个氮化铝成核层、一个氮化镓缓冲层、一个氮化镓沟道层、一个铝镓氮阻挡层和一个P型氮化镓门极层，通过10多道光罩工艺定义氮化镓器件的沟道、耐电压性能、大小和外围保护环等，之后通过后道金属互联工艺定义氮化镓器件的栅极、源极和漏极的金属宽度、金属走向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓功率器件，其特征在于，包括：散热板；PCB板：所述PCB板中内嵌有基板；氮化镓芯片：设置于所述散热板与所述PCB板之间，氮化镓芯片衬底层与所述散热板相连，所述氮化镓芯片的电极朝向所述基板且通过焊球与所述基板形成电气连接，所述氮化镓芯片源极通过金属柱与所述散热板相连；二极管：设置于所述散热板与所述PCB板之间，二极管阳极与所述散热板相连并通过金属柱与所述氮化镓芯片源极实现电气连接，二极管阴极通过焊球与所述基板形成电气连接，所述二极管阴极与所述氮化镓芯片漏极通过焊球连接同一块基板实现电气连接。2.根据权利要求1所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述二极管阳极与所述氮化镓芯片衬底层通过粘接胶与所述散热板相连，所述粘接胶为导电导热胶。3.根据权利要求1所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述散热板为背铜板。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：傅玥，周叶凡，孔令涛，
申请(专利权)人：南京芯干线科技有限公司，
类型：新型
国别省市：