CN107706239A - 氮化镓高迁移率晶体管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供氮化镓高迁移率晶体管，其中所述的封装引线框架上固定有塑封料外壳；所述的蓝宝石衬底置于最内层，氮化镓缓冲层填充与蓝宝石衬底与氮化镓之间，氮化镓的另一侧为氮化镓铝，氮化镓与氮化镓铝四周固定有钝化层，栅极、源极、漏极固定于钝化层中，钝化层与敷金陶瓷片由粘合剂粘合固定于一体，敷金陶瓷片与封装引线框架之间填充粘合剂；优点为：精度高、完成的混合集成电路体积小、I/O密度高、互联线短、引线寄生参数小，可以最大限度的减少对散热的影响。
Description
技术领域
本发明涉及晶体管领域，尤其是涉及氮化镓高迁移率晶体管。
背景技术
蓝宝石基GaN HEMT（氮化镓高迁移率晶体管）是第三代半导体器件的重要产品，在开关电源电路、逆变电路等有广泛的应用。但是蓝宝石是热的不良导体，这一缺点导致蓝宝石基GaN HEMT器件的应用受到影响。
发明内容
本发明的目的在于为解决现有技术的不足，而提供氮化镓高迁移率晶体管。
本发明新的技术方案是：氮化镓高迁移率晶体管，包括塑封料外壳、蓝宝石衬底、氮化镓缓冲层、氮化镓、氮化镓铝、栅极、源极、漏极、钝化层、粘合剂、敷金陶瓷片、封装引线框架，所述的封装引线框架上固定有塑封料外壳；所述的内部自内向外依次分别为蓝宝石衬底、氮化镓缓冲层、氮化镓、氮化镓铝、钝化层、粘合剂、敷金陶瓷片；所述的蓝宝石衬底置于最内层，氮化镓缓冲层填充与蓝宝石衬底与氮化镓之间，氮化镓的另一侧为氮化镓铝，氮化镓与氮化镓铝四周固定有钝化层，栅极、源极、漏极固定于钝化层中，钝化层与敷金陶瓷片由粘合剂粘合固定于一体，敷金陶瓷片与封装引线框架之间填充粘合剂。
所述的敷金陶瓷片为长方形薄片状，以陶瓷片为基底，其中两侧为电极区，中间为散热金属区，陶瓷片一般是氮化铝陶瓷；陶瓷片上下两面镀金属膜，两金属膜的图案按照GaN HEMT芯片形状要求布置，金属经常使用铜（Cu）或金（Au）经过使用金属蒸镀或者溅射的方式形成。
所述的敷金陶瓷片金属膜GaN HEMT芯片为反复回形，接线两端分别设置于陶瓷片的对角部分。
所述的GaN HEMT芯片与敷金陶瓷片之间由粘合剂粘合，其中电极区和散热金属区使用不同的粘合剂，电极区使用导电性能良好的粘合剂，散热金属区使用导热性能良好的粘合剂。
所述的敷金陶瓷片与封装的引线框架之间采用导热良好的粘合剂。
所述的敷金陶瓷片可以使用铝基PCB板等其他绝缘导热材料代替。
所述的蓝宝石衬底组成为氧化铝。
所述的氮化镓缓冲层为数微米的氮化镓层。
所述的氮化镓铝其成分构成为AlXGa1-XN，氮化镓铝与氮化镓构成的异质结表面处氮化镓一侧会形成二维电子气2DEG，为导电沟道。
所述的栅极为金属与半导体形成的肖特基接触，金属经常使用镍+金金属系统（Ni/Au）；源极（Source）和漏极（Drain）为HEMT器件的集电极和发射极，源极和漏极都是金属与半导体形成的欧姆接触系统，为钛铝镍金金属系统（Ti/Al/Ni/Au）。
所述的钝化层为SiN材质。
本发明的有益效果是：精度高、完成的混合集成电路体积小、I/O密度高、互联线短、引线寄生参数小，可以最大限度的减少对散热的影响。
附图说明
图1为本发明的纵向剖面示意图。
图2为本发明的GaN HEMT芯片及敷金陶瓷片结构示意图。
其中：1为蓝宝石衬底、2为塑封料外壳、3为氮化镓缓冲层、4为氮化镓、5为氮化镓铝、6为漏极、7为粘合剂A、8为敷金陶瓷片、9为粘合剂B、10为封装引线框架、11为栅极、12为钝化层、13为源极、14为电极区、15为接线端、16为散热金属区、17为GaN HEMT芯片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
氮化镓高迁移率晶体管，包括塑封料外壳2、蓝宝石衬底1、氮化镓缓冲层3、氮化镓4、氮化镓铝5、栅极11、源极13、漏极6、钝化层12、粘合剂A7、粘合剂B9、敷金陶瓷片8、封装引线框架10，所述的封装引线框架10上固定有塑封料外壳2；所述的内部自内向外依次分别为蓝宝石衬底1、氮化镓缓冲层3、氮化镓4、氮化镓铝5、钝化层12、粘合剂A7、敷金陶瓷片8；所述的蓝宝石衬底1置于最内层，氮化镓缓冲层3填充与蓝宝石衬底1与氮化镓4之间，氮化镓4的另一侧为氮化镓铝5，氮化镓4与氮化镓铝5四周固定有钝化层12，栅极11、源极13、漏极6固定于钝化层12中，钝化层12与敷金陶瓷片8由粘合剂A7粘合固定于一体，敷金陶瓷片8与封装引线框架10之间填充粘合剂B9。
所述的敷金陶瓷片8为长方形薄片状，以陶瓷片为基底，其中两侧为电极区14，中间为散热金属区16，陶瓷片一般是氮化铝陶瓷；陶瓷片上下两面镀金属膜，两金属膜的图案按照GaN HEMT芯片17形状要求布置，金属经常使用铜（Cu）或金（Au）经过使用金属蒸镀或者溅射的方式形成。
所述的敷金陶瓷片8金属膜GaN HEMT芯片17为反复回形，接线两端15分别设置于陶瓷片的对角部分。
所述的GaN HEMT芯片17与敷金陶瓷片8之间由粘合剂粘合，其中电极区14和散热金属区16使用不同的粘合剂，电极区14使用导电性能良好的粘合剂A7，散热金属区16使用导热性能良好的粘合剂B9。
所述的敷金陶瓷片8与封装的引线框架10之间采用导热良好的粘合剂B9。
所述的敷金陶瓷片8可以使用铝基PCB板等其他绝缘导热材料代替。
所述的蓝宝石衬底1组成为氧化铝。
所述的氮化镓缓冲层3为数微米的氮化镓层。
所述的氮化镓铝5其成分构成为AlXGa1-XN，氮化镓铝5与氮化镓4构成的异质结表面处氮化镓4一侧会形成二维电子气2DEG，为导电沟道。
所述的栅极11为金属与半导体形成的肖特基接触，金属经常使用镍+金金属系统（Ni/Au）；源极（Source）13和漏极（Drain）6为HEMT器件的集电极和发射极，源极13和漏极6都是金属与半导体形成的欧姆接触系统，为钛铝镍金金属系统（Ti/Al/Ni/Au）。
所述的钝化层12为SiN材质。
Claims (11)
1.氮化镓高迁移率晶体管，包括塑封料外壳（2）、蓝宝石衬底（1）、氮化镓缓冲层（3）、氮化镓（4）、氮化镓铝（5）、栅极（11）、源极（13）、漏极（6）、钝化层（12）、粘合剂A（7）、粘合剂B（9）、敷金陶瓷片（8）、封装引线框架（10），其特征在于：所述的封装引线框架（10）上固定有塑封料外壳（2）；所述的内部自内向外依次分别为蓝宝石衬底（1）、氮化镓缓冲层（3）、氮化镓（4）、氮化镓铝（5）、钝化层（12）、粘合剂A（7）、敷金陶瓷片（8）、粘合剂B（9）；所述的蓝宝石衬底（1）置于最内层，氮化镓缓冲层（3）填充与蓝宝石衬底（1）与氮化镓（4）之间，氮化镓（4）的另一侧为氮化镓铝（5），氮化镓（4）与氮化镓铝（5）四周固定有钝化层（12），栅极（11）、源极（13）、漏极（6）固定于钝化层（12）中，钝化层（12）与敷金陶瓷片（8）由粘合剂A（7）粘合固定于一体，敷金陶瓷片（8）与封装引线框架（10）之间填充粘合剂B（9）。
2.根据权利要求1所述的氮化镓高迁移率晶体管，其特征在于：所述的敷金陶瓷片（8）为长方形薄片状，以陶瓷片为基底，其中两侧为电极区（14），中间为散热金属区（16），陶瓷片一般是氮化铝陶瓷；陶瓷片上下两面镀金属膜，两金属膜的图案按照GaN HEMT芯片（17）形状要求布置，金属经常使用铜（Cu）或金（Au）经过使用金属蒸镀或者溅射的方式形成。
3.根据权利要求1或2所述的氮化镓高迁移率晶体管，其特征在于：所述的敷金陶瓷片（8）金属膜GaN HEMT芯片（17）为反复回形，接线端（15）分别设置于陶瓷片的对角部分。
4.根据权利要求1或2所述的氮化镓高迁移率晶体管，其特征在于：所述的GaN HEMT芯片（17）与敷金陶瓷片（8）之间由粘合剂粘合，其中电极区（14）和散热金属区（16）使用不同的粘合剂，电极区（14）使用导电性能良好的粘合剂，散热金属区（16）使用导热性能良好的粘合剂。
5.根据权利要求1所述的氮化镓高迁移率晶体管，其特征在于：所述的敷金陶瓷片（8）与封装的引线框架（10）之间采用导热良好的粘合剂B（9）。
6.根据权利要求1所述的氮化镓高迁移率晶体管，其特征在于：所述的敷金陶瓷片（8）可以使用铝基PCB板等其他绝缘导热材料代替。
7.根据权利要求1所述的氮化镓高迁移率晶体管，其特征在于：所述的蓝宝石衬底（1）组成为氧化铝。
8.根据权利要求1所述的氮化镓高迁移率晶体管，其特征在于：所述的GaN缓冲层（3）为数微米的氮化镓层。
9.根据权利要求1所述的氮化镓高迁移率晶体管，其特征在于：所述的氮化镓铝（5）其成分构成为AlXGa1-XN，氮化镓铝（5）与氮化镓（4）构成的异质结表面处氮化镓（4）一侧会形成二维电子气2DEG，为导电沟道。
10.根据权利要求1所述的氮化镓高迁移率晶体管，其特征在于：所述的栅极（11）为金属与半导体形成的肖特基接触，金属经常使用镍+金金属系统（Ni/Au）；源极（Source）（13）和漏极（Drain）（6）为HEMT器件的集电极和发射极，源极（13）和漏极（6）都是金属与半导体形成的欧姆接触系统，为钛铝镍金金属系统（Ti/Al/Ni/Au）。
11.根据权利要求1所述的氮化镓高迁移率晶体管，其特征在于：所述的钝化层（12）为SiN材质。
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