[发明专利]功率半导体

说明书

本发明的功率半导体包括一闸极、一源极、一硅芯片及一汲极。其中，源极包括一第一铜颗粒层及一第一金属层，第一铜颗粒层覆盖第一金属层的上方表面。硅芯片接合于第一金属层的下方表面。汲极接合于硅芯片的下方表面。其中，第一铜颗粒层的厚度大于第一金属层的厚度。

技术领域

本发明为一种功率半导体，特别是指一种具有大晶粒铜的功率半导体。

背景技术

请参阅图1，图1所绘示为习知的功率半导体10的立体图，功率半导体10为传统功率半导体其中的一种，缩写为：Mosfet，因为Mosfet的电流是由位于上层表面的源极垂直往下传导到下层的汲极，像英文字母的T，所以又称为Tmos。“功率半导体”是能够支持高电压，低电压、以及控制大电流或是小电流开关的半导体。其具有不同于一般晶体管的结构，在使用高电压、大电流时也不会损坏。并且，除了控制电流的开关以外，功率半导体主要用于改变电压和频率，或将直流电与交流电互相转换。

接着，习知的功率半导体10的工作原理配合图1简单说明如下：

电子会先从源极连接端11经过金属线11L进入源极(Source)14，源极(Source)14通常为一铝垫结构(Aluminum Pad)。之后，该电子会在源极(Source)14内进行横向散布。之后，电子再往下垂直移动至硅芯片15内的晶体管。然后电子往下移动至一汲极(Drain)16。在图1中，汲极(Drain)16的结构为一薄状金属层，且汲极(Drain)16的下方连结一金属框架17。接着，该电子会经由金属框架17进入一汲极连接端13。之后，该电子会从汲极连接端13离开功率半导体10。

另外，功率半导体10的闸极(Gate)12是位于源极(Source)14与汲极(Drain)16之间，其用于控制是否让电子继续往下移动，还是切断电子的流动。然而，由于源极(Source)14本身的厚度都太薄(应用溅镀(sputtering)与蚀刻(dry etch)来生成6um厚度的铝垫结构已是现今制程的极限(一般非功率有关的半导体组件之铝垫结构多仅介于0.25微米到一微米之间)，容易造成电子横向散布的阻碍过大(高电阻)，也会发热产生高温，导至整个功率半导体10的性能与寿命受到很大的影响。此外，使用加大金属线11L的厚度或是增加分布到源极(Source)14上面的金属线11L数量，可以略为改进电子的横向流动，但效果非常有限。

因此，如何降低习知的功率半导体内的电子移动阻碍及提高自身热量的疏散速度，便是值得本领域具有通常知识者去思量地。

发明内容

本发明的目的在于提供一功率半导体，该功率半导体能降低功率半导体内电子的移动阻碍，且提高自身热量的疏散速度。

本发明的功率半导体包括一闸极、一源极、一硅芯片及一汲极。其中，源极包括一第一铜颗粒层及一第一金属层，第一铜颗粒层的厚度为5μm～100μm，第一铜颗粒层覆盖第一金属层的上方表面。硅芯片接合于第一金属层的下方表面。汲极接合于硅芯片的下方表面。其中，第一铜颗粒层的厚度大于第一金属层的厚度。

本发明另一实施例的功率半导体包括一闸极、一射极、一硅芯片及一集极。其中，射极包括一第一铜颗粒层及一第一金属层，第一铜颗粒层的厚度为5μm～100μm，第一铜颗粒层覆盖第一金属层的上方表面。硅芯片接合于第一金属层的下方表面。集极接合于硅芯片的下方表面。其中，第一铜颗粒层的厚度大于第一金属层的厚度。

在上所述的功率半导体，其中第一铜颗粒层为多个大晶粒铜堆栈而成，且大晶粒铜的颗粒大小为2um～50um。

在上所述的功率半导体，其中该闸极设置在该源极及该汲极之间。

在上所述的功率半导体，其中第一金属层的材质为铝，且第一金属层的厚度为0.25μm～6um，而较佳为0.25μm～1μm。当第一金属层的厚度被大量降低后，就可以降低的芯片制造成本。同时，在加上铜颗粒层之前，0.25um～1um的铝虽然薄，但是已经能够进行芯片最后的测试了。