一种半导体器件整合封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及半导体器件的技术领域，特指一种半导体器件整合封装结构。


背景技术：

2.氮化镓（gan）作为第三代半导体材料的典型代表，相较于硅基半导体材料具有许多优异性能，是高频、高温和大功率应用的优良半导体材料，在民用和商用领域具有广阔的应用前景。gan基功率场效应晶体管常用于dc—dc电路等需求续流二极管的应用场合中，因其特殊的结构不存在体二极管，当有反向电流时，其在第三象限反向导通，充当续流二极管的作用。但其反向导通的开启电压通常大于或等于1.5v，其功率损耗较大。
3.因此，为了减小电路开关过程的功耗，一种解决方案是是在gan基功率场效应晶体管11两端并联一个续流二极管12，做功率变换器反向续流使用，如图1所示。一般情况下，该电路设计可通过两种方法来实现：一是在gan基功率场效应晶体管制备过程中同时制备一个肖特基二极管，通过电极互联结构实现gan基功率场效应晶体管与续流二极管的并联；但是肖特基二极管的制备占用了额外的芯片面积，增大了泄漏电流，同时芯片温度对肖特基二极管性能影响较大；二是在芯片封装后通过金属线将gan基功率场效应晶体管制和一个肖特基二极管键合在一起，上述电路是由两个分立的封装元件构成：一个晶体管，一个二极管。这样的封装结构面积大，成本高，不利于集成更多的元器件。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种半导体器件整合封装结构，不仅可以维持较小的芯片面积，简化芯片制备流程，还可以集成更多的元器件。
5.为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：
6.一种半导体器件整合封装结构，包括基板、gan基功率场效应晶体管和至少一反向续流二极管，gan基功率场效应晶体管的衬底焊接到封装基板上，反向续流二极管的阳极焊接到gan基功率场效应晶体管的源极上，反向续流二极管的阴极通过金属引线与gan基功率场效应晶体管的漏极相连，金属引线分别引出合封结构的栅极、源极以及漏极。
7.进一步，gan基功率场效应晶体管为肖特基金属栅、mis结构栅、凹槽结构栅或者p型gan结构栅中的一种。
8.进一步，反向续流二极管包含硅基、锗基或者碳化硅基中的任意一种。
9.进一步，反向续流二极管是肖特基结构、pn结构或者pin结构的任意一种。
10.进一步，反向续流二极管的导通压降小于等于1.5v。
11.进一步，反向续流二极管数量为2个或者2个以上时，反向续流二极管之间并联。
12.进一步，反向续流二极管数量为2个或者2个以上时，反向续流二极管之间串联。
13.进一步，反向续流二极管为垂直结构。
14.由于本实用新型相较于现有的芯片工艺，将续流二极管和晶体管集成在同一颗芯片上，集成封装可有效节省芯片面积及减小漏电（相对现有技术）；而相较于将续流二极管
和晶体管独立封装再通过金属线连接，集成封装可有效节省封装结构面积，节约成本。
附图说明
15.图1是现有技术的电路示意图；
16.图2是本实用新型实施例一的结构示意图；
17.图3是本实用新型实施例二的结构示意图；
18.图4是本实用新型实施例三的结构示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述。在此需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述，不能理解为对本实用新型的限制。
20.实施例一：如图2所示，为本实用新型的较佳实施例，以gan hemt功率器件21与硅基二极管22合封为例。当gan hemt功率器件21关断时，电路所携负载产生的感应电动势通过硅基二极管22耗散掉，而不直接通过gan hemt器件21耗散，起到保护电路的作用。
21.具体实施方法如下：步骤一，选择符合设计要求额定阻断电压的gan hemt器件21（包括源极211、漏极212和栅极213）。
22.步骤二，选择导通压降小于等于1.5v的硅基二极管22（包括阳极221和阴极222），所采用的硅基二极管22可以是肖特基结构、pin结构等多种结构。
23.步骤三，将gan hemt器件21的衬底焊接到封装基板1上。
24.步骤四，将硅基二极管22的阳极221以面对面的方式直接焊接到gan hemt器件21的源极（source）211上面，将硅基二极管22的阴极222外露。
25.步骤五，将硅基二极管22的阴极222通过金属引线23与gan hemt器件21的漏极（drain）212相连。
26.步骤六，通过金属引线23引出合封结构的栅极g、源极s以及漏极d。
27.其中，在步骤一中所述的gan hemt器21可以是肖特基栅、mis栅以及p型gan栅gan hemt器件，也可以是其他各种gan hemt三端器件。
28.在本实施例中，将硅基二极管22和gan hemt器件21集成封装在一起，即减小了芯片工艺面积，同时可有效节省封装结构面积，节约了生产成本。
29.实施例二：如图3所示，为了达到封装模块反向续流的需求，也可以将多个导通压降相同的碳化硅基二极管32相互并联，以algan hemt器件31与碳化硅基二极管32合封为例。
30.具体实施方法如下：步骤一：选择符合设计要求额定阻断电压的algan hemt器件31（包括源极311、漏极312和栅极313）。
31.步骤二：选择多个导通压降小于等于1.5v且规格相同的碳化硅基二极管32（包括阳极321和阴极322），所采用的碳化硅基二极管可以是肖特基结构、pin结构等多种结构的碳化硅基二极管32。
32.步骤三：将algan hemt器件31的衬底焊接到封装基板1上。
33.步骤四：以两个碳化硅基二极管32并联为例，将所有碳化硅基二极管32的阳极321以面对面的方式直接焊接到algan hemt器件31的源极（source）311上面，将碳化硅基二极管32的阴极322外露。
34.步骤五：将碳化硅基二极管32的阴极322通过金属引线33与algan hemt器件31的漏极（drain）312相连。
35.步骤六：通过金属引线33引出合封结构的栅极g、源极s以及漏极d。
36.其中步骤一中所述的algan hemt器件可以是肖特基栅、mis栅以及pn结栅algan hemt器件，也可以是其他各种algan hemt三端器件。
37.在本实施例中，所采用的封装结构可以为to220、dbc模块等各种封装形式。
38.实施例三，如图4所示，为了达到封装模块反向续流的需求，也可以将多个导通压降相同的碳化硅基二极管42相互串联，以gan hemt器件41与碳化硅基二极管42合封为例。碳化硅基二极管42为垂直结构。多个碳化硅基二极管42的阴极422以及阳极421依次焊接。并将最底层碳化硅基二极管42阳极421以面对面的方式直接焊接到gan hemt器件41的源极（source）411上面，而最上层碳化硅基二极管42阴极422通过金属引线43与gan hemt器件41的漏极（drain）412相连。
39.将以两个碳化硅基二极管42串联为例，具体实施方法如下：步骤一：选择符合设计要求额定阻断电压的gan hemt器件41。
40.步骤二：选择多个导通压降小于等于1.5v且规格相同的碳化硅基二极管42，所采用的碳化硅基二极管42可以是肖特基结构、pin结构等多种结构。
41.步骤三：将gan hemt器件41的衬底焊接到封装基板1上。
42.步骤四：并将下层的碳化硅基二极管42阳极421以面对面的方式直接焊接到gan hemt器件41的源极（source）411上面，将下层的碳化硅基二极管42的阳极421以面对面的方式直接焊接到上层的碳化硅基二极管42的阴极422上；将上层的碳化硅基二极管42阴极422外露。
43.步骤五：将上层的碳化硅基二极管42阴极422通过金属引线43与gan hemt器件41的漏极（drain）412相连。
44.步骤六：通过金属引线43引出合封结构的栅极g、源极s以及漏极d。
45.其中步骤一中所述的gan hemt器件可以是肖特基栅、mis栅以及pn结栅gan hemt器件，也可以是其他各种gan hemt 三端器件。
46.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故但凡依本实用新型的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围之内。