一种减少系统环路寄生电感的半导体器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体器件，更具体地说，本发明涉及减少半导体器件所处系统环路的寄生电感。
【背景技术】
[0002]图1示出了常用的开关电压转换电路10的电路结构示意图。如图1所示，所述开关电压转换电路10包括:耦接在输入电压Vin和参考地GND之间的输入电容Cin、串联耦接在输入电压Vin和参考地GND之间的上拉功率管PMl和下拉功率管PM2、耦接在开关端SW和输出电压Vout之间的电感L1、耦接在输出电压Vout和参考地GND之间的输出电容Cout、以及用于控制上拉功率管PMl和下拉功率管PM2的控制电路1I。
[0003]开关电压转换电路10通过上拉功率管PMl和下拉功率管PM2的交替导通，在开关端SW产生具有一定占空比的方波电压信号。该方波电压信号经过电感LI和电容Cout的滤波，在输出端提供稳定可控的输出电压Vout。
[0004]在图1中，输入电容Cin、上拉功率管PMl和下拉功率管PM2之间的路径组成一RLC谐振回路。电感Lp表征该谐振回路上的寄生电感。上拉功率管PMl和下拉功率管PM2的交替开通，将引发该谐振回路的振荡，进而导致高频电磁干扰和开关端SW的电压信号过冲等一系列问题。
【发明内容】
[0005]本发明通过娃片金属层上的近端金属链接(MVIC，Near Sff Metal Connect1n)连接上拉功率管和下拉功率管，减少了开关电压转换电路中输入电容、上拉功率管和下拉功率管之间的寄生电感。采用本发明技术，可有效改善开关电压转换电路的高频电磁干扰、开关端电压过冲等问题。
[0006]根据本技术的实施例，提出了一种半导体器件，用于开关电压转换电路，包括:输入电压引脚，接收开关电压转换电路的输入电压;参考地引脚，耦接至开关电压转换电路的参考地;开关端引脚;上拉功率管，位于硅片上，具有第一端和第二端，所述第一端通过引线框架耦接至输入电压引脚，所述第二端通过引线框架耦接至开关端引脚;下拉功率管，具有第一端和第二端，所述第一端通过引线框架耦接至开关端引脚，所述第二端通过引线框架耦接至参考地引脚；以及近端金属链接，位于上拉功率管和下拉功率管所在硅片，连接上拉功率管的第二端和下拉功率管的第一端，并且所述近端金属链接位于靠近输入电压引脚和参考地引脚的一侧。
[0007]在一个实施例中，所述近端金属链接位于上拉功率管和下拉功率管所在硅片的再分布金属层。
[0008]在一个实施例中，所述近端金属链接位于上拉功率管和下拉功率管所在硅片的任意金属层。
[0009]根据本技术的实施例，还提出了一种硬件电路，包括前述的半导体器件，还包括印刷电路板，其中，所述印刷电路板包括输入电压金属层、参考地金属层和开关端金属层。
[0010]在一个实施例中，所述硬件电路还包括输入电容，具有第一端和第二端，所述第一端通过输入电压金属层与半导体器件的输入电压引脚相耦接，所述第二端通过参考地金属层与半导体器件的参考地引脚相耦接，其中所述输入电容位于靠近近端金属链接的一侧。
[0011]根据本技术的实施例，还提出了一种半导体硅片，用于开关电压转换电路，所述半导体硅片处于具有输入电压引脚、参考地引脚和开关端引脚的封装结构内部，所述半导体硅片包括:上拉功率管，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至输入电压引脚，所述第二端耦接至开关端引脚;下拉功率管，具有第一端和第二端，所述第一端通过耦接至开关端引脚，所述第二端耦接至参考地引脚；以及近端金属链接，连接上拉功率管的第二端和下拉功率管的第一端，并且所述近端金属链接位于靠近输入电压引脚和参考地引脚的一侧。
【附图说明】
[0012]为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述:
[0013]图1示出了常用的开关电压转换电路10的电路结构示意图；
[0014]图2示出了根据本发明一实施例的半导体器件20的结构示意图；
[0015]图3示出了根据本发明一实施例的功率管PMl和PM2的硅片版图示意图；
[0016]图4示出了根据本发明一实施例的功率管PMl和PM2的硅片版图示意图；
[0017]图5示出了根据本发明一实施例的功率管PMl和PM2的硅片版图示意图；
[0018]图6示出了根据本发明一实施例的功率管PMl和PM2的硅片版图示意图；
[0019]图7示出了根据本发明一实施例的功率管PMl和PM2的硅片版图示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
[0021]在下面对本发明的详细描述中，为了更好的理解本发明，描述了大量的细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。本发明可以以许多不同形式体现，不应理解为局限于这里阐述的示范实施方式。此外，图中显示的区域实质上是示意性的，它们的形状不意图限制本发明的范围。还应理解，附图不是按比例画的，为了清晰，层和区域的尺寸可被放大。
[0022]在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。应当理解，当称元件“连接到”或“親接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组口 O
[0023]图2示出了根据本发明一实施例的半导体器件20的结构示意图。所述半导体器件可用于图1所示的开关电压转换电路10。所述半导体器件20包括:输入电压引脚210，接收开关电压转换电路1的输入电压Vin;参考地引脚212，耦接至开关电压转换电路1的参考地GND;开关端引脚211;上拉功率管PMl，位于硅片上，具有第一端和第二端，所述第一端通过引线框架201耦接至输入电压引脚210，所述第二端通过引线框架202耦接至开关端引脚211;下拉功率管PM2，具有第一端和第二端，所述第一端通过引线框架203耦接至开关端引脚211，所述第二端通过引线框架204耦接至参考地引脚212;以及近端金属链接213，位于上拉功率管PMl和下拉功率管PM2所在硅片，连接上拉功率管PMl的第二端和下拉功率管PM2的第一端，并且所述近端金属链接213位于靠近输入电压引脚210和参考地引脚212的一侧。
[0024]通常情况下，输入电容Cin为分立器件，而功率管PMl和PM2集成于同一硅片上，并且被封装为具有多个引脚的半导体器件。所述半导体器件与输入电容Cin等分立器件通过焊接于PCB(印刷电路)板上而相互耦接，如图2所示。本领域普通技术人员应该知道，功率管PMl和PM2可以单独集成于同一硅片中，也可以与控制电路101集成于同一硅片。由于本发明未涉及控制电路1I，因而图2中仅示出了硅片上的功率管PMl和PM2。
[0025]在图2中，电感205表征各引线框架上的寄生电感；电感208表征输入电容Cin与功率管PMl和PM2的连接线上的寄生电感;各圆柱体214表征功率管PMl和PM2的硅片与引线框架之间的连接柱，为清晰起见，图2仅标识右上角的连接柱。本领域普通技术人员应该知道，功率管在实际硅片上由较多个管子并联构成，为示图清晰，图2未示出功率管PMl和PM2所在硅片的真实版图构造，而是将上拉功率管PMl和下拉功率管PM2分别由多个MOS管的电路符号表示。图2中MOS管PMl和PM2仅用作连接示意，并不表示真实的器件结构。其中，引线框架201通过其上的连接柱214连接上拉功率管PMl中与输入电压Vin相连接的端口，引线框架202通过其上的连接柱214连接上拉功率管PMl中与开关端SW相连接的端口，引线框架203通过其上的连接柱214连接下拉功率管PM2中与开关端SW相连接的端口，而引线框架204通过其上的连接柱214连接下拉功率管PM2中与参考地GND相连接的端口。阴影区域217表征PCB板上连接输入电压Vin的金属层，阴影区域216表征PCB板上连接参考地GND的金属层，阴影区域206表征PCB板上连接开关端SW的金属层。为了优化PCB电路板的设计，开关电压转换电路系统的引脚分布和PCB板上的布线有限制，即通常开关端SW的引脚与输入电压Vin的引脚以及参考地GND的引脚分布在封装的不同侧，如图2所示，以便在PCB板上向周围铺展金属层。而为了减少寄生效应，输入电容Cin在PCB板上的位置通常靠近输入电压引脚210和参考地引脚212。在现有技术中，由于不存在近端金属链接21