[发明专利]III族氮基半导体封装结构及其制造方法

说明书

一种III族氮基半导体封装结构，包括引线架、黏着层、III族氮基晶粒、封装材料和至少一接合线。引线架包括管芯座和引线。管芯座具有设置在管芯座的顶面中的第一和第二凹槽。第一凹槽位于顶面的相对中心区域附近。第二凹槽位于顶面的相对外围区域附近。从俯视观之，第一凹槽具有与第二凹槽不同的形状。黏着层设置在管芯座上以填充到第一凹槽中。III族氮基晶粒设置在黏着层上。封装材料封装引线架和III族氮基晶粒。第二凹槽填充有封装材料。接合线被封装材料封装。

技术领域

本发明总体来说涉及半导体封装结构。更具体地说，本发明涉及一种III族氮基半导体封装结构，其引线架具有多个凹槽可用于提高封装结构的固着强度。

背景技术

近年来，对高电子迁移率晶体管(HEMT)的深入研究非常普遍，特别是在高功率开关和高频应用观点。HEMT利用两种不同带隙材料间的异质结界面形成类量子阱结构，可容纳二维电子气(2DEG)区域，满足高功率/频率器件的要求。除了HEMT之外，具有异质结构的器件的示例还包括异质结双极晶体管(heterojunction bipolar transistors,HBT)、异质结场效应晶体管(heterojunction field effect transistor,HFET)和调制掺杂FETs(modulation-doped FETs,MODFET)。目前，需要提高HMET器件的良率，从而使其适合大规模生产。

如上所述的III族氮基器件，比现有技术器件在更高的功率和更高的频率下工作。因此，它们比硅基(silicon-based)或砷化镓基(GaAs-based)器件产生更多的热量。III族氮基器件的增加的热输出导致热循环，热循环可削弱黏着剂与衬底之间的黏着度，从而导致分层(delamination)。因此，III族氮基器件具有独特的封装需求，所述封装需求考虑到增强散热的要求并克服III族氮基器件热输出引起的封装退化的可能性。因此，本领域对于III族氮基器件封装需要改进散热需求。

发明内容

根据本揭露的一个方面，提供了一种氮基半导体器件。一种III族氮基半导体封装结构，包括引线架、黏着层、III族氮基晶粒、封装材料和至少一接合线。引线架包括管芯座和至少一引线。管芯座具有多个第一凹槽和多个第二凹槽，这些第一凹槽和这些第二凹槽设置在管芯座的顶面上。这些第一凹槽位于顶面的相对中央区域附近。第二凹槽位于顶面的相对周围区域附近，并且从俯视观之，第一凹槽的形状不同于第二凹槽的形状。黏着层设置在管芯座上，以填充这些第一凹槽的至少一个。III族氮基晶粒设置在黏着层上。封装材料封装引线架和III族氮基晶粒，其中，第二凹槽中的至少一个被封装材料填充。接合线被封装材料封装，并将III族氮基晶粒电连接到引线上。

根据本揭露的一个方面，提供了一种制造III族氮基半导体封装结构的方法。所述方法包括以下步骤。多个第一凹槽形成于管芯座的相对中央区域。多个第二凹槽形成于管芯座的相对周围区域。从俯视观之，第一凹槽的形状不同于第二凹槽的形状。第一凹槽中的至少一个填充有黏着层。在黏着层上设置一种III族氮基晶粒。接合线被设置为将III族氮基晶粒电连接到引线。管芯座、引线和III族氮基晶粒被封装，以便将封装材料填充第一凹槽中的至少一个。

根据本揭露的一个方面，提供了一种氮基半导体器件。一种III族氮基半导体封装结构，包括引线架、III族氮基晶粒、黏着层、封装材料和至少一接合线。引线架包括至少一管芯座和至少一引线。管芯座具有多个凹槽，这些凹槽设置在管芯座的顶面上。III族氮基晶粒设置在管芯座上。黏着层设置在管芯座和III族氮基晶粒之间，并且具有多个第一向下延伸部分，这些第一向下延伸部分在这些凹槽的第一组内以及在III族氮基晶粒周围。封装材料封装引线架和III族氮基晶粒，并且具有多个第二向下延伸部分，这些第二向下延伸部分在这些凹槽的第二组内以及在III族氮基晶粒周围。至少一接合线由封装材料封装，并将III族氮基晶粒电连接到引线上。