[发明专利]包含前侧热提取结构的功率放大器装置及其制造方法

说明书

公开了功率放大器装置和用于制造包含前侧热提取结构的功率放大器装置的方法。在实施例中，所述功率放大器装置包括基板、键合到所述基板的管芯支撑表面的射频(RF)功率管芯，以及进一步附接到所述管芯支撑表面的前侧热提取结构。所述前侧热提取结构又包括与所述RF功率管芯的前侧直接热接触的晶体管覆盖部分、热耦合到所述基板的散热区的第一散热耦合部分，以及从所述晶体管覆盖部分延伸到所述第一散热耦合部分的主要热提取路径。所述主要热提取路径促进从所述RF功率管芯到所述散热区的热传导并且在所述功率放大器装置的工作期间降低所述RF功率管芯的晶体管沟道内的局部温度。

技术领域

本公开的实施例大体上涉及微电子器件，且更具体地说，涉及包含前侧热提取结构的功率放大器装置(例如，封装和模块)及其制造方法。

背景技术

功率放大器装置通常包含至少一个射频(RF)功率管芯，一个或多个晶体管集成在所述RF功率管芯中。RF功率管芯又可以包含半导体材料主体，在晶片级加工期间，晶体管沟道形成于所述半导体材料主体中且前侧层在所述半导体材料主体上方连续地形成或堆积。前侧层限定RF功率管芯的各种导电特征，例如键合垫、互连线和晶体管接触件；在场效应晶体管情况下，例如漏极线、漏极歧管、栅极接触指和栅极接触歧管。RF功率管芯可以通过将管芯的后侧键合到基板而附接到基板，例如印刷电路板或金属基部凸缘。当至少部分地由金属或另一种导热材料构成时，基板可以充当散热片以帮助以传导方式吸收和耗散在装置工作期间产生的一部分余热。然而，在某些情况下，例如当RF功率管芯在较高射频(例如，接近或超过3千兆赫的频率)下工作时或所述RF功率管芯是利用具有相对高的功率密度的管芯技术生成时，仅提供散热片可能不足以防止在功率放大器装置内包含的RF功率管芯中产生不希望的升高的局部温度或“热点”。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种功率放大器装置，包括：

基板，所述基板包括散热区和管芯支撑表面；

射频(RF)功率管芯，所述RF功率管芯包括键合到所述基板的所述管芯支撑表面的后侧、沿正交于所述管芯支撑表面的竖直轴线与所述后侧相对的前侧，以及形成于所述RF功率管芯中、在所述RF功率管芯的所述后侧与所述前侧之间的晶体管；

前侧热提取结构，所述前侧热提取结构附接到所述基板的所述管芯支撑表面并且至少部分地在所述RF功率管芯上方延伸，所述前侧热提取结构包括：

晶体管覆盖部分，所述晶体管覆盖部分与所述RF功率管芯的所述前侧直接热接触并且沿所述竖直轴线至少部分地与所述晶体管重叠；以及

第一散热耦合部分，所述第一散热耦合部分热耦合到所述散热区；以及

主要热提取路径，所述主要热提取路径从所述RF功率管芯延伸、穿过所述前侧热提取结构并且到达所述基板的所述散热区，所述主要热提取路径促进从所述RF功率管芯到所述散热区的热传导。

根据本发明一个或多个实施例，所述晶体管包括晶体管沟道；并且其中前侧排热的第一晶体管覆盖部分沿所述竖直轴线与所述晶体管沟道的至少大部分表面区域重叠。

根据本发明一个或多个实施例，所述RF功率管芯另外包括位于所述前侧上的第一行键合垫和第二行键合垫；并且其中所述晶体管覆盖部分在所述第一行键合垫与所述第二行键合垫之间延伸并且大体上平行于所述第一行键合垫和所述第二行键合垫。

根据本发明一个或多个实施例，所述RF功率管芯具有从所述RF功率管芯的所述前侧到所述后侧的管芯导热率；其中所述主要热提取路径具有比所述管芯导热率大至少十倍的导热率。

根据本发明一个或多个实施例，所述前侧热提取结构沿所述功率放大器装置的垂直于所述竖直轴线的纵向轴线跨越所述RF功率管芯的长度。