[發(fā)明專利]具有冷卻材料的功率半導體設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410073720.0
• 申請日: 2014-01-29
• 公開（公告）號: CN103972188B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設計）人: J·馬勒;R·奧特倫巴;G·魯爾;H-J·舒爾策
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 杜荔南,徐紅燕

技術領域

本發(fā)明涉及一種具有冷卻材料的功率半導體設備。

背景技術

在例如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、二極管、晶閘管和功率場效應晶體管(功率FET)的功率半導體設備中，可能在正向或導通運行模式和反向或截止運行模式中出現(xiàn)高熱負荷。這些高熱負荷可能例如伴隨有電流絲化和熱點(Hot-Spots)，在極端運行條件下(例如超出規(guī)格之外的工作條件)所述電流絲化和熱點可能導致功率半導體設備毀壞。

希望能夠改善功率半導體設備中的散熱。

發(fā)明內容

因此本發(fā)明的任務是說明一種滿足上述要求的功率半導體設備。

按照本發(fā)明，該任務通過具有權利要求1所述特征的一種功率半導體設備來解決。由從屬權利要求得出有利的改進。

按照一種實施方式，功率半導體設備包括布線結構，該布線結構從至少一側鄰接半導體體身并且具有至少一個導電連接。此外功率半導體設備具有布線結構中的冷卻材料，該冷卻材料的特征在于在150℃至400℃之間的溫度Tc時吸收能量的情況下發(fā)生結構變化。

專業(yè)人員在閱讀以下說明并且觀察附圖之后將會認識到附加的特征和優(yōu)點。

附圖說明

附圖用于進一步理解本發(fā)明并且包含在本發(fā)明的公開之中以及構成本發(fā)明的一部分。附圖示出本發(fā)明的實施例，并且與說明書一起評價所預期的優(yōu)點，因為通過提示以下詳細說明更好地理解這些優(yōu)點。附圖的元件不一定相對于彼此比例正確。相同的附圖標記說明對應的類似的部件。

圖1A示出包括冷卻材料和多個晶體管單元的功率晶體管的等效電路的實施例。

圖1B示出具有封裝在布線結構中的冷卻材料的功率晶體管的等效電路的實施例。

圖1C示出包括冷卻材料的功率晶體管設備的一部分電連接的等效電路的實施例。

圖1D至1H示出包括冷卻材料的溝道柵晶體管單元的實施例的剖面圖。

圖2示出有半導體體身和布線結構的功率半導體設備的實施例的簡化的示意性剖面圖，其中所述布線結構具有冷卻材料。

圖3A示出由連續(xù)的冷卻材料層所覆蓋的兩個晶體管單元的俯視圖。

圖3B示出多個晶體管單元的俯視圖，其中每個晶體管單元包括分開的或者自身的冷卻材料部分。

圖4示出二極管的實施例的剖面圖，該二極管包括冷卻材料作為二極管的一部分或者與二極管的電連接鄰接。

具體實施方式

在以下詳細說明中參考附圖，這些附圖構成公開內容的一部分并且其中示出專用于說明的實施例，在這些實施例中可以實施本發(fā)明。可以使用其它實施例，并且可以作出結構上的或者邏輯上的改變，而不會偏離本發(fā)明。例如可以將針對一實施例所示的或所說明的特征用于其它實施例或者與其它實施例相關聯(lián)地使用，以便得到另一個實施例。毋庸置疑，本發(fā)明包括此類修改和變化。使用特殊的語言描述這些示例，不應將這些語言理解為限制所附權利要求的范圍。附圖并非比例正確的并且僅用于說明目的。為了清楚起見，如果沒有另行說明，則在不同附圖中給相應的元件配以相同的附圖標記。

術語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”和類似的術語均為開放性術語，并且這些術語均表示確定的結構、元件或者特征的存在，但是不排除附加元件或特征。如果從上下文看不出明顯不同之處，則不定冠詞和定冠詞應當包括復數(shù)以及單數(shù)。

圖通過摻雜類型“n”或“p”旁邊的上標“-”或“+”表示相對摻雜濃度。例如“n^-”表示摻雜濃度低于“n”摻雜區(qū)的摻雜濃度，而“n⁺”摻雜區(qū)則具有比“n”摻雜區(qū)更高的摻雜濃度。相同的相對摻雜濃度的摻雜區(qū)并非一定具有相同的絕對摻雜濃度。例如兩個不同的“n”摻雜區(qū)可以具有相同或者不同的絕對摻雜濃度。

“電連接”這一表達描述電連接元件之間永久的低歐姆連接，例如有關元件之間的直接接觸或者通過金屬和/或高摻雜半導體的低歐姆連接。

“電耦合”這一表達包括：電耦合元件之間可以存在一個或者多個位于其間的適合于信號傳輸?shù)脑缬靡栽诘谝粻顟B(tài)下提供低歐姆連接并且在第二狀態(tài)下提供高歐姆去耦的可控元件。