TW200529409A - Semiconductor apparatus and a production method thereof - Google Patents

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200529409 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種半導體裝置及其製造方法。尤其是 關於一種適用於功率電子元件之半導體裝置及其製造方法 〇 【先前技術】 示於第1圖和第2圖之半導體模組係爲傳統習知的半 導體模組。第1圖圖示一種半導體模組100(所謂的2合1 ® 模組），其中2個M0SFET(金氧半場效應電晶體）101係被 . 放置在一個絕緣基板上。第2圖圖示一種半導體模組200 (所謂的6合1模組），其中6個MOSFET 201係被放置在 一個絕緣基板上。這些半導體模組1 〇 〇和2 0 0構成用以驅 動馬達之反相器裝置的橋臂。半導體模組100建構的方式 係將2個MOSFET 101串接。此外，半導體模組200建構 的方式係將串接MOSFET 201所得到的3個電路並接。 在提供類似上述傳統MOSFET的半導體構件（半導體 # 開關構件）之半導體模組中，只可以使用提供橋臂組態之產 品，使得此產品的應用受到限制。此外，在並接使用上述 半導體模組的情形下，可允許電流出力的額定値減少應該 會增加，因此會產生許多浪費。 再者，藉由經過射極端外連接部分、集極端外連接部 分和閘極端外連接部分，連接許多1GBT(絕緣閘極雙極電 晶體）半導體構件所得到的IGBT半導體模組已廣爲人知。 此外，使用此1 GB τ半導體模組之反相器裝置也已廣爲人 200529409 知。在此反相器裝置中，這2個IGB T半導體模組係串接 的。在此串接方式中，使用匯流條接線等方式接線連接。 此IGB Τ半導體模組係藉由在其內部並接許多，即至少2 個或2個以上的IGBT半導體構件所得到的（例如，參考專 利文獻1 )。 因此，即使在製造具有小電流出力之半導體模組的情 形下，也需要製造數個IGBT半導體構件。於是，會有具 有小電流出力之半導體模組的製造成本會相當昂貴的問題 ® 發生。此外，當產品的尺寸縮小時，也會發生問題。 • [專利文獻1]日本專利公開公報第10-84077號 【發明內容】 在本發明中，藉由並接和/或串接半導體模組中之半導 體構件，增加半導體模組的應用。 當使用在其上放置許多半導體構件之半導體模組製造 半導體裝置時，在半導體模組中之半導體構件可以並接和/ 或串接，其爲本發明之主要特色。 # 本發明期望提供一種半導體裝置，其中包含具有許多 半導體構件之半導體模組，及用以外部連接半導體模組中 之半導體構件電極的外部連接終端。再者，此半導體裝置 中的每一個半導體模組，其半導體構件係經由外部連接終 端並接和/或串接。 外部連接終端包含：第一外部連接終端，用以外部連 接半導體構件的第一電極，及第二外部連接終端，用以外 部連接半導體構件的第二電極。 200529409 外部連接終端包含：第三外部連接終端，用以外部連 接半導體構件的第一電極和另一個半導體構件的第二電極 0 本發明之特徵爲經由外部連接終端，外部連接2個或 2個以上半導體模組之半導體構件的電極，半導體裝置係 以半導體模組之半導體構件係並接和/或串接的方式製造。 本發明之特徵爲半導體構件的第一電極係經由第一外 部連接終端作外部連接，而半導體構件的第二電極係經由 § 第二外部連接終端作外部連接。 、 第一外部連接終端係被放置在半導體模組的表面上， 絕緣部分係放置在第一外部連接終端上，而第二外部連接 終端係被放置在絕緣部分的上部和半導體模組的表面上。 半導體構件的第一電極和另一個半導體構件的第二電 極係經由第三外部連接終端連接。 根據本發明之半導體裝置的製造方法，可以製造具有 上述操作和效果之本發明的半導體裝置。 ^ 本發明提供一種半導體裝置，其中包含：至少各自具 有一個半導體構件之第一和第二半導體模組；用以存放第 一和第二半導體模組之容器；及許多終端導體，用以將各 半導體模組的主要電極引導到容器外面，使得第一半導體 模組和第一半導體模組的終端導體，可以經由外部連接終 端並接和/或串接。 外部連接終端包含：第〜外部連接終端，用以外部連 接各半導體模組之第一電極的終端導體，及第二外部連接 -7- 200529409 終端，用以外部連接各半導體模組之第二電極的終端導體 〇 外部連接終端包含：第三外部連接終端，用以外部連 接第一半導體模組之第一電極的終端導體和第二半導體模 組之第二電極的終端導體。 因此，本發明可以提供一種電路，其中模組係經由實 行半導體構件並接和串接之各種不同的外部連接終端連接 ，成爲一個半導體裝置封裝體。此外，在半導體構件係並 • 接之類的電路中，電氣特性，如可允許電流出力的額定値 、 減少，可以藉由匹配個別半導體模組中之半導體構件的電 ' 氣特性而降低。再者，因爲只有選擇數量的半導體構件才 可以經由外部連接終端並接，所以一個許多種產品的封裝 體可以被提供成爲一個半導體裝置封裝體。因此，藉由量 產效益，可以降低那些產品的製造成本。 根據本發明，半導體模組中之半導體構件的建構係經 由外部連接終端（輸出到馬達）作外部連接，使得半導體構 Φ 件可以外部連接成2合1模組。因此，如此連接的模組可 被用以當作一個MOS模組。 根據本發明，各自至少具有一個半導體構件之半導體 模組係經由外部連接終端並接和/或串接，以提供成爲一個 產品封裝體。因此，可以提供多樣性的產品成爲半導體裝 置封裝體。此外，在各產品中的組件（半導體模組）可以標 準化，使得各產品的製造成本可以藉由量產效益降低。再 者，在許多半導體模組之半導體構件係經由外部連接構件 200529409 並接的產品中，與個別的半導體封裝產品係並接的傳統產 品相較，可允許電流之類的電氣特性額定値減少可以降低 。此外，具有不同最大可允許電流之尺寸縮減產品的封裝 體可以大量製造，使得豐富的產品陣容可以提供給使用者 【實施方式】 下面將參照圖式詳細說明本發明之較佳實施例。 第3圖爲本發明較佳實施例之半導體裝置在外部連接 Φ 之前的較佳實施例。示於第3圖之半導體裝置，爲了方便 、 起見，稱爲半導體裝置基板10。 ' 容器1 1被提供有MOS模組部分12(第一 MOS模組部 分）和MOS模組部分14(第二MOS模組部分）。 第4 (a)圖和第4(b)圖分別爲MOS模組部分12和MOS 模組部分14的電路圖。如第4(a)圖和第4(b)圖所示，MOS 模組部分1 2和14都在容器1 1中各自提供η通道增強型 MOSFET(以下簡稱n-MOSFET)13(第一半導體模組）和15 •(第二半導體模組）。 如第3圖和第4圖所示，MOS模組部分12提供要連 接到n-MOSFET 13的汲極電極（D)之終端導體16，和要連 接到源極電極（S)之終端導體17-1和17-2。MOS模組部分 14提供要連接到n-MOSFET 15的汲極電極（D)之終端導體 18-1和18-2，和要連接到源極電極（S)之終端導體19。終 端導體1 6、1 7 - 1、1 7 - 2、1 8 - 1、1 8 - 2和1 9延伸到容器1 1 的外面，而且它們在容器11的外面被垂直彎曲。M OS模 200529409 組部分12和14都各自提供閘極電極（G)，其在第3圖並未 圖示，但是在第4(a)圖和第4(b)圖有圖示。 此時’不於第3圖之半導體裝置基板只是範例。因 此’在本發明中，並未限制連接到半導體裝置基板上之汲 極電極的終端導體，和連接到源極電極的終端導體之配置 和數量。此外，各電極和終端導體可以整合建構。 [較佳實施例1] 第5圖爲半導體裝置之製造方法，其中m〇S模組部分 • 1 2和Μ Ο S模組部分1 4各自的η - Μ Ο S F E T 1 3和1 5，係經 ' 由外部連接終端22、24，藉由外部連接第3圖之半導體裝 置基板1 〇的Μ Ο S模組部分1 2和Μ Ο S模組部分1 4並接。 在示於第5圖之半導體裝置20中，連接到MOS模組 部分12之汲極電極的終端導體16，經由正電極外部連接 終端22，外部連接到連接MOS模組部分14之第一和第二 汲極電極的終端導體18-1和18-2。同時，連接到MOS模 組部分12之第一和第二源極電極的終端導體17-1和17-2 # ，經由負電極外部連接終端24，與連接到MOS模組部分 1 4之源極電極的終端導體1 9相接。 第6圖爲藉由經由外部連接終端22和24之外部連接 模組部分，所製造之半導體裝置20的電路。半導體裝置 20係一種n-MOSFET 13和15經由外部連接終端22、24 並接之電路。 在此方式下，藉由外部連接M〇S模組部分1 2和1 4， 可以製造電流出力額定値較M 0 S模組部分1 2和1 4各自的 -10- 200529409 n-MOSFET 13和15增加2倍之半導體裝置20。 再者，藉由製造大致具有相同電氣特性之MOS模 分12和14各自的n-MOSFET 13和15,可以降低平常 要求的額定値減少。 [較佳實施例2] 第7圖爲根據第3圖之半導體裝置基板1〇所製造 一個半導體裝置。在電路和外部連接組態方面，示於 圖之半導體裝置30與較佳實施例1之半導體裝置20 ί 。但是，在此裝置3 0中，外部連接終端3 2包含覆蓋 . 導體16、17-1、17-2、18-1、18-2和19之矩形導電平 而外部連接終端34則包含覆蓋終端導體17-1、17-2 ^ 之六邊形導電平板。藉由在正電極外部連接終端32和 極外部連接終端3 4之間提供絕緣部分（薄片等）’與半 裝置20相較，此裝置30的電感可以減少’還可以降 定値減少。 第8圖爲沿著示於第7圖之半導體裝置30的線 φ 、終端導體1 7 - 2之周邊部分的局部橫截面圖。 如第8圖所示，負電極外部連接終端34係提供在 模組部分12和.14(未示於第8圖）的表面上’就像第7 上視圖所示之形狀’而且還有提供片狀絕緣部分3 6 ’ 蓋整個負電極外部連接終端3 4。此外’正電極外部連 端3 2係提供在絕緣部分3 6之上。正電極外部連接終〗 提供之形狀如第7圖的上視圖所示。因此’部分的正 外部連接終端32會提供在M0S模組部分12和14的 組部 所要 的另 第7 相同 終端 板， Ώ 1 9 負電 導體 低額 A_ A， MOS 圖的 以覆 接終 瑞3 2 電極 表面 -11- 200529409 端 終 接 連。 部觸 外接 極互 電相 正此 使彼 ， 會 6 卩 3 不 j 4 分 3 部端 緣終 絕接 供連 提部 ， 外 時極 此電 ο 負 上和 上述較佳實施例1和2的各個半導體裝置20和30, 都具有2個半導體構件並接之電路組態。本發明之半導體 裝置的電路組態並未侷限於此種組態，而且並接之半導體 構件的數量可以是任意選擇的。 [較佳實施例3] 第9圖爲根據本發明第3圖之半導體裝置基板10所製 ® 造的再另一個半導體裝置。 半導體裝置40之建構方式爲：除了正電極外部連接終 端42和負電極外部連接終端44之外，MOS模組部分12 和1 4還經由中間外部連接終端48作外部連接。第1 0圖爲 半導體裝置40的電路圖。 在半導體裝置40中，連接到MOS模組部分 12的 n-MOSFET 之第一源極電極的終端導體17-1，經由中間 外部連接終端48，外部連接到終端導體1 8-1，其中終端導 ^ 體18-1係連接到MOS模組部分14的n-MOSFET 15之汲極 電極。另一方面，用於終端導體1 6之正電極外部連接終端 42，和用於終端導體1 9之負電極外部連接終端44，例如 ，係被用以串接在模組部分之間，其中終端導體1 6係連接 到MOS模組部分.12的n-MOSFET 13之汲極電極，而終端 導體19係連接到MOS模組部分14的n-MOSFET 15之源 極電極。 藉由外部連接半導體裝置基板10、MOS模組部分12 -12- 200529409 的n-MOSFET 13和MOS模組部分14的n-MOSFET 15可以 串接在一起。然後，藉由經由外部終端之外部連接模組， 可以製造橋臂組態之半導體裝置40。在此半導體裝置40 中，2個n-MOSFET 13和15係串接的。但是，在本發明中 ，串接之n-MOSFET的數量係沒有限制的，而且數量可以 任意選擇。 在本發明中，不僅n-MOSFET並接之電路可以像較佳 實施例1和2的半導體裝置20和30 —樣建構，n-MOSFET # 串接之電路也可以像較佳實施例3的半導體裝置40 —樣建 構。此外，還有可能可以將半導體裝置20或半導體裝置 30和半導體裝置40製造成一個半導體裝置封裝體。因此 ，在本發明中，可能可以將n-MOSFET並接和串接之電路 製造成一個半導體裝置封裝體。 同時，各較佳實施例的半導體裝置，係使用提供 n-MOSFET當作半導體構件之半導體模組。本發明所使用 之半導體模組可以提供n-MOSFET以外之半導體構件。例 φ 如，本發明之半導體構件可包含FET、IGBT、SIT(靜態感 應電晶體），如P-MOSFET、CMOS-FET(互補式金氧半FET) 等，電晶體，如雙極電晶體，和閘流體等，如GTO(閘極關 閉閘流體）。 另一方面，放置在半導體模組上之半導體構件的數量 並不限定一個，而是可以採用任意數量。再者，放置在所 有半導體模組上之各個半導體構件的數量並不需要相同， 所以放置在各個半導體模組上之半導體構件的數量可以是 -13- 200529409 不同的。此外’放置在各個半導體模組上之半導體構件的 型式也可以不同。 【圖式簡單說明】 第1圖爲傳統Μ 0 S模組的電路圖； 第2圖爲另一個傳統M0S模組的電路圖； 第3圖爲半導體裝置基板的上視圖； 第4(a)圖爲MOS模組部分12的電路圖，而第4(b)圖 爲Μ Ο S模組部分1 4的電路圖； Β 第5圖爲藉由外部連接在半導體裝置基板上的2個 MOS模組部分，所製造之半導體裝置的上視圖； 第6圖爲較佳實施例1之半導體裝置的電路圖； 第7圖爲根據半導體裝置基板所製造之半導體裝置的 上視圖，其中絕緣部分係提供在正電極外部連接終端和負 電極外部連接終端之間（較佳實施例2); 第8圖爲沿著第7圖的線Α-Α'，較佳實施例2之半導 體裝置的橫截面圖； • 第9圖爲藉由外部連接在半導體裝置基板上的2個 MOS模組部分，所製造之另一個半導體裝置的上視圖（較佳 實施例3);及 第10圖爲較佳實施例3之半導體裝置的電路圖。 【主要元件符號說明】 10 半導體裝置基板 11 容器 12 第一 MOS模組部分 -14- 200529409 13 14 15 20 22,32,42 24,34,44 30 36 40 48 100 101 200 201 通道金氧半場效電晶體 ;二MOS模組部分 通道金氧半場效電晶體 半導體裝置 正電極外部連接終端 負電極外部連接終端 半導體裝置 絕緣部分 半導體裝置 中間外部連接終端 半導體模組 金氧半場效電晶體 半導體模組 金氧半場效電晶體 ❿ -15-

Claims (1)

1. 200529409 十、申請專利範圍： 1. 一種半導體裝置，包含： 半導體模組，具有許多半導體構件；及 外部連接終端，用以外部連接半導體模組之半導體 構件的電極，其中在各半導體模組中之半導體構件係經 由外部連接終端並接和/或串接。 2 .如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中 外部連接終端包含一第一外部連接終端，用以外部 連接半導體構件的第一電極，及第二外部連接終端，用 以外部連接半導體構件的第二電極。 3 .如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中： 外部連接終端包含一第三外部連接終端，用以外部 連接半導體構件的一第一電極和另一個半導體構件的一 第二電極。 4. 一種半導體裝置的製造方法，包含： 藉由經由一外部連接終端外部連接在2個或2個以 上半導體模組之半導體構件的電極，而製造半導體裝置 ，在半導體模組之半導體構件係並接的和/或串接的。 5. 如申請專利範圍第4項之半導體裝置的製造方法，其中包 含： 經由一第一外部連接終端，外部連接半導體構件的 第一電極；及 經由一第二外部連接終端，外部連接半導體構件的 第二電極。 -16- 200529409 6 ·如申請專利範圍第5項之半導體裝置的製造方法，其中包 含： 安裝該第一外部連接終端在半導體模組的表面上； 安裝一絕緣部分在第一外部連接終端上；及 安裝第二外部連接終端在絕緣部分的上面部分和在 半導體模組的表面上。 7 ·如申請專利範圍第4項之半導體裝置的製造方法，其中包 含： 經由一第三外部連接終端，外部連接半導體構件的 一第一電極和另一個半導體構件的一第二電極。 8· —種半導體裝置，包含： 第一和第二半導體模組，每一者至少具有一個半導 體構件； 容器，用以存放第一和第二半導體模組；及 許多終端導體，用以將各半導體模組的一主要電極 引導到容器外面，其中第一半導體模組和第二半導體模 組的終端導體，可以藉由外部連接終端並接和/或串接。 9 ·如申請專利範圍第8項之半導體裝置，其中 外部連接終端包含一第一電極外部連接終端，用以 外部連接各半導體模組之第一電極的終端導體，及一第 二電極外部連接終端，用以外部連接各半導體模組之第 二電極的終端導體。 1 〇 ·如申請專利範圍第8項之半導體裝置，其中 外部連接終端包含一第三外部連接終端，用以外部 -17- 200529409 連接第一半導體模組之一第一電極的一終端導體和第二 半導體模組之一第二電極的一終端導體。

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