TW201642424A - 半導體晶片、半導體裝置及電池組 - Google Patents

半導體晶片、半導體裝置及電池組 Download PDF

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望月敬太
中島健介
是成貴弘
中嶋幸治
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Abstract

本發明提供通用性高的半導體製品。於半導體晶片CHP1之表面,形成源極墊SP1與源極墊SP2、閘極墊GP1與閘極墊GP2、及共通汲極墊DP。藉此,將半導體晶片CHP1面朝下安裝於配線基板時,不僅放電用功率電晶體及充電用功率電晶體之各自的源極墊(SP1、SP2)與閘極墊(GP1、GP2),亦可將共通汲極墊DP與配線基板之配線電性連接。

Description

半導體晶片、半導體裝置及電池組
本發明係關於一種半導體晶片、半導體裝置及電池組,例如,關於應用於使用在二次電池的控制之半導體晶片及半導體裝置的有效技術。
於日本特許第4646284號(專利文獻1)中,揭露一種技術,例如,如專利文獻1之圖1所示,於形成有溝槽型功率金氧半電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)的半導體晶片之同一表面上,設置源極用凸塊電極、汲極用凸塊電極、及閘極用凸塊電極。 [習知技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本特許第4646284號
[本發明所欲解決的問題] 例如,作為使用在二次電池之控制的半導體製品,有具備半導體晶片之半導體製品,該半導體晶片形成有第1功率電晶體、及與此第1功率電晶體反向串聯之第2功率電晶體。亦即,有具備半導體晶片的半導體製品,該半導體晶片形成有係將第1功率電晶體之汲極與第2功率電晶體之汲極共通連接的構成之第1功率電晶體與第2功率電晶體。
此等構成之半導體晶片為,例如,亦有使用於流通二次電池之充放電電流的用途之情形,稱為雙向晶片尺寸封裝(雙向CSP)。此雙向CSP,例如,由係電流於半導體晶片的厚度方向流通之縱型電晶體的溝槽型功率電晶體,形成第1功率電晶體與第2功率電晶體。此一情況,現狀之雙向CSP中,成為浮動狀態之共通汲極,形成於雙向CSP之背面;另一方面,於雙向CSP之表面,形成第1功率電晶體及第2功率電晶體之各自的源極墊與閘極墊。而後,以雙向CSP之表面與配線基板之主面對向的狀態下,將雙向CSP,搭載於配線基板之主面上(面朝下安裝)。
此一情況,形成於雙向CSP之表面的第1功率電晶體與第2功率電晶體之各自的源極墊與閘極墊,成為與配線基板電性連接,因而可藉由源極墊及閘極墊,將雙向CSP與外部電路元件電性連接。另一方面,因雙向CSP之背面朝向上側,故現狀之雙向CSP,共通汲極與配線基板並未電性連接,共通汲極成為浮動狀態。因此,無法藉由共通汲極,將雙向CSP與外部電路元件電性連接,但現狀之雙向CSP,缺乏藉由共通汲極與外部電路元件電性連接之必要性,故未特別成為問題。然而,近年,依半導體裝置等之規格,藉由雙向CSP之共通汲極與外部電路元件電性連接之必要性提高。因此,現狀之雙向CSP中,自藉由共通汲極,實施與外部電路元件之電性連接的觀點來看,有檢討雙向CSP之改良構造的必要。
其他問題與新的特徵,應可自本說明書之記述內容及附圖明瞭。 [解決問題之技術手段]
一實施形態中,於半導體晶片之表面,形成及第1功率電晶體及第2功率電晶體之各自的源極墊及閘極墊、及共通汲極墊,該共通汲極墊作為第1功率電晶體之汲極作用,且亦作為第2功率電晶體之汲極作用。
此外,一實施形態之半導體裝置,具備:控制部,控制二次電池之充放電;雙向連接部,與控制部電性連接,流通充放電電流;以及保護二極體,連接於控制部與雙向連接部之間。此時,雙向連接部具有共通汲極墊,共通汲極墊作為放電用功率電晶體之汲極作用,且作為充電用功率電晶體之汲極作用。此外,保護二極體之陽極,與共通汲極墊電性連接;保護二極體之陰極,與控制部之電源端子電性連接。
進一步,一實施形態之電池組,具備:可充放電的二次電池、及具有控制二次電池之功能的上述半導體裝置。而上述半導體裝置,進一步具有半導體晶片,半導體晶片搭載於配線基板之主面上,形成有雙向連接部。此時,於半導體晶片之表面上,形成放電用功率電晶體及充電用功率電晶體各自的源極墊及閘極墊、以及共通汲極墊。而半導體晶片,在使半導體晶片之表面與配線基板之主面對向的狀態下,安裝於配線基板。 [本發明之效果]
若依一實施形態,則可提供通用性高的半導體製品。
以下實施形態中雖為了方便,在必要時分割為複數個部分或實施形態予以說明,但除了特別指出的情況以外,其等並非彼此全無關聯,具有一方為另一方之部分或全部的變形例、詳細說明、補充說明等關係。
此外,以下實施形態中,在提及要素的數目等(包括個數、數值、量、範圍等)之情況,除了特別指出之情況及原理上明顯限定為特定數目之情況等以外,並未限定於該特定數目,可為特定數目以上亦可為以下。
進一步,以下實施形態中,該構成要素(亦包含要素步驟等),除了特別指出之情況及原理上明顯被視為必須之情況等以外,自然並非為必要。
同樣地,以下實施形態中,提及構成要素等之形狀、位置關係等時,除了特別指出之情況及原理上明顯被視為並非如此之情況等以外,包含實質上與該形狀等近似或類似者等。此一條件,在上述數值及範圍方面亦相同。
此外,在用於說明實施形態之全部附圖中 ,原則上對同一構件賦予同一符號,並省略其重複說明。另,為使附圖容易理解,有即便為俯視圖仍附加影線之情況。
(實施形態) <雙向CSP之實用性> 首先,對雙向CSP之實用性進行說明。雙向CSP係使用在雙向地流通電流之用途,例如,作為流通二次電池之充放電電流的電子零件而使用。
圖1為,顯示雙向CSP2之簡單地電路構成之電路圖。圖1中,雙向CSP2為,例如,具有將由n通道型之電場效應電晶體構成的放電用功率電晶體Q1、與由n通道型之電場效應電晶體構成的充電用功率電晶體Q2反向串聯之構成。亦即,雙向CSP2中,以使放電用功率電晶體Q1之汲極與充電用功率電晶體Q2之汲極電性連接的方式,將放電用功率電晶體Q1與充電用功率電晶體Q2連接。換而言之,亦可說是以以使以寄生方式形成於放電用功率電晶體Q1之本體二極體BD1的陰極,與以寄生方式形成於充電用功率電晶體Q2之本體二極體BD2的陰極電性連接之方式,將放電用功率電晶體Q1與充電用功率電晶體Q2連接。於如此地構成之雙向CSP2中,例如,如圖1所示,可使放電電流自左側向右側流通,且充電電流自右側向左側流通。亦即,雙向CSP2,可使方向彼此相反之放電電流與充電電流流通。
此處,例如,考慮僅以放電用功率電晶體Q1構成雙向CSP2之情況。吾人認為此一情況中,亦藉由使放電用功率電晶體Q1呈ON狀態,而可流通放電電流與充電電流。然而,將僅以放電用功率電晶體Q1構成雙向CSP2之情況,即便使放電用功率電晶體Q1呈OFF狀態而停止放電電流,放電電流仍經由以寄生方式形成於放電用功率電晶體Q1之本體二極體BD1而流通。如此地,僅以放電用功率電晶體Q1構成雙向CSP2之情況,產生變得無法停止放電電流之缺點。另一方面,僅以充電用功率電晶體Q2構成雙向CSP2之情況,即便使充電用功率電晶體Q2呈OFF狀態而停止充電電流,充電電流仍經由以寄生方式形成於充電用功率電晶體Q2之本體二極體BD2而流通。如此地,以充電用功率電晶體Q2構成雙向CSP2僅之情況,產生變得無法停止充電電流之缺點。
因而,為了解決上述問題,雙向CSP2,如圖1所示,具備放電用功率電晶體Q1與充電用功率電晶體Q2雙方,並將放電用功率電晶體Q1與充電用功率電晶體Q2反向串聯。藉此,可實施停止放電電流與充電電流之控制。以下,對此理由進行說明。
圖1中,藉由使放電用功率電晶體Q1呈ON狀態,並使充電用功率電晶體Q2呈ON狀態,而可流通放電電流。而在停止放電電流時,使放電用功率電晶體Q1呈OFF狀態,並使充電用功率電晶體Q2呈OFF狀態。此時,即便使放電用功率電晶體Q1呈OFF狀態,放電電流仍經由以寄生方式存在於放電用功率電晶體Q1之本體二極體BD1流通。然而,圖1所示之雙向CSP2,具有與放電用功率電晶體Q1反向串聯之充電用功率電晶體Q2。此充電用功率電晶體Q2成為OFF狀態的同時,以寄生方式形成於充電用功率電晶體Q2之本體二極體BD2相對於放電電流之流通方向成為反方向。因此,藉由此本體二極體BD2,阻止放電電流的流通。自此一結果來看,圖1所示之雙向CSP2,可控制而停止放電電流。
同樣地,圖1中,藉由使放電用功率電晶體Q1呈ON狀態,並使充電用功率電晶體Q2呈ON狀態,而可流通充電電流。而在停止充電電流時,使放電用功率電晶體Q1呈OFF狀態,並使充電用功率電晶體Q2呈OFF狀態。此時,即便使充電用功率電晶體Q2呈OFF狀態,充電電流仍經由以寄生方式存在於充電用功率電晶體Q2之本體二極體BD2流通。然而,圖1所示之雙向CSP2,具有與充電用功率電晶體Q2反向串聯之放電用功率電晶體Q1。此放電用功率電晶體Q1成為OFF狀態的同時,以寄生方式形成於放電用功率電晶體Q1之本體二極體BD1相對於充電電流之流通方向成為反方向,因此藉由此本體二極體BD1,阻止充電電流之流通。自此一結果來看,圖1所示之雙向CSP2,可控制而停止充電電流。
自上述內容,如圖1所示,藉由將雙向CSP2以反向串聯之放電用功率電晶體Q1與充電用功率電晶體Q2構成,而可施行放電電流及充電電流各自的ON/OFF控制。亦即,藉由圖1所示之雙向CSP2,可施行放電電流及充電電流各自的ON/OFF控制,因而於此點中,存在圖1所示之雙向CSP2的實用性。
<關連技術之說明> 接著,對關於使用雙向CSP之電池組的關連技術進行說明,而後,對此關連技術施行改善之檢討。接著,針對從對於關連技術之改善的檢討而思及之技術思想進行說明。另,本說明書所指之「關連技術」,係指具有發明人新發現之課題的技術,並非眾所皆知的習知技術,係為意圖作為新技術思想之前提技術(非習知技術)而記載的技術。
圖2為,顯示關連技術中之電池組BPAC的電路構成之電路圖。圖2中,關連技術中之電池組BPAC,於電池組BPAC的正端子Pack+與負端子Pack-之間,具備係可充放電的二次電池之一例的鋰離子電池LIB。此鋰離子電池LIB,與控制鋰離子電池LIB之充放電的控制部CU電性連接。具體而言,控制部CU,例如由控制IC構成,鋰離子電池LIB與控制部CU之輸入端子(端子VIN1、VIN2、VIN3/4)電性連接。此外,控制部CU之端子(Isens0、Isens1),與電池組BPAC之負端子Pack-電性連接。
接著,於關連技術中,鋰離子電池LIB與雙向CSP2藉由熔絲(Fuse)電性連接,進一步,雙向CSP2,與電池組BPAC之正端子Pack+電性連接。而雙向CSP2,由彼此反向串聯之放電用功率電晶體Q1與充電用功率電晶體Q2構成;於放電用功率電晶體Q1,以寄生方式形成本體二極體BD1,同樣地,於充電用功率電晶體Q2,亦以寄生方式形成本體二極體BD2。
此處,雙向CSP2與控制部CU電性連接。具體而言,放電用功率電晶體Q1之閘極與控制部CU之端子CF電性連接,充電用功率電晶體Q2之閘極與控制部CU之端子DF電性連接。藉此,藉由控制部CU,控制流通於雙向CSP2之充放電電流的ON/OFF。
接著,控制部CU之電源端子VCC,藉由串聯之二極體D1及二極體D2,而與鋰離子電池LIB電性連接。此外,二極體D1與二極體D2之間的連接節點,與控制部CU的端子VBAT電性連接。
進一步,於關連技術中,電池組BPAC之正端子Pack+與控制部CU之端子VIN12電性連接,且於電池組BPAC之正端子Pack+與控制部CU之電源端子VCC之間連接保護二極體PD。具體而言,此保護二極體PD中,陽極與電池組BPAC之正端子Pack+連接,且陰極與控制部CU之電源端子VCC連接。此外,控制部CU之電源端子VCC,與由p通道型之電場效應電晶體構成的正常導通(normally-on)型功率電晶體Q3電性連接,此正常導通型功率電晶體Q3,與熔絲(Fuse)及雙向CSP2之間的連接節點連接。而正常導通型功率電晶體Q3之閘極,與控制部CU之端子PF電性連接。
如同上述,關連技術中之電池組BPAC構成電路。以下,對關連技術中之電池組BPAC的主要電路動作進行說明。首先,圖2中,對充放電之基本動作說明。
對於將負載連接於電池組BPAC的正端子Pack+與負端子Pack-之間,自鋰離子電池LIB流通放電電流之動作進行說明。圖2中,自控制部CU之端子CF對放電用功率電晶體Q1之閘極施加臨界值電壓以上的閘極電壓,並自控制部CU之端子DF對充電用功率電晶體Q2之閘極施加臨界值電壓以上的閘極電壓。藉此,使構成雙向CSP2之放電用功率電晶體Q1及充電用功率電晶體Q2成為ON狀態。此一結果,放電電流自鋰離子電池LIB起,經由熔絲及雙向CSP2,往電池組BPAC之正端子Pack+流通。另一方面,在使放電電流停止之情況,自控制部CU之端子CF對放電用功率電晶體Q1之閘極施加未滿臨界值電壓的閘極電壓,並自控制部CU之端子DF對充電用功率電晶體Q2之閘極施加未滿臨界值電壓的閘極電壓。藉此,使構成雙向CSP2之放電用功率電晶體Q1與充電用功率電晶體Q2成為OFF狀態。此一結果,來自鋰離子電池LIB之放電電流,在雙向CSP2中被隔斷。
接著,對於將充電器連接於電池組BPAC的正端子Pack+與負端子Pack-之間,使充電電流往鋰離子電池LIB流通之動作進行說明。圖2中,自控制部CU之端子CF對放電用功率電晶體Q1之閘極施加臨界值電壓以上的閘極電壓,並自控制部CU之端子DF對充電用功率電晶體Q2之閘極施加臨界值電壓以上的閘極電壓。藉此,使構成雙向CSP2之放電用功率電晶體Q1與充電用功率電晶體Q2成為ON狀態。此一結果,充電電流自與充電器連接之電池組BPAC的正端子Pack+起,經由雙向CSP2與熔絲,往鋰離子電池LIB流通。另一方面,在使充電電流停止之情況,自控制部CU之端子CF對放電用功率電晶體Q1之閘極施加未滿臨界值電壓的閘極電壓,並自控制部CU之端子DF對充電用功率電晶體Q2之閘極施加未滿臨界值電壓的閘極電壓。藉此,使構成雙向CSP2之放電用功率電晶體Q1與充電用功率電晶體Q2成為OFF狀態。此一結果,來自充電器之充電電流,在雙向CSP2中被隔斷。
接著,對於在鋰離子電池LIB之一般動作時,自鋰離子電池LIB起往控制部CU之電源供給路徑進行說明。圖3為,說明關連技術中,一般動作時之自鋰離子電池LIB起往控制部CU的電源供給路徑之圖。於圖3中,關連技術裡,作為一般動作時之自鋰離子電池LIB起往控制部CU的電源供給路徑,具有以下所示之路徑。亦即,得知在關連技術中,存在有:路徑(1),自鋰離子電池LIB起經由二極體D1及二極體D2到達控制部CU之電源端子VCC;以及路徑(2),自鋰離子電池LIB起經由熔絲及正常導通型功率電晶體Q3到達控制部CU之電源端子VCC。
接著,對於在鋰離子電池LIB淨空時(預充時),自充電器起往控制部CU之電源供給路徑進行說明。圖4為,說明關連技術中,預充時之自充電器起往控制部CU的電源供給路徑之圖。於圖4中,關連技術裡,作為預充時之自充電器起往控制部CU的電源供給路徑,得知存在有自電池組BPAC之正端子Pack+經由保護二極體PD到達控制部CU之電源端子VCC的路徑。
接著,對預充時之充電電流的電流路徑進行說明。圖5為,說明關連技術中,預充時之自充電器起往鋰離子電池LIB的預充電流所流通之電流路徑的圖。首先,於圖5中,作為預充電流所流通之電流路徑,吾人考慮自電池組BPAC之正端子Pack+起,經由雙向CSP2及熔絲,往鋰離子電池LIB流通之路徑。然而,在鋰離子電池LIB淨空時(預充時),特別是過放電狀態(電池電壓顯著降低之狀態)中,無法完整地獲得控制部CU之操作電壓(operation voltage),此一結果,無法施行控制部CU所進行的雙向CSP2之控制。亦即,無法進行以下控制:自控制部CU之端子CF對放電用功率電晶體Q1之閘極施加臨界值電壓以上的閘極電壓,並自控制部CU之端子DF對充電用功率電晶體Q2之閘極施加臨界值電壓以上的閘極電壓,使放電用功率電晶體Q1及充電用功率電晶體Q2成為ON狀態。
因而,關連技術中,如圖5所示,作為預充電流流通之電流路徑,設置使預充電流自電池組BPAC之正端子Pack+起,經由保護二極體PD及正常導通型功率電晶體Q3,往鋰離子電池LIB流通的之路徑。此一路徑,即便在過放電狀態下無法完整獲得控制部CU之操作電壓的情況,藉由以閘極電壓0V運作之正常導通型功率電晶體Q3,仍可確保預充電流流通之電流路徑。
接著,關連技術中,對於隔斷對電池組BPAC誤逆向充電之情況(異正常)的逆向充電電流之功能進行說明。圖6為,說明關連技術中,將逆向充電電流隔斷之路徑的圖。於圖6中,首先,在逆向充電時,對電池組BPAC之正端子Pack+施加負電位,並對電池組BPAC之負端子Pack-施加正電位。此一情況,如圖6所示,自鋰離子電池LIB起經由熔絲往雙向CSP2流通之逆向充電電流,藉由以寄生方式形成於雙向CSP2內之充電用功率電晶體Q2的本體二極體BD2而隔斷。另一方面,關連技術中,如圖6所示,於逆向充電電流中,存在自鋰離子電池LIB起經由二極體D1及二極體D2往電池組BPAC之正端子Pack+流通的逆向充電電流。進一步,關連技術中,逆向充電電流,亦存在經由正常導通型功率電晶體Q3往電池組BPAC之正端子Pack+流通的逆向充電電流、及自控制部CU之電源端子VCC起往電池組BPAC之正端子Pack+流通的逆向充電電流。此等逆向充電電流,如圖6所示,藉由保護二極體PD而隔斷。由上述內容,得知關連技術中,藉由雙向CSP2內之本體二極體BD2、與保護二極體PD,實現隔斷逆向充電電流之功能。
<改善之檢討> 如同上述,於關連技術中,藉由雙向CSP2內之本體二極體BD2、與保護二極體PD,實現隔斷逆向充電電流之功能。然則,來自相異之複數路徑(3系統)的逆向充電電流,流入保護二極體PD,藉由保護二極體PD,隔斷此等逆向充電電流。因此,對保護二極體PD之隔斷功能的負擔巨大,依逆向充電時之狀態,亦有保護二極體PD被破壞之疑慮。此一情況,逆向充電電流之隔斷功能變得無法運作,因此,有電池組BPAC損壞之憂慮。亦即,關連技術中,雖姑且設置將逆向充電電流隔斷之功能,但自圖求進一步提升電池組BPAC之可靠度的觀點來看尚存在改善的必要性。
因而,本實施形態中,為提高電池組BPAC之進一步的可靠度而加以設想。以下,對施行此一設想之本實施形態的技術思想進行說明。
<實施形態之電池組的電路構成> 圖7為,顯示本實施形態之電池組BPAC1的電路構成之電路圖。於圖7中,本實施形態之電池組BPAC1,於電池組BPAC1的正端子Pack+與負端子Pack-之間,具備係可充放電的二次電池之一例的鋰離子電池LIB。此鋰離子電池LIB,與控制鋰離子電池LIB之充放電的控制部CU電性連接。具體而言,控制部CU,例如由控制IC構成,鋰離子電池LIB與控制部CU之輸入端子(端子VIN1、VIN2、VIN3/4)電性連接。此外,控制部CU之端子(Isens0、Isens1),與電池組BPAC1之負端子Pack-電性連接。
接著,本實施形態之電池組BPAC1中,鋰離子電池LIB與雙向CSP1藉由熔絲(Fuse)電性連接,進一步,雙向CSP1,與電池組BPAC1之正端子Pack+電性連接。而雙向CSP1,由彼此反向串聯之放電用功率電晶體Q1與充電用功率電晶體Q2構成;於放電用功率電晶體Q1,以寄生方式形成本體二極體BD1,同樣地,於充電用功率電晶體Q2,亦以寄生方式形成本體二極體BD2。
此處,雙向CSP1與控制部CU電性連接。具體而言,放電用功率電晶體Q1之閘極與控制部CU之端子CF電性連接,充電用功率電晶體Q2之閘極與控制部CU之端子DF電性連接。藉此,藉由控制部CU,控制流通於雙向CSP1之充放電電流的ON/OFF。
接著,控制部CU之電源端子VCC,藉由串聯之二極體D1及二極體D2,而與鋰離子電池LIB電性連接。此外,二極體D1與二極體D2之間的連接節點,與控制部CU的端子VBAT電性連接。進一步,本實施形態中,電池組BPAC1之正端子Pack+與控制部CU之端子VIN12電性連接。
接著,本實施形態之電池組BPAC1,如圖7所示,於構成雙向CSP1之放電用功率電晶體Q1及充電用功率電晶體Q2之間的連接節點、與控制部CU的電源端子VCC之間,連接保護二極體PD。亦即,於放電用功率電晶體Q1及充電用功率電晶體Q2之間的共通汲極端子CTE、與控制部CU的電源端子VCC之間,連接保護二極體PD。具體而言,於此保護二極體PD中,陽極與共通汲極端子CTE連接,且陰極與控制部CU之電源端子VCC連接。進一步,於放電用功率電晶體Q1,形成本體二極體BD1,此本體二極體BD1之陰極,與共通汲極端子CTE電性連接。同樣地,於充電用功率電晶體Q2,形成本體二極體BD2,此本體二極體BD2之陰極,與共通汲極端子CTE電性連接。
此外,雙向CSP1之共通汲極端子CTE,與由p通道型之電場效應電晶體構成的正常導通型功率電晶體Q3電性連接,此正常導通型功率電晶體Q3,與熔絲(Fuse)及雙向CSP1之間的連接節點連接。亦即,正常導通型功率電晶體Q3,與放電用功率電晶體Q1並聯,並與共通汲極端子CTE電性連接。
如此地,本實施形態之電池組BPAC1,具備可充放電之鋰離子電池LIB(二次電池)、及控制鋰離子電池LIB之半導體裝置。此處,半導體裝置,具備:控制部CU,控制二次電池之充放電;雙向CSP1(雙向連接部),與控制部CU電性連接,流通充放電電流;以及保護二極體PD,連接於控制部CU及雙向CSP1之間。此外,雙向CSP1,具有:放電用功率電晶體Q1;充電用功率電晶體Q2,與放電用功率電晶體Q1反向串聯;以及共通汲極端子CTE,作為放電用功率電晶體Q1之汲極作用,且作為充電用功率電晶體Q2之汲極作用。此時,保護二極體PD之陽極,與共通汲極端子CTE電性連接;保護二極體PD之陰極,與控制部CU之電源端子VCC電性連接。
如同上述,本實施形態之電池組BPAC1構成電路。以下,對本實施形態之電池組BPAC1的主要電路動作進行說明。首先,本實施形態中之充放電的基本動作,與關連技術中之充放電的基本動作相同,故省略其說明。
接著,對於在鋰離子電池LIB之一般動作時,自鋰離子電池LIB起往控制部CU之電源供給路徑進行說明。圖8為,本實施形態中,一般動作時之自鋰離子電池LIB起往控制部CU的電源供給路徑之圖。於圖8中,本實施形態裡,作為一般動作時之自鋰離子電池LIB起往控制部CU的電源供給路徑,得知存在有路徑(1),其自鋰離子電池LIB起,經由二極體D1及二極體D2,到達控制部CU之電源端子VCC。此外,本實施形態中,作為一般動作時之自鋰離子電池LIB起往控制部CU的電源供給路徑,得知存在有路徑(2),其自鋰離子電池LIB起,經由放電用功率電晶體Q1→共通汲極端子CTE→保護二極體PD,到達控制部CU之電源端子VCC。進一步,本實施形態中,作為一般動作時之自鋰離子電池LIB起往控制部CU的電源供給路徑,得知存在有路徑(3),其自鋰離子電池LIB起,經由正常導通型功率電晶體Q3→共通汲極端子CTE→保護二極體PD,到達控制部CU之電源端子VCC。
而後,說明在鋰離子電池LIB淨空時(預充時),自充電器起往控制部CU之電源供給路徑。圖9為,說明本實施形態中,預充時之自充電器起往控制部CU的電源供給路徑之圖。於圖9中,本實施形態裡,作為預充時之自充電器起往控制部CU的電源供給路徑,得知存在有自電池組BPAC1之正端子Pack+起,經由充電用功率電晶體Q2→共通汲極端子CTE→保護二極體PD,到達控制部CU之電源端子VCC的路徑。
接著,對預充時之充電電流的電流路徑進行說明。圖10為,說明本實施形態中,預充時之自充電器起往鋰離子電池LIB的預充電流所流通之電流路徑的圖。首先,於圖10中,作為預充電流所流通之電流路徑,吾人考慮自電池組BPAC1之正端子Pack+起,經由雙向CSP1及熔絲,往鋰離子電池LIB流通之路徑。然而,在鋰離子電池LIB淨空時(預充時),特別是過放電狀態(電池電壓顯著降低之狀態)中,無法完整地獲得控制部CU之操作電壓,此一結果,無法施行控制部CU所進行的雙向CSP1之控制。亦即,無法進行以下控制:自控制部CU之端子CF對放電用功率電晶體Q1之閘極施加臨界值電壓以上的閘極電壓,並自控制部CU之端子DF對充電用功率電晶體Q2之閘極施加臨界值電壓以上的閘極電壓,使放電用功率電晶體Q1及充電用功率電晶體Q2成為ON狀態。
因而,本實施形態,如圖10所示,作為預充電流所流通之電流路徑,設置預充電流自電池組BPAC1之正端子Pack+起,經由本體二極體BD2→共通汲極端子CTE→正常導通型功率電晶體Q3,往鋰離子電池LIB流通之路徑。此一路徑,即便在過放電狀態下無法完整獲得控制部CU之操作電壓的情況,藉由以閘極電壓0V運作之正常導通型功率電晶體Q3,仍可確保預充電流流通之電流路徑。
接著,本實施形態中,對於隔斷對電池組BPAC1誤逆向充電之情況(異正常)的逆向充電電流之功能進行說明。圖11為,說明本實施形態中,將逆向充電電流隔斷之路徑的圖。於圖11中,首先,在逆向充電時,對電池組BPAC1之正端子Pack+施加負電位,並對電池組BPAC1之負端子Pack-施加正電位。此一情況,如圖11所示,自鋰離子電池LIB起經由雙向CSP1往正端子Pack+流通之逆向充電電流A1,藉由以寄生方式形成於雙向CSP1內之充電用功率電晶體Q2的本體二極體BD2而隔斷。同樣地,自鋰離子電池LIB起經由正常導通型功率電晶體Q3→共通汲極端子CTE往正端子Pack+流通之逆向充電電流A2,亦藉由以寄生方式形成於雙向CSP1內之充電用功率電晶體Q2的本體二極體BD2隔斷。
另一方面,本實施形態中,如圖11所示,於逆向充電電流存在逆向充電電流B1,其自鋰離子電池LIB起經由二極體D1及二極體D2往電池組BPAC1之正端子Pack+流通。進一步,本實施形態中,逆向充電電流亦存在有逆向充電電流B2,其自控制部CU之電源端子VCC起往電池組BPAC1之正端子Pack+流通。此等逆向充電電流(B1+B2),如圖11所示,藉由保護二極體PD而隔斷。由上述內容,得知本實施形態中,藉由雙向CSP1內之本體二極體BD2、及保護二極體PD,實現隔斷逆向充電電流之功能。
<實施形態中之電路上的特徵> 此處,本實施形態中之電路上的特徵點,在於將保護二極體PD連接在雙向CSP1的共通汲極端子CTE與控制部CU的電源端子VCC之間。藉此,若依本實施形態,則可藉由保護二極體PD與本體二極體BD2雙方將逆向充電電流(B1+B2)隔斷。亦即,若依本實施形態之電路上的特徵點,則可具有雙重隔斷逆向充電電流(B1+B2)的功能。
例如,如圖11所示,本實施形態1之電池組BPAC1中,逆向充電時流通之逆向充電電流(B1+B2),首先,藉由連接於雙向CSP1的共通汲極端子CTE與控制部CU的電源端子VCC之間的保護二極體PD而隔斷。此時,即便保護二極體PD因任一理由被破壞之情況,逆向充電電流(B1+B2),仍藉由以寄生方式形成於雙向CSP1內之充電用功率電晶體Q2的本體二極體BD2而隔斷。此一結果,若依本實施形態之電池組BPAC1,則藉由在雙向CSP1的共通汲極端子CTE與控制部CU的電源端子VCC之間設置保護二極體PD之構成,而可實現對逆向充電電流(B1+B2)之雙重隔斷功能。因此,若依本實施形態,則在實現對於逆向充電電流(B1+B2)之雙重隔斷功能的點上,可圖求電池組BPAC1之可靠度提升。
<雙向CSP之改良的必要性> 如同上述,本實施形態之電池組BPAC1,例如具有下述等電路上之特徵點:如圖11所示,於雙向CSP1的共通汲極端子CTE與控制部CU的電源端子VCC之間,連接保護二極體PD。為了具體實現此電路上之特徵點,有改良雙向CSP1之構成的必要。以下,針對此點加以說明。
例如,關連技術中,如圖2所示,雙向CSP2之共通汲極,未與外部電路元件電性連接。此係指關連技術中,缺乏在雙向CSP2設置共通汲極端子,並將其與外部電路元件電性連接之必要性。自此點來看,作為關連技術中之雙向CSP2的配置構成,以使用係縱型電晶體之溝槽功率MOSFET作為前提,採用於背面形成共通汲極電極,於表面設置放電用功率電晶體Q1及充電用功率電晶體Q2之各自的源極墊與閘極墊之配置構成為自然的事。如此地配置構成之雙向CSP2,以面朝下安裝方式搭載於配線基板。此一情況,放電用功率電晶體Q1及充電用功率電晶體Q2之各自的源極墊與閘極墊,與配線基板之配線電性連接,因此可與搭載於配線基板上之外部電路元件電性連接。另一方面,朝向上側的共通汲極電極,未與配線基板電性連接,成為浮動狀態。
然而,此雙向CSP2之配置構成中,可實現關連技術之電池組BPAC的電路,但另一方面,變得難以實現本實施形態之電池組BPAC1的電路。此係因實現關連技術之電路的雙向CSP2之配置構成,並未為假設將共通汲極電極與外部電路元件電性連接的配置構成之故。亦即,為了實現本實施形態之電路,而有實現在雙向CSP2設置可與外部電路元件連接之共通汲極端子,將共通汲極端子與外部電路元件電性連接之配置構成的必要性。
因而,本實施形態中,不僅於雙向CSP1之表面設置放電用功率電晶體Q1及充電用功率電晶體Q2之各自的源極墊與閘極墊,在實現亦設置共通汲極墊之配置構成下上亦加以設想。藉此,實現能夠輕易地實現下述等電路上之特徵點的雙向CSP1之配置構成:於雙向CSP1的共通汲極端子CTE與控制部CU的電源端子VCC之間連接保護二極體PD。以下,對本實施形態之雙向CSP1的配置構成進行說明。
<雙向CSP之配置構成> 圖12為,顯示實現本實施形態之雙向CSP1的半導體晶片CHP1之配置構成的俯視圖。於圖12中,本實施形態1之半導體晶片CHP1,例如為呈矩形形狀之平面形狀,具有彼此對向的一對邊SD1與邊SD2,並具有彼此對向的一對邊SD3與邊SD4。
接著,於半導體晶片CHP1之表面上,形成作為放電用功率電晶體之源極作用的源極墊SP1、作為放電用功率電晶體之閘極作用的閘極墊GP1、作為充電用功率電晶體之源極作用的源極墊SP2、及作為充電用功率電晶體之閘極作用的閘極墊GP2。進一步,於半導體晶片CHP1之表面上,形成作為放電用功率電晶體之汲極作用,且亦作為充電用功率電晶體之汲極作用的共通汲極墊DP。
如圖12所示,共通汲極墊DP,配置於邊SD1與共通汲極墊DP之間的距離較邊SD2與共通汲極墊DP之間的距離更短之位置。具體而言,本實施形態中,共通汲極墊DP,配置於與半導體晶片CHP1之邊SD1接觸的位置。接著,於半導體晶片CHP1之表面的外緣部中,形成EQR(EQui-potential Ring:等電位環)電極。之後,共通汲極墊DP,與沿著半導體晶片CHP1之表面的外緣部形成之EQR電極電性連接。此EQR電極,與形成於半導體晶片CHP1之背面的汲極電極電性連接,成為與汲極電極等電位。EQR電極,藉由不僅使半導體晶片CHP1之背面,亦使橫向之外緣部與汲極電位等電位,而使往橫向之空乏層的延伸良好,具有提高耐受電壓之功能。
而後,沿著以共通汲極墊DP及EQR電極包圍之內側區域,彼此分離地形成閘極配線GWL1及閘極配線GWL2。接著,於以閘極配線GWL1包圍之區域內形成源極墊SP1,於以閘極配線GWL2包圍之區域內形成源極墊SP2。亦即,源極墊SP1及源極墊SP2,彼此分離而配置。進一步,俯視時,以內包於源極墊SP1之方式形成閘極墊GP1,此閘極墊GP1與閘極配線GWL1電性連接。同樣地,俯視時,以內包於源極墊SP2之方式形成閘極墊GP2,此閘極墊GP2與閘極配線GWL2電性連接。
此處,在以連結邊SD1之中心與邊SD2之中心的線為中心線CL時,共通汲極墊DP,對中心線CL呈對稱。此外,例如,源極墊SP1與源極墊SP2,對中心線CL呈對稱配置,同樣地,閘極墊GP1與閘極墊GP2,對中心線CL呈對稱配置。藉此,可提高形成於半導體晶片CHP1之放電用電晶體與充電用電晶體的對稱性。亦即,若依本實施形態,藉由提高放電用電晶體與充電用電晶體之對稱性,而可提高電氣特性之均一性。
而如圖12所示,俯視時,源極墊SP1之面積與源極墊SP2之面積,各自較共通汲極墊DP之面積更大;俯視時,共通汲極墊DP之面積,各自較閘極墊GP1之面積及閘極墊GP2之面積更大。進一步,源極墊SP1之面積與源極墊SP2之面積相等,閘極墊GP1之面積與閘極墊GP2之面積相等。
接著,於源極墊SP1上與源極墊SP2上、閘極墊GP1上與閘極墊GP2上、及共通汲極墊DP上,分別搭載球端子。具體而言,如圖12所示,於源極墊SP1上搭載球端子BTE(S1),於源極墊SP2上搭載球端子BTE(S2)。同樣地,於閘極墊GP1上搭載球端子BTE(G1),於閘極墊GP2上搭載球端子BTE(G2)。此外,於共通汲極墊DP上,搭載複數個球端子BTE(D)。
具體而言,如圖12所示,於半導體晶片CHP1之表面,形成6個球端子。球端子,以列方向(X方向)×行方向(Y方向)呈矩陣狀配置,例如,圖12中,以n列×m行=3列×2行之配置方式,配置6個球端子。6個球端子,由2個球端子BTE(D)、球端子BTE(S1)與球端子BTE(S2)、及球端子BTE(G1)與球端子BTE(G2)構成。例如,於接近半導體晶片CHP1之邊SD1的位置,配置搭載於共通汲極墊DP上之2個球端子BTE(D);於接近半導體晶片CHP1之邊SD2的位置,配置搭載於閘極墊GP1上之球端子BTE(G1)與搭載於閘極墊GP2上之球端子BTE(G2)。此外,於半導體晶片CHP1之邊SD1與邊SD2的中間,配置搭載於源極墊SP1上之球端子BTE(S1)與搭載於源極墊SP2上之球端子BTE(S2)。此等6個球端子,例如係以焊球等構成之俯視時呈略圓形的端子,但由四角形等其他任意形狀之端子構成亦可。
<實施形態之配置上的特徵> 此處,本實施形態之配置上的特徵點在於,例如如圖12所示,於半導體晶片CHP1之表面形成共通汲極墊DP。亦即,本實施形態之配置上的特徵點,係於半導體晶片CHP1之表面,形成源極墊SP1與源極墊SP2、閘極墊GP1與閘極墊GP2,且一併形成共通汲極墊DP的點。藉此,若依本實施形態,則將半導體晶片CHP1面朝下安裝於配線基板時,不僅放電用功率電晶體及充電用功率電晶體各自的源極墊(SP1、SP2)與閘極墊(GP1、GP2),亦可將共通汲極墊DP與配線基板之配線電性連接。因此,若依本實施形態,則可將搭載於配線基板上之外部電路元件與共通汲極墊DP電性連接。因此,若使用如此地構成之半導體晶片CHP1而構成雙向CSP1,可輕易地實現例如,如圖7~圖11所示之電路上的特徵點:於雙向CSP1的共通汲極端子CTE與控制部CU的電源端子VCC之間連接保護二極體PD之。亦即,若依本實施形態之配置上的特徵點,則可獲得下述優點:能夠輕易地實現將雙向CSP1的共通汲極端子CTE與外部電路元件(例如,保護二極體PD)電性連接之構成。
另,本實施形態之半導體晶片CHP1,雖自實現將雙向CSP1的共通汲極端子CTE與外部電路元件電性連接之構成的觀點來看甚為有用,但並不限於此,例如,亦可應用作為圖2~圖6所示之關連技術中的雙向CSP2。亦即,於關連技術中,未將雙向CSP2之共通汲極與外部電路元件電性連接,但即便使用本實施形態之半導體晶片CHP1,不將共通汲極端子CTE使用在與外部電路元件之連接即可,使用本實施形態之半導體晶片CHP1,仍可輕易地實現關連技術中之電路。
如此地,本實施形態1之半導體晶片CHP1,自實現將雙向CSP1的共通汲極端子CTE與外部電路元件電性連接之構成的觀點來看有用,但並不限於此,在亦可應用於不使用在共通汲極端子CTE與外部電路元件之連接的構成之點上,可提供通用性高的半導體晶片CHP1。亦即,若依本實施形態,則獲得以下效果:可提供應用範圍廣泛,通用性優良的半導體晶片CHP1。
<半導體晶片之元件構造> 接著,對本實施形態之半導體晶片CHP1的元件構造進行說明。於本實施形態之半導體晶片CHP1,例如,形成由電流於半導體晶片之厚度方向流通的縱型電晶體構成之放電用功率電晶體與充電用功率電晶體。具體而言,圖12中,於中心線CL之左側區域形成放電用功率電晶體,於中心線CL之右側區域形成充電用功率電晶體。而圖12所示之共通汲極墊DP,作為形成於中心線CL之左側區域的放電用功率電晶體之汲極作用,且亦作為形成於中心線CL之右側區域的充電用功率電晶體之汲極作用。亦即,形成於半導體晶片CHP1之放電用功率電晶體的汲極與充電用功率電晶體之汲極電性連接。
圖13為,以圖12之A-A線截斷的剖面圖。以圖12之A-A線截斷的剖面圖,為中心線CL之右側區域的剖面圖,故與充電用功率電晶體之元件構造對應,但本實施形態之半導體晶片CHP1,係對中心線CL呈對稱構造,因而放電用功率電晶體之元件構造亦相同。以下所示之以圖12B-B線截斷的剖面圖、以圖12之C-C線截斷之剖面圖,亦為中心線CL之右側區域的剖面圖,故與充電用功率電晶體之元件構造對應,但本實施形態之半導體晶片CHP1,係對中心線CL呈對稱構造,因而放電用功率電晶體之元件構造亦相同。
圖13中,本實施形態之半導體晶片CHP1,例如,具有由矽構成之半導體基板1S,於此半導體基板1S之背面形成背面電極BE。此背面電極BE,例如,由自半導體基板1S側起,依序疊層鈦(Ti)膜、鎳(Ni)膜及銀(Ag)膜之疊層膜而形成。
另一方面,於半導體基板1S之表面,形成磊晶層EPI;於以圖13之右端的點線包圍的單元形成區域CLR,形成構成充電用功率電晶體之複數單元電晶體。對此單元電晶體之構造將於後述說明。
接著,於此磊晶層EPI之表面的一部分區域,形成絕緣膜NSG,於此絕緣膜NSG上,例如,形成由多晶矽膜構成之導體膜CF1。此導體膜CF1,與閘電極電性連接。接著,形成覆蓋此導體膜CF1之,磊晶層EPI上方及絕緣膜NSG上方的絕緣膜BPSG,於此絕緣膜BPSG上彼此分離地形成源極墊SP2與閘極墊GP2。源極墊SP2及閘極墊GP2,各自係由例如阻障導體膜BCF、及例如由AlSiCu膜或AlCu膜等構成之鋁合金膜AF形成。此時,源極墊SP2,與貫通絕緣膜BPSG及導體膜CF1之插塞PLG1連接。接著,於導體膜CF1,形成pn接合二極體(定電壓二極體),故和閘電極電性連接之導體膜CF1與源極墊SP2,藉由具有靜電保護功能之定電壓二極體而連接。另一方面,圖13中雖未顯示,但和閘電極電性連接之導體膜CF1,與上層之閘極墊GP2電性連接。
而後,以覆蓋源極墊SP2及閘極墊GP2之一部分的方式形成絕緣膜IF1,進一步,於絕緣膜IF1上形成聚醯亞胺樹脂膜PIF。圖13中,源極墊SP2,以絕緣膜IF1及聚醯亞胺樹脂膜PIF覆蓋;另一方面,於形成於閘極墊GP2上之聚醯亞胺樹脂膜PIF形成開口部,在自此開口部露出之閘極墊GP2的表面隔著凸塊底部金屬膜UF搭載球端子BTE(G2)。
接著,圖14為,以圖12之B-B線截斷的剖面圖。於圖14中,在背面形成有背面電極BE之半導體基板1S的表面上,形成成為漂移層之磊晶層EPI,於此磊晶層EPI上形成絕緣膜BPSG。另,在以點線包圍之單元形成區域CLR,形成構成充電用功率電晶體之複數單元電晶體。
接著,於絕緣膜BPSG上,形成源極墊SP2,於源極墊SP2上形成絕緣膜IF1及聚醯亞胺樹脂膜PIF。而後,於聚醯亞胺樹脂膜PIF形成開口部,在自此開口部露出之源極墊SP2的表面,隔著凸塊底部金屬膜UF搭載球端子BTE(S2)。
接著,圖15為,以圖12之C-C線截斷的剖面圖。於圖15中,在背面形成有背面電極BE之半導體基板1S的表面上,形成成為漂移層之磊晶層EPI,於此磊晶層EPI上形成絕緣膜BPSG。另,在以點線包圍之單元形成區域CLR,形成構成充電用功率電晶體之複數單元電晶體。
此處,如圖15所示,於磊晶層EPI之一部分,形成共通汲極引出區域EPI2。接著,於絕緣膜BPSG上,彼此分離地形成源極墊SP2、閘極配線GWL2、及共通汲極墊DP。亦即,以與源極墊SP2與共通汲極墊DP分離而被包夾的方式,形成閘極配線GWL2。此等源極墊SP2、閘極配線GWL2、及共通汲極墊DP,各自由例如阻障導體膜BCF與鋁合金膜AF形成。而後,將共通汲極墊DP與共通汲極引出區域EPI2藉由插塞PLG2而電性連接。
接著,以覆蓋彼此分離配置之源極墊SP2、閘極配線GWL2、及共通汲極墊DP的方式,形成絕緣膜IF1與聚醯亞胺樹脂膜PIF,於聚醯亞胺樹脂膜PIF及絕緣膜IF1,以使共通汲極墊DP之表面露出的方式形成開口部。在自此開口部露出之共通汲極墊DP的表面,隔著凸塊底部金屬膜UF搭載球端子BTE(D)。
接著,對圖13~圖15分別顯示之以點線包圍的單元形成區域CLR之元件構造進行說明。圖16為,顯示形成於單元形成區域CLR之單元電晶體的元件構造之一例的剖面圖。
圖16中,在例如含有磷(P)或砷(As)等n型雜質的由矽構成之半導體基板1S上形成磊晶層EPI。此磊晶層EPI,例如由導入磷(P)或砷(As)等n型雜質的以矽為主成分之半導體層構成。此半導體基板1S及磊晶層EPI,係作為功率電晶體(放電用功率電晶體及充電用功率電晶體)之汲極作用的構成要素。
接著,於磊晶層EPI之表面形成元件部。具體而言,於本實施形態之元件部,在磊晶層EPI的表面形成通道區CH,貫通此通道區CH而形成到達磊晶層EPI之溝槽TR。此時,於溝槽TR之內壁,形成閘極絕緣膜GOX,於此閘極絕緣膜GOX上以嵌入溝槽TR之方式形成閘電極GE。閘極絕緣膜GOX,由例如氧化矽膜形成,但並不限於此,亦可由例如介電常數較氧化矽膜更高之高介電常數膜形成。此外,閘電極GE,由例如多晶矽膜形成。
接著,於鄰接於溝槽TR之通道區CH的表面形成源極區域SR。而後,涵蓋嵌入有閘電極GE之溝槽RE的頂面及源極區域SR上而形成絕緣膜BPSG。通道區CH,由例如導入硼(B)等p型雜質之半導體區域構成;源極區域SR,由例如導入磷(P)或砷(As)等n型雜質之半導體區域構成。
之後,於彼此相鄰的溝槽TR之間,貫通絕緣膜BPSG及源極區域SR,形成到達通道區CH之溝,於此溝的底部形成體接觸區BC。此體接觸區BC,由例如導入硼(B)等p型雜質的半導體區域構成,體接觸區BC之雜質濃度,較通道區CH之雜質濃度更高。
接著,以嵌入底部形成有體接觸區BC的溝之方式,形成由阻障導體膜BCF及鎢膜構成之插塞PLG3,於包含插塞PLG3上方在內之絕緣膜BPSG上,形成阻障導體膜BCF及鋁合金膜AF。藉此,鋁合金膜AF,與源極區域SR電性連接,並藉由體接觸區BC而與通道區CH亦電性連接。
此時,體接觸區BC,具有確保與插塞PLG3之歐姆接觸的功能,藉由存在此體接觸區BC,源極區域SR與通道區CH以同電位電性連接。
因此,可抑制將源極區域SR作為射極區域,將通道區CH作為基極區域,並將磊晶層EPI作為集極區域之寄生npn雙極性電晶體的ON動作。亦即,將源極區域SR與通道區CH以同電位電性連接,係指在寄生npn雙極性電晶體的射極區域與基極區域之間不產生電位差,因此,可抑制寄生npn雙極性電晶體之ON動作。
如同上述,於本實施形態之半導體晶片CHP1的內部形成功率電晶體(放電用功率電晶體及充電用功率電晶體)之元件構造。
<實施形態之元件構造上的特徵> 此處,本實施形態之元件構造上的特徵點在於:例如,如圖15所示,藉由插塞PLG2與共通汲極墊DP連接,且俯視時形成於與共通汲極墊DP重疊之位置的共通汲極引出區域EPI2之雜質濃度,較磊晶層EPI之雜質濃度更高。藉此,可降低(磊晶層EPI+半導體基板1S+背面電極BE)→共通汲極引出區域EPI2→插塞PLG2→到達共通汲極墊DP之電流路徑的導通電阻。亦即,本實施形態中,在半導體晶片CHP1之表面形成共通汲極墊DP,在形成於半導體晶片CHP1之自磊晶層EPI+半導體基板1S+背面電極BE起到達共通汲極墊DP的路徑之間形成共通汲極引出區域EPI2。此時,藉由使共通汲極引出區域EPI2之雜質濃度較磊晶層EPI之雜質濃度更為高濃度,而可圖求共通汲極引出區域EPI2之低電阻化,藉此,可圖求導通電阻之降低。
特別是,本實施形態中,如圖15所示,藉由形成共通汲極引出區域EPI2使其到達半導體基板1S之內部,而可圖求導通電阻之降低。亦即,藉由將係高濃度雜質區域之共通汲極引出區域EPI2深層地形成至到達高濃度的半導體基板1S之內部的程度,相較於在係低濃度雜質區域之磊晶層EPI內淺層地形成共通汲極引出區域EPI2之情況,可圖求導通電阻之降低。
進一步,本實施形態中,施行自降低導通電阻之觀點來看的設想。圖17為,本實施形態中,著眼於磊晶層EPI、共通汲極引出區域EPI2、及共通汲極墊DP,僅示意此等構成要素之圖。如圖17所示,本實施形態中,俯視時,共通汲極引出區域EPI2,被內包於共通汲極墊DP。接著,如圖17所示,俯視時,共通汲極引出區域EPI2與磊晶層EPI之邊界線,至少包含彼此對向的一對對向線(L1,L2)、及連結一對對向線(L1,L2)的一條交叉線L3。藉此,若依本實施形態,則可增加相對於共通汲極引出區域EPI2之平面面積的共通汲極引出區域EPI2與磊晶層EPI之邊界區域的面積。此一結果,流通於低電阻之共通汲極引出區域EPI2的電流增加,藉此,可圖求導通電阻之降低。
進一步,圖18亦為,本實施形態中,著眼於磊晶層EPI、共通汲極引出區域EPI2、及共通汲極墊DP,僅示意此等構成要素之圖。如圖18所示,俯視時,藉由磊晶層EPI包圍共通汲極引出區域EPI2。藉此,若依本實施形態,則可進一步增加相對於共通汲極引出區域EPI2之平面面積的共通汲極引出區域EPI2與磊晶層EPI之邊界區域的面積。此一結果,流通於低電阻之共通汲極引出區域EPI2的電流增加,藉此,可圖求導通電阻之降低。
<變形例1> 圖19為,顯示本變形例1中之半導體晶片CHP1的配置構成之俯視圖。如圖19所示,本變形例1之半導體晶片CHP1中,共通汲極墊DP並非以接觸邊SD1之方式配置,而係以邊SD1與共通汲極墊DP之間的距離,較邊SD2與共通汲極墊DP之間的距離更短,且與邊SD1分離的方式配置。接著,以包夾搭載於共通汲極墊DP上之1個球端子BTE(D)的方式,於源極墊SP1上配置2個球端子BTE(S1),並以包夾另一個搭載於共通汲極墊DP上之球端子BTE(D)的方式,於源極墊SP2上配置2個球端子BTE(S2)。藉此,若依本變形例1,則可縮短搭載於共通汲極墊DP上的球端子BTE(D)與搭載於源極墊SP1上的球端子BTE(S1)之間的距離。同樣地,若依本變形例1,則可縮短搭載於共通汲極墊DP上的球端子BTE(D)與搭載於源極墊SP2上的球端子BTE(S2)之間的距離。此一結果,若依本變形例1,則可縮短共通汲極墊DP與源極墊SP1之間的電流路徑、及共通汲極墊DP與源極墊SP2之間的電流路徑,藉此,可降低上述電流路徑之導通電阻。
<變形例2> 圖20為,顯示本變形例2中之半導體晶片CHP1的配置構成之俯視圖。如圖20所示,本變形例2之半導體晶片CHP1中,閘極墊GP1及閘極墊GP2配置於半導體晶片CHP1之中央部。如此地,半導體晶片CHP1之配置構成,不僅可採用圖12所示之配置構成,亦可採用如圖20所示之配置構成。
<變形例3> 圖21為,顯示本變形例3中之半導體晶片CHP1的配置構成之俯視圖。如圖21所示,本變形例3之半導體晶片CHP1中,於源極墊SP1上搭載複數個球端子BTE(S1),並於源極墊SP2上搭載複數個球端子BTE(S2)(第1要因)。藉此,可縮短搭載於共通汲極墊DP上的球端子BTE(D)、與配置於共通汲極墊DP側的球端子BTE(S1)之間的距離(第2要因)。同樣地,可縮短搭載於共通汲極墊DP上的球端子BTE(D)、及配置於共通汲極墊DP側的球端子BTE(S2)之間的距離(第2要因)。因此,若依本變形例3,則藉由設置複數個球端子所產生之第1要因、與距離變短所產生之第2要因的增效作用,而可降低導通電阻。
<變形例4> 另,實施形態中,雖對於在源極墊SP1與源極墊SP2、閘極墊GP1與閘極墊GP2、及共通汲極墊DP上各自設置球端子之構成例進行說明,但實施形態之技術思想並不限於此,例如,亦可應用於未設置球端子之構成。
<實施形態之半導體裝置的安裝構成> 接著,對具備圖7所示之雙向CSP1、控制部CU、保護二極體PD、及正常導通型功率電晶體Q3之半導體裝置的安裝構成進行說明。
圖22為示意半導體裝置SA的安裝構成之立體圖,半導體裝置SA具備:實現本實施形態之雙向CSP1的半導體晶片CHP1、實現控制部CU之功能的半導體晶片CHP2、形成有保護二極體PD的半導體晶片CHP3、及正常導通型功率電晶體Q3。
於圖22中,本實施形態之半導體裝置SA,具有形成有配線WL之配線基板WB,於此配線基板WB之主面上,搭載半導體晶片CHP1、半導體晶片(控制晶片)CHP2、半導體晶片(二極體晶片)CHP3、及半導體晶片CHP4。接著,此等半導體晶片CHP1~CHP4,各自以形成於配線基板WB上之配線WL電性連接。
此時,若著眼於實現本實施形態之雙向CSP1的半導體晶片CHP1,則於此半導體晶片CHP1之表面上,形成放電用功率電晶體之源極墊、放電用功率電晶體之閘極墊、充電用功率電晶體之源極墊、充電用功率電晶體之閘極墊、及共通汲極墊。而半導體晶片CHP1,係以使半導體晶片CHP1之表面與配線基板WB之主面對向的狀態,安裝於配線基板WB。
圖23為,顯示將半導體晶片CHP1安裝於配線基板WB上之狀態的剖面圖。如圖23所示,例如,配線基板WB與半導體晶片CHP1,藉由球端子(BTE(G)、BTE(S)、BTE(D))而電性連接。如同上述,安裝構成本實施形態之半導體裝置SA。
<實施形態之半導體裝置的實用性> 接著,對本實施形態之半導體裝置SA的實用性進行說明。圖24為,顯示使用形成有關連技術之雙向CSP2的半導體晶片CHP5,安裝構成具有與本實施形態之半導體裝置SA同等功能的半導體裝置SA2之例的立體圖。亦即,於圖24,示意使用表面未形成共通汲極墊之半導體晶片CHP5,安裝構成具有與半導體裝置SA同等功能的半導體裝置SA2之例子。圖24中,於半導體晶片CHP5,未於表面形成共通汲極墊,因而將形成於背面之汲極電極(背面電極)與形成於配線基板WB上之焊墊PD1,以導線W1電性連接。具體而言,圖25為,示意將半導體晶片CHP5安裝於配線基板WB上之狀態的剖面圖。如圖25所示,將配線基板WB與半導體晶片CHP5,係藉由球端子(BTE(G)、BTE(S))電性連接,但於半導體晶片CHP5,並未形成共通汲極墊,故形成在朝向上側之半導體晶片CHP5的背面之汲極電極與配線基板WB上之焊墊PD1,係以導線W1連接。
如此地構成之半導體裝置SA2中,存在以下所示之改善空間。亦即,第1,由於在配線基板WB上設將與形成於半導體晶片CHP5之背面的汲極電極電性連接之焊墊PD1的點、及確保導線W1之連接區域的點之增益要因,而使圖24所示之配線基板WB的平面尺寸變大,因此,阻礙半導體裝置SA2之小型化。
接著,第2,由於將焊墊PD設置於配線基板WB,並使用由金線構成之導線W1,而使半導體裝置SA2之製造成本上升,且半導體裝置SA2之組裝難易度變高。
進一步,第3,由於使用細導線W1,將形成於半導體晶片CHP5之背面的汲極電極與配線基板WB上之焊墊PD1以導線W1連接,故有寄生電阻及寄生電感增大的擔憂,因此,產生半導體裝置SA2之電氣特性劣化之疑慮。
此外,第4,由於形成在半導體晶片CHP5之背面的汲極電極有與導線W1電性連接之必要,故呈露出狀態。此一情況,具有例如因半導體晶片CHP5之剝落等所產生之異物,而在半導體晶片CHP5的背面與配線基板WB的配線WL之間發生短路不良的可能性,因此,半導體裝置SA2之可靠度的降低令人擔憂。
關於此點,若依圖22所示之本實施形態的半導體裝置SA,則於半導體晶片CHP1之表面形成有共通汲極墊,以半導體晶片CHP1之表面與配線基板之主面對向的狀態,面朝下安裝。其係指藉由面朝下安裝,而可將形成於半導體晶片CHP1之表面的共通汲極墊與形成於配線基板WB之主面的配線WL電性連接。亦即,本實施形態之半導體晶片CHP1中,無將形成於背面之汲極電極與配線基板WB以導線W1連接之必要。因此,本實施形態中,由於可不將焊墊PD1設置於配線基板WB的點、及不使用導線W1故不確保導線W1之連接區域(連接空間)亦可的點之增效作用,例如,如同自比較圖22與圖24而得知,半導體裝置SA,相較於半導體裝置SA2,可圖求平面尺寸之小型化。
接著,若依本實施形態之半導體裝置SA,則因無將焊墊PD1設置於配線基板WB之必要,且亦無使用導線W1之必要,故可抑制半導體裝置SA2之製造成本的上升,且亦可抑制半導體裝置SA2之組裝難易度的上升。
進一步,若依本實施形態,則因無使用細導線W1之必要,故可抑制起因於使用導線W1之寄生電阻及寄生電感的增大,因此,可圖求半導體裝置SA2之電氣特性的提升。
此外,若依本實施形態,則形成於半導體晶片CHP1之背面的汲極電極,未使用於電性連接,因而例如可將此汲極電極以絕緣膜覆蓋。此一情況,例如,即便因半導體晶片CHP1之剝落等而產生的異物附著於半導體晶片CHP1與配線基板WB之間,仍藉由存在覆蓋汲極電極之絕緣膜,而可避免半導體晶片CHP1的背面與配線基板WB的配線WL之間的短路不良之發生。此一結果,若依本實施形態,則可提高半導體裝置SA之可靠度。由上述內容,得知圖22所示之本實施形態的半導體裝置SA,相較於圖24所示之半導體裝置SA2,具有優良的實用性。
<實現導通電阻之降低的設想>(補充1) 接著,對本實施形態之補充點(補充1)進行說明。本實施形態中,於半導體晶片CHP1之表面設置共通汲極墊,有將半導體晶片CHP1之背面側與半導體晶片CHP1之表面側的共通汲極墊電性連接之必要,連接電路變長,因而圖求導通電阻之降低甚為重要。
關於此點,本案發明人,新發現藉由使構成共通汲極墊之鋁合金膜的膜厚、或構成背面電極(汲極電極)之銀膜的膜厚厚膜化,而可獲得導通電阻之降低效果,故對此點加以說明。
圖26為,顯示鋁合金膜(表面Al)之膜厚(μm)與導通電阻之降低率(RSSON降低率)的關係之圖表。如圖26所示,得知鋁合金膜之膜厚越厚,可提高導通電阻之降低率。特別是鋁合金膜之膜厚為1μm以上8μm以下時,導通電阻之降低率大幅變化。因此,自相對於膜厚之厚膜化有效地實現導通電阻之降低率的觀點來看,宜使鋁合金膜之膜厚為1μm以上8μm以下。
此外,圖27為,顯示銀膜(背面Ag)之膜厚(μm)與導通電阻之降低率(RSSON降低率)的關係之圖表。如圖27所示,得知銀膜之膜厚越厚,可提高導通電阻之降低率。特別是銀膜之膜厚為2μm以上30μm以下時,導通電阻之降低率大幅變化。因此,自相對於膜厚之厚膜化有效地實現導通電阻之降低率的觀點來看,宜使銀膜之膜厚為2μm以上30μm以下。
<本實施形態之雙向CSP的實用性>(補充2) 例如,如圖7所示,本實施形態,雖採用使用n通道型功率電晶體之雙向CSP1,但例如如圖28所示,亦可考慮使用p通道型功率電晶體之雙向CSP3。然則,此一情況,充電用功率電晶體之本體二極體BD的方向,相對於逆向充電電流呈順方向。因此,保護二極體PD被破壞的情況,無法以本體二極體BD2隔斷逆向充電電流。亦即,使用p通道型功率電晶體之雙向CSP3,無法如本實施形態地實現對逆向充電電流之雙重隔斷功能。亦即,本實施形態,正因採用使用n通道型功率電晶體之雙向CSP1,而可實現對逆向充電電流之雙重隔斷功能,於此點中,具有採用使用n通道型功率電晶體之雙向CSP1的實用性。
<變形例> 實施形態中,例如,雖對將如圖12所示之具有共通汲極墊DP之半導體晶片CHP1應用於電池組所包含的雙向CSP之例子進行說明,但實施形態之技術思想並不限於此,亦可適用於廣泛的電路。
圖29為,顯示H橋電路之電路圖。如圖29所示,H橋電路,具有功率電晶體Q1~Q4,功率電晶體Q1與功率電晶體Q2分別構成配置於電源線VCC側之高側開關,功率電晶體Q3與功率電晶體Q4分別構成配置於接地線GND側之低側開關。具體而言,H橋電路中,功率電晶體Q1與功率電晶體Q3串聯,且功率電晶體Q2與功率電晶體Q4串聯。接著,將串聯之功率電晶體Q1與功率電晶體Q3的組合,與串聯之功率電晶體Q2與功率電晶體Q4的組合,彼此並聯。進一步,H橋電路中,在功率電晶體Q1與功率電晶體Q3之間的節點N1、及功率電晶體Q2與功率電晶體Q4之間的節點N2間,連接電感L。此電感L,概念性地示意例如馬達等。
本變形例之H橋電路,如同上述地構成,例如,若著眼於構成高側開關之功率電晶體Q1與功率電晶體Q2,則如同自圖29所明瞭,功率電晶體Q1之汲極、與功率電晶體Q2之汲極,彼此與電源線VCC連接。因此,分別構成H橋電路之高側開關的功率電晶體Q1與功率電晶體Q2,可利用圖12所示之具有共通汲極墊DP的半導體晶片CHP1。此係因,形成於此半導體晶片CHP1之2個功率電晶體的汲極,以共通汲極墊DP電性連接,並可藉由共通汲極墊,與外部電路(H橋電路中、電源線VCC)連接之故。
如此地,如圖12所示之具有共通汲極墊DP的半導體晶片CHP1,不僅可應用於電池組所包含之雙向CSP,亦可應用於如圖29所示之H橋電路的一組高側開關。此H橋電路,例如使用於馬達之控制電路或電源電路。亦即,H橋電路,可作為成為馬達之控制電路或電源電路等構成要素的電路使用。
接著,對本變形例之H橋電路的簡單動作進行說明。圖30為,說明本變形例之H橋電路的動作之電路圖。圖30中,首先,使功率電晶體Q1與功率電晶體Q4為ON,並使功率電晶體Q2與功率電晶體Q3為OFF。如此一來,則電流(實線)以電源線VCC→功率電晶體Q1→節點N1→電感L→節點N2→功率電晶體Q4→接地線GND之路徑流通。另一方面,圖30中,使功率電晶體Q1與功率電晶體Q4為OFF,並使功率電晶體Q2與功率電晶體Q3為ON。如此一來,則電流(虛線)以電源線VCC→功率電晶體Q2→節點N2→電感L→節點N1→功率電晶體Q3→接地線GND之路徑流通。亦即,H橋電路,藉由切換功率電晶體的ON/OFF,而可改變流通於電感L之電流的方向。例如,作為電感L之具體例若列舉馬達,則對應於下述情形:電流(實線)於自節點N1往節點N2之方向流通之情況,馬達正向旋轉;另一方面,電流(虛線)於自節點N2往節點N1之方向流通的情況為逆向旋轉。此等H橋電路,例如,可應用在汽車之電動窗。亦即,藉由以H橋電路使馬達正向旋轉,而可將窗戶開啟,且藉由以H橋電路使馬達逆向旋轉,而可將窗戶關閉。然則,此例僅為顯示H橋電路之應用的一例,H橋電路,不僅作為馬達控制電路之構成要素,亦可廣泛地應用在以不斷電電源為代表之電源電路的構成要素等。因此,得知作為如此地具有廣泛用途之H橋電路的一對高側開關,可使用如圖12所示之具有共通汲極墊DP的半導體晶片CHP1,因而此半導體晶片CHP1之實用性高。
以上,雖依據實施形態具體地說明本案發明人所提出之發明,但本發明並未限定於上述實施形態,自然亦可在未脫離其要旨之範圍進行各種變更。
1S‧‧‧半導體基板
A1‧‧‧逆向充電電流
AF‧‧‧鋁合金膜
B1‧‧‧逆向充電電流
BCF‧‧‧阻障導體膜
BC‧‧‧體接觸區
BD2‧‧‧本體二極體
BE‧‧‧背面電極
BPAC、BPAC1‧‧‧電池組
BPSG‧‧‧絕緣膜
BTE(D)、BTE(G1)、BTE(G2)、BTE(S1)、BTE(S2)‧‧‧球端子
CF1‧‧‧導體膜
CF‧‧‧端子
CHP1、CHP2、CHP3、CHP4、CHP5‧‧‧半導體晶片
CH‧‧‧通道區
CLR‧‧‧區域
CL‧‧‧中心線
CSP1、CSP2、CSP3‧‧‧晶片尺寸封裝
CTE‧‧‧共通汲極端子
CU‧‧‧控制部
D1、D2‧‧‧二極體
DF‧‧‧端子
DP‧‧‧共通汲極墊
EPI2‧‧‧共通汲極引出區域
EPI‧‧‧磊晶層
GE‧‧‧閘電極
GND‧‧‧接地線
GOX‧‧‧閘極絕緣膜
GP1、GP2‧‧‧閘極墊
GWL1、GWL2‧‧‧閘極配線
IF1‧‧‧絕緣膜
L1、L2‧‧‧對向線
LIB‧‧‧鋰離子電池
L‧‧‧電感
N1、N2‧‧‧節點
NSG‧‧‧絕緣膜
PD1‧‧‧焊墊
PD‧‧‧保護二極體
PF‧‧‧端子
PIF‧‧‧聚醯亞胺樹脂膜
PLG1、PLG2、PLG3‧‧‧插塞
Q1‧‧‧放電用功率電晶體
Q2‧‧‧充電用功率電晶體
Q3‧‧‧導通型功率電晶體
Q4‧‧‧功率電晶體
SA‧‧‧半導體裝置
SD1、SD2、SD3、SD4‧‧‧邊
SP1、SP2‧‧‧源極墊
SR‧‧‧源極區域
TR‧‧‧溝槽
VBAT、VIN12‧‧‧端子
VCC‧‧‧電源端子
VIN1、VIN2、VIN3/4‧‧‧輸入端子(端子)
W1‧‧‧導線
WB‧‧‧配線基板
圖1係顯示雙向CSP的簡單電路構成之電路圖。 圖2係顯示關連技術中之電池組的電路構成之電路圖。 圖3係說明關連技術中,一般動作時之自鋰離子電池往控制部的電源供給路徑之圖。 圖4係說明關連技術中,預充時之自充電器起往控制部的電源供給路徑之圖。 圖5係說明關連技術中,預充時之自充電器起往鋰離子電池的預充電流所流通之電流路徑的圖。 圖6係說明關連技術中,將逆向充電電流隔斷之路徑的圖。 圖7係顯示實施形態之電池組的電路構成之電路圖。 圖8係說明實施形態中,一般動作時之自鋰離子電池往控制部的電源供給路徑之圖。 圖9係說明實施形態中,預充時之自充電器起往控制部的電源供給路徑之圖。 圖10係說明實施形態中,預充時之自充電器起往鋰離子電池的預充電流所流通通之電流路徑的圖。 圖11係說明實施形態中,將逆向充電電流隔斷之路徑的圖。 圖12係顯示實現實施形態中之雙向CSP的半導體晶片之配置構成的俯視圖。 圖13係以圖12之A-A線截斷的剖面圖。 圖14係以圖12之B-B線截斷的剖面圖。 圖15係以圖12之C-C線截斷的剖面圖。 圖16係顯示形成於單元形成區域之單元電晶體的元件構造之一例的剖面圖。 圖17係實施形態中,著眼於磊晶層、共通汲極引出區域、與共通汲極墊,僅示意此等構成要素之圖。 圖18係實施形態中,著眼於磊晶層、共通汲極引出區域、共通汲極墊,僅示意此等構成要素之圖。 圖19係顯示變形例1中之半導體晶片的配置構成之俯視圖。 圖20係顯示變形例2中之半導體晶片的配置構成之俯視圖。 圖21係顯示變形例3中之半導體晶片的配置構成之俯視圖。 圖22係示意實施形態中之半導體裝置的安裝構成之立體圖。 圖23係顯示實施形態中,將半導體晶片安裝於配線基板上之狀態的剖面圖。 圖24係示意關連技術中之半導體裝置的安裝構成之立體圖。 圖25係顯示關連技術中,將半導體晶片安裝於配線基板上之狀態的剖面圖。 圖26係顯示鋁合金膜之膜厚與導通電阻之降低率的關係之圖表。 圖27係顯示銀膜之膜厚與導通電阻之降低率的關係之圖表。 圖28係顯示使用p通道型功率電晶體之雙向CSP的電路構成之電路圖。 圖29係顯示變形例中之H橋電路的構成之電路圖。 圖30係說明變形例中之H橋電路的動作之電路圖。
BTE(D)、BTE(G1)、BTE(G2)、BTE(S1)、BTE(S2)‧‧‧球端子
CHP1‧‧‧半導體晶片
CL‧‧‧中心線
DP‧‧‧共通汲極墊
GP1、GP2‧‧‧閘極墊
GWL1、GWL2‧‧‧閘極配線
SD1、SD2、SD3、SD4‧‧‧邊
SP1、SP2‧‧‧源極墊

Claims (20)

  1. 一種半導體晶片,具備: 第1功率電晶體;以及 第2功率電晶體,與該第1功率電晶體反向串聯; 於該半導體晶片之表面,形成: 第1源極墊,使用作為該第1功率電晶體之第1源極; 第1閘極墊,使用作為該第1功率電晶體之第1閘極; 第2源極墊,使用作為該第2功率電晶體之第2源極; 第2閘極墊,使用作為該第2功率電晶體之第2閘極;以及 共通汲極墊,使用作為該第1功率電晶體之第1汲極,且亦使用作為該第2功率電晶體之第2汲極。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體晶片,其中, 該第1功率電晶體及該第2功率電晶體,分別為電流於該半導體晶片之厚度方向流通的縱型電晶體。
  3. 如申請專利範圍第2項之半導體晶片,其中, 使用作為該第1汲極之構成要素,包含: 半導體基板;以及 磊晶層,形成於該半導體基板上; 使用作為該第2汲極之構成要素,包含: 該半導體基板;以及 該磊晶層,形成於該半導體基板上; 藉由插塞與該共通汲極墊連接,且形成於俯視時與該共通汲極墊重疊之位置的共通汲極引出區域之雜質濃度,較該磊晶層之雜質濃度更高。
  4. 如申請專利範圍第3項之半導體晶片,其中, 俯視時,該共通汲極引出區域,內包於該共通汲極墊。
  5. 如申請專利範圍第3項之半導體晶片,其中, 俯視時,該共通汲極引出區域與該磊晶層之邊界線,至少包含彼此對向的一對對向線、及連結該對對向線的一條交叉線。
  6. 如申請專利範圍第3項之半導體晶片,其中, 俯視時,該磊晶層包圍該共通汲極引出區域。
  7. 如申請專利範圍第1項之半導體晶片,其中, 該半導體晶片之該表面,具有彼此對向的第1邊及第2邊; 該共通汲極墊,配置於該第1邊與該共通汲極墊之間的距離較該第2邊與該共通汲極墊之間的距離更短之位置。
  8. 如申請專利範圍第7項之半導體晶片,其中, 該共通汲極墊,配置在與該第1邊接觸之位置。
  9. 如申請專利範圍第1項之半導體晶片,其中, 在該第1源極墊上與該第2源極墊上、該第1閘極墊上與該第2閘極墊上、及該共通汲極墊上,分別搭載球端子。
  10. 如申請專利範圍第9項之半導體晶片,其中, 於該共通汲極墊上,搭載複數個該球端子。
  11. 一種半導體裝置,具備: 控制部,控制二次電池之充放電; 雙向連接部,與該控制部電性連接,流通充放電電流;以及 保護二極體,連接於該控制部與該雙向連接部之間; 該雙向連接部,具有: 放電用功率電晶體; 充電用功率電晶體,與該放電用功率電晶體反向串聯;以及 共通汲極墊,使用作為該放電用功率電晶體之汲極,且使用作為該充電用功率電晶體之汲極; 該保護二極體之陽極,與該共通汲極墊電性連接; 該保護二極體之陰極,與該控制部之電源端子電性連接。
  12. 如申請專利範圍第11項之半導體裝置,其中, 於該充電用功率電晶體,形成本體二極體; 該本體二極體之陰極,與該共通汲極墊電性連接。
  13. 如申請專利範圍第11項之半導體裝置,其中, 該半導體裝置,具有與該放電用功率電晶體並聯,且與該共通汲極墊電性連接之正常導通型功率電晶體。
  14. 如申請專利範圍第11項之半導體裝置,其中, 該半導體裝置,具備: 配線基板,具有主面; 控制晶片,搭載於該配線基板之該主面上,形成有該控制部; 半導體晶片,搭載於該配線基板之該主面上,形成有該雙向連接部;以及 二極體晶片,搭載於該配線基板之該主面上,形成有該保護二極體; 於該半導體晶片之表面上,形成有: 第1源極墊,使用作為該放電用功率電晶體之第1源極; 第1閘極墊,使用作為該放電用功率電晶體之第1閘極; 第2源極墊,使用作為該充電用功率電晶體之第2源極; 第2閘極墊,使用作為該充電用功率電晶體之第2閘極;以及 該共通汲極墊, 該半導體晶片,以該半導體晶片之該表面與該配線基板之該主面對向的狀態,安裝於該配線基板。
  15. 一種電池組,具備: 可充放電之二次電池;以及 半導體裝置,控制該二次電池; 該半導體裝置,包含: 控制部,控制該二次電池之充放電; 雙向連接部,與該控制部電性連接,流通充放電電流;以及 保護二極體,連接於該控制部與該雙向連接部之間; 該雙向連接部,具有: 放電用功率電晶體; 充電用功率電晶體,與該放電用功率電晶體反向串聯;以及 共通汲極墊,使用作為該放電用功率電晶體之汲極,且使用作為該充電用功率電晶體之汲極; 該保護二極體之陽極,與該共通汲極墊電性連接; 該保護二極體之陰極,與該控制部之電源端子電性連接; 該半導體裝置,更具有: 配線基板,具有主面; 控制晶片,搭載於該配線基板之該主面上,形成有該控制部; 半導體晶片,搭載於該配線基板之該主面上,形成有該雙向連接部;以及 二極體晶片,搭載於該配線基板之該主面上,形成有該保護二極體; 於該半導體晶片之表面上,形成有: 第1源極墊,使用作為該放電用功率電晶體之第1源極; 第1閘極墊,使用作為該放電用功率電晶體之第1閘極; 第2源極墊,使用作為該充電用功率電晶體之第2源極; 第2閘極墊,使用作為該充電用功率電晶體之第2閘極;以及 該共通汲極墊; 該半導體晶片,以該半導體晶片之該表面與該配線基板之該主面對向的狀態,安裝於該配線基板。
  16. 一種半導體晶片,具備: 第1功率電晶體;以及 第2功率電晶體; 該第1功率電晶體之第1汲極,與該第2功率電晶體之第2汲極電性連接; 於該半導體晶片之表面上,形成有: 第1源極墊,使用作為該第1功率電晶體之第1源極; 第1閘極墊,使用作為該第1功率電晶體之第1閘極; 第2源極墊,使用作為該第2功率電晶體之第2源極; 第2閘極墊,使用作為該第2功率電晶體之第2閘極;以及 共通汲極墊,使用作為該第1功率電晶體之該第1汲極,且亦使用作為該第2功率電晶體之該第2汲極。
  17. 一種半導體裝置,包含半導體晶片,該半導體晶片具備: 第1功率電晶體;以及 第2功率電晶體; 該第1功率電晶體之第1汲極,與該第2功率電晶體之第2汲極電性連接; 於該半導體晶片之表面上,形成有: 第1源極墊,使用作為該第1功率電晶體之第1源極; 第1閘極墊,使用作為該第1功率電晶體之第1閘極; 第2源極墊,使用作為該第2功率電晶體之第2源極; 第2閘極墊,使用作為該第2功率電晶體之第2閘極;以及 共通汲極墊,使用作為該第1功率電晶體之該第1汲極,且亦使用作為該第2功率電晶體之該第2汲極; 於該半導體裝置,形成構成要素包含該第1功率電晶體與第2功率電晶體之電路。
  18. 如申請專利範圍第17項之半導體裝置,其中, 該電路中,該第1功率電晶體與該第2功率電晶體反向串聯。
  19. 如申請專利範圍第17項之半導體裝置,其中, 該電路係H橋電路; 該第1功率電晶體與該第2功率電晶體,各自構成該H橋電路之高側開關。
  20. 如申請專利範圍第19項之半導體裝置,其中, 該H橋電路,係電源電路或馬達電路之構成電路。
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