[發(fā)明專利]類第三代半導(dǎo)體性能的N型硅基新型場(chǎng)效應(yīng)管及加工方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010192706.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN111370490A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏乾華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鑫金微半導(dǎo)體（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L25/18;H01L21/50;H01L21/336
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11514
• 代理人: 占麗君

本發(fā)明提供的類第三代半導(dǎo)體性能的N型硅基新型場(chǎng)效應(yīng)管，包括至少一個(gè)硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓，所述每個(gè)硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓的源極和漏極之間并聯(lián)一肖特基二極管晶圓，其中肖特基二極管晶圓的正極接硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓的源極，肖特基二極管晶圓的負(fù)極接硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓的漏極。該N型硅基新型場(chǎng)效應(yīng)管，效率更高，損耗更小，反向恢復(fù)時(shí)間更短。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功率半導(dǎo)體基礎(chǔ)元件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種類第三代半導(dǎo)體性能的N型硅基新型場(chǎng)效應(yīng)管及加工方法。

背景技術(shù)

目前場(chǎng)效應(yīng)管主要包括基于硅材的第一和第二代平面型、溝槽型、超級(jí)結(jié)型和屏蔽柵工藝的場(chǎng)效應(yīng)管,第三代基于SiC材料的SiC型場(chǎng)效應(yīng)管和基于GaN(氮化鎵)材料的GaN場(chǎng)效應(yīng)管。

其中，基于硅材的第一代和第二代平面型、溝槽型、超級(jí)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，技術(shù)成熟，成本便宜。但其內(nèi)部因工藝原因有寄生體二極管，此寄生體二極管正向壓降高，有1.1-1.3V左右，并且其反向恢復(fù)性能極差。這兩個(gè)參數(shù)對(duì)產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能，支持的工作頻率，效率，漏源極溝槽關(guān)斷時(shí)候的反向恢復(fù)尖峰有嚴(yán)重負(fù)面影響。

第三代基于SiC材料的SiC型場(chǎng)效應(yīng)管的反向恢復(fù)時(shí)間理論為零，非常小，并且沒有寄生體二極管，比目前市面上的Si基場(chǎng)效應(yīng)管支持的工作頻率，效率都高，反向恢復(fù)尖峰很低，甚至沒有。但工藝成本高，售價(jià)高，經(jīng)濟(jì)性差。并且因?yàn)闆]有體二極管，限制了使用場(chǎng)合，一般只能用在開關(guān)作用的控制場(chǎng)合，在一些需要溝槽關(guān)斷期間，產(chǎn)品仍需通過一段時(shí)間電流，比如開關(guān)電源次級(jí)的同步整流電路無法直接使用。

第三代基于GaN材料的GaN場(chǎng)效應(yīng)管因?yàn)楣に囋?Vgs耐壓偏小,一般使用于5V驅(qū)動(dòng)。若驅(qū)動(dòng)電壓過高,將過壓擊穿毀壞場(chǎng)效應(yīng)管。而目前成熟的配套驅(qū)動(dòng)IC的驅(qū)動(dòng)電壓一般都是12V,若為了第三代GaN等場(chǎng)效應(yīng)管工作,需要專門開發(fā)制作新的驅(qū)動(dòng)電路,例如驅(qū)動(dòng)IC。同時(shí)其反向恢復(fù)時(shí)間理論為零，非常小，并且沒有寄生體二極管，比目前市面上的Si基場(chǎng)效應(yīng)管支持的工作頻率，效率都高，反向恢復(fù)尖峰很低，甚至沒有。但工藝成本高，售價(jià)高，經(jīng)濟(jì)性差。并且因?yàn)闆]有體二極管，限制了使用場(chǎng)合，一般只能用在開關(guān)作用的控制場(chǎng)合，在一些需要溝槽關(guān)斷期間，產(chǎn)品仍需通過一段時(shí)間電流，比如開關(guān)電源次級(jí)的同步整流電路無法直接使用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種類第三代半導(dǎo)體性能的N型硅基新型場(chǎng)效應(yīng)管及加工方法，效率更高，損耗更小，反向恢復(fù)時(shí)間更短。

第一方面，一種類第三代半導(dǎo)體性能的N型硅基新型場(chǎng)效應(yīng)管，包括至少一個(gè)硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓，

所述每個(gè)硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓的源極和漏極之間并聯(lián)一肖特基二極管晶圓，其中肖特基二極管晶圓的正極接硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓的源極，肖特基二極管晶圓的負(fù)極接硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓的漏極。

優(yōu)選地，所述肖特基二極管晶圓的正向壓降小于所述硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓中寄生體二極管的正向壓降。

優(yōu)選地，所述N型硅基新型場(chǎng)效應(yīng)管的封裝形式包括TO-220F全塑封、TO-220BF半塑封、TO-220鐵封、TO-247、TO-252、TO-3P、DFN5*6或DFN8X8。

優(yōu)選地，所述硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓采用平面型VDMOS工藝、溝槽型工藝、超級(jí)結(jié)型工藝或屏蔽柵SGT工藝制成。

優(yōu)選地，所述硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓和所述肖特基二極管晶圓通過金屬線鍵合后，通過焊接工藝合封在同一封裝元件內(nèi)，構(gòu)成所述N型硅基新型場(chǎng)效應(yīng)管。

優(yōu)選地，所述硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓的源極、柵極和漏極分別通過金屬線連接至N型硅基新型場(chǎng)效應(yīng)管的源極引腳、柵極引腳和漏極引腳。

優(yōu)選地，所述硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓的漏極和所述肖特基二極管晶圓的負(fù)極之間連接的金屬線包括設(shè)置在硅基場(chǎng)效應(yīng)管晶圓的漏極和肖特基二極管晶圓的負(fù)極之間的銅框架。