[发明专利]包括底座的半导体器件

说明书

背景技术

功率电子模块是用在功率电子电路中的半导体封装。功率电子模块典型地用在车辆和工业应用中，诸如用在逆变器和整流器中。功率电子模块内包括的半导体部件典型地是绝缘栅双极型晶体管（IGBT）半导体芯片或者金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）半导体芯片。IGBT和MOSFET半导体芯片具有变化的电压和电流额定值。一些功率电子模块还包括用于过压保护的半导体封装中的额外的半导体二极管（即，续流二极管）。

通常，使用两个不同的功率电子模块。一个设计用于较高功率的应用而另一个设计用于较低功率的应用。对于较高功率的应用，功率电子模块典型地包括集成在单个基板上的若干个半导体芯片。基板典型地包括绝缘陶瓷基板，诸如Al₂O₃、AlN、Si₃N₄或者其他适当的材料，以使功率电子模块绝缘。利用纯净的或镀覆的Cu、Al或者其他适当的材料至少使陶瓷基板的顶面金属化以提供半导体芯片的电接触和机械接触。典型地使用直接铜接合（DCB）工艺、直接铝接合工艺（DAB）工艺或者活性金属钎焊（AMB）工艺将金属层接合到陶瓷基板。

典型地，利用Sn-Pb、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu或者另一适当的焊料合金的软焊用于将半导体芯片连结到金属化陶瓷基板。典型地，若干个基板组合到平面金属底座上。在该情况下，还利用纯净的或镀覆的Cu、Al或者其他适当的材料使陶瓷基板的背面金属化以将基板连结到平面金属底座。为了将基板连结到平面金属底座，典型地使用利用Sn-Pb、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu或者另一适当的焊料合金的软焊。平面金属底座可以进而附接到冷却元件，冷却剂可以通过该冷却元件流动以防止操作期间的功率电子模块的过热。

随着日益增加的在苛刻环境（例如，汽车应用）中使用功率电子装置的期望以及正在进行的半导体芯片集成，外部和内部耗散的热继续增加。因此，存在增长的对能够以高达和超过200℃的内部和外部温度进行操作的高温功率电子模块的需求。此外，功率电子装置的电流密度继续增加，这导致了功率损耗密度的增加。因此，经由冷却元件进行的用于防止过热的功率电子装置的液体冷却正变得日益重要。

出于这些和其他原因，需要本发明。

发明内容

一个实施例提供了一种半导体装置。该半导体装置包括半导体芯片和耦接到半导体芯片的底座。该底座包括上部分和下部分。上部分具有与下部分的侧壁相交的底表面。该半导体装置包括耦接到底座的冷却元件。冷却元件具有与底座的上部分的底表面直接接触的第一表面、与底座的下部分的侧壁直接接触的第二表面、以及与第一表面平行并且与底座的下部分的底表面对准的第三表面。

附图说明

附图被包括以提供实施例的进一步理解并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且连同描述一起用于说明实施例的原理。其他实施例以及实施例的许多预期优点将容易被认识到，因为它们通过参照下面的详细描述而变得更好理解。图中的元件不一定相对彼此按比例绘制。相同的附图标记表示对应的相似部分。

图1图示了半导体装置的一个实施例的横截面视图。

图2图示了冷却元件的一个实施例的横截面视图。

图3A图示了耦接到冷却元件的半导体装置的一个实施例的横截面视图。

图3B图示了耦接到冷却元件的半导体装置的另一实施例的横截面视图。

图4A图示了耦接到冷却元件的半导体装置的另一实施例的横截面视图。

图4B图示了耦接到冷却元件的半导体装置的另一实施例的横截面视图。

图5A图示了耦接到冷却元件的半导体装置的另一实施例的横截面视图。

图5B图示了耦接到冷却元件的半导体装置的另一实施例的横截面视图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参照附图，所述附图形成该详细描述的一部分并且在所述附图中借助于图示示出了其中可以实践本公开的具体实施例。在这一点上，方向性术语，诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“头”、“尾”等，是参照所描述的（一幅或多幅）附图的取向而使用的。由于实施例的部件可以设置在许多不同的取向上，因此方向性术语用于说明的目的而决非限制。要理解，可以利用其他实施例并且可以进行结构或逻辑的改变而不偏离本公开的范围。因此，下面的详细描述不要被视为限制性意义，并且本公开的范围由所附权利要求限定。

要理解，除非另外具体指出，否则这里描述的各种示例性实施例的特征可以彼此组合。