一种蓝宝石衬底的GaNHEMT器件及共源共栅结构制造技术

本发明专利技术公开一种蓝宝石衬底的GaN HEMT器件及共源共栅结构，涉及GaN HEMT器件技术领域，所述蓝宝石衬底的GaN HEMT器件，包括：由上向下依次设置的蓝宝石衬底、GaN HEMT层和电极层；所述电极层包括源极、栅极和漏极。本发明专利技术可以实现GaN HEMT器件的高效散热。HEMT器件的高效散热。HEMT器件的高效散热。

【技术实现步骤摘要】
一种蓝宝石衬底的GaN HEMT器件及共源共栅结构


[0001]本专利技术涉及GaN HEMT器件
，特别是涉及一种蓝宝石衬底的GaN HEMT器件及共源共栅结构。

技术介绍

[0002]在GaN HEMT功率开关器件的衬底选择上，目前主要有四种方案包括：1.蓝宝石衬底、2.硅衬底、3.碳化硅（SiC）衬底和4.GaN自支撑衬底，其中，SiC衬底与GaN衬底外延GaN结构位错少、外延质量高，同时衬底散热性能性能强，但是高昂的成本制约其工业生产及应用。目前产业界主要使用蓝宝石衬底和硅衬底，Si作为GaN材料的衬底具有成本低、导热性能较为良好、工艺成熟等优势，同时又可以与Si基器件生产线共用，在工业界具有非常大的潜力，但是Si材料与GaN材料之间晶格失配等问题会造成外延过程中具有非常大的应力，同时位错密度相对较高，因此在900V以下的GaN功率器件占据主导地位。蓝宝石衬底上外延GaN材料具有较高的结晶质量，同时蓝宝石衬底成本较低，适合大规模工业化生产，同时蓝宝石是绝缘体，不同于硅衬底，蓝宝石衬底上GaN功率器件可以做更高压器件，因此蓝宝石衬底在900V以上的GaN功率器件有得天独厚的优势，但是蓝宝石衬底导热性差，不能充分发挥GaN导热性的优势。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种蓝宝石衬底的GaN HEMT器件及共源共栅结构，可实现GaN HEMT器件的高效散热。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种蓝宝石衬底的GaN HEMT器件，包括：
[0006]由上向下依次设置的蓝宝石衬底、GaN HEMT层和电极层；所述电极层包括源极、栅极和漏极。
[0007]一种蓝宝石衬底的GaN HEMT器件的共源共栅结构，包括：框架散热基板、设置在所述框架散热基板上的AlN陶瓷片以及均设置在所述AlN陶瓷片上的Si MOS和上述所述的蓝宝石衬底的GaN HEMT器件。
[0008]可选的，所述AlN陶瓷片的数量为两个，所述Si MOS设置在第一个AlN陶瓷片上，所述蓝宝石衬底的GaN HEMT器件设置在第二个AlN陶瓷片上，所述AlN陶瓷片焊在所述框架散热基板上。
[0009]可选的，所述蓝宝石衬底的GaN HEMT器件与所述AlN陶瓷片上的金属图形连接，所述金属图形为通过溅射方式进行金属图形化生成的。
[0010]可选的，所述Si MOS通过银浆、锡膏或导热胶的方式焊在所述AlN陶瓷片上。
[0011]可选的，所述蓝宝石衬底的GaN HEMT器件的电极层与所述AlN陶瓷片上的金属图形连接。
[0012]可选的，所述蓝宝石衬底的GaN HEMT器件的电极层通过植球的方式与所述AlN陶
瓷片上的金属图形连接。
[0013]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术的蓝宝石衬底的GaN HEMT器件采用倒装结构可以实现GaN HEMT器件的高效散热。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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。
[0015]图1为GaN HEMT器件结构的俯视图；
[0016]图2为GaN HEMT器件结构的左视图；
[0017]图3为GaN HEMT器件结构的右视图；
[0018]图4为本专利技术实施例提供的蓝宝石衬底的GaN HEMT器件封装结构的俯视图；
[0019]图5为本专利技术实施例提供的蓝宝石衬底的GaN HEMT器件封装结构的左视图；
[0020]图6为本专利技术实施例提供的蓝宝石衬底的GaN HEMT器件封装结构的右视图；
[0021]图7为本专利技术实施例提供的两个AlN陶瓷片的蓝宝石衬底的GaN HEMT器件共源共栅结构的俯视图；
[0022]图8为本专利技术实施例提供的一个AlN陶瓷片的蓝宝石衬底的GaN HEMT器件共源共栅结构的俯视图；
[0023]图9为AlN陶瓷片金属图形化结果的俯视图。
[0024]符号说明：
[0025]源极
‑
S，栅极
‑
G，漏极
‑
D，共源共栅结构的栅极
‑
Cascode G，共源共栅结构的源极
‑
Cascode S，共源共栅结构的漏极
‑
Cascode D。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术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，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]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，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0028]GaN HEMT器件结构如图1到图3所示，由于蓝宝石衬底导热很差，蓝宝石衬底的GaN HEMT器件基本只能通过表面GaN器件结构散热，因此本专利技术实施例提出一种倒装的方式，来实现高效散热，如图4到图6所示，本专利技术实施例提供了一种蓝宝石衬底的GaN HEMT器件，包括：由上向下依次设置的蓝宝石衬底、GaN HEMT层和电极层；所述电极层包括源极S、栅极G和漏极D。
[0029]在实际应用中，蓝宝石衬底的GaN HEMT器件还包括散热片，电极层设置在散热片上。
[0030]如图7所示，本专利技术实施例还提供了一种蓝宝石衬底的GaN HEMT器件的共源共栅
结构，适用于DFN、TO、SOP等系列封装，采用的框架打线的封装方式，按照通常的共源共栅连接方式，包括：框架散热基板、设置在所述框架散热基板上的AlN陶瓷片以及均设置在所述AlN陶瓷片上的Si MOS和上述实施例所述的蓝宝石衬底的GaN HEMT器件，其内部通过布线的形式实现器件源极S、栅极G和漏极D与Si MOS及封装pin脚的连接。（连接方式参考专利202210732002.4）。
[0031]在实际应用中，所述AlN陶瓷片的数量为两个，所述Si MOS设置在第一个AlN陶瓷片上，所述蓝宝石衬底的GaN HEMT器件设置在第二个AlN陶瓷片上，两个所述AlN陶瓷片均通过银浆、锡膏或导热胶等方式焊在所述框架散热基板上。
[0032]在实际应用中，如图8所示，所述AlN陶瓷片的数量为1个，降低了封装作业难度，节省了封装成本。
[0033]在实际应用中，基于应用简化及可靠性需求，一般需求常关型器件，对于GaN HEMT器件而言，有两种方案：1.使用E
‑
mode GaN HEMT器件，2.使用D
‑
mode GaN HEMT合封而成的cas本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石衬底的GaN HEMT器件，其特征在于，包括：由上向下依次设置的蓝宝石衬底、GaN HEMT层和电极层；所述电极层包括源极、栅极和漏极。2.一种蓝宝石衬底的GaN HEMT器件的共源共栅结构，其特征在于，包括：框架散热基板、设置在所述框架散热基板上的AlN陶瓷片以及均设置在所述AlN陶瓷片上的Si MOS和如权利要求1所述的蓝宝石衬底的GaN HEMT器件。3.根据权利要求2所述的蓝宝石衬底的GaN HEMT器件的共源共栅结构，其特征在于，所述AlN陶瓷片的数量为两个，所述Si MOS设置在第一个AlN陶瓷片上，所述蓝宝石衬底的GaN HEMT器件设置在第二个AlN陶瓷片上，所述AlN陶瓷片焊在所述框架散热基板上。4.根据权利要求2所述的蓝宝石衬底的G...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋亮，朱廷刚，李亦衡，
申请(专利权)人：江苏能华微电子科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：