一种铜桥焊接的碳化硅功率模块的制作方法

本发明涉及半导体，尤其涉及一种铜桥焊接的碳化硅功率模块。

背景技术：

1、功率模块是一种电子器件，用于将电能从一个电源转换成所需的电力形式，以供给电子设备或电路。这些模块通常包含多种电子组件，如功率半导体器件、电感、电容器、散热器和封装等，以实现电能的转换、控制和分配。功率模块广泛应用于各种应用领域，包括工业、电子、通信、汽车、太阳能和风能系统等，以满足不同的电力要求。

2、随着科学技术的发展，人们越来越关注环境问题。sic材料由于其优异的物理特性，包括更宽的带隙、更高的电子饱和率、更高的临界击穿电场和更好的导热性，在igbt中得到广泛的应用。但基于现有的sic-igbt芯片结构，目前sic材料的优化似乎已经达到了顶点，sic-igbt的动态特性、开关性能已经达到顶点。

3、以及，随着功率模块的更高功率的要求，其散热也面临着挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种铜桥焊接的碳化硅功率模块，以解决上述提及的问题。

2、为实现上述目的，采用以下技术方案：

3、一种铜桥焊接的碳化硅功率模块，所述功率模块包括芯片模组、冷却板，所述芯片模组包括一个或多个sic-igbt芯片和dbc板，一个或多个所述sic-igbt芯片通过铜桥焊接在所述dbc板上，所述dbc板铺设于所述冷却板上，其中：

4、所述sic-igbt芯片包括上层结构和下层结构，所述上层结构由n+掺杂层、p+掺杂层、p-well层、csl层和n-drift层组成，所述下层结构由n缓冲层和p基底组成，所述n缓冲层上形成有sic异质结；

5、所述冷却板内形成有冷却通道，在所述冷却板上设置有所述dbc板和多个所述sic-igbt芯片时，任意相邻两个所述芯片模组的下方的所述冷却通道形成弓字形，所述冷却通道的出口和入口位于所述冷却板的相同侧。

6、进一步的，所述sic异质结为多晶硅通过化学气相沉积于所述n缓冲层表面后通过等离子体激活键合。

7、进一步的，所述n缓冲层在化学气相沉积前，通过光刻蚀沟槽以化学气相沉积所述多晶硅。

8、进一步的，所述上层结构和所述下层结构为各自独立生长完成后再键合一起的。

9、进一步的，所述冷却通道内设置有多组扰流组件，同一方向上的多组所述扰流组件等距设置。

10、进一步的，每组所述扰流组件中包括有多个等距设置的扰流柱，多个所述扰流柱从所述冷却通道内部的底面延伸至接触所述冷却通道内部的顶面，冷却水从两个所述扰流柱之间或所述扰流柱与所述冷却通道的内壁之间通过。

11、进一步的，所述扰流柱的平面呈椭圆形。

12、进一步的，所述冷却通道的拐弯位置上不设置所述扰流组件。

13、本公开的技术方案具有以下有益效果：

14、基于在n缓冲层上形成的sic异质结，形成天然电势井，有助于在关断过程中存储多余的载流子，使得碳化硅中的载流子更倾向于流入sic异质结中，因此，芯片的开关性能得到增强；

15、基于设置的弓字形的冷却通道，芯片的散热效率得到提高，进而整个功率模块可以高效稳定的运行。

技术特征：

1.一种铜桥焊接的碳化硅功率模块，其特征在于，所述功率模块包括芯片模组、冷却板，所述芯片模组包括一个或多个sic-igbt芯片和dbc板，一个或多个所述sic-igbt芯片通过铜桥焊接在所述dbc板上，所述dbc板铺设于所述冷却板上，其中：

2.根据权利要求1所述的铜桥焊接的碳化硅功率模块，其特征在于，所述sic异质结为多晶硅通过化学气相沉积于所述n缓冲层表面后通过等离子体激活键合。

3.根据权利要求2所述的铜桥焊接的碳化硅功率模块，其特征在于，所述n缓冲层在化学气相沉积前，通过光刻蚀沟槽以化学气相沉积所述多晶硅。

4.根据权利要求1所述的铜桥焊接的碳化硅功率模块，其特征在于，所述上层结构和所述下层结构为各自独立生长完成后再键合一起的。

5.根据权利要求1所述的铜桥焊接的碳化硅功率模块，其特征在于，所述冷却通道内设置有多组扰流组件，同一方向上的多组所述扰流组件等距设置。

6.根据权利要求5所述的铜桥焊接的碳化硅功率模块，其特征在于，每组所述扰流组件中包括有多个等距设置的扰流柱，多个所述扰流柱从所述冷却通道内部的底面延伸至接触所述冷却通道内部的顶面，冷却水从两个所述扰流柱之间或所述扰流柱与所述冷却通道的内壁之间通过。

7.根据权利要求6所述的铜桥焊接的碳化硅功率模块，其特征在于，所述扰流柱的平面呈椭圆形。

8.根据权利要求5所述的铜桥焊接的碳化硅功率模块，其特征在于，所述冷却通道的拐弯位置上不设置所述扰流组件。

技术总结
本发明涉及半导体领域，公开一种铜桥焊接的碳化硅功率模块，功率模块包括芯片模组、冷却板，芯片模组包括一个或多个SiC‑IGBT芯片和DBC板，一个或多个SiC‑IGBT芯片通过铜桥焊接在DBC板上，DBC板铺设于冷却板上，SiC‑IGBT芯片包括上层结构和下层结构，上层结构由N+掺杂层、P+掺杂层、P‑Well层、CSL层和N‑drift层组成，下层结构由N缓冲层和P基底组成，N缓冲层上形成有SiC异质结；冷却板内形成有冷却通道，在冷却板上设置有DBC板和多个SiC‑IGBT芯片时，任意相邻两个芯片模组的下方的冷却通道形成弓字形。本发明基于在N缓冲层上形成的SiC异质结，形成天然电势井，使得芯片的开关性能得到增强；基于设置的弓字形的冷却通道，芯片的散热效率得到提高，进而整个功率模块可以高效稳定的运行。

技术研发人员：张振中,郝建勇
受保护的技术使用者：苏州中瑞宏芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15