[发明专利]一种高功率半导体产品晶圆级封装工艺及半导体产品

说明书

本发明公开一种高功率半导体产品晶圆级封装工艺，提供GaN晶圆，并在所述GaN晶圆的背面设置用于吸收GaN芯片工作时散发出的热量的散热层；所述GaN晶圆包括硅基材、生长于所述硅基材的第一表面的GaN外延层以及蒸镀于所述硅基材与所述第一表面相对的第二表面的焊接过渡金属层，所述散热层焊接在所述焊接过渡金属层上。本方案中通过在硅基材背面设置散热层，通过散热层将GaN芯片工作时产生的热量快速吸收，并通过散热层将热量扩散到外部，使得GaN芯片能够适应高功率市场的应用。散热层采用焊接的方式设置在GaN晶圆的背面产品生产效率高，散热层的厚度可以根据GaN芯片散热需求进行选择，而不受限于安装工艺。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种高功率半导体产品晶圆级封装工艺及半导体产品。

背景技术

半导体是一种导电能力介于导体与非导体之间的材料，半导体元件根据半导体材料的特性，属于固态元件，其体积可以缩小到很小的尺寸，因此耗电量少，集成度高，在电子技术领域获得了广泛的引用，而随着半导体元件运行功率的逐渐增加，散热性能成为半导体元件的重要指标之一，在这样的高热量工作环境下，保持半导体元件的工作可靠性是一个非常重要的问题。

第三代半导体是一碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体，相比第一代半导体硅具有禁带宽度大，高击穿场强，载流子迁移率高等优点，是目前各国都在竞相攀登的战略高地。由于氮化镓芯片是平面结构，即三个电极全部被设计在同一个平面上，这个特性导致氮化镓芯片特别适用于做晶圆级封装，但是目前市面上已有在手裸芯片封装的氮化镓产品，其散热能力差，限制了其在高功率市场的应用。

发明内容

本发明实施例的目的在于：提供一种高功率半导体产品晶圆级封装工艺，其能够解决现有技术中存在的上述问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种高功率半导体产品晶圆级封装工艺，提供GaN晶圆，并在所述GaN晶圆的背面设置用于吸收GaN芯片工作时散发出的热量的散热层；

所述GaN晶圆包括硅基材、生长于所述硅基材的第一表面的GaN外延层以及蒸镀于所述硅基材与所述第一表面相对的第二表面的焊接过渡金属层，所述散热层焊接在所述焊接过渡金属层上。

作为所述的高功率半导体产品晶圆级封装工艺的一种优选的技术方案，

具体包括以下步骤：

步骤1、提供GaN晶圆；

步骤2、焊接散热层，在所述GaN晶圆的背面设置锡膏、放置散热层材料，通过回流焊工艺将所述散热层材料焊接到所述GaN晶圆背面；

步骤3、电极印刷，在所述GaN晶圆的正面对应与源极、栅极以及漏极进行锡膏印刷并过回流焊；

步骤4、切割，将上述步骤加工完成的GaN晶圆切割形成单颗GaN芯片产品。

作为所述的高功率半导体产品晶圆级封装工艺的一种优选的技术方案，所述散热层上对应于所述GaN晶圆的切割位置设置有切割槽。

作为所述的高功率半导体产品晶圆级封装工艺的一种优选的技术方案，所述散热层为铜、陶瓷、铝或不锈钢。

作为所述的高功率半导体产品晶圆级封装工艺的一种优选的技术方案，所述GaN晶圆具有能够通过切割形成GaN芯片产品的产品区以及位于所述产品区周边的非产品区。

作为所述的高功率半导体产品晶圆级封装工艺的一种优选的技术方案，所述散热层对应与所述产品区设置，至少覆盖全部所述产品区。

作为所述的高功率半导体产品晶圆级封装工艺的一种优选的技术方案，所述散热层的形状及大小与所述GaN晶圆相同。