一种芯片异质集成结构的制作方法

本实用新型属于半导体制造技术领域，具体涉及一种芯片异质集成结构。

背景技术：

半导体芯片和其匹配电路可以采用相同的材料制成，如都采用GaN材料或都采用GaAs材料，同样的材料使两者便于集成。都采用GaN材料时，器件具有高频、大功率的优异特性，但是GaN材料价格高，导致器件成本增加；都采用GaAs材料时，器件成本得到有效控制，但是制成的器件性能不佳。为了解决上述矛盾，现有的做法是半导体芯片采用GaN材料制成，而匹配电路采用价格较低的GaAs材料制成，这样使得性能与成本得到了均衡。

现有技术中，GaN半导体芯片和GaAs匹配电路在异质集成时，将GaN半导体芯片放置在GaAs匹配电路上，并将GaN半导体芯片的栅极和漏极通过金属跳线与GaAs匹配电路连接，将GaN半导体芯片的源极通过金属跳线接地。这种集成结构使用的金属跳线会产生寄生效应和通路损耗，降低了器件的可靠性，缩短了器件寿命；并且GaN半导体芯片放置在GaAs匹配电路上的结构增大了封装模块体积。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可以提高器件可靠性的芯片异质集成结构。

为达到上述要求，本实用新型采取的技术方案是：提供一种芯片异质集成结构，包括GaN半导体芯片和所述GaN半导体芯片的GaAs匹配电路，GaAs匹配电路的衬底顶部开设有凹槽，GaN半导体芯片设置在凹槽中，且GaN半导体芯片最顶层的顶面与GaAs匹配电路的衬底顶面齐平，GaN半导体芯片的栅极和漏极均通过微带线与GaAs匹配电路连接，GaN半导体芯片的源极接地。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)该集成结构的GaN半导体芯片位于在GaAs匹配电路开设的凹槽中，并且GaN半导体芯片最顶层的顶面与GaAs匹配电路的衬底顶面齐平，缩小了封装模块体积，降低封装成本；通过微带线将GaN半导体芯片的栅极和漏极与GaAs匹配电路连接，微带线的使用减少了寄生效应与通路损耗，可有效提高异质集成结构的可靠性，增长器件使用寿命；

(2)GaN半导体芯片和GaAs匹配电路通过两个金属层和铜柱将每个源极引出，使GaN半导体芯片和GaAs匹配电路具有更良好的接地端，缩短散热路径，进一步增加其可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种芯片异质集成结构，包括GaN半导体芯片2和GaN半导体芯片2的GaAs匹配电路1，GaAs匹配电路1的衬底顶部开设有凹槽，GaN半导体芯片2设置在凹槽中，且GaN半导体芯片2最顶层的顶面与GaAs匹配电路1的衬底顶面齐平，凹槽的尺寸与GaN半导体芯片2的尺寸相近，且GaN半导体芯片2的底面通过胶粘合在凹槽中，实现GaN半导体芯片2的固定；GaN半导体芯片2的栅极G和漏极D均通过微带线3与GaAs匹配电路1连接，GaN半导体芯片2的源极S通过微带线3接地。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种芯片异质集成结构，包括GaN半导体芯片2、GaN半导体芯片2的GaAs匹配电路1、连接结构8和引出结构。GaAs匹配电路1的衬底顶部开设有凹槽，GaN半导体芯片2设置在凹槽中，且GaN半导体芯片2最顶层的顶面与GaAs匹配电路1的衬底顶面齐平，凹槽的尺寸与GaN半导体芯片2的尺寸相近，且GaN半导体芯片2的底面通过胶粘合在凹槽中，实现GaN半导体芯片2的固定；GaN半导体芯片2的栅极G和漏极D均通过微带线3与GaAs匹配电路1连接。引出结构包括：聚酰亚胺层4，覆盖在GaN半导体芯片2和GaAs匹配电路1的正面，只露出GaN半导体芯片2的源极S和GaAs匹配电路1的源极S；第一金属层5，形成于GaN半导体芯片2和GaAs匹配电路1的每个源极S表面；第二金属层6，形成于第一金属层5和聚酰亚胺层4构成的上表面；若干个铜柱7，铜柱7形成于第二金属层6表面，且与GaN半导体芯片2的源极S和GaAs匹配电路1的源极S一一对应。连接结构8具有若干通孔9，引出结构的铜柱7均伸入通孔9中并引出至封装外壳的接地端引线，GaN半导体芯片2和GaAs匹配电路1均设置在封装外壳内。

第一金属层5上表面与聚酰亚胺层4上表面齐平，第一金属层5和第二金属层6的材料包括Au。

以上实施例仅表示本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。因此本实用新型的保护范围应该以权利要求为准。