封装半导体器件的制作方法

本发明涉及氮化镓电力电子封装。更具体地说，本发明涉及封装半导体器件。

背景技术：

1、氮化镓(gan)电力电子器件具有高效率和高功率密度等有利的性能特点，有望取代硅(si)和碳化硅(sic)成为主要的电力器件。在硅衬底上生长氮化镓(gan/si)是一种前景广阔的特殊技术，它具有性能优越、成本低廉的特点。

2、然而，使用gan/si实现功率器件面临诸多限制。一种是硅衬底是p负掺杂的，不能承受高电压，特别是在垂直方向(即垂直于器件芯片平面)上。当电压较高(例如，大于1000v)时，衬底会有明显的漏电。

3、另一个限制是gan/si功率器件是横向器件，其电极(如场效应晶体管(fet)的栅极、漏极和源极)布置在器件的同一侧(如顶部)，电流在电极之间横向流过器件。因此，不能使用通常用于垂直器件的传统封装形式，在垂直器件中，电极布置在器件的相对侧(如顶部和底部)，电流垂直流过器件。

技术实现思路

1、第一方面，本发明提供一种封装半导体器件，包括：

2、硅上生长的氮化镓横向半导体功率器件芯片；

3、半绝缘胶层，用于将氮化镓横向半导体功率器件芯片粘附到封装器件的底部金属背板上，所述半绝缘胶层的垂直传导的电阻为1e5至1e9欧姆/厘米^2。

4、底部金属背板，与氮化镓横向半导体功率器件芯片的源电极通过键合线电连接。

5、优选的，底部背板与氮化镓横向半导体功率器件芯片的漏电极通过键合线电连接。

6、优选的，氮化镓横向半导体功率器件芯片的硅衬底底部被注入隔离，使底面离子注入层具有1e5至1e9欧姆/厘米^2的垂直传导电阻。

7、优选的，半绝缘胶层具有在电压大于800v时垂直漏电流与电压达到饱和的特性。

8、第二方面，本发明提供一种封装半导体功率器件，其特征在于，包括：

9、硅上生长的氮化镓横向半导体功率器件芯片；

10、半绝缘胶层，用于将氮化镓横向半导体功率器件芯片粘附到封装器件的金属背板上，所述半绝缘胶层的垂直传导的电阻为1e5至1e9欧姆/厘米^2，位于氮化镓横向半导体功率器件芯片下方的背板，包括由半绝缘导热材料制成的上部半绝缘背板和底部金属背板；

11、其中，

12、上部半绝缘背板的尺寸大于或等于氮化镓横向半导体功率器件芯片；半绝缘导热材料的垂直传导电阻为1e5至1e9欧姆/厘米^2；

13、底部金属背板与氮化镓横向半导体功率器件芯片的源电极用线键连接。

14、优选的，底部金属背板与氮化镓横向半导体功率器件芯片的漏电极通过键合线电连接。

15、优选的，上部半绝缘背板厚度延伸至封装半导体功率器件的底部。

16、优选的，底部金属背板与氮化镓横向半导体功率器件芯片的漏极电连接。

17、优选的，半绝缘胶层具有在电压大于800v时垂直漏电流与电压达到饱和的特性

技术特征：

1.一种封装半导体器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的封装半导体器件，其特征在于，底部背板与氮化镓横向半导体功率器件芯片的漏电极通过键合线电连接。

3.根据权利要求1所述的封装半导体器件，其特征在于，氮化镓横向半导体功率器件芯片的硅衬底底部被注入隔离，使底面离子注入层具有1e5至1e9欧姆/厘米^2的垂直传导电阻。

4.根据权利要求1～3任一所述的封装半导体器件，其特征在于，半绝缘胶层具有在电压大于800v时垂直漏电流与电压达到饱和的特性。

5.一种封装半导体功率器件，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的封装半导体功率器件，其特征在于，底部金属背板与氮化镓横向半导体功率器件芯片的漏电极通过键合线电连接。

7.根据权利要求5所述的封装半导体功率器件，其特征在于，上部半绝缘背板厚度延伸至封装半导体功率器件的底部。

8.根据权利要求7所述的封装半导体功率器件，其特征在于，底部金属背板与氮化镓横向半导体功率器件芯片的漏极电连接。

9.根据权利要求5～8任一所述的封装半导体功率器件，其特征在于，半绝缘胶层具有在电压大于800v时垂直漏电流与电压达到饱和的特性。

技术总结
本发明提供一种封装半导体器件，涉及横向功率电子器件封装技术领域领域。本发明介绍了几种使用半绝缘材料封装横向高压氮化镓器件的方法，以改善横向高压GaN FET的动态性能和可靠性。

技术研发人员：李湛明
受保护的技术使用者：镓能国际有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23