一种带雪崩击穿特性的AlGaN/GaNHEMTs器件的封装结构的制作方法

文档序号:10336875阅读:789来源:国知局
一种带雪崩击穿特性的AlGaN/GaN HEMTs器件的封装结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力电子器件制造以及电力电子电路领域,尤其设计一种带雪崩击穿特性的AlGaN/GaN HEMTs器件的封装结构。
【背景技术】
[0002]GaN基半导体材料由于具有宽禁带、高电子迀移速度、高热导率、耐腐蚀,抗辐射等突出优点,在制作高温、高频、大功率电子器件方面有着独特的优势。
[0003]AlGaN/GaN HEMTs (High electron mobility transisitors)器件是众多GaN基器件的研究热点。由于在异质结的存在,在不掺杂的情况下会通过压电效应和自发极化在异质结的界面(AlGaN/GaN)处会天然形成二维电子气薄层(2-DEG)。同时,无掺杂的AlGaN和GaN可以降低输入电容,提高器件的工作频率。再者,AlGaN/GaN HEMTs由于天然沟道的存在大大降低了开态电阻。而且相对于同为宽禁带材料的SiC基器件,GaN材料具有更低的价格,因此,AlGaN/GaN HEMTs器件得到了广泛的研究和发展。
[0004]但是研究证明AlGaN/GaN HEMTs器件在阻断状态下工作时,器件的击穿电压为负的温度系数,因此器件击穿并非碰撞电离式的雪崩击穿形式。由于AlGaN/GaN HEMTs器件不具备雪崩击穿,器件在阻断状态时,当漏端电压超过器件的额定耐压时,漏端电压不能固定,会随着漏电流的升高一直升高。而过高的漏电流与漏电压,不仅增加了系统的功耗,而且会引起器件本身以及系统的安全性和可靠性问题。缺少了雪崩击穿时漏电流的反馈作用,也增加了反馈系统的设计难度。
[0005]然而,对于Si基高压二极管材料,由于Si材料低的雪崩击穿电场,当反向电压超过器件反向额定电压时会发生雪崩击穿。在实际电路中,当电路不稳定,使得器件反向工作电压高于额定电压达到雪崩击穿电压时,由于雪崩效应使得器件上反向压降固定。固定反向压降下直线上升的反向漏电流,也会触发电路中的保护装置,从而保护整个电力电子系统。
[0006]因此,AlGaN/GaN HEMTs器件阻断状态下的特性需要改进。

【发明内容】

[0007]有鉴于此,本发明旨在解决常规AlGaN/GaNHEMTs器件在实际应用中,器件在阻断状态下,不能形成雪崩击穿,固定漏电压,形成漏电流反馈的问题。
[0008]1.为了实现上述发明目的的其技术方案为,一种带雪崩击穿特性的AlGaN/GaNHEMTs器件的封装结构,其结构为,阻断电压大于或者等于设计要求额定阻断电压的AlGaN/GaN HEMTs器件,反向额定耐压等于设计要求额定阻断电压垂直结构的Si基二极管。
[0009]上述AlGaN/GaN HEMTs器件的衬底焊接到封装材料的绝缘基板上。
[0010]上述Si基二极管的阴极焊接到AlGaN/GaN HEMTs器件的漏极(Drain)上面。
[0011]上述Si基二极管的阳极通过金属引线与AlGaN/GaN HEMTs器件的栅极(Gate)相连,
[0012]上述金属引线引出封装模块的栅极(Gate)、源极(Source)以及漏极(Drain)。
[0013]上述AlGaN/GaN HEMTs器件是肖特基栅、MIS栅以及PN结栅AlGaN/GaN HEMTs器件。
[0014]上述的Si基二极管是肖特基结、PiN结。
[0015]当单个Si基二极管器件不能达到要求的反向额定电压时,所述的Si基二极管由两个或者两个以上Si基二极管相互串联使用,以使其总的反向额定电压等于AlGaN/GaNHEMTs器件的额定阻断电压。
[0016]为了达到设计器件所需电流的要求,可由两个或者两个以上额定阻断电压相同的AlGaN/GaN HEMTs器件相互并联。
[0017]上述AlGaN/GaNHEMTs器件的衬底焊接到封装材料的绝缘基板上,将反向额定电压与AlGaN/GaN HEMTs器件阻断电压相同的Si基二极管或者垂直串联焊接形成的Si基二极管模块焊接到其中一个AIGaN/GaN HEMTs器件的漏极(Dra iη )上,通过金属引线将AIGaN/GaN HEMTs器件的栅极(Gate)、源极(Source)以及漏极(Drain)分别对应相连形成并联模块,然后通过引线将AlGaN/GaN HEMTs器件模块的栅极(Gate)与Si基二极管或者Si基二极管模块的阳极相连。
[0018]上述一种带雪崩击穿特性的AlGaN/GaNHEMTs器件的封装结构的制作方法包括以下步骤:步骤一:选择阻断耐压大于或者等于所设计要求额定阻断电压的AlGaN/GaN HEMTs器件。
[0019]步骤二:选择反向额定耐压等于所设计要求额定阻断电压Si基二极管。
[0020]步骤三:将AlGaN/GaNHEMTs器件的衬底焊接到封装材料的基板上。
[0021 ] 步骤四:将Si基二极管的阴极焊接到AlGaN/GaN HEMTs器件的漏极(Drain)上面。
[0022]步骤五:将Si基二极管的阳极通过金属引线与AlGaN/GaNHEMTs器件的栅极(Gate)相连。
[0023]步骤六:通过引线引出封装模块的栅极(Gate)、源极(Source)以及漏极(Drain)。
[0024]其中步骤一中所述的AlGaN/GaN HEMTs器件可以是肖特基栅、MIS栅以及PN结栅AlGaN/GaN HEMTs器件,也可以是其他各种AlGaN/GaN HEMTs三端器件。
[0025]其中步骤二中所采用的Si基二极管可以是肖特基结构、PiN结构等各种垂直结构的Si基二极管器件。
[0026]其中,假若Si基二极管的反向耐压不能达到AlGaN/GaNHEMTs器件的额定阻断电压,步骤二中所采用的Si基二极管是两个或者两个以上Si基二极管相互串联形成模块,其总额定电压等于AlGaN/GaN HEMTs器件的额定阻断电压。
[0027]其中,为了达到设计器件所需电流的要求,也可以将两个或者两个以上额定阻断电压相同的AlGaN/GaN HEMTs器件相互并联。通过将AlGaN/GaN HEMTs器件的衬底焊接到封装材料的绝缘基板上,将反向额定电压与AlGaN/GaN HEMTs器件阻断电压相同的Si基二极管或者垂直串联焊接形成的Si基二极管模块焊接到其中一个AlGaN/GaN HEMTs器件的漏极(Drain)上,通过金属引线将AlGaN/GaN HEMTs器件的栅极(Gate)、源极(Source)以及漏极(Drain)分别对应相连形成并联模块,然后通过引线将AlGaN/GaN HEMTs器件模块的栅极(Gate)与Si基二极管或者Si基二极管模块的阳极相连。其中,本发明所采用的封装结构可以为T0220、DBC模块。
【附图说明】
[0028]附图1是将一个
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