用于具有共同封装的氮化镓功率器件的交叉升压变换器的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般性涉及电子器件。更具体地，本发明涉及共同封装的氮化镓（GaN)电 子器件。
【背景技术】
[0002] 功率电子器件广泛用在各种应用中。功率电子器件通常用在电路中以调节电能的 形式，例如，从交流电到直流电，从一个电压水平到另一电压水平，或者以一些其他方式。这 样的器件可以在宽范围的功率水平内操作，从移动设备中的几毫瓦到高压输电系统中的几 百兆瓦。尽管在功率电子器件中取得了进展，但是在本领域中还对改善的电子系统和操作 该改善的电子系统的方法存在需求。
【发明内容】
[0003] 本发明一般性涉及电子器件。更具体地，本发明涉及共同封装的氮化镓（GaN)电 子器件。仅通过示例的方式，本发明已应用于用于制造GaN功率器件的方法和系统。在一 个具体实施方案中，提供了一种使用共同封装的GaN功率器件的交叉升压变换器。该方法 和技术可以应用于各种半导体器件，例如，金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET)、双极 晶体管（BJT、HBT)、二极管等。
[0004] 根据本发明的一个实施方案，提供了一种电子封装件。该电子封装件包括引线框 和多个管脚。该电子封装件还包括第一氮化镓（GaN)晶体管，该第一氮化镓（GaN)晶体管 包括源极、栅极和漏极。第一GaN晶体管的源极电连接到引线框。该电子封装件还包括第 二GaN晶体管，该第二GaN晶体管包括源极、栅极和漏极。第二GaN晶体管的漏极电连接到 引线框。该电子封装件还包括第一GaN二极管，该第一GaN二极管包括阳极和阴极。第一 GaN二极管的阳极电连接到引线框。该电子封装件还包括第二GaN二极管，该第二GaN二极 管包括阳极和阴极。第二GaN二极管的阳极电连接到引线框。
[0005] 根据本发明的另一实施方案，提供了一种制造电子封装件的方法。该方法包括：布 置包括引线框和多个管脚的封装件；布置一组氮化镓（GaN)晶体管，每个晶体管包括漏极 接触部、源极接触部以及栅极接触部；并且使该组GaN晶体管中的第一GaN晶体管的漏极接 触部和该组GaN晶体管中的第二GaN晶体管的漏极接触部连接到引线框。该方法还包括： 布置一组GaN二极管，每个二极管包括阳极接触部和阴极接触部；并且使第一GaN二极管的 阳极接触部和第二GaN二极管的阳极接触部连接到引线框。
[0006] 通过本发明实现了优于常规技术的许多益处。例如，本发明的实施方案减小了功 率电路在使用GaN器件（例如，晶体管、二极管等）时的物理的电子封装件尺寸，同时仍然 输送额定的高电压和高电流，这在使用常规技术时会导致大而重的封装件。电容也可以因 GaN电路更小的封装件尺寸而减小，从而减小电磁干扰（EMI)。由于GaN器件可以紧密地共 同封装在一起，所以可以显著降低器件之间与互连相关联的寄生电感、电阻以及电容。
[0007] 另外，在不牺牲功率性能的情况下，GaN电路能够在比常规硅电路高得多的频率下 操作。当在更高的频率下操作时，使用常规技术的功率电子器件可能增加功率损耗和EMI。 然而，GaN功率电子器件即使在高的频率下也减小功率损耗和EMI。
[0008] 此外，共同封装的GaN功率器件可以提供更具有成本效益的解决方案。例如，本文 中描述的GaN功率器件共同封装两组GaN功率器件（例如，一对晶体管和一对二极管），使 得仅使用一个电子封装件和一个散热件。共同封装的GaN器件还使得电子封装件更容易组 装、更小的板空间，以及因此板及其外壳的更低的成本。本发明的这些实施方案和其他实施 方案连同许多其优点和特征结合下面的文字和附图被更加详细地描述。
【附图说明】
[0009] 图1示出了根据本发明的一个实施方案的GaN功率器件的顶视图。
[0010] 图2是沿图1中所示的A-A'方向的截面图。
[0011] 图3是沿图1中所示的B-B'方向的截面图。
[0012] 图4是根据本发明的一个实施方案的GaN二极管的截面图。
[0013] 图5A是根据本发明的一个实施方案的交叉升压模式功率因数变换器的简化示意 图。
[0014] 图5B是示出了根据本发明的一个实施方案的包括共同封装的垂直GaN功率器件 的半导体封装件的简化示意图。
[0015] 图5C是示出了根据本发明的另一实施方案的包括共同封装的垂直GaN功率器件 的半导体封装件的简化示意图。
[0016] 图?是示出了图5A中所示节点的电压和电流的简化时序图。
[0017] 图6是示出了根据本发明的一个实施方案的制造共同封装的GaN电子器件的方法 的简化流程图。
【具体实施方式】
[0018] 本发明一般性涉及电子器件。更具体地，本发明涉及共同封装的GaN电子器件。仅 通过示例的方式，本发明已应用于用于制造GaN功率器件的方法和系统。该方法和技术可 以应用于各种垂直半导体器件，例如，结场效应晶体管（JFET)、金属氧化物半导体场效应晶 体管（MOSFET)、双极晶体管（BJT、HBT)、二极管等。
[0019] GaN基电子器件正经历快速发展，并且一般预期优于硅（Si)和碳化硅（SiC)竞争 者。与GaN以及相关的合金和异质结构相关联的期望特性包括：对于可见光发射和紫外光 发射的高带隙能量；有利的传输特性（例如，高电子迀移率和高饱和速度）；高击穿电场以 及高热导率。特别地，对于给定的背景掺杂水平N，电子迀移率y比竞争材料更高。这提供 了低电阻率p，原因是电阻率与电子迀移率成反比，如公式（1)所示：
【主权项】
1. 一种电子封装件，包括： 引线框； 多个管脚； 第一氮化嫁（GaN)晶体管，所述第一 GaN晶体管包括源极、栅极和漏极，其中所述第一 GaN晶体管的所述源极电连接到所述引线框； 第二GaN晶体管，所述第二GaN晶体管包括源极、栅极和漏极，其中所述第二GaN晶体 管的所述漏极电连接到所述引线框； 第一 GaN二极管，所述第一 GaN二极管包括阳极和阴极，其中所述第一 GaN二极管的所 述阳极电连接到所述引线框；W及 第二GaN二极管，所述第二GaN二极管包括阳极和阴极，其中所述第二GaN二极管的所 述阳极电连接到所述引线框。
2. 根据权利要求1所述的电子封装件，其中， 所述第一 GaN晶体管的所述源极电连接到所述多个管脚中的第一管脚； 所述第一 GaN晶体管的所述栅