本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體芯片的體積越來越小，功率卻越來越大，這種高功率密度芯片的需求呈快速增長的趨勢，尤其在微波射頻領(lǐng)域。常見的高功率密度芯片，如氮化鎵高電子遷移率晶體管(GaN HEMT)和砷化鎵高電子遷移率晶體管(GaAs HEMT)，如果不能進(jìn)行有效的熱量設(shè)計(jì)和管理就很容易導(dǎo)致芯片或使用芯片的系統(tǒng)由于溫度過高而不能正常工作。

高功率密度芯片如GaN HEMT，在工作時(shí)容易產(chǎn)生高溫，尤其在柵極附近容易形成溫度特別高的熱點(diǎn)，如果不能把熱點(diǎn)的熱量及時(shí)有效地散開，就會(huì)嚴(yán)重影響芯片的使用壽命。為了疏散此類芯片工作時(shí)散發(fā)的熱量，需要提高封裝的散熱效率，常用的方法是通過金錫片、銦片等熱結(jié)合材料的粘附劑將芯片固定于金屬載體層上，由于這種粘附劑平面?zhèn)鲗?dǎo)和垂直傳導(dǎo)的導(dǎo)熱系數(shù)差別不大，導(dǎo)致接近芯片熱源的粘附劑中間的熱交換會(huì)大于遠(yuǎn)離芯片熱源的粘附劑周邊的熱交換，產(chǎn)生散熱不均勻的現(xiàn)象，進(jìn)而影響導(dǎo)熱和散熱的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)，旨在改善半導(dǎo)體 芯片散熱不均勻的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其包括：金屬載體層、第一熱擴(kuò)散層、導(dǎo)熱粘附層以及半導(dǎo)體芯片。第一熱擴(kuò)散層位于金屬載體層上；導(dǎo)熱粘附層位于熱擴(kuò)散層上；半導(dǎo)體芯片位于導(dǎo)熱粘附層上；第一熱擴(kuò)散層至少包括石墨烯層。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，第一熱擴(kuò)散層還包括金屬結(jié)合層，第一熱擴(kuò)散層為金屬結(jié)合層和石墨烯層相互層疊設(shè)置的結(jié)構(gòu)，至少一個(gè)金屬結(jié)合層位于石墨烯層和金屬載體之間。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，金屬結(jié)合層的個(gè)數(shù)和石墨烯層的個(gè)數(shù)相等。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，金屬結(jié)合層的個(gè)數(shù)比石墨烯層的個(gè)數(shù)多一個(gè)。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)還包括第二熱擴(kuò)散層，第二熱擴(kuò)散層位于半導(dǎo)體芯片和導(dǎo)熱粘附層之間，第二熱擴(kuò)散層至少包括石墨烯層。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，第二熱擴(kuò)散層還包括金屬結(jié)合層，第二熱擴(kuò)散層為金屬結(jié)合層和石墨烯層相互層疊設(shè)置的結(jié)構(gòu)，至少一個(gè)第二熱擴(kuò)散層的金屬結(jié)合層位于第二熱擴(kuò)散層的石墨烯層和導(dǎo)熱粘附層之間。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，石墨烯層為具有1-10層原子層的石墨烯。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，石墨烯層為17微米-100微米的石墨烯膜。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，金屬結(jié)合層為銅、鋁、銅鉬或銅鎢。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片包括：背面電極；位于背面電極之上的襯底；以及位于襯底之上的半導(dǎo)體層。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，襯底為石墨烯或金剛石。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，背面電極為金屬、石墨烯或其組合。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片還包括第三熱擴(kuò)散層，第三熱擴(kuò)散層位于半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體層上，第三熱擴(kuò)散層中至少包括石墨烯。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過上述設(shè)計(jì)得到的半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)，由于第一熱擴(kuò)散層含有石墨烯層，而石墨烯層的熱傳導(dǎo)具有異向性，沿石墨烯層的二維xy平面方向的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于垂直于石墨烯層的二維xy平面的z方向的導(dǎo)熱系數(shù)，石墨烯層可以將熱量擴(kuò)散至石墨烯層的整個(gè)二維xy平面并與金屬載體層進(jìn)行熱交換，從而增大了熱交換的面積，解決了由于半導(dǎo)體芯片熱源導(dǎo)致的導(dǎo)熱粘附層散熱不均勻的問題，減小了半導(dǎo)體芯片與金屬載體層間的熱阻，提高了半導(dǎo)體芯片的熱導(dǎo)出效能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施方式中 所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明第四實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明第五實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明第六實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明第七實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明第八實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明第九實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記分別為：

110-金屬載體層；120、220、320-第一熱擴(kuò)散層；430-第二熱擴(kuò)散層；121、123、125-石墨烯層；122、124、126-金屬結(jié)合層；620-第三熱擴(kuò)散層；130-導(dǎo)熱粘附層；140、240、340、440-半導(dǎo)體芯片；141-背面電極；142-襯底；143-半導(dǎo)體層；630-保護(hù)層；344-柵極，345-源級；346-漏極。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合 本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本發(fā)明一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設(shè)備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面對本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體說明。

第一實(shí)施例

參見圖1，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)100包括：金屬載體層110、第一熱擴(kuò)散層120、導(dǎo)熱粘附層130以及半導(dǎo)體芯片140。第一熱擴(kuò)散層120位于金屬載體層110上，導(dǎo)熱粘附層130位于第一熱擴(kuò)散層120上，半導(dǎo)體芯片140位于導(dǎo)熱粘附層130上。也即，第一熱擴(kuò)散層120和導(dǎo)熱粘附層130均位于金屬載體層110和半導(dǎo)體芯片140之間。

本實(shí)施例中第一熱擴(kuò)散層120為石墨烯層121，石墨烯層121由石墨烯制成。石墨烯是一種由碳原子組成的平面薄膜，厚度可以只有一個(gè)碳原子厚度。石墨烯的平面導(dǎo)熱性很好，室溫下石墨烯的二維xy平面方向?qū)嵯禂?shù)高達(dá)5300瓦/米·開爾文(W/m·K))。單片石墨烯的二維xy平面方向熱導(dǎo)率超過4000W/m·K，石墨烯熱導(dǎo)率超越了碳納米管(導(dǎo)熱系數(shù)800-2000W/m·K)、金剛石(導(dǎo)熱系數(shù)700-2000W/m·K)和高定向石墨，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于導(dǎo)熱性能最好的金屬銅(導(dǎo)熱系數(shù)397W/m·K)，但石墨烯在垂直于二維xy平面的z方向的導(dǎo)熱系數(shù)僅為15W/m·K。此外，石墨烯導(dǎo)電性也很好，是目前世界上電阻率最小的材料，電子可在石墨烯二維xy平面上自由遷移。

由于石墨烯的熱傳導(dǎo)具有異向性，將由石墨烯制成的第一熱擴(kuò)散層120設(shè)置在導(dǎo)熱粘附層130的下方，由于石墨烯層121的熱傳導(dǎo)的異向性可以將熱量擴(kuò)散至第一熱擴(kuò)散層120的整個(gè)二維xy平面并與金屬載體層110進(jìn)行熱交換，從而增大了熱交換的面積，有助于熱量的均勻傳導(dǎo)解決了由于半導(dǎo)體芯片140熱源導(dǎo)致的導(dǎo)熱粘附層130散熱不均勻的問題，減小了半導(dǎo)體芯片140與金屬載體層110間的熱阻，提高了半導(dǎo)體芯片140的熱導(dǎo)出效能。

由于石墨烯熱傳導(dǎo)的異向性，由石墨烯制成的石墨烯層121的厚度不能太厚。較佳地，石墨烯層121采用1-10層原子層石墨烯。

本實(shí)施例中，石墨烯層121的形成可以采用轉(zhuǎn)移法，即先制備出石墨烯或氧化石墨烯，再將石墨烯或氧化石墨烯轉(zhuǎn)移至需要形成石墨烯的地方；也可以采用化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)生長的方法制備石墨烯，此方法可與現(xiàn)有GaN HEMT芯片的制備設(shè)備、工藝及氣源無縫兼容，從而更有利于提高了產(chǎn)業(yè)可行性。

此外，石墨烯膜也可以作為第一熱擴(kuò)散層120的石墨烯層121，較佳地，作為第一熱擴(kuò)散層120的石墨烯膜的厚度介于17微米～100微米之間，其二維xy平面導(dǎo)熱系數(shù)介于1750～700W/m·K之間。進(jìn)一步地，優(yōu)選地，作為第一熱擴(kuò)散層120的石墨烯膜的厚度介于17微米～25微米之間，其平面導(dǎo)熱系數(shù)介于1750～1600W/m·K之間。

承上述，金屬載體層110包含金屬或金屬合金，比如：銅、鋁、銅鉬、銅鎢和鋁碳化硅等。金屬載體層110需具有足夠大的體積和足夠好的散熱性能，以便將第一熱擴(kuò)散層120傳導(dǎo)來的熱量很快傳導(dǎo)到空氣中或與其連接的裝置(圖未示)中。

承上述，導(dǎo)熱粘附層130包括金錫合金、金鍺、金硅、燒結(jié)銀、燒結(jié)銅或銦等等。導(dǎo)熱粘附層130具有低熱阻，可以快速地把熱能從熱源(如半導(dǎo)體芯片140)傳輸?shù)降谝粺釘U(kuò)散層120進(jìn)而傳輸?shù)浇饘佥d體層110。

本實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片140優(yōu)選為GaN HEMT，其功率密度可達(dá)10W/mm，遠(yuǎn)高于常見的Si和GaAs HEMT芯片的功率密度(1-2W/mm)，工作溫度可達(dá)200℃，也高于Si和GaAs HEMT芯片的150℃的工作溫度。值得一提的是，半導(dǎo)體芯片140并不限于GaN HEMT芯片，也可以為基于其他半導(dǎo)體材料(如：GaAs、SiC、InP或硅等)而制作的半導(dǎo)體芯片。

第二實(shí)施例

參見圖2，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)200與第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)100的結(jié)構(gòu)大致相同。二者的區(qū)別在于，本實(shí)施例中，第一熱擴(kuò)散層220包括石墨烯層121和金屬結(jié)合層122，金屬結(jié)合層122位于石墨烯層121和金屬載體層110之間。本實(shí)施例中，第一熱擴(kuò)散層320的金屬結(jié)合層的個(gè)數(shù)和石墨烯層的個(gè)數(shù)相等，是一層石墨烯層121和一層金屬結(jié)合層122層疊設(shè)置構(gòu)成位于金屬載體層110的第一熱擴(kuò)散層220。具體地，金屬結(jié)合層122可以由銅、鋁、銅鉬、銅鎢等制成。銅、鋁、銅鉬和銅鎢既與石墨烯具有較佳的結(jié)合力又與金屬載體層110有較好的結(jié)合力，從而金屬結(jié)合層122能起到加固粘結(jié)石墨烯層121和金屬載體層110的作用，也能起到降低導(dǎo)熱粘附層130和金屬載體層110間熱阻的作用。本實(shí)施例中，金屬結(jié)合層122的厚度可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定，在此不作限定。金屬結(jié)合層122可以采用蒸發(fā)、濺射和電鍍等方法在石墨烯層121和金屬載體層110之間形成銅、鋁、銅鉬和銅鎢等金屬結(jié)合層。

第三實(shí)施例

參見圖3，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)300與第二實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)200的結(jié)構(gòu)大致相同。二者的區(qū)別在于，本實(shí)施例中，第一熱擴(kuò)散層320包括相互層疊設(shè)置的石墨烯層121、金屬結(jié)合層122、石墨烯層123和金屬結(jié)合層124。第一熱擴(kuò)散層320位于導(dǎo)熱粘附層130和石墨烯層121之間。具體地，石墨烯層123位于金屬結(jié)合層124之上，并位于導(dǎo)熱粘附層130和金屬結(jié)合層124之間，金屬結(jié)合層124位于石墨烯層121之上，并位于石墨烯層123和石墨烯層121之間，石墨烯層121位于金屬結(jié)合層122之上，并位于石墨烯層123和金屬結(jié)合層122之間，金屬結(jié)合層122位于石墨烯層121和金屬載體層110之間。本實(shí)施例中，第一熱擴(kuò)散層320的金屬結(jié)合層的個(gè)數(shù)和石墨烯層的個(gè)數(shù)相等，為兩層金屬結(jié)合層(金屬結(jié)合層122和金屬結(jié)合層124)和兩層石墨烯層(石墨烯層 121和石墨烯層123)相互交替層疊設(shè)置的結(jié)構(gòu)，能起到更好的降低導(dǎo)熱粘附層130和金屬載體層110間熱阻的作用，也起到粘結(jié)加固的作用。

進(jìn)一步地，在其他實(shí)施例中，第一熱擴(kuò)散層還可以是多層金屬結(jié)合層和多層石墨烯層的相互層疊設(shè)置交替結(jié)構(gòu)，這里所說的多層是指三層及以上。進(jìn)一步地，在其他實(shí)施例中，第一擴(kuò)散層的金屬結(jié)合層的個(gè)數(shù)可以比石墨烯層的個(gè)數(shù)多一個(gè)，且至少一個(gè)金屬結(jié)合層是位于石墨烯層和金屬載體之間。例如，可以在本實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在石墨烯層123和導(dǎo)熱粘附層130之間增加一個(gè)金屬結(jié)合層。較佳地，石墨烯層121、石墨烯層123可采用1-10層原子層石墨烯或厚度介于17微米～100微米之間的石墨烯膜。金屬結(jié)合層的122、金屬結(jié)合層124的厚度可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定，在此不作限定。

第四實(shí)施例

參見圖4，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)400與第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)100的結(jié)構(gòu)大致相同。二者的區(qū)別在于，本實(shí)施例中，除了設(shè)置有和實(shí)施例相同的第一熱擴(kuò)散層120，還設(shè)置有第二熱擴(kuò)散層430。本實(shí)施例中，第二熱擴(kuò)散層430為石墨烯層125，石墨烯層125位于半導(dǎo)體芯片140和導(dǎo)熱粘附層130之間。較佳地，石墨烯層125可采用1-10層原子層石墨烯或厚度介于17微米～100微米之間的石墨烯膜。

在導(dǎo)熱粘附層130上方增加了第二熱擴(kuò)散層430，第二熱擴(kuò)散層430增加了半導(dǎo)體芯片140散發(fā)的熱量的均勻傳導(dǎo)，相當(dāng)于增大了熱交換的面積，解決了由于半導(dǎo)體芯片140熱源導(dǎo)致的散熱不均勻的問題，同時(shí)也可以把半導(dǎo)體芯片140上熱點(diǎn)的熱量及時(shí)有效地散開，更有效地提高了半導(dǎo)體芯片140的熱導(dǎo)出效能。此外，在本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施例中，也可以在實(shí)施例2或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上，在半導(dǎo)體芯片140和導(dǎo)熱粘附層130之 間設(shè)置第二熱擴(kuò)散層430。

第五實(shí)施例

參見圖5，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)500與第四實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)400的結(jié)構(gòu)大致相同。二者的區(qū)別在于，本實(shí)施例中，第二熱擴(kuò)散層530為石墨烯層125與金屬結(jié)合層126的結(jié)合。石墨烯層125與金屬結(jié)合層126相互層疊設(shè)置，金屬結(jié)合層126位于石墨烯層125和導(dǎo)熱粘附層130之間。金屬結(jié)合層126的厚度可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定，在此不作限定。第二熱擴(kuò)散層530能起到更好的降低導(dǎo)熱粘附層130和半導(dǎo)體芯片140之間熱阻的作用，也起到粘結(jié)加固的作用。

第四實(shí)施例中第二熱擴(kuò)散層430的結(jié)構(gòu)和第一熱擴(kuò)散層120相同；本實(shí)施例中，第二熱擴(kuò)散層530的結(jié)構(gòu)和第一熱擴(kuò)散層220相同；在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，設(shè)置在導(dǎo)熱粘附層130和半導(dǎo)體芯片140之間的第二熱擴(kuò)散層還可以為多個(gè)石墨烯層與金屬結(jié)合層交替層疊的結(jié)構(gòu)，而且至少一個(gè)金屬結(jié)合層設(shè)置在第二熱擴(kuò)散層的石墨烯層和導(dǎo)熱粘附層130之間。此外，改變第四實(shí)施例和本實(shí)施例中的第一熱擴(kuò)散層120時(shí)，還可以組合出其他優(yōu)選的實(shí)施例，這些都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

第六實(shí)施例

參見圖6，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片140包括：背面電極141、襯底142和半導(dǎo)體層143。其中，襯底142位于背面電極141和半導(dǎo)體層143之間。半導(dǎo)體層143優(yōu)選為GaN半導(dǎo)體層143。半導(dǎo)體層143上設(shè)置柵極、源極和漏極(圖未示)。

襯底142可以為碳化硅、藍(lán)寶石、硅、石墨烯、金剛石、氮化鎵或氮化鋁等能生長GaN晶體的材料。優(yōu)選襯底142為石墨烯或金剛石，能大大 降低半導(dǎo)體芯片140有源區(qū)的熱導(dǎo)出效能。優(yōu)選襯底142為包含石墨烯的襯底142，能有效地減少襯底142與GaN外延層的熱阻。

優(yōu)選地，背面電極141可以由Au、Ti/Au等金屬制成，也可以由石墨烯制成，還可以由金屬和石墨烯的組合制成。背面電極141中含有石墨烯時(shí)，能更好地解決由于半導(dǎo)體芯片140熱源導(dǎo)致的散熱不均勻的問題，同時(shí)也可以把半導(dǎo)體芯片140的熱點(diǎn)的熱量及時(shí)有效地散開，更有效地提高了半導(dǎo)體芯片140的熱導(dǎo)出效能。

第七實(shí)施例

參見圖7，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片240與第六實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片140的結(jié)構(gòu)大致相同。二者的區(qū)別在于，本實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片240還包括第三熱擴(kuò)散層620，第三熱擴(kuò)散層620位于半導(dǎo)體芯片240的正面，即位于半導(dǎo)體層143上。第三熱擴(kuò)散層620中至少包括石墨烯，優(yōu)選地，第三熱擴(kuò)散層620可采用1-10層原子層石墨烯或厚度介于17微米～100微米之間的石墨烯膜。第三熱擴(kuò)散層620可以幫助半導(dǎo)體芯片340更快更均勻地散熱，降低半導(dǎo)體芯片240熱點(diǎn)的溫度。

第八實(shí)施例

參見圖8，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片340與第六實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片240的結(jié)構(gòu)大致相同。二者的區(qū)別在于，本實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片340中，半導(dǎo)體層143的表面設(shè)置有保護(hù)層630覆蓋位于半導(dǎo)體層143上的柵極344、源極345和漏極346，且第三熱擴(kuò)散層620設(shè)置在保護(hù)層630的表面，即第三熱擴(kuò)散層620位于保護(hù)層630遠(yuǎn)離半導(dǎo)體層143的一側(cè)。保護(hù)層630是為了保護(hù)半導(dǎo)體層143的表面不被氧化或者防止在后續(xù)工藝中半導(dǎo)體層143的分解，另外，也是為了避免半導(dǎo)體芯片受到使用環(huán)境的干擾， 如溫度變化、濕度變化等。常用的保護(hù)層為氮化硅(SiN)，或薄層氮化鎵(GaN)和氮化硅(SiN)的組合。

與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體芯片相比，本發(fā)明實(shí)施中的半導(dǎo)體芯片340通過半導(dǎo)體層143將熱量轉(zhuǎn)移到具有高熱導(dǎo)率的襯底142上，有效地將半導(dǎo)體層143的溫度散發(fā)出去，保護(hù)層630保護(hù)半導(dǎo)體層143的表面不被氧化和分解。保護(hù)層630的表面設(shè)置第三熱擴(kuò)散層620，以幫助半導(dǎo)體芯片340更快更均勻地散熱，降低半導(dǎo)體芯片340熱點(diǎn)的溫度。襯底142相對半導(dǎo)體層143的表面還可以設(shè)置背面電極141，背面電極141可以由Au、Ti/Au等金屬制成，也可以由石墨烯制成，還可以由金屬和石墨烯的組合制成。背面電極141中含有石墨烯時(shí)，能更好地解決由于半導(dǎo)體芯片140熱源導(dǎo)致的散熱不均勻的問題，同時(shí)也可以把半導(dǎo)體芯片140的熱點(diǎn)的熱量及時(shí)有效地散開，更有效地提高了半導(dǎo)體芯片140的熱導(dǎo)出效能。

第九實(shí)施例

參見圖9，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片440與第八實(shí)施例提供的半導(dǎo)體芯片340的結(jié)構(gòu)大致相同。二者的區(qū)別在于，本實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片440中第三熱擴(kuò)散層620設(shè)置在保護(hù)層630之間。

半導(dǎo)體芯片140、半導(dǎo)體芯片240、半導(dǎo)體芯片340和半導(dǎo)體芯片440均可以應(yīng)用于實(shí)施例1-5任意一個(gè)半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)中，也可以應(yīng)用于其他封裝結(jié)構(gòu)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。