CN108417545B - 一种功率器件及其制备方法 - Google Patents

一种功率器件及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108417545B
CN108417545B CN201810456344.1A CN201810456344A CN108417545B CN 108417545 B CN108417545 B CN 108417545B CN 201810456344 A CN201810456344 A CN 201810456344A CN 108417545 B CN108417545 B CN 108417545B
Authority
CN
China
Prior art keywords
chip
power device
metal layer
oxide layer
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810456344.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108417545A (zh
Inventor
何名江
钟剑梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI XINLONG SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Original Assignee
Shanghai Xinlong Semiconductor Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Xinlong Semiconductor Technology Co ltd filed Critical Shanghai Xinlong Semiconductor Technology Co ltd
Priority to CN201810456344.1A priority Critical patent/CN108417545B/zh
Publication of CN108417545A publication Critical patent/CN108417545A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108417545B publication Critical patent/CN108417545B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种功率器件及其制备方法，包括芯片、设置在所述芯片相对两面上的基板、散热组件，所述芯片包括位于中间的有源区及位于有源区两侧的隔离区，所述隔离区上至少开设有两个沟槽，所述散热组件包括形成在所述沟槽内壁上的氧化层及连接所述氧化层与所述基板的金属层；上述功率器件的制备方法，包括步骤：A、提供一个芯片，所述芯片包括相对的正面和背面，在所述芯片正面的隔离区刻蚀形成沟槽；B、在所述芯片的正面的沟槽内填充氧化层和金属层；C、在所述芯片的背面的隔离区刻蚀形成沟槽；D、在所述芯片的背面的沟槽内填充氧化层和金属层；E、对所述芯片的正面及背面进行双面封装。其能提高功率器件的散热效率。

Description

一种功率器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体芯片技术领域，尤其涉及一种功率器件及其制备方法。
背景技术
功率器件正朝着模块化、智能化的方向发展，大规模、超大规模集成电路的出现导致功率器件的集成度越来越高，基板上各类芯片的组装数及组装密度也越来越大要缩小功率电子模块的体积，进一步提高功率密度，就要求无论在稳态还是瞬态条件下，功率模块都能够拥有良好的电热性能。这些都导致功率器件在使用过程中承受越来越多的高温或温度漂移，高温对功率器件的可靠性及寿命有很大影响，进而导致产品提前失效。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种功率器件，其能提高功率器件的散热效率；
本发明的目的之二在于提供一种功率器件的制备方法。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
一种功率器件，包括芯片、设置在所述芯片相对两面上的基板、散热组件，所述芯片包括位于中间的有源区及位于有源区两侧的隔离区，所述隔离区上至少开设有两个沟槽，所述散热组件包括形成在所述沟槽内壁上的氧化层及连接所述氧化层与所述基板的金属层。
优选的，所述功率器件还包括粘附层，所述粘附层用于将所述金属层与所述基板固定连接。
优选的，所述功率器件还包括设置于基板上远离所述芯片一侧的散热片。
优选的，所述基板为覆铜陶瓷基板。
优选的，所述氧化层为氧化硅层。
优选的，所述金属层呈“T”字型，所述金属层一部分与氧化层接触，另一部分用于连接所述芯片及所述基板。
优选的，所述沟槽为四个，且互相平行设置。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种上述功率器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、提供一个芯片，所述芯片包括相对的芯片正面和芯片背面，在所述芯片正面的隔离区刻蚀形成沟槽；
B、在所述芯片正面的沟槽内填充氧化层和金属层；
C、在所述芯片背面的隔离区刻蚀形成沟槽；
D、在所述芯片背面的沟槽内填充氧化层和金属层；
E、对所述芯片正面及芯片背面进行双面封装。
进一步地，所述功率器件还包括覆铜陶瓷基板、散热片、粘附层，所述金属层与所述覆铜陶瓷基板通过所述粘附层固定连接。
进一步地，所述粘附层的材质均为环氧树脂胶。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本功率器件芯片上的隔离区上至少设置有两个沟槽，该沟槽内连接有散热效率较高的氧化层和金属层，该氧化层和金属层能把芯片内的热量传递给基板，使芯片内的热量被散发出去，从而提高了本功率器件的散热效率。
附图说明
图1为本发明功率器件的平面结构示意图；
图2为图1中功率器件去掉基板和散热片的平面结构示意图；
图3为本发明功率器件制备方法的流程图。
图中：
1、功率器件；10、芯片；11、隔离区；12、沟槽；13、芯片正面；14、芯片背面；15、有源区；20、散热组件；21、金属层；22、氧化层；30、基板；31、散热片；32、第一粘附层；33、第二粘附层。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1-2所示，本发明公开的一种功率器件1，包括芯片10、设置在该芯片10相对两面上的基板30、散热组件20，该芯片10包括位于中间的有源区15及位于有源区15两侧的隔离区11，该隔离区11上至少开设有两个沟槽12，该散热组件20包括形成在该沟槽12内壁上的氧化层22及连接该氧化层22与该基板30的金属层21。
在上述实施方式中，本功率器件1的芯片10上的隔离区11上至少设置有两个沟槽12，该沟槽12内连接有散热效率较高的氧化层22和金属层21，该氧化层22和金属层21能把芯片10内的热量传递给基板30，使芯片10内的热量被散发出去，从而提高了本功率器件1的散热效率。另外，在芯片10的隔离区11上开设沟槽12，可防止芯片10有源区15上的内部电路被破坏。可以理解地，其沟槽12也可开设在芯片10的划片道上。
如图1-2所示，优选的，基板30为覆铜陶瓷基板，覆铜陶瓷基板具有陶瓷的高导热、高电绝缘、高机械强度、低膨胀等特性，进一步地提高了散热性能；多个沟槽12互相平行设置，该结构便于增大散热面积；该金属层21呈“T”字型，该金属层21一部分与氧化层22接触，另一部分用于连接该芯片10及该基板30，该结构利于金属层21与基板30连接，且利于芯片10散热；该氧化层22为氧化硅层，该结构可防止金属层22与芯片10发生短路。
如图1-2所示，其中，该功率器件1还包括粘附层和设置于基板30上远离该芯片10一侧的散热片31，该粘附层包括第一粘附层32和第二粘附层33，该金属层21与该基板30通过该第一粘附层32固定连接，该结构使金属层21与基板30之间更稳固，该基板30与该散热片31通过该第二粘附层33固定连接，该结构使基板30与散热片31更稳固。
如图3所示，本发明还公开了一种制备上述功率器件1的方法，包括步骤：
A、提供一个芯片10，该芯片10包括相对的芯片正面13和芯片背面14，在该芯片正面13的隔离区刻蚀形成沟槽12；
B、在该芯片正面13的沟槽12内填充氧化层22和金属层21；
C、在该芯片背面14的隔离区11刻蚀形成沟槽12；
D、在该芯片背面14的沟槽12内填充氧化层22和金属层21；
E、对该芯片正面13及芯片背面14进行双面封装。
本方法只是在常规制造功率器件的方法上增加开设沟槽12和填充散热组件20的步骤，可以在常规制造功率器件1的工序中完成，且步骤较少，方法简单易行。
优选的，该功率器件1还包括覆铜陶瓷基板、散热片31、粘附层，该金属层21与该覆铜陶瓷基板通过该粘附层固定连接；具体的，该粘附层包括第一粘附层32和第二粘附层33，为了使各部件之间连接的更稳固，该金属层21与该覆铜陶瓷基板通过该第一粘附层32固定连接，该覆铜陶瓷基板与该散热片31通过该第二粘附层33固定连接。其中，第一粘附层32和所述第二粘附层33的材质均为环氧树脂胶，该材质能增加粘附层的耐热性。
综述，本发明通过在芯片10上增加散热组件20，该散热组件20跟芯片10双面的基板30连接，使散热片31能与芯片10的内部连接起来，极大地改善了芯片10的散热效率，同时降低了热阻，也提高了产品的可靠性；且散热组件20分布在芯片10的隔离区11内，不需要增加芯片10的面积。其散热机构20可以在芯片10的常规制作过程中形成，制备方法简单、成本低。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种功率器件，其特征在于：包括芯片、设置在所述芯片相对两面上的基板、散热组件，所述芯片包括位于中间的有源区及位于有源区两侧的隔离区，所述隔离区上至少开设有两个沟槽，所述散热组件包括形成在所述沟槽内壁上的氧化层及连接所述氧化层与所述基板的金属层；所述功率器件还包括粘附层，所述粘附层用于将所述金属层与所述基板固定连接；所述金属层呈“T”字型，所述金属层一部分与氧化层接触，另一部分用于连接所述芯片及所述基板。
2.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：所述功率器件还包括设置于基板上远离所述芯片一侧的散热片。
3.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：所述基板为覆铜陶瓷基板。
4.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：所述氧化层为氧化硅层。
5.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：所述沟槽为四个，且互相平行设置。
6.一种如权利要求1所述的功率器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、提供一个芯片，所述芯片包括相对的芯片正面和芯片背面，在所述芯片正面的隔离区刻蚀形成沟槽；
B、在所述芯片正面的沟槽内填充氧化层和金属层；
C、在所述芯片背面的隔离区刻蚀形成沟槽；
D、在所述芯片背面的沟槽内填充氧化层和金属层；
E、对所述芯片正面及芯片背面进行双面封装。
7.根据权利要求6所述功率器件的制备方法，其特征在于：所述功率器件还包括覆铜陶瓷基板、散热片、粘附层，所述金属层与所述覆铜陶瓷基板通过所述粘附层固定连接。
8.根据权利要求7所述功率器件的制备方法，其特征在于：所述粘附层的材质均为环氧树脂胶。
CN201810456344.1A 2018-05-14 2018-05-14 一种功率器件及其制备方法 Active CN108417545B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810456344.1A CN108417545B (zh) 2018-05-14 2018-05-14 一种功率器件及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810456344.1A CN108417545B (zh) 2018-05-14 2018-05-14 一种功率器件及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108417545A CN108417545A (zh) 2018-08-17
CN108417545B true CN108417545B (zh) 2020-09-22

Family

ID=63139053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810456344.1A Active CN108417545B (zh) 2018-05-14 2018-05-14 一种功率器件及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108417545B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109166832B (zh) * 2018-09-21 2020-07-03 翠展微电子(上海)有限公司 一种功率器件及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006303145A (ja) * 2005-04-20 2006-11-02 Toyota Motor Corp 半導体装置
CN103811336A (zh) * 2014-02-21 2014-05-21 成都方舟微电子有限公司 低功率应用的igbt功率器件及其制造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006120976A (ja) * 2004-10-25 2006-05-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
KR100667508B1 (ko) * 2004-11-08 2007-01-10 엘지전자 주식회사 발광 소자 및 그의 제조방법
US8587121B2 (en) * 2010-03-24 2013-11-19 International Business Machines Corporation Backside dummy plugs for 3D integration
US9029949B2 (en) * 2013-09-25 2015-05-12 International Business Machines Corporation Semiconductor-on-insulator (SOI) structures with local heat dissipater(s) and methods
CN106299095A (zh) * 2015-06-12 2017-01-04 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种高压倒装led芯片及其制作方法
CN107579066B (zh) * 2016-07-01 2020-03-31 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体装置及其制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006303145A (ja) * 2005-04-20 2006-11-02 Toyota Motor Corp 半導体装置
CN103811336A (zh) * 2014-02-21 2014-05-21 成都方舟微电子有限公司 低功率应用的igbt功率器件及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108417545A (zh) 2018-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102120785B1 (ko) 반도체용 방열기판 및 그 제조 방법
CN107896421B (zh) 一种快速散热的pcb
US20100302734A1 (en) Heatsink and method of fabricating same
JP2022535783A (ja) 半導体用放熱基板およびその製造方法
JP4284636B2 (ja) 金属基板
JP2020515035A (ja) パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーの集積のための方法
CN108417545B (zh) 一种功率器件及其制备方法
JP2024028177A (ja) Ｓセルを組み込んだコールドプレート
JP2024019059A (ja) 電気絶縁層を有するパワーエレクトロニクスデバイスアセンブリ
CN109103153B (zh) 一种功率器件及其制备方法
CN111554645A (zh) 集成叠层母排的双面水冷SiC半桥模块封装结构
CN217822755U (zh) 采用石墨铜垫块的双面散热模块的封装结构和电动汽车
CN109348616A (zh) 一种具有热传导结构的线路板及其制作方法
CN108346628B (zh) 一种功率模块及其制造方法
CN114242664A (zh) 一种低应力高导热的igbt功率模块封装结构
CN102034805B (zh) 整合热电组件与芯片的封装体
CN209659706U (zh) 一种具有热传导结构的线路板
JP2001168255A (ja) 冷却器付半導体集積回路装置及びその製造方法
CN110098153B (zh) 电力电子模块及制造电力电子模块的方法
CN101908528A (zh) 电子封装结构及其载板
CN215644461U (zh) 一种功率模块及电子设备
TWI836729B (zh) 陶瓷電路板結構及功率模組
CN209947825U (zh) 一种功率器件
CN220604678U (zh) 一种功率模块
CN220692000U (zh) 功率芯片封装载板

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200826

Address after: West, 2nd floor, building 2, No. 251, Jinyu Road, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai, 200120

Applicant after: SHANGHAI XINLONG SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 518104 Guangdong, Shenzhen, Baoan District, Sha Tin Street, Gonghe community, A3 four, 403

Applicant before: SHENZHEN OUKELI TECHNOLOGY Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant