在一个面上具有两层金属层的功率半导体芯片制造技术

本发明专利技术涉及在一个面上具有两层金属层的功率半导体芯片。该半导体芯片包括具有多个有源晶体管元件的功率晶体管电路。第一负载电极和控制电极布置在半导体芯片的第一面上，其中，第一负载电极包括第一金属层。第二负载电极布置在半导体芯片的第二面上。第二金属层布置在第一金属层上方，其中第二金属层与功率晶体管电路电绝缘，第二金属层布置在功率晶体管电路的包括多个有源晶体管元件中的至少一个的区域的上方。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种功率半导体芯片，在该功率半导体芯片的一个面上具有两个金属层。
技术介绍
功率半导体芯片是设计用于处理重要的功率电平的特殊类型的半导体芯片。功率半导体芯片尤其适用于转换或控制电流和/或电压。它们可以实现为功率金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、结型场效应晶体管(JFET)或功率双极晶体管。可以在众多电源、DC-DC转换器和电动机控制器中发现功率半导体芯片
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及半导体芯片，包括功率晶体管电路，包括多个有源晶体管元件；第一负载电极和控制电极，布置在所述半导体芯片的第一面上，其中，所述第一负载电极包括第一金属层；第二负载电极，布置在所述半导体芯片的第二面上；以及第二金属层，布置在所述第一金属层的上方，其中，所述第二金属层与所述功率晶体管电路电绝缘，并且所述第二金属层布置在所述功率晶体管电路的包括所述多个有源晶体管元件中的至少一个的区域的上方。本专利技术的另一方面涉及一种器件，包括第一功率半导体芯片以及安装在第二金属层上的第二功率半导体芯片，所述第一功率半导体芯片包括功率晶体管电路，包括多个有源晶体管兀件；第一负载电极和控制电极，布置在所述第一功率半导体芯片的第一面上，其中，所述第一负载电极包括第一金属层；第二负载电极，布置在所述第一功率半导体芯片的第二面上；第二金属层，布置在所述第一金属层的上方，其中，所述第二金属层布置在所述功率晶体管电路的包括所述多个有源晶体管元件中的至少一个的区域的上方；以及介电层，布置在所述第一金属层和所述第二金属层之间，其中，所述介电层使所述第一金属层与所述第二金属层电绝缘。本专利技术的又一方面涉及一种半桥电路，包括低端开关以及安装在第二金属层上的高端开关，低端开关包括半导体衬底；功率晶体管电路，嵌入所述半导体衬底并包括多个有源晶体管元件；第一负载电极和控制电极，布置在所述半导体衬底的第一面上，其中，所述第一负载电极包括第一金属层；第二负载电极，布置在所述半导体衬底的第二面上；第二金属层，布置在所述第一金属层的上方，其中，所述第二金属层布置在所述功率晶体管电路的包括所述多个有源晶体管元件中的至少一个的区域的上方；以及介电层，布置在所述第一金属层和所述第二金属层之间，其中，所述介电层使所述第一金属层与所述第二金属层电绝缘。本专利技术的再一方面涉及一种制造器件的方法，所述方法包括设置包括晶粒座和多个引线的引线框；将第一功率半导体芯片安装在所述晶粒座上；以及将第二功率半导体芯片安装在第二金属层上；所述第一功率半导体芯片包括功率晶体管电路，包括多个有源晶体管兀件；第一负载电极和控制电极，布置在所述第一功率半导体芯片的第一面上，其中，所述第一负载电极包括第一金属层；第二负载电极，布置在所述第一功率半导体芯片的第二面上；以及第二金属层，布置在所述第一金属层的上方，其中，所述第二金属层与所述功率晶体管电路电绝缘，并且所述第二金属层布置在所述功率晶体管电路的包括所述多个有源晶体管元件中的至少一个的区域的上方。附图说明 附图用于提供对实施方式的进一步理解，附图包含在说明书中并构成说明书的一部分。附图示出了实施方式并与说明书一起用于解释实施方式的原理，参考下文的详细说明将会更好地理解其他实施方式和实施方式的众多优势。附图的元件不一定相互成比例，相同的参考号表不相应的类似部件。图IA和图IB示意性地示出了半导体芯片一个实施方式的截面图和俯视图，该半导体芯片包括具有沉积在有源晶体管元件(transistor cell)上方的两个金属层的功率晶体管电路；图2示意性地示出了晶体管元件的一个实施方式的截面图；图3A和图3B、图4A和图4B、图5A和图5B、图6A和图6B、图7A和图7B以及图8示意性地示出了器件制造方法的一个实施方式的截面图和俯视图，该方法包括将第一功率半导体芯片安装在引线框上并将第二功率半导体芯片堆叠在第一功率半导体芯片的顶部；图9示意性地示出了器件的一个实施方式的截面图，该器件包括堆叠在引线框上的两个功率半导体芯片和将两个功率半导体芯片电耦接至引线框的接合线；图10示意性地示出了系统的一个实施方式的截面图，该系统包括安装在电路板上的半导体器件；以及图11示出了半桥电路的示意性基础电路。具体实施例方式在以下的详细说明中，参考了构成本说明书一部分的附图，附图中示例性示出了实现本专利技术的具体实施方式。在这点上，方向性术语，诸如“顶部”、“底部”、“正面”、“背面”、“前部”和“尾部”等等是参考附图中的方向而言的。因为实施方式的组件可以沿着多个不同方向放置，方向术语是用于说明目的，而不是用于限制。应理解的是，也可以采用其他实施方式，并且在不背离本专利技术范围的情况下可以做出结构和逻辑上的改变。因此，下文的详细说明不应当做限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求书定义。应理解的是，除非另有规定外，此处所述的各种示例性实施方式的特征可以互相组合。本说明书中所用的术语“耦接”和/或“电耦接”不意味着这些元件一定直接耦接在一起；插入元件可以设置在“耦接”或“电耦接”元件之间。下文将说明包含一个或多个半导体芯片的器件。半导体芯片可以不同类型的，可以使用不同技术制造，并可以包括，例如，集成电路、电光电路或电机电路或无源电路(passive)。集成电路可以设计为，例如，逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、功率集成电路、存储电路或集成无源电路。此外，半导体芯片可以配置成所谓的MEMS(微机电系统)，并可以包括诸如臂梁、薄膜和舌状结构的微机械结构。半导体芯片可以配置成传感器或制动器，例如，压力传感器、加速度传感器、旋转传感器、磁场传感器、电磁场传感器和扩音器等。半导体芯片不需要用例如Si、SiC, SiGe和GaAs的特殊半导体材料制成，此夕卜，可以包括不是半导体的无机和/或有机材料，例如绝缘体、塑料或金属。此外，半导体芯片可以封装或不封装。具体地，可以涉及具有垂直结构的半导体芯片，也就是说，半导体芯片可以被加工为使电流可以在垂直于半导体芯片主面的方向上流动。具有垂直结构的半导体芯片在其两个主面上(即在其顶面和底面上)具有电极。具体地，功率半导体芯片可以具有垂直结构。垂直功率半导体芯片可以配置为，例如，功率MOSFET (金属氧化物半导体场效晶体管)、IGBT (绝缘栅双极晶体管)、JFET (结型栅场效应晶体管)或功率双极晶体管。举例来说，功率MOSFET的源电极和栅电极可以位于一个主面上，而功率MOSFET的漏电极位于另一个主面上。此外，下文所述器件可以包括集成电路以控制功率半导体芯片的集成电路。半导体芯片可以具有电极(或接触元件或接触垫)，其允许与包含在半导体芯片内的集成电路进行电接触。电极可以包括应用于半导体衬底上的一个或多个金属层。金属层·可以制成任意期望的几何形状，并可以用任意期望的材料成分。金属层可以是，例如，覆盖一个区域的层的形式。任何期望的金属或金属合金，例如，铝、钛、金、银、铜、钯、钼、镍、铬或镍钒可以用作材料。金属层不一定是同质的或仅由一种材料制成，也就是说，金属层内包含的材料可以为各种不同的成分和含量。半导体芯片可以置于引线框上。引线框可以是任意形状、尺寸和材料形成。引线框可以包括晶粒座(die pad)和引线。在制造器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体芯片，包括：功率晶体管电路，包括多个有源晶体管元件；第一负载电极和控制电极，布置在所述半导体芯片的第一面上，其中，所述第一负载电极包括第一金属层；第二负载电极，布置在所述半导体芯片的第二面上；以及第二金属层，布置在所述第一金属层的上方，其中，所述第二金属层与所述功率晶体管电路电绝缘，并且所述第二金属层布置在所述功率晶体管电路的包括所述多个有源晶体管元件中的至少一个的区域的上方。

【技术特征摘要】
2011.07.27 US 13/191,8911.一种半导体芯片,包括 功率晶体管电路，包括多个有源晶体管元件； 第一负载电极和控制电极，布置在所述半导体芯片的第一面上，其中，所述第一负载电极包括第一金属层； 第二负载电极，布置在所述半导体芯片的第二面上；以及 第二金属层，布置在所述第一金属层的上方，其中，所述第二金属层与所述功率晶体管电路电绝缘，并且所述第二金属层布置在所述功率晶体管电路的包括所述多个有源晶体管元件中的至少一个的区域的上方。2.根据权利要求I所述的半导体芯片，其中，所述第一金属层具有第一厚度的第一部分和第二厚度的第二部分，其中，所述第一厚度小于所述第二厚度。3.根据权利要求2所述的半导体芯片，其中，所述第二金属层布置在所述第一金属层的第一部分的上方。4.根据权利要求2所述的半导体芯片，其中，所述第一厚度和所述第二厚度之差为3 μ m 8 μ m。5.根据权利要求2所述的半导体芯片，其中，所述第一金属层的第二部分的表面与所述第二金属层的表面共面。6.根据权利要求I所述的半导体芯片，还包括布置在所述第一金属层和所述第二金属层之间的介电层。7.根据权利要求I所述的半导体芯片，其中，所述半导体芯片为功率MOSFET、IGBT,JFET或功率双极晶体管。8.一种器件，包括 第一功率半导体芯片，包括 功率晶体管电路，包括多个有源晶体管元件； 第一负载电极和控制电极，布置在所述第一功率半导体芯片的第一面上，其中，所述第一负载电极包括第一金属层； 第二负载电极，布置在所述第一功率半导体芯片的第二面上； 第二金属层，布置在所述第一金属层的上方，其中，所述第二金属层布置在所述功率晶体管电路的包括所述多个有源晶体管元件中的至少一个的区域的上方；以及 介电层，布置在所述第一金属层和所述第二金属层之间，其中，所述介电层使所述第一金属层与所述第二金属层电绝缘；以及 第二功率半导体芯片，安装在所述第二金属层上。9.根据权利要求8所述的器件，其中，所述第二功率半导体芯片包括第一面上的第一负载电极和控制电极以及第二面上的第二负载电极。10.根据权利要求9所述的器件，其中，所述第二功率半导体芯片安装在所述第二金属层上并且其第二面面对所述第二金属层。11.根据权利要求9所述的器件，其中，所述第一功率半导体芯片的第二负载电极电耦接至所述第二功率半导体芯片的第一负载电极。12.根据权利要求8所述的器件，还包括晶粒座，其中，所述第一功率半导体芯片安装在所述晶粒座上并且其第二面面对所述晶粒座。13.根据权利要求12所述的器件，其中，所述第二功率半导体芯片包括第一面上的第一负载电极和控制电极以及第二面上的第二负载电极，所述器件还包括将所述第二功率半导体芯片的第一负载电极电耦接至所述晶粒座的...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·赫格劳尔，拉尔夫·奥特伦巴，克萨韦尔·施勒格尔，于尔根·施雷德尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：