一种硅基GaNHEMT散热增强封装结构及其制备方法

文档序号:31053629发布日期:2022-08-06 09:37阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种硅基gan hemt散热增强封装结构,其特征在于:以基板(1)为载体,通过芯片粘接方式与高导热层(2)相连接,所述高导热层(2)上方与gan hemt相连接,所述gan hemt从下往上依次包括gan缓冲层(3)、gan沟道层(4)、algan势垒层(5)、源欧姆电极(6)、漏欧姆电极(8)、肖特基栅电极(7)以及介质钝化层(9)。2.根据权利要求1所述的一种硅基gan hemt散热增强封装结构,其特征在于:所述基板(1)包括直接覆铜基板、直接覆铝基板、直接电镀基板、绝缘金属基板中的一种;所述芯片粘接方式包括锡焊、烧结银、烧结铜中的一种;所述高导热层(2)包括铜、银、碳化硅、金刚石中的一种材料;所述gan缓冲层(3)为厚度2~6微米的gan材料,所述gan沟道层(4)为厚度0.1~3微米的gan材料,所述algan势垒层(5)的厚度为15-30纳米,其中al摩尔组分为0.1~0.3,所述介质钝化层(9)包括二氧化硅、氮化硅、氧化铝、二氧化铪中的一种,所述金属电极包括ti/al/ni/au合金制备的源欧姆电极(6)和漏欧姆电极(8),以及ni/au合金制备的肖特基栅电极(7)。3.根据权利要求1所述的一种硅基gan hemt散热增强封装结构,其特征在于:所述gan hemt是基于硅基gan hemt衬底剥离获得的,所述衬底剥离的方式包括激光剥离、牺牲层剥离中的一种。4.根据权利要求1所述的一种硅基gan hemt散热增强封装结构,其特征在于:所述高导热层(2)上方与gan hemt相连接是通过包括键合、电镀、电子束蒸发、淀积中的一种方式。5.根据权利要求1所述的一种硅基gan hemt散热增强封装结构,其特征在于:所述 gan缓冲层(3)、gan沟道层(4)、algan势垒层(5)均采用金属有机物化学气相淀积进行外延生长。6.根据权利要求1所述的一种硅基gan hemt散热增强封装结构,其特征在于:所述介质钝化层(9)采用包括磁控溅射、pecvd、lpcvd中的一种工艺进行镀膜。7.权利要求1~6任意一项所述的硅基gan hemt散热增强封装结构的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1),对硅衬底(11)进行清洗;步骤2),在硅衬底(11)上依次外延生长gan缓冲层(3)、gan沟道层(4)和algan势垒层(5),得到硅基氮化镓外延片;步骤3),在步骤2)的外延片表面进行介质材料镀膜,对algan势垒层(5)表面进行钝化,降低界面态密度,得到钝化的外延片;步骤4),使用化学机械抛光使步骤3)中钝化的外延片表面平整化;步骤5),进行源欧姆电极和漏欧姆电极图形化刻蚀;步骤6),蒸镀或溅射ti/al/ni/au多元合金金属膜,进行金属剥离;步骤7),在850摄氏度,氮气气氛快速热退火30秒,制备源欧姆电极(6)和漏欧姆电极(8);步骤8),进行栅电极图形化刻蚀;步骤9),蒸镀或溅射ni/au多元合金金属膜,进行金属剥离,制备肖特基栅电极(7);步骤10),剥离硅衬底(11);步骤11),将剥离获得的gan hemt倒置于柔性临时衬底(10);步骤12),将gan缓冲层(3)与高导热层(2)粘接起来;
步骤13),去除柔性临时衬底(10);步骤14),将高导热层(2)通过芯片粘接方式与基板(1)连接。

技术总结
本发明公开了一种硅基GaN HEMT散热增强封装结构及其制备方法,属于信息材料与器件领域,该结构是以基板(1)为载体,通过芯片粘接方式与高导热层(2)相连接,所述高导热层(2)上方与GaN HEMT相连接,所述GaN HEMT从下往上依次包括GaN缓冲层(3)、GaN沟道层(4)、AlGaN势垒层(5)、介质钝化层(9)以及金属电极。本发明制备的该结构通过剥离硅基GaN HEMT的低热导率硅衬底,并通过高导热材料与基板连接,避免了硅基材料导致的热量集聚效应,提高了高功率密度GaN HEMT芯片的散热能力,并且与现有的先进封装结构和封装散热技术兼容,能显著提升封装芯片的电热性能和可靠性,具有较高的价值。具有较高的价值。具有较高的价值。


技术研发人员:刘建华 郭宇锋 姚清 姚佳飞 张茂林 杨航 蔡志匡
受保护的技术使用者:南京邮电大学南通研究院有限公司
技术研发日:2022.03.31
技术公布日:2022/8/5
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