[发明专利]一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构及制备方法

说明书

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构及制备方法。该新型耐高温的碳化硅器件封装结构包括：金属外壳、电极管脚、键合线、芯片、上纳米银焊层、覆铜陶瓷基板、下纳米银焊层；所述覆铜陶瓷基板通过下纳米银焊层连接于金属外壳的内侧底部；所述芯片通过上纳米银焊层连接于所述覆铜陶瓷基板上；所述芯片通过键合线与所述电极管脚连接。本发明解决目前钎焊与塑封工艺造成碳化硅器件无法工作在200℃以上的高温环境下的技术问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构及制备方法。

背景技术

随着微电子技术的发展，传统的硅和砷化镓半导体材料出于本身结构和特性的原因，在高温、高频、光电，大功率及抗辐射等方面越来越显示出其不足和局限性。众所周知，硅器件难以在高于200℃的高温下工作，特别是当高的工作温度、大功率、高频、及强辐射环境条件下并存时，硅器件就无法“胜任”。碳化硅具有禁带宽度大，击穿电场高，电子饱和漂移速度高，热导率大等良好特性，这就决定了它具有在高温、高电压、高频等条件下工作的良好性质。传统器件的封装焊接主要采用钎焊方式，将器件与金属支架或基板焊接在一起，之后将整个器件进行塑封封装。由于碳化硅器件是可以耐受200℃以上高温的，而传统的钎焊工艺以及塑封外壳，都无法使器件工作在200℃以上的高温应用环境当中，这使得碳化硅器件的应用环境受到了限制。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构，其包括：金属外壳、电极管脚、键合线、芯片、上纳米银焊层、覆铜陶瓷基板、下纳米银焊层；

所述覆铜陶瓷基板通过下纳米银焊层连接于金属外壳的内侧底部；

所述芯片通过上纳米银焊层连接于所述覆铜陶瓷基板上；

所述芯片通过键合线与所述电极管脚连接，所述电极管脚穿过所述金属外壳延伸至外部。

作为一种进一步的技术方案，所述覆铜陶瓷基板包括：上铜层、陶瓷层和下铜层；

所述上铜层设置于所述陶瓷层的上表面，所述芯片通过上纳米银焊层连接于所述上铜层；

所述下铜层设置于所述陶瓷层的下表面，所述下铜层通过下纳米银焊层连接于金属外壳的内侧底部。

作为一种进一步的技术方案，所述陶瓷层的具有伸出于所述上铜层和下铜层的延伸边缘。

作为一种进一步的技术方案，所述芯片为碳化硅MOSFET芯片或者碳化硅二极管芯片或者碳化硅IGBT芯片。

作为一种进一步的技术方案，所述金属外壳包括：连接部和封装壳体；

所述连接部连接于封装壳体的底部；

所述封装壳体具有容纳空间。

作为一种进一步的技术方案，所述封装壳体的内部填充有惰性气体。

第二方面，本发明还提供一种制备所述的新型耐高温的碳化硅器件封装结构的方法，其包括如下步骤：

覆铜陶瓷基板与金属外壳烧结，覆铜陶瓷基板通过纳米银焊层焊接于金属外壳的内侧底部；

芯片烧结，芯片通过上纳米银焊层连接于覆铜陶瓷基板上；

芯片通过键合线与所述电极管脚连接；