[發明專利]氮化鎵高遷移率晶體管

在審

• 申請號: 201711122102.0
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107706239A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 閆穩玉;吳偉東;張薇葭
• 申請（專利權）人: 山東聚芯光電科技有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L23/373
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司37108
• 代理人: 鄭向群

技術領域

本發明涉及晶體管領域，尤其是涉及氮化鎵高遷移率晶體管。

背景技術

藍寶石基GaN HEMT（氮化鎵高遷移率晶體管）是第三代半導體器件的重要產品，在開關電源電路、逆變電路等有廣泛的應用。但是藍寶石是熱的不良導體，這一缺點導致藍寶石基GaN HEMT器件的應用受到影響。

發明內容

本發明的目的在于為解決現有技術的不足，而提供氮化鎵高遷移率晶體管。

本發明新的技術方案是：氮化鎵高遷移率晶體管，包括塑封料外殼、藍寶石襯底、氮化鎵緩沖層、氮化鎵、氮化鎵鋁、柵極、源極、漏極、鈍化層、粘合劑、敷金陶瓷片、封裝引線框架，所述的封裝引線框架上固定有塑封料外殼；所述的內部自內向外依次分別為藍寶石襯底、氮化鎵緩沖層、氮化鎵、氮化鎵鋁、鈍化層、粘合劑、敷金陶瓷片；所述的藍寶石襯底置于最內層，氮化鎵緩沖層填充與藍寶石襯底與氮化鎵之間，氮化鎵的另一側為氮化鎵鋁，氮化鎵與氮化鎵鋁四周固定有鈍化層，柵極、源極、漏極固定于鈍化層中，鈍化層與敷金陶瓷片由粘合劑粘合固定于一體，敷金陶瓷片與封裝引線框架之間填充粘合劑。

所述的敷金陶瓷片為長方形薄片狀，以陶瓷片為基底，其中兩側為電極區，中間為散熱金屬區，陶瓷片一般是氮化鋁陶瓷；陶瓷片上下兩面鍍金屬膜，兩金屬膜的圖案按照GaN HEMT芯片形狀要求布置，金屬經常使用銅（Cu）或金（Au）經過使用金屬蒸鍍或者濺射的方式形成。

所述的敷金陶瓷片金屬膜GaN HEMT芯片為反復回形，接線兩端分別設置于陶瓷片的對角部分。

所述的GaN HEMT芯片與敷金陶瓷片之間由粘合劑粘合，其中電極區和散熱金屬區使用不同的粘合劑，電極區使用導電性能良好的粘合劑，散熱金屬區使用導熱性能良好的粘合劑。

所述的敷金陶瓷片與封裝的引線框架之間采用導熱良好的粘合劑。

所述的敷金陶瓷片可以使用鋁基PCB板等其他絕緣導熱材料代替。

所述的藍寶石襯底組成為氧化鋁。

所述的氮化鎵緩沖層為數微米的氮化鎵層。

所述的氮化鎵鋁其成分構成為Al_XGa_1-XN，氮化鎵鋁與氮化鎵構成的異質結表面處氮化鎵一側會形成二維電子氣2DEG，為導電溝道。

所述的柵極為金屬與半導體形成的肖特基接觸，金屬經常使用鎳+金金屬系統（Ni/Au）；源極（Source）和漏極（Drain）為HEMT器件的集電極和發射極，源極和漏極都是金屬與半導體形成的歐姆接觸系統，為鈦鋁鎳金金屬系統（Ti/Al/Ni/Au）。

所述的鈍化層為SiN材質。

本發明的有益效果是：精度高、完成的混合集成電路體積小、I/O密度高、互聯線短、引線寄生參數小，可以最大限度的減少對散熱的影響。

附圖說明

圖1為本發明的縱向剖面示意圖。

圖2為本發明的GaN HEMT芯片及敷金陶瓷片結構示意圖。

其中：1為藍寶石襯底、2為塑封料外殼、3為氮化鎵緩沖層、4為氮化鎵、5為氮化鎵鋁、6為漏極、7為粘合劑A、8為敷金陶瓷片、9為粘合劑B、10為封裝引線框架、11為柵極、12為鈍化層、13為源極、14為電極區、15為接線端、16為散熱金屬區、17為GaN HEMT芯片。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

氮化鎵高遷移率晶體管，包括塑封料外殼2、藍寶石襯底1、氮化鎵緩沖層3、氮化鎵4、氮化鎵鋁5、柵極11、源極13、漏極6、鈍化層12、粘合劑A7、粘合劑B9、敷金陶瓷片8、封裝引線框架10，所述的封裝引線框架10上固定有塑封料外殼2；所述的內部自內向外依次分別為藍寶石襯底1、氮化鎵緩沖層3、氮化鎵4、氮化鎵鋁5、鈍化層12、粘合劑A7、敷金陶瓷片8；所述的藍寶石襯底1置于最內層，氮化鎵緩沖層3填充與藍寶石襯底1與氮化鎵4之間，氮化鎵4的另一側為氮化鎵鋁5，氮化鎵4與氮化鎵鋁5四周固定有鈍化層12，柵極11、源極13、漏極6固定于鈍化層12中，鈍化層12與敷金陶瓷片8由粘合劑A7粘合固定于一體，敷金陶瓷片8與封裝引線框架10之間填充粘合劑B9。

所述的敷金陶瓷片8為長方形薄片狀，以陶瓷片為基底，其中兩側為電極區14，中間為散熱金屬區16，陶瓷片一般是氮化鋁陶瓷；陶瓷片上下兩面鍍金屬膜，兩金屬膜的圖案按照GaN HEMT芯片17形狀要求布置，金屬經常使用銅（Cu）或金（Au）經過使用金屬蒸鍍或者濺射的方式形成。