GaN功率器件的制作方法

本技术涉及半导体，具体提供一种gan功率器件。

背景技术：

1、gan hemt(高电子迁移率晶体管)器件由于其宽禁带材料的独特性能，相比硅基功率器件具有击穿场强高、导通电阻低、转换速度快等优势，在智能家电、交直流转换器、光伏逆变器以及电动汽车等领域有着广泛的应用前景。

2、目前的d型gan芯片多使用平面型设计，即芯片的d(漏极)和s(源极)在芯片同一面，与si基mosfet芯片串联。采用此种平铺设计会使得占用基板面积过大，降低功率密度。

3、为了避免占用基板面积过大，有些封装仅采用了芯片叠层方式，但目前的层叠结构功率输出有限，芯片均流困难，限制了gan基器件在大功率场合如新能源汽车电驱上使用。

4、相应地，本领域需要一种新的gan功率器件来解决上述问题。

技术实现思路

1、本实用新型旨在解决上述技术问题，即，解决目前采用层叠结构的gan功率器件输出功率有限和芯片均流困难的问题。

2、在第一方面，本实用新型提供一种gan功率器件，其特征在于，所述gan功率器件包括：基板；至少两个并联的gan芯片，所述gan芯片设于所述基板上，所述gan芯片的顶面设有第一源极；硅基mosfet芯片，所述硅基mosfet芯片的底面设有第二漏极，所述第二漏极与至少两个所述gan芯片的第一源极形成面积堆叠，所述硅基mosfet芯片与被堆叠的各所述gan芯片构成共源级联结构。

3、在上述gan功率器件的优选技术方案中，所述gan芯片的顶面还设有第一栅极和第一漏极，所述硅基mosfet芯片的顶面设有第二栅极和第二源极，被堆叠的各所述gan芯片的所述第一栅极连接在一起后与所述第一源极和所述基板连接，所述第一漏极和所述第二源极连接于所述基板上，所述第二栅极连接于驱动回路上。

4、在上述gan功率器件的优选技术方案中，所述硅基mosfet芯片与各所述gan芯片之间的堆叠区域采用焊接、银胶或烧结连接。

5、在上述gan功率器件的优选技术方案中，所述gan芯片的底面与所述基板采用烧结或焊接连接。

6、在上述gan功率器件的优选技术方案中，所述共源级联结构的数量为多个，部分所述共源级联结构串联或并联在一起组成半桥电路的上管，另一部分所述共源级联结构组串联或并联在一起组成半桥电路的下管，所述上管和所述下管串联或并联组成半桥电路。

7、在上述gan功率器件的优选技术方案中，所述基板包括下管源极信号端子、下管栅极信号端子、上管栅极信号端子、上管漏极信号端子和上管源极信号端子，所述下管源极信号端子、所述下管栅极信号端子、所述上管栅极信号端子、所述上管漏极信号端子和所述上管源极信号端子上均设有信号针。

8、在上述gan功率器件的优选技术方案中，所述第二栅极与所述基板之间的连接线为铝线且线径的范围为10um-100um。

9、在上述gan功率器件的优选技术方案中，所述第一栅极与所述基板之间的连接线为铝线且线径范围为10um-100um。

10、在上述gan功率器件的优选技术方案中，所述第二源极与所述基板之间的连接线为铝线且线径范围为100um-300um；或者所述第二源极与所述基板之间的连接线为铜线且线径范围为50um-200um。

11、在上述gan功率器件的优选技术方案中，所述第一漏极与所述基板之间的连接线为铝线且线径范围为100um-300um；或者所述第一漏极与所述基板之间的连接线为铜线且线径范围为50um-200um。

12、本领域技术人员可以理解的是，本实用新型的gan功率器件，其包括基板、硅基mosfet芯片和至少两个并联的gan芯片，gan芯片设于基板上，gan芯片的顶面设有第一源极，硅基mosfet芯片的底面设有第二漏极，第二漏极与至少两个gan芯片的第一源极形成面积堆叠，硅基mosfet芯片与被堆叠的各个gan芯片构成共源级联结构。上述设置方式，实现了芯片的共源极连接，可以减少芯片间由于共源极电感差异引起的不均流，使得驱动回路得以简化，更加的对称，使得驱动变得均衡，从而提高均流能力，避免个别芯片过热，多芯片并联也增加了gan功率器件的出流能力，使其可以更适应大功率的应用场景。此外，由于gan芯片对与寄生电感非常敏感，从gan芯片的第一源极到硅基mosfet芯片的第二漏极之间的寄生电感过大极易引起关断时电压过充，击穿gan芯片，而本实用新型的gan芯片的第一源极与硅基mosfet芯片的第二漏极直接面积连接，可以减少寄生电感，同时堆叠的方式还能够减少对基板平面面积的占用。

技术特征：

1.一种gan功率器件，其特征在于，所述gan功率器件包括：

2.根据权利要求1所述的gan功率器件，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的gan功率器件，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的gan功率器件，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的gan功率器件，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的gan功率器件，其特征在于，

7.根据权利要求2所述的gan功率器件，其特征在于，

8.根据权利要求2所述的gan功率器件，其特征在于，

9.根据权利要求2所述的gan功率器件，其特征在于，

10.根据权利要求2所述的gan功率器件，其特征在于，

技术总结本技术涉及半导体技术领域，具体提供一种GaN功率器件，旨在解决目前采用层叠结构的GaN功率器件输出功率有限和芯片均流困难的问题。为此目的，本技术的GaN功率器件包括基板、硅基MOSFET芯片和至少两个并联的GaN芯片，GaN芯片设于基板上，GaN芯片的顶面设有第一源极，硅基MOSFET芯片的底面设有第二漏极，第二漏极与至少两个GaN芯片的第一源极形成面积堆叠，硅基MOSFET芯片与被堆叠的各个GaN芯片构成共源级联结构。上述设置方式，实现了芯片的共源极连接，可以减少芯片间由于共源极电感差异引起的不均流，且无需每个芯片都要有驱动回路，使得驱动变得均衡，从而提高均流能力，也增加了GaN功率器件的出流能力，使其可以更适应大功率的应用场景。技术研发人员：赵子豪,姚亮,李道会,齐放受保护的技术使用者：蔚来动力科技（合肥）有限公司技术研发日：20231102技术公布日：2024/7/11