DE4034674A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiterbauelement

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DE4034674A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, insbeson­ dere betrifft sie die Vermeidung von Fehlfunktionen auf­ grund von Rauschen oder dergleichen in einem Brückenlei­ stungsschaltkreis und dessen Steuerschaltung, die als Modul auf einem einzigen Metallsubstrat angeordnet sind.
Das Schaltbild von Fig. 1 zeigt eine konventionelle Dreh­ richter-Brückenschaltung zum Antreiben eines Motors oder dergleichen. Der Drehrichter umfaßt sechs npn-Leistungs­ transistoren 1-6. Die Transistoren 1 und 2, 3 und 4 sowie 5 und 6 sind jeweils in Totem-Pole-Schaltung gekoppelt und parallel zwischen Spannungsversorgungsanschlüsse P und N geschaltet. Zwischen die Spannungsversorgungsanschlüsse P und N wird eine Hochspannung gelegt, die auf der Seite des Anschlusses P positiv ist. Ein Übergang zwischen dem Emit­ ter des Transistors 1 und dem Kollektor des Transistors 2 ist mit einem U-Phasen-Ausgang U verbunden, ein Übergang zwischen dem Emitter des Transistors 3 und dem Kollektor des Transistors 4 ist mit einem V-Phasen-Ausgang V verbun­ den, und ein Übergang zwischen dem Emitter des Transistors 5 und dem Kollektor des Transistors 6 ist mit einem W- Phasen-Ausgang W verbunden. Zwischen die Emitter und Kol­ lektoren der Transistoren 1-6 sind jeweils Freilaufdioden 7-12 geschaltet.
Steuerkreise 13-18, die das Ein/Ausschalten der Transisto­ ren 1-6 steuern, sind an die Basiselektroden der Transi­ storen 1-6 angeschlossen. Die Steuerkreise 13-18 umfassen Treiber 25-30, die an Eingänge 19-24 angelegte Steuersi­ gnale empfangen und Basistreibersignale der Transistoren 1-6 erzeugen. Die Transistoren 1-6 werden aufgrund der an den Eingängen 19-24 liegenden Steuersignale ein/ausgeschal­ tet. Die Steuerkreise 13-18 enthalten ferner Schutzschal­ tungen, die einen Überstrom, eine Überspannung, eine Über­ hitzung und dergleichen erfassen und geeigneten Schutz bieten. Ferner umfassen die Steuerkreise 13, 15 und 17 im oberen Zweig Anpaßelemente wie Fotokoppler und dergleichen, um an die Eingänge 19, 21 und 23 angelegte Steuersignale mit niedrigem Spannungspegel auf einen hohen Spannungspegel anzuheben. Jeder Steuerkreis 13-18 besteht aus einer inte­ grierten Schaltung, diskreten Transistoren, Widerständen, Kondensatoren und dergleichen. Die Steuerkreise 13, 15 und 17 im oberen Zweig haben jeweils Spannungsversorgungen VUP, VVP und VWP, während die Steuerkreise 14, 16 und 18 im un­ teren Zweig eine gemeinsame Spannungsversorgung VN haben.
Die Schaltung von Fig. 1 ist mit Ausnahme von VUP, VVP, VWP und VN auf einem einzigen Metallsubstrat in Modultechnik angeordnet. Durch Verstärken der Spannung der Spannungs­ quelle VN im unteren Zweig mit einem auf dem Metallsubstrat gebildeten Ladepumpenkreis können die Versorgungsanschlüsse VUP, VVP und VWP im oberen Zweig im Modul ausgebildet werden.
Fig. 2 zeigt im Schnitt den Aufbau des U-Phasenteils, wenn die Schaltung von Fig. 1 auf einem einzigen Metallsubstrat gebildet ist. Eine Isolationsschicht 32 ist auf einem Alu­ miniumsubstrat 31 gebildet, und darauf ist eine Kupfer­ struktur 33, die einem Verdrahtungsmuster auf einer Leiter­ platte gleicht, gebildet. Die Leistungstransistoren 1, 2 und die Steuerkreise 13, 14 sind auf der Kupferstruktur 33 durch Löten oder dergleichen befestigt. Aluminiumdrähte 34, 35 sind Basisleiter, und Aluminiumdrähte 36, 37 sind Emit­ terleiter. Die Kupferstrukturen 33 sind in geeigneter Weise miteinander verbunden (nicht gezeigt), und ein Teil der Verbindungen ist äquivalent mit Verbindungsleitungen 38, 39 dargestellt. Auf diese Weise ist die U-Phasenschaltung von Fig. 1 auf dem einzigen Aluminiumsubstrat 31 gebildet und über externe Anschlüsse U, N, P, 19 und 20, die auf dem Aluminiumsubstrat 31 gebildet sind, an externe Elemente angeschlossen.
Fig. 3 ist ein Schnitt durch einen vergrößerten Teil des oberen Zweigs von Fig. 2. Da die Kupferstruktur 33 und das Aluminiumsubstrat 31 mit der Isolationsschicht 32 zwischen sich einander gegenüberliegen, sind dazwischen Kapazitäten ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Kupferstruktur 33 mit dem Aluminiumsubstrat 31 kapazitiv gekoppelt. In Fig. 3 sind eine Kapazität zwischen einer Kupferstruktur 33a, an die der Ausgang U (d. h. der Emitter des Leistungstransi­ stors 1, der Kollektor des Leistungstransistors 2 und die negative Seite der Spannungsversorgung VUP) angeschlossen ist, und dem Aluminiumsubstrat 31 sowie eine Kapazität zwi­ schen einer Kupferstruktur 33b, an die der Eingang 19 an­ geschlossen ist, und dem Aluminiumsubstrat 31 mit C1 bzw. C2 bezeichnet. Eine Kapazität zwischen den Kupferstrukturen 33a und 33b ist mit C3 bezeichnet. Ein Anschluß S, der an das Aluminiumsubstrat 31 angeschlossen ist, ist nur zum besseren Verständnis dargestellt.
Nachstehend werden nur die Kapazitäten C1, C2 und C3 be­ trachtet, um zu erläutern, welchen Einfluß zwischen den Anschlüssen U und S vorhandenes Rauschen auf den Anschluß 19 ausübt, während die übrigen Kapazitäten vernachlässigt werden.
Fig. 4 ist ein Ersatzschaltbild mit den Kapazitäten C1, C2 und C3. Da die Kupferstruktur 33a flächenmäßig größer als die Kupferstruktur 33b ist, ist die Kapazität C1 größer als die Kapazität C2. Die Kapazität C3 ist gegenüber den Kapa­ zitäten C1 und C2 sehr klein, weil sie eine zwischen den Strukturen vorhandene Kapazität ist. Somit wird die fol­ gende Beziehung erhalten:
C1<C2<<C3 (1)
Es sei angenommen, daß dV/dt(U) als Rauschen in bezug auf den Anschluß S am Anschluß U anliegt. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Rauschen dV/dt(19), das am Anschluß 19 in bezug auf den Anschluß U anliegt, mittels der folgenden Gleichung wie folgt geschrieben werden:
Aus der Beziehung der Gleichung (1) wird die folgende Glei­ chung erhalten:
Somit entsteht Rauschen im Anschluß 19 in bezug auf den Anschluß U im gleichen Ausmaß wie im Anschluß U in bezug auf den Anschluß S. Aus Fig. 1 ergibt sich, daß der An­ schluß U ein an die Ausgangselektrode (den Emitter) des Leistungstransistors 1 angeschlossener Ausgang ist und ein Bezugspotential des Steuerkreises 13 des Leistungstransi­ stors liefert. Andererseits ist der Anschluß 19 ein Eingang des Steuerkreises 13. Dabei besteht das Problem, daß im Steuerkreis 13 Fehlfunktionen auftreten, weil im Anschluß 19, der einen Steuereingangswert für den Steuerkreis 13 anlegt, Rauschen in bezug auf den Anschluß U auftritt, der das Bezugspotential des Steuerkreises 13 liefert. Solches Rauschen tritt nicht nur im Eingang 19 auf, sondern in ver­ schiedenen Signalpfaden im Steuerkreis 13, und führt zu Fehlfunktionen, z. B. zur fälschlichen Ausführung von Schutzfunktionen (Schutz gegen Überstrom, Überspannung und dergleichen). Ein derartiger Nachteil ergibt sich außerdem, wenn Rauschen an den Anschlüssen V, W, und N (d. h. Strom­ pfaden in den Leistungstransistoren 1-6) in bezug auf das Aluminiumsubstrat 31 anliegt.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Halbleiterbauelements, das aus Brückenleistungsschaltvor­ richtungen und ihren entsprechenden Steuerkreisen auf einem Metallsubstrat besteht, wobei durch Rauschen hervorgerufene Fehlfunktionen in keinem Fall auftreten.
Das Halbleiterbauelement nach der Erfindung umfaßt ein Metallsubstrat, eine darauf gebildete erste Isolations­ schicht, ein erstes und ein zweites Leistungsschaltelement, die auf der ersten Isolationsschicht gebildet und mitein­ ander in Totem-Pole-Schaltung verbunden sind, eine erste und eine zweite Abschirmstruktur, die aus auf der ersten Isolationsschicht gebildeten Leitern bestehen, eine auf der ersten Abschirmstruktur gebildete zweite Isolationsschicht, eine auf der zweiten Abschirmstruktur gebildete dritte Iso­ lationsschicht, einen auf der zweiten Isolationsschicht gebildeten ersten Steuerkreis zum Ein/Ausschalten des ersten Leistungsschaltelements, einen auf der dritten Iso­ lationsschicht gebildeten zweiten Steuerkreis zum Ein/Aus­ schalten des zweiten Leistungsschaltelements, eine erste Verbindungseinrichtung zum Verbinden der ersten Abschirm­ struktur mit einem ersten Verknüpfungspunkt eines Poten­ tials entsprechend einem Potential einer Ausgangselektrode des ersten Leistungsschaltelements, und eine zweite Ver­ bindungseinrichtung zum Verbinden der zweiten Abschirm­ struktur mit einem zweiten Verknüpfungspunkt eines Poten­ tials entsprechend einem Potential einer Ausgangselektrode des zweiten Leistungsschaltelements.
Gemäß der Erfindung sind auf einem Metallsubstrat ein erster und ein zweiter Steuerkreis durch eine erste Isola­ tionsschicht, eine erste und eine zweite Abschirmstruktur und eine zweite und eine dritte Isolationsschicht gebildet, so daß der erste und der zweite Steuerkreis mit dem Metall­ substrat nicht direkt kapazitiv gekoppelt sind. Anderer­ seits sind Kapazitäten zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerkreis sowie der ersten und der zweiten Abschirmstruk­ tur groß. Die erste und die zweite Abschirmstruktur haben feste Potentiale entsprechend den Potentialen von Ausgangs­ elektroden eines ersten und eines zweiten Leistungsschalt­ elements, und wenn Rauschen auf Strompfaden des ersten und des zweiten Leistungsschaltelements in bezug auf das Me­ tallsubstrat vorhanden ist, entsteht Rauschen in den Steu­ erkreisen in bezug auf das Metallsubstrat. Infolgedessen weisen die Steuerkreise, von den Ausgangselektroden des ersten und des zweiten Leistungsschaltelements her gesehen, ein Null entsprechendes Rauschen auf, so daß Fehlfunktionen der Steuerkreise vermieden werden.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 ein Schaltbild einer konventionellen Dreh­ richter-Brückenschaltung;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Aufbau der U-Phasen- Schaltung, wenn die Schaltung von Fig. 1 auf einem Metallsubstrat gebildet ist;
Fig. 3 einen Schnitt, der einen vergrößerten Teil des oberen Zweigs von Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 ein Ersatzschaltbild, das Kopplungskapazitäten zeigt;
Fig. 5 ein Schaltbild einer Drehrichter-Brückenschal­ tung gemäß einem Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung;
Fig. 6 einen Schnitt durch den Aufbau der U-Phasen­ schaltung, wenn die Schaltung von Fig. 5 auf einem Metallsubstrat gebildet ist;
Fig. 7 einen Schnitt, der einen vergrößerten Teil des oberen Zweigs von Fig. 6 zeigt;
Fig. 8 ein Ersatzschaltbild, das Kopplungskapazitäten zeigt;
Fig. 9 und 10 Schaltbilder, die Modifikationen des Ausfüh­ rungsbeispiels von Fig. 5 zeigen; und
Fig. 11 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungs­ beispiel der Erfindung.
Das Schaltbild von Fig. 5 zeigt eine Drehrichter-Brücken­ schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel des Halbleiter­ bauelements. Dabei ist der Schaltkreisaufbau der gleiche wie bei der konventionellen Drehrichter-Brückenschaltung und wird nicht nochmals erläutert.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind Steuerkreise 13, 15 und 17 im oberen Zweig auf einzelnen Abschirmstrukturen 101, 102 bzw. 103 gebildet. Steuerkreise 14, 16 und 18 im unteren Zweig sind auf einer gemeinsamen Abschirmstruktur 104 ge­ bildet. Die Abschirmstrukturen 101, 102 und 103 sind auf Potentiale von Ausgängen U, V und W fixiert (d. h. auf Po­ tentiale von Ausgangselektroden (Emittern) von Leistungs­ transistoren 1, 3 und 5), während die Abschirmstruktur 104 auf das Potential eines Versorgungsanschlusses N fixiert ist (auf das Potential von Ausgangselektroden (Emittern) von Leistungstransistoren 2, 4 und 6). Die Steuerkreise 13, 15 und 17 arbeiten mit den Emitterpotentialen der Lei­ stungstransistoren 1, 3 und 5 als Bezugspotentiale, während die Steuerkreise 14, 16 und 18 mit dem als Bezugswert an­ liegenden gemeinsamen Emitterpotential der Leistungstran­ sistoren 2, 4 und 6 arbeiten, so daß die Potentiale der Abschirmstrukturen 101, 102 und 103 auf den gleichen Poten­ tialen wie die Bezugspotentiale der Steuerkreise 13, 15 und 17 gehalten sind, während das Potential der Abschirmstruk­ tur 104 auf dem gleichen Potential wie das gemeinsame Be­ zugspotential der Steuerkreise 14, 16 und 18 gehalten ist.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht des Aufbaus eines U-Phasen­ teils, wenn die Schaltung nach Fig. 5 auf einem einzigen Metallsubstrat gebildet ist. Auf einem Aluminiumsubstrat 31 ist eine Isolationsschicht 32 gebildet, und darauf sind eine Kupferstruktur 33 und die Abschirmstrukturen 101 und 104 ähnlich dem Verdrahtungsmuster einer Leiterplatte ge­ bildet. Die Abschirmstrukturen 101 und 104 sind ebenfalls Kupferstrukturen ähnlich der Kupferstruktur 33. Die Kupfer­ struktur 33 kann die gleiche Dicke wie die Abschirmstruk­ turen 101 und 104 haben oder dicker sein. Wenn alle Struk­ turen gleiche Dicke haben, können sie gleichzeitig gebildet werden.
Auf den Abschirmstrukturen 101 und 104 sind Isolations­ schichten 105 und 106 gebildet, und darauf ist eine der Kupferstruktur 33 ähnliche Kupferstruktur 41 gebildet. Die Leistungstransistoren 1 und 2 sind auf der Kupferstruktur 33 in konventioneller Weise durch Löten oder dergleichen befestigt, und die Steuerkreise 13 und 14 sind auf der Kupferstruktur 41 durch Löten oder dergleichen befestigt. Die Isolationsschicht 105 weist ein Durchkontaktloch 107 auf, und durch dieses sind eine Kupferstruktur 41a, die an die negative Seite einer Spannungsversorgung VUP (d. h. an die Seite der Ausgangselektrode (des Emitters) des Lei­ stungstransistors 1) angeschlossen ist, und die Abschirm­ struktur 101 miteinander verbunden. Die Isolationsschicht 106 weist ein Durchkontaktloch 108 auf, und durch dieses sind eine Kupferstruktur 41b, die an die negative Seite einer Spannungsversorgung VN angeschlossen ist (d. h. an die Seite der Ausgangselektrode (des Emitters) des Lei­ stungstransistors 2), und die Abschirmstruktur 104 mitein­ ander verbunden.
Aluminiumleiter 34 und 35 sind Basisleiter, und Aluminium­ leiter 36 und 37 sind Emitterleiter. Die Kupferstrukturen 33 oder 41 sind in geeigneter Weise (nicht gezeigt) ver­ bunden, oder sie können in geeigneter Weise über Aluminium­ leiter oder dergleichen verbunden sein. Ein Teil dieser Verbindungen ist äquivalent als Verbindungsleitungen 42 und 43 dargestellt. Auf diese Weise ist die U-Phasenschaltung von Fig. 5 auf dem einzigen Aluminiumsubstrat 31 gebildet und über externe Anschlüsse U, N, P, 19 und 20, die auf dem Aluminiumsubstrat 31 vorgesehen sind, an externe Elemente angeschlossen. Die externen Anschlüsse U, N, P sind auf der Isolationsschicht 32 gebildet, während die externen An­ schlüsse 19 und 20 auf den Isolationsschichten 101 und 104 gebildet sind.
Fig. 7 ist ein Schnitt, der einen vergrößerten Teil des oberen Zweigs von Fig. 6 zeigt. Da die Kupferstruktur 33 und das Aluminiumsubstrat 31 mit der dazwischen befindli­ chen Isolationsschicht einander gegenüberliegen, ist zwi­ schen ihnen eine Kapazität vorhanden. Da ferner die Kupfer­ struktur 41 und die Abschirmstruktur 101 mit der Isola­ tionsschicht 105 dazwischen einander gegenüberliegen, ist zwischen ihnen eine Kapazität vorhanden. In Fig. 7 ist eine Kapazität zwischen einer Kupferstruktur 33a, an die der Ausgang U angeschlossen ist (d. h. der Emitter des Lei­ stungstransistors 1, der Kollektor des Leistungstransistors 2 und die negative Seite der Spannungsversorgung VUP), und dem Aluminiumsubstrat 31 mit C1 bezeichnet. Die Kapazität C1 enthält eine Kapazität zwischen der Abschirmstruktur 101 und dem Aluminiumsubstrat 31, weil das Potential der Ab­ schirmstruktur 101 das gleiche wie das des Ausgangs U ist. Eine Kapazität zwischen einer Kupferstruktur 41c, an die der Ausgang 19 angeschlossen ist, und der Abschirmstruktur 101 ist mit C4 bezeichnet. Ferner ist eine Kapazität, durch die die Kupferstruktur 41c und das Aluminiumsubstrat 31 direkt kapazitiv gekoppelt sind, mit C5 bezeichnet. Ein an das Aluminiumsubstrat 31 angeschlossener Anschluß S ist nur zur besseren Erläuterung gezeigt. Nachstehend sollen nur die Kapazitäten C1, C4 und C5 betrachtet werden, um zu er­ örtern, welchen Einfluß zwischen den Anschlüssen U und S vorhandenes Rauschen auf den Anschluß 19 ausübt; die übri­ gen Kapazitäten bleiben außer Betracht.
Fig. 8 ist ein Ersatzschaltbild der Kapazitäten C1, C4 und C5. Die Gesamtfläche der Kupferstruktur 33a und der Ab­ schirmstruktur 101 ist größer als die der Kupferstruktur 41c, so daß die Kapazität C1 größer als die Kapazität C4 ist. Die Kapazität C5 ist eine Kapazität einer direkten kapazitiven Kopplung der Kupferstruktur 41c mit dem Alumi­ niumsubstrat 31, sie ist jedoch im wesentlichen Null, da die Abschirmstruktur 101 zwischen der Kupferstruktur 41c und dem Aluminiumsubstrat 31 liegt, um eine direkte kapa­ zitive Kopplung auszuschließen. Somit werden die folgenden Beziehungen erhalten:
C1<C4<<C5=0 (4)
Es sei angenommen, daß dV/dt(U) an dem Anschluß U als Rauschen in bezug auf den Anschluß S anliegt. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Rauschen dV/dt (19), das am Anschluß 19 in bezug auf den Anschluß U vorhanden ist, mittels der folgenden Gleichung wie folgt geschrieben werden:
Aus den Beziehungen der Gleichung (4) wird die folgende Gleichung erhalten:
Selbst wenn also am Anschluß U Rauschen in bezug auf den Anschluß S vorhanden ist, tritt Rauschen niemals am An­ schluß 19 in bezug auf den Anschluß U auf. Da also ein Po­ tential der Abschirmstruktur 101 auf dem gleichen Wert wie das des Anschlusses U gehalten wird, ist das Potential der Abschirmstruktur 101 veränderlich, wenn am Anschluß U in bezug auf den Anschluß S (d. h. das Aluminiumsubstrat 31) Rauschen auftritt, und daher ist auch ein Potential der Kupferstruktur 41c (d. h. des Anschlusses 19), die mit der Abschirmstruktur 101 kapazitiv gekoppelt ist, veränderlich. Vom Anschluß U aus gesehen ist also ein Rauschen am An­ schluß 19 gleich Null.
Der Anschluß U ist ein Ausgang, der an die Ausgangselek­ trode (den Emitter) des Leistungstransistors 1 angeschlos­ sen ist, und führt dem Steuerkreis 13 dieses Leistungs­ transistors Bezugspotential zu. Andererseits ist der An­ schluß 19 ein Eingang des Steuerkreises 13. Selbst wenn also am Anschluß U Rauschen in bezug auf das Aluminiumsub­ strat 31 anliegt, werden keine Fehlfunktionen im Steuer­ kreis 13 bewirkt, weil am Anschluß 19, dem ein Steuerein­ gangssignal des Steuerkreises 13 zugeführt ist, in bezug auf den Anschluß U, der das Bezugspotential des Steuerkrei­ ses 13 führt, niemals Rauschen auftritt.
Ferner tritt Rauschen nicht nur am Eingang 19 nicht auf, sondern es tritt auch auf verschiedenen Signalpfaden des auf der Abschirmstruktur 101 gebildeten Steuerkreises 13 nicht auf, so daß Fehlfunktionen wie die fälschliche Durch­ führung von Schutzfunktionen (Schutz vor Überstrom, Über­ spannung und dergleichen) ausgeschlossen sind. Das gleiche gilt für die übrigen Steuerkreise 14-18.
Wenn ferner Rauschen an den Anschlüssen V, W, P und N (d. h. auf den Strompfaden der Leistungstransistoren 1-6) in bezug auf das Aluminiumsubstrat 31 anliegt, können Fehl­ funktionen in der oben beschriebenen Weise vermieden wer­ den. Da ein Kondensator großer Kapazität allgemein zwischen die Anschlüsse P und N geschaltet ist, an die eine Hoch­ spannungsquelle angeschlossen ist, tritt Rauschen in den Anschlüssen P und N in genau der gleichen Weise auf.
Die Abschirmstrukturen 101-104 sind zwar direkt an die Potentiale der Ausgangselektroden (Emitter) der entspre­ chenden Leistungstransistoren 1-6 bei dem obigen Ausfüh­ rungsbeispiel angeschlossen, dies ist jedoch nicht unbe­ dingt notwendig. Wenn z. B. gemäß Fig. 9 ein Kondensator 44 relativ großer Kapazität zwischen den positiven und den negativen Anschluß der Spannungsquelle VN geschaltet ist, ist ein Potential auf der positiven Seite der Spannungs­ quelle VN entsprechend dem im Emitter (d. h. dem Anschluß N) des Leistungstransistors 2 auftretenden Rauschen ver­ änderlich. Wenn, wie Fig. 10 zeigt, mit dem Emitter des Leistungstransistors 2 ein Sperrvorspannungskreis aus einem Widerstand 45 und Dioden 46 und 47 verbunden ist, um die Basis des Leistungstransistors 2 in dessen AUS-Zustand in Sperrichtung vorzuspannen, so daß der Pegel des Emitter­ potentials des Leistungstransistors 2 angehoben wird, tritt auf der negativen Seite der Spannungsquelle VN Rauschen auf, wenn im Emitter des Leistungstransistors 2 Rauschen vorhanden ist. Die Dioden 46 und 47 können Z-Dioden sein. Die Abschirmstruktur 104 kann den oben genannten Effekt ausüben, wenn sie auf ein Potential fixiert ist, das dem Potential der Ausgangselektrode (des Emitters) des Lei­ stungstransistors 2 entspricht, so daß sie nicht direkt mit dem Emitter des Leistungstransistors 2 verbunden, sondern beispielsweise an die positive Seite der Spannungsquelle VN im Fall von Fig. 9 oder die negative Seite der Spannungs­ quelle VN im Fall von Fig. 10 angeschlossen ist. Das glei­ che gilt in bezug auf die übrigen Abschirmstrukturen 101-103.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind die Abschirm­ strukturen 101 und 104 bevorzugt nach einer der folgenden Methoden auf das Aluminiumsubstrat 31 aufgebracht. Gemäß einer ersten Methode wird die Kupferstruktur 33 zuerst auf der Isolationsschicht 32 gebildet. Dann werden eine Schichtstruktur, bei der die Kupferstruktur 41 und die Ab­ schirmstruktur 101 auf der Ober- und Unterseite der Isola­ tionsschicht 105 gebildet sind, und eine Schichtstruktur, bei der die Kupferstruktur 41 und die Abschirmstruktur 104 auf der Ober- und Unterseite der Isolationsschicht 106 ge­ bildet sind, aus doppelseitigen Leiterplatten oder der­ gleichen hergestellt und in jeweils vorbestimmter Lage auf der Isolationsschicht 32 angeordnet. Gemäß einer zweiten Methode werden die Kupferstruktur 33 und die Abschirmstruk­ turen 101 und 104 gleichzeitig auf der Isolationsschicht 32 gebildet. Dann werden Schichtstrukturen, die die Kupfer­ struktur 41 auf den Oberflächen der Isolationsschichten 105 und 106 aufweisen, aus einer einseitigen Leiterplatte oder dergleichen gebildet und auf die Abschirmstrukturen 101 und 104 aufgebracht.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungs­ beispiels des Halbleiterbauelements. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind die Abschirmstrukturen 101 und 104 auf relativ dicken, auf der Isolationsschicht 32 gebildeten Isolationsschichten 109, 110 angeordnet. Die Kupferstrukturen 33 für die Leistungstransistoren 1 und 2 sind relativ dick. Da in den Leistungstransistoren 1 und 2 ein großer Strom fließt, ist es erwünscht, daß die Kupfer­ strukturen 33 dick sind. Die aus der Isolationsschicht 109, der Abschirmstruktur 101, der Isolationsschicht 105 und der Kupferstruktur 41 bestehende Schichtstruktur kann aus einer Doppellagen-Leiterplatte oder dergleichen bestehen und in vorbestimmter Lage auf der Isolationsschicht 32 angeordnet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich der Vor­ teil, daß die Schichtstruktur über die Kupferstruktur 33 gelegt ist, so daß eine Flächenverringerung erzielt wird.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel sind als Möglichkeiten zur Fixierung der Potentiale der Abschirmstrukturen 101 und 104 elektrische Anschlüsse mit Hilfe der Durchkontaktlöcher 107 und 108 beschrieben worden; Aluminiumdraht, Löten, Kurzschlußteile aus einem Metallstück und dergleichen kön­ nen aber ebenfalls für die Anschlüsse verwendet werden. In diesem Fall können die Anschlüsse ohne weiteres hergestellt werden, indem ein Teil jeder Isolationsschicht 105 und 106 entfernt wird, um einen Teil jeder der Oberflächen der Ab­ schirmstrukturen 101 und 104 freizulegen.
In Verbindung mit den obigen Ausführungsbeispielen wurde zwar die Anwendung von Bipolartransistoren als Leistungs­ schaltelemente beschrieben, es können aber auch Leistungs- MOSFETs oder Isolierschicht-Bipolartransistoren verwendet werden. Die verwendbaren Transistoren sind nicht auf npn- Transistoren beschränkt, es kann sich auch um pnp-Transi­ storen handeln.

Claims (10)

1. Halbleiterbauelement, gekennzeichnet durch
ein Metallsubstrat (31);
eine darauf gebildete erste Isolationsschicht (32);
ein erstes und ein zweites Leistungsschaltelement (1, 2), die auf der ersten Isolationsschicht (32) gebildet und miteinander in Totem-Pole-Schaltung verbunden sind;
eine erste und eine zweite Abschirmstruktur (101, 104), die aus auf der ersten Isolationsschicht (32) gebildeten Leitern bestehen;
eine auf der ersten Abschirmstruktur (101) gebildete zweite Isolationsschicht (105);
eine auf der zweiten Abschirmstruktur (104) gebildete dritte Isolationsschicht (106);
einen auf der zweiten Isolationsschicht (105) gebildeten ersten Steuerkreis (13) zum Ein/Ausschalten des ersten Lei­ stungsschaltelements (1);
einen auf der dritten Isolationsschicht (106) gebildeten zweiten Steuerkreis (14) zum Ein/Ausschalten des zweiten Leistungsschaltelements (2);
eine erste Verbindungseinrichtung (41a) zum Verbinden der ersten Abschirmstruktur (101) mit einem ersten Verknüp­ fungspunkt eines Potentials entsprechend einem Potential einer Ausgangselektrode des ersten Leistungsschaltelements (1); und
eine zweite Verbindungseinrichtung (41b) zum Verbinden der zweiten Abschirmstruktur (104) mit einem zweiten Ver­ knüpfungspunkt eines Potentials entsprechend einem Poten­ tial einer Ausgangselektrode des zweiten Leistungsschalt­ elements (2).
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf der ersten Isolationsschicht (32) gebildete metal­ lische Leiterstruktur (33), wobei das erste und das zweite Leistungsschaltelement (1, 2) auf der metallischen Leiter­ struktur (33) gebildet sind.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite metallische Leiterstruktur (41), die auf der zweiten bzw. dritten Isolationsschicht (105, 106) gebildet sind, wobei der erste Steuerkreis (13) auf der ersten metallischen Leiterstruktur und der zweite Steuerkreis (14) auf der zweiten metallischen Leiterstruk­ tur gebildet ist.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und die dritte Isolationsschicht (105, 106) mit einem ersten und einem zweiten Durchkontaktloch (107, 108) versehen sind, durch die die erste und die zweite Verbindungseinrichtung (41a, 41b) die erste und die zweite Abschirmstruktur (101, 104) mit dem ersten bzw. dem zweiten Verknüpfungspunkt verbinden.
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Verbindungseinrichtung eine erste und eine zweite metallische Leiterstruktur aufweisen, die in dem ersten bzw. dem zweiten Durchkontaktloch (107, 108) gebildet sind.
6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Verknüpfungspunkt Ausgangs­ elektroden des ersten bzw. des zweiten Leistungsschaltele­ ments (1, 2) sind.
7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste und der zweite Steuerkreis (13, 14) Span­ nungsversorgungsanschlüsse mit hohem und niedrigem Poten­ tial haben und
daß der erste und der zweite Verknüpfungspunkt die Span­ nungsversorgungsanschlüsse mit hohem Potential des ersten und des zweiten Steuerkreises (13, 14) sind.
8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste und der zweite Steuerkreis (13, 14) Span­ nungsversorgungsanschlüsse mit hohem und niedrigem Poten­ tial haben und
daß der erste und der zweite Verknüpfungspunkt die Span­ nungsversorgungsanschlüsse mit niedrigem Potential des ersten und des zweiten Steuerkreises (13, 14) sind.
9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Abschirmstruktur (101, 104) größere Dicke als die zweite und die dritte Isolations­ schicht (105, 106) haben.
10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
ein drittes und ein viertes Leistungsschaltelement, die auf der ersten Isolationsschicht gebildet und miteinander in Totem-Pole-Schaltung verbunden sind;
eine dritte Abschirmstruktur, die aus einem auf der ersten Isolationsschicht gebildeten Leiter besteht;
eine vierte Isolationsschicht, die auf der dritten Ab­ schirmstruktur gebildet ist;
einen auf der vierten Isolationsschicht gebildeten dritten Steuerkreis zum Ein/Ausschalten des dritten Leistungs­ schaltelements;
einen auf der zweiten Isolationsschicht gebildeten vierten Steuerkreis zum Ein/Ausschalten des vierten Leistungs­ schaltelements; und
eine dritte Verbindungseinrichtung zum Verbinden der drit­ ten Abschirmstruktur mit einem dritten Verknüpfungspunkt eines Potentials entsprechend einem Potential einer Aus­ gangselektrode des dritten Leistungsschaltelements.
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