用于将多个功率晶体管安装在其上的衬底和功率半导体模块的制作方法
【专利摘要】本发明提供用于在其上安装多个功率晶体管（21，30）的衬底（1），该衬底包括：第一金属敷（3），在该第一金属敷上通常能安装功率晶体管（21，30）和它们的集电极或发射极，并且该第一金属敷在衬底（1）上以至少一个线条（5）延伸；第二金属敷（9），其在邻接于第一金属敷（3）的至少一个线条（5）的区域（11）中延伸，用于连接到功率晶体管（21，30）的发射极或集电极中的余下的那些；和第三金属敷（13），用于连接到功率晶体管（21，30）的栅极接触垫（25），其中第三金属敷（13）包括栅极触点（15）和至少两个栅极金属敷区（16，18），其通过接合装置（19）而能互连，栅极金属敷区（16，18）设置成与至少一个线条（5）平行并且在至少一个线条（5）的纵向方向上间隔开，并且至少一个栅极金属敷区作为在衬底（1）上被第二金属敷（9）所环绕的栅极岛（16）而提供。第二金属敷（9）适于将多个功率晶体管（21，30）通过它们的集电极或发射极而安装在其上，其中功率晶体管（21，30）像安装在第一金属敷（3）上的功率晶体管（21，30）一样具有相同取向。衬底（1）包括第四金属敷（42），其在邻接于第二金属敷（9）的区域（44）中延伸，用于连接到能安装在第二金属敷（9）上的功率晶体管（21，30）的发射极或集电极中的余下的那些。提供第五金属敷（46），用于连接到能安装在第二金属敷（9）上的功率晶体管（21，30）的栅极接触垫（25），其中第五金属敷（46）包括至少两个栅极金属敷区（16，18），其通过接合装置（19）而能互连，栅极金属敷区（16，18）设置成与至少一个线条（5）平行并且在至少一个线条（5）的纵向方向上间隔开，并且至少一个栅极金属敷区作为在衬底（1）上被第四金属敷（42）所环绕的栅极岛（16）而提供。
【专利说明】用于将多个功率晶体管安装在其上的衬底和功率半导体模 块
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于将多个功率晶体管安装在其上的衬底和包括这样的衬底和功率 晶体管的功率半导体模块的领域。
【背景技术】
[0002] 功率半导体模块在高功率应用中使用来开关高电压和电流并且包括多个功率半 导体。因为每个单一半导体具有最大电压和电流，功率半导体必须在功率半导体模块内并 联和/或串联组合以实现在高功率应用中的使用。为了便于制造这样的模块，它们通常包 括多个衬底并且功率半导体安装在其上。这些衬底提供有对于发射极、集电极和基极的公 共触点，使得衬底可以容易地在功率半导体模块内连接。
[0003] 根据现有技术的衬底在图1中示出。衬底1包括第一金属敷3,其以沿衬底1的相 对边缘7延伸的两个互连线条5延伸。第二金属敷9在第一金属敷3的两个线条5之间的 区域11中延伸。衬底1进一步包括第三金属敷13,其具有凭借接合线19而互连的栅极触 点15和栅极区17。第三金属敷13的栅极区17在第一金属敷3的两个线条5之间的区域 11中延伸，其中将第二金属敷9分成两个柱20。如可以在图1中看到的，多个RC-IGBT 21 通常通过它们的集电极而安装在第一金属敷3上。RC-IGBT 21的发射极垫23凭借接合线 19而接合到第二金属敷9,并且RC-IGBT 21的栅极垫25每个凭借单个接合线19而接合到 第三金属敷13。
[0004] 衬底典型地安装在共基极板上，其可以是功率半导体模块的外壳的部分或可以保 持在功率半导体模块的外壳内。在现今的功率半导体模块中，典型地组合四个或六个衬底， 每个提供有四至六个功率半导体，其包括像绝缘栅双极晶体管（IGBT)或逆导绝缘栅双极晶 体管（RC-IGBT)-样的功率晶体管、功率二极管或适合于高功率应用的其他功率半导体。例 如，衬底可以包括四个IGBT和两个功率二极管。
[0005] 功率半导体模块的重要特性是它的尺寸、发热、冷却和最大功率。为了便于使用功 率半导体模块，提供具有紧凑尺寸的模块，其需要很少的空间用于安装并且其能够与高电 流一起使用，这是可取的。
[0006] DE 195 49 Oil Al公开了用于在其上安装多个功率晶体管的具有第一、第二和第 三金属敷的衬底。此外，US 2002/0018353 Al公开了具有两个平行金属敷的低电感电路设 置，其中功率晶体管在该金属敷上具有相同安装取向。此外，EP 0 455 322 Al示出具有岛 状栅极金属敷区的半导体器件。
【发明内容】
[0007] 本发明的目标是提供具有上面提到的种类的衬底和功率半导体模块，其适合在具 有高电流的高功率应用中使用、具有小的尺寸并且其能方便且经济地安装。
[0008] 该目标由独立权利要求实现。有利的实施例在从属的权利要求中给出。
[0009] 特别地，本发明提供用于在其上安装多个功率晶体管的衬底，该衬底包括：第一金 属敷，在该第一金属敷上通常能安装功率晶体管和它们的集电极或发射极，并且该第一金 属敷在衬底上以至少一个线条延伸；第二金属敷，其在邻接于第一金属敷的至少一个线条 的区域中延伸，用于连接到功率晶体管的发射极或集电极中的余下的那些；和第三金属敷， 用于连接到功率晶体管的栅极接触垫，其中第三金属敷包括栅极触点和至少两个栅极金属 敷区，其通过接合装置而能互连，其中栅极金属敷区设置成与至少一个线条平行并且在至 少一个线条的纵向方向上间隔开，并且至少一个栅极金属敷区作为在衬底上被第二金属敷 所环绕的栅极岛而提供。
[0010] 本发明还提供功率半导体模块，其包括上文的衬底中的至少一个，其中多个功率 晶体管通常通过它们的集电极或发射极而安装在至少一个衬底的第一金属敷上，功率晶体 管的发射极或集电极中的余下的那些连接到第二金属敷，功率晶体管的栅极垫连接到第三 金属敷，并且栅极触点和至少两个栅极金属敷区通过接合装置而互连。
[0011] 本发明的基本思想是在第二金属敷内提供具有至少一个栅极岛的栅极金属敷，使 得第二金属敷的有效宽度对于能安装在衬底上的功率半导体而增加。因此，电流可以在第 二金属敷的整个宽度上从功率半导体流动，使得衬底可以用于高的最大电流。优选地提供 这样的栅极金属敷区，其在第二金属敷内具有小的延伸，使得在衬底上几乎不需要额外空 间，并且衬底可以保持为小的。此外，第二金属敷的空间可以对于连接接合装置而增加。电 流功率路径(其包括第二金属敷)的诱导率由于第二金属敷的宽度增加而减少。利用被第二 金属敷所环绕的栅极岛，可以实现负载电流到栅极信号内的均衡耦合。功率晶体管的栅极 垫的接合可以通过合适地放置栅极金属敷区而容易实现，使得功率半导体的第二金属敷的 接合也可以提商。
[0012] 根据本发明的修改实施例，第二金属敷适于通常将多个功率晶体管通过它们的集 电极或发射极而安装在其上，其中功率晶体管像安装在第一金属敷上的功率晶体管一样具 有相同取向，衬底包括：第四金属敷，其在邻接于第二金属敷的区域中延伸，用于连接到能 安装在第二金属敷上的功率晶体管的发射极或集电极中的余下的那些；和第五金属敷，用 于连接到能安装在第二金属敷上的功率晶体管的栅极接触垫，其中该第五金属敷包括栅极 触点和至少两个栅极金属敷区，其通过接合装置而能互连，栅极金属敷区设置成与至少一 个线条平行并且在至少一个线条的纵向方向上间隔开，并且至少一个栅极金属敷区作为在 衬底上被第四金属敷所环绕的栅极岛而提供。该设置为能串联安装的功率半导体提供衬 底。因此，第二金属敷具有用于在其上安装功率晶体管的尺寸。能适用于第一、第二和第三 金属敷的相同原理同样分别适用于第二、第四和第五金属敷。所得的衬底由于其上的电路 路径的宽度增加而实现第一与第四金属敷之间具有低电阻的连接。更一般而言，携带高负 载电流的所有电路路径可以提供有增加的横截面，这导致电阻减少。衬底的设计允许使用 短接合装置用于使第二和第四金属敷接合到功率半导体的发射极或集电极，这使功率半导 体模块的寿命时间增加并且使它的电阻减少。因为第三和第五金属敷被第二和第四金属敷 所环绕(与屏蔽同轴电缆相似)，负载电流到栅极电压的耦合可以减少。
[0013] 功率半导体可以包括上文提到的功率晶体管并且可选地包括功率二极管。三个金 属敷在衬底上彼此电分离。衬底优选地具有连接区，其具有对于至少第一和第二金属敷的 触点用于衬底连接。可选地，连接区为第三金属敷提供额外触点。第二和第三金属敷可以 通过接合装置(其包括接合带和接合线)而接合到功率半导体。栅极触点和至少两个栅极金 属敷区可以与规定的接合装置互连。第一金属敷的线条优选地是与衬底的边缘平行延伸的 直线。然而，线条在衬底上还可以具有不同形式和位置。例如，第一和第二金属敷可以具有 L形或U形并且彼此平行延伸。进一步优选地，第二金属敷与第一金属敷的至少一个线条平 行地延伸。
[0014] 根据修改实施例，可设想第一金属敷包括沿衬底的相对边缘延伸的两个互连线 条，并且第二金属敷在第一金属敷的这两个线条之间的区域中延伸。第二金属敷可以作为 用于连接这两个线条的所有半导体的统一区域而提供。因此，因为通过第一金属敷的每个 线条的功率半导体的电流可以在第二金属敷的整个宽度上流动，可以实现进一步的提高。 功率半导体到第二金属敷的接合也可以由于衬底表面的使用提高而容易实现。
[0015] 根据另外的实施例，第一金属敷以U形提供并且延伸通过衬底的连接区。该连接 区为至少第一和第二金属敷提供触点用于衬底的连接。可选地，连接区为第三金属敷提供 额外触点。利用U形，第一金属敷沿衬底的三个边缘延伸并且可以容易在衬底上制造。
[0016] 根据修改实施例，可设想至少一个栅极金属敷区在两个线条的功率晶体管的栅极 接触垫之间中心定位。这允许使用具有短的长度的接合装置来连接栅极接触垫和至少一个 栅极金属敷区，这便于栅极接触垫与第三金属敷的接合。属于两个线条的功率晶体管的栅 极垫可以与具有相同长度的接合装置连接。功率晶体管顶部上发射极或集电极垫与第二金 属敷的接合也可以由于栅极垫与至少一个栅极岛的接合提高而提高。优选地，至少一个栅 极金属敷区在两个功率晶体管的栅极垫之间中心定位。
[0017] 具有这样的衬底的相应功率半导体模块包括多个功率晶体管，其通常通过它们的 集电极或发射极而安装在第二金属敷上。功率晶体管的发射极或集电极中的余下的那些连 接到第四金属敷，功率晶体管的栅极垫连接到第五金属敷，并且栅极触点和至少两个栅极 金属敷区通过接合装置而互连。该功率半导体模块包括两个开关的串联连接，使得它可以 用于高电压。像功率半导体在第一金属敷上的取向一样，功率半导体在第二金属敷上的取 向相同，即所有功率半导体通过它们的集电极或发射极而安装在相应的金属敷上。优选地， 相同数量的功率晶体管安装在第一和第二金属敷上。进一步优选地，相同类型的功率晶体 管安装在第一和第二金属敷上。衬底和功率半导体模块可以包括另外的金属敷，用于在一 个模块内提供功率半导体的另外的串联连接，其中如描述的同样的原理适用。
[0018] 根据本发明的修改实施例，第三金属敷包括栅极触点，其通过接合装置而与至少 两个栅极金属敷区能互连。栅极触点用于衬底上第三金属敷的连接。进一步优选地，栅极 触点定位在这样的连接区中，其为第一和第二金属敷提供触点用于衬底的连接。备选地，第 三金属敷可以使用接合装置而在衬底上接触。例如，当安装在半导体模块中时，第三金属敷 的栅极金属敷区可以与来自相邻衬底的相应金属敷的接合线直接接触。
[0019] 根据本发明的修改实施例，第三金属敷包括多个栅极岛。该多个栅极岛可以接近 功率晶体管的栅极垫中的每个而提供，这便于功率晶体管的栅极垫与栅极金属敷区之间的 接合。其中，也便于并且提高功率半导体与第二金属敷之间的接合。
[0020] 根据本发明的修改实施例，至少一个栅极岛在至少一个线条的纵向方向上的长度 小于功率晶体管在该方向上的延伸。因此，第二金属敷的全宽在功率半导体中的每个处可 使用。避免了瓶颈。
[0021] 根据本发明的修改实施例，至少一个栅极岛在与第一金属敷的至少一个线条垂直 的方向上的尺寸在〇? 5mm与3. Omm之间，优选地在I. Omm与2. Omm之间。利用至少一个栅 极岛的该宽度，第二金属敷仅在与第一金属敷的至少一个线条垂直的方向上经历小的尺寸 减少，使得高电流可以被第二金属敷携带。
[0022] 根据本发明的修改实施例，至少两个栅极金属敷区关于与第一金属敷的至少一个 线条垂直的方向在第二金属敷中中心定位。也就是说，栅极金属敷区以中心线条设置在第 二金属敷内，这在栅极金属敷区的两侧上对称地提供第二金属敷。属于两个线条的功率晶 体管的栅极垫可以与具有相同长度的接合装置同等连接。
[0023] 根据本发明的修改实施例，至少两个栅极金属敷区每个与第二金属敷分离一间 隙，其具有从〇. 5_至2. Omm范围内的宽度。提供第二与第三金属敷的可靠分离，这实现衬 底和功率半导体模块的小的度量。
[0024] 根据本发明的修改实施例，一个栅极金属敷区作为栅极半岛而提供，该栅极半岛 在衬底上被第二金属敷和衬底的边缘所环绕。在衬底的拐角处，几乎没有来自邻接于拐角 定位的功率半导体的电流必须在第二金属敷中传输，使得半岛对第二金属敷中的电流仅具 有边际影响。优选地，在与相对线条垂直的衬底边缘处提供栅极半岛。
[0025] 根据本发明的修改实施例，在栅极触点上提供电阻器并且它连接到栅极触点，并 且栅极金属敷区经由该电阻器而接合到栅极触点。栅极电阻器可以用于控制功率晶体管的 动态行为。它可以容易安装在栅极触点上而在衬底上不需要额外空间。
[0026] 根据本发明的修改实施例，第二金属敷以L形提供并且延伸通过衬底的连接区。 该连接区为至少第一和第二金属敷提供触点用于衬底的连接。可选地，连接区为第三金属 敷提供额外触点。利用L形，第二金属敷沿第一金属敷的至少一个线条延伸并且可以容易 在连接区中接触。
[0027] 根据本发明的修改实施例，功率晶体管包括多个绝缘栅双极晶体管，并且至少一 个功率二极管与一个触点一起安装在第一金属敷上，并且对于它的其他触点利用它的接触 垫而连接到第二金属敷。功率晶体管和功率二极管的该组合为功率半导体模块提供适合的 特征组合。进一步优选地，三个IGBT和两个功率二极管安装在第一金属敷上。
[0028] 根据本发明的修改实施例，功率晶体管包括逆导绝缘栅双极晶体管。该逆导绝缘 栅双极晶体管（RC-IGBT)可以在没有功率二极管的情况下使用，因为它们具有集成的功率 二极管的功能性。单一种类的功率晶体管可以用于适应衬底，使得可以容易制造功率半导 体模块。进一步优选地，在每个衬底上提供五个RC-IGBT。利用包括第四和第五金属敷的衬 底，三个RC-IGBT安装在第一和第二金属敷中的每个上。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 本发明的这些和其他方面将从在下文描述的实施例显而易见并且参考在下文描 述的实施例来说明。
[0030] 在图中： 图1示出根据现有技术具有安装在其上的多个功率晶体管的衬底的示意图； 图2示出根据第一实施例具有安装在其上的多个功率晶体管的衬底的示意图； 图3示出根据第二实施例具有安装在其上的多个功率晶体管和功率二极管的衬底的 示意图； 图4示出根据第三实施例、与图2的实施例相比具有额外栅极电阻器的衬底的示意 图； 图5示出根据第四实施例在形成串联设置的两个开关的两个组中具有安装在其上的 多个功率晶体管的衬底的示意图。
【具体实施方式】
[0031] 图2示出根据第一实施例的衬底1。该衬底1包括第一金属敷3,其以U形提供。 因此，第一金属敷3以沿衬底1的相对边缘7和沿一个连接边缘8 (其连接相对边缘7)延 伸的两个互连线条5延伸。
[0032] 衬底1进一步包括第二金属敷9,其以L形提供并且在第一金属敷3的两个线条5 之间的区域11中延伸。
[0033] 衬底1还包括第三金属敷13,其具有个体栅极触点15和三个独立栅极金属敷区 16、18。栅极金属敷区16、18设置在两个线条5之间并且在与这两个线条5平行的方向上 间隔开。两个栅极金属敷区16作为栅极岛而提供，该栅极岛在衬底1上完全被第二金属敷 9环绕。栅极岛16在与第一金属敷3的线条5垂直的方向上的尺寸在该实施例中是2mm。 第三栅极金属敷区18作为栅极半岛而提供，该栅极半岛以T形提供并且在衬底1上被第二 金属敷9和衬底1的连接边缘8环绕。栅极金属敷区16、18每个与第二金属敷9分离一间 隙22,其在该实施例中具有I. Omm的宽度。
[0034] 衬底1包括连接区24,用于接触三个金属敷3、9、13。因此，第一和第二金属敷3、 9延伸通过连接区24,并且第三金属敷13的栅极触点15安置在连接区24中。
[0035] 如可以在图2中看到的，五个功率晶体管21 (其在该实施例中是等同的逆导绝缘 栅双极晶体管（RC-IGBT))通常通过它们的集电极而安装在第一金属敷3上。RC-IGBT 21 的发射极垫23凭借接合线19而接合到第二金属敷9,并且RC-IGBT 21的栅极垫25每个凭 借单个接合线19而接合到第三金属敷13的栅极金属敷区16、18。在安装的衬底1上，栅极 触点15、栅极岛16和栅极半岛18凭借接合线19而互连。
[0036] 根据图2,栅极岛16和栅极半岛18关于与第一金属敷3的两个线条5垂直的方向 在第二金属敷9中中心定位。栅极岛16进一步在相对线条5的RC-IGBT 21的栅极垫25之 间中心定位。栅极岛16在两个线条5的纵向方向上的长度小于RC-IGBT 21的相应延伸。
[0037] 根据该实施例的功率半导体模块(其未在图中示出）包括基极板和安装在其上的 多个衬底1。衬底1具有等同的形状和设计并且等同地配备有如上文描述的功率晶体管5。
[0038] 图3示出根据第二实施例的衬底1。因为第二实施例与第一实施例相似，等同的标 号用于类似的部件。
[0039] 第二实施例与第一实施例的不同之处仅在于在衬底1上安装不同的功率半导体 30、32。在该实施例中，功率半导体30、32包括三个绝缘栅双极晶体管30 (IGBT)和两个功 率二极管32。安装根据第二实施例的IGBT 30,并且它们像第一实施例的RC-IGBT 21-样 以同样的方式连接。功率二极管32与一个触点一起安装在第一金属敷3上并且对于另一 触点利用接触垫34而接合到第二金属敷9。因此，仅IGBT 30的栅极垫25接合到栅极岛 16和栅极半岛18。
[0040] 图4示出根据第三实施例的衬底1。因为第三实施例与第一实施例相似，等同的标 号用于类似的部件。
[0041] 第三实施例与第一实施例的不同之处仅在于电阻器40在栅极触点15上提供并且 凭借接合线19而电连接于此。栅极金属敷区16、18经由电阻器40接合到栅极触点15。
[0042] 图5示出根据第四实施例的衬底1。因为第四实施例与第一实施例相似，等同的标 号用于类似的部件。
[0043] 第四实施例的衬底1包括第一金属敷3,其以沿衬底1的边缘7延伸的单个线条5 提供。
[0044] 衬底1进一步包括第二金属敷9,其在沿第一金属敷3的线条5的区域11中延伸， 并且具有大到足以将功率半导体安装在其上的宽度。
[0045] 衬底1还包括具有个体栅极触点15和三个独立栅极岛16的第三金属敷13,这些 栅极岛在衬底1上完全被第二金属敷9环绕。栅极岛16在与第一金属敷3的线条5垂直 的方向上的尺寸在该实施例中是2mm。栅极岛16在与线条5平行的方向上间隔开。栅极岛 16每个与第二金属敷9分离一间隙22,其在该实施例中具有I. Omm的宽度。
[0046] 衬底1包括第四金属敷42,其具有L形并且在邻接于第二金属敷3的区域44中 延伸。衬底1进一步包括具有栅极触点15、栅极互连区48和四个栅极金属敷区16的第五 金属敷46,这四个栅极金属敷区16作为栅极岛而提供并且在衬底1上被第四金属敷42环 绕。栅极岛16通过接合线19而互连。栅极岛16设置成与第一和第二金属敷3、9的线条 5平行并且在这些线条5的纵向方向上间隔开。
[0047] 在第三和第五金属敷46的栅极触点15上提供电阻器40,其凭借接合线19而连接 于此。栅极岛16经由电阻器40接合到相应的栅极触点15。
[0048] 衬底1包括两个连接区24,用于接触金属敷3、9、13、42、46。连接区24沿与第一 和第二金属敷3、9的线条5垂直的连接边缘8安置。
[0049] 如可以在图5中进一步看到的，六个功率晶体管21 (其在该实施例中是等同的逆 导绝缘栅双极晶体管（RC-IGBT))通常通过它们的集电极而安装在第一和第二金属敷3、 9上。三个RC-IGBT 21安装在第一金属敷3上并且三个RC-IGBT 21安装在第二金属敷9 上。RC-IGBT 21的发射极垫23凭借接合线19而分别接合到第二和第四金属敷9、42,并且 RC-IGBT 21的栅极垫25每个凭借单个接合线19而接合到第三和第五金属敷13、46的栅 极岛16。在安装的衬底1上，栅极岛16、栅极触点和互连区凭借接合线19而互连。如可以 在图5中看到的，关于与第一和第二金属敷3、9的线条5垂直的方向，第三金属敷的栅极岛 16在第二金属敷9的未被功率晶体管21覆盖的空间中中心定位。第五金属敷的栅极岛16 关于与第一和第二金属敷3、9的线条5垂直的方向在第四金属敷42的空间中中心定位。
[0050] RC-IGBT 21设置在衬底上，从而提供两个独立开关50、52,第一开关50在第一金 属敷3与第二金属敷9之间，并且第二开关52在第二金属敷9与第四金属敷42之间。第 一开关50经由第三金属敷13而控制并且第二开关52经由第五金属敷46而控制。因此， 经由第三金属敷13提供的控制信号必须关于第二金属敷9的电位而限定，并且经由第五金 属敷46提供的控制信号必须关于第四金属敷44的电位而限定。
[0051] 根据该实施例的功率半导体模块(其未在图中示出）包括基极板和安装在其上的 多个衬底1。衬底1具有等同的形状和设计并且等同地配备有如上文描述的功率晶体管5。
[0052] 尽管本发明已经在附图和前述描述中详细地图示和描述，这样的图示和描述要认 为是说明性或示范性的而不是限制性的；本发明不限于公开的实施例。对公开的实施例的 其他变化形式可以被本领域内技术人员在从对附图、公开和附上的权利要求的学习来实践 要求保护的本发明中所理解和实现。在权利要求中，单词"包括"不排除其他元件或步骤， 并且不定冠词"a"或"an"不排除多数。某些措施在互相不同的从属权利要求中陈述的少 数事实不指示这些措施的组合无法被有利地使用。在权利要求中的任何标号不应该解释为 限制范围。
[0053] 标号列表
【权利要求】
1. 一种衬底（1)，用于在其上安装多个功率晶体管（21，30)，其包括：第一金属敷（3)， 所述功率晶体管（21，30)通常通过它们的集电极或发射极而能安装在所述第一金属敷上， 并且所述第一金属敷在所述衬底（1)上以至少一个线条（5)延伸， 第二金属敷（9)，其在邻接于所述第一金属敷（3)的所述至少一个线条（5)的区域（11) 中延伸，用于连接到所述功率晶体管（21，30)的发射极或集电极中的余下的那些，以及 第三金属敷（13)，用于连接到所述功率晶体管（21，30)的栅极接触垫（25)， 其特征在于 所述第三金属敷（13)包括至少两个栅极金属敷区（16,18)，其通过接合装置（19)而能 互连， 其中 所述栅极金属敷区（16,18)设置成与所述至少一个线条（5)平行并且在所述至少一个 线条（5)的纵向方向上间隔开， 至少一个栅极金属敷区作为在所述衬底（1)上被所述第二金属敷（9)所环绕的栅极岛 (16)而提供， 所述第二金属敷（9)适于将多个功率晶体管（21，30)通过它们的集电极或发射极而安 装在其上，其中所述功率晶体管（21，30)像安装在所述第一金属敷（3)上的所述功率晶体 管（21，30) -样具有相同取向， 所述衬底（1)包括：第四金属敷（42)，其在邻接于所述第二金属敷（9)的区域（44)中 延伸，用于连接到能安装在所述第二金属敷（9)上的所述功率晶体管（21，30)的发射极或 集电极中的余下的那些，和 第五金属敷（46)，用于连接到能安装在所述第二金属敷（9)上的所述功率晶体管（21， 30)的栅极接触垫（25)， 其中 所述第五金属敷（46)包括至少两个栅极金属敷区（16,18)，其通过接合装置（19)而能 互连， 所述栅极金属敷区（16,18)设置成与所述至少一个线条（5)平行并且在所述至少一个 线条（5)的纵向方向上间隔开，并且 至少一个栅极金属敷区作为在所述衬底（1)上被所述第四金属敷（42)所环绕的栅极 岛（16)而提供。
2. 如任一上述权利要求所述的衬底（1 )，其特征在于所述第三金属敷（13)包括栅极触 点（15)，其通过接合装置（19)而与所述至少两个栅极金属敷区（16,18)能互连。
3. 如任一上述权利要求所述的衬底（1 )，其特征在于所述至少一个栅极岛（16)在所述 至少一个线条（5 )的纵向方向上的长度小于所述功率晶体管（21，30 )在该方向上的延伸。
4. 如任一上述权利要求所述的衬底（1 )，其特征在于所述至少一个栅极岛（16)在与所 述第一金属敷（3)的所述至少一个线条（5)垂直的方向上的尺寸在0. 5mm与3. 0mm之间，优 选地在1. 0mm与2. 0mm之间。
5. 如任一上述权利要求所述的衬底（1 )，其特征在于所述至少两个栅极金属敷区（16， 18)关于与所述第一金属敷（3)的所述至少一个线条（5)垂直的方向在所述第二金属敷（9) 中中心定位。
6. 如任一上述权利要求所述的衬底（1 )，其特征在于所述至少两个栅极金属敷区（16， 18)每个与所述第二金属敷（9)分离一间隙（22)，其具有从0. 5mm至2.Omm范围内的宽度。
7. 如任一上述权利要求所述的衬底（1)，其特征在于一个栅极金属敷区作为栅极半岛 (18)而提供，所述栅极半岛在所述衬底（1)上被所述第二金属敷（9)和所述衬底（1)的边 缘（8)所环绕。
8. 如任一上述权利要求所述的衬底（1 )，其特征在于所述第二金属敷（9)以L形提供并 且延伸通过所述衬底（1)的连接区（24)。
9. 如任一上述权利要求所述的衬底（1)，其特征在于电阻器（40)在所述栅极触点（15) 上提供并且连接到所述栅极触点，并且所述栅极金属敷区（16,18)经由所述电阻器（40)而 接合到所述栅极触点（15)。
10. -种功率半导体模块，其包括至少一个如任一上述权利要求所述的衬底（1 )，其中 多个功率晶体管（21，30)通常通过它们的集电极或发射极而安装在所述至少一个衬底 (1)的所述第一金属敷（3)上， 所述功率晶体管（21，30)的发射极或集电极中的余下的那些连接到所述第二金属敷 (9)， 所述功率晶体管（21，30)的栅极垫（25)连接到所述第三金属敷（13)，并且 所述栅极触点（15)和所述至少两个栅极金属敷区（16,18)通过接合装置（19)而互连。
11. 如上述权利要求10所述的功率半导体模块，其中 所述至少一个衬底根据上述权利要求1至9中的任一项而提供， 多个功率晶体管（21，30)通常通过它们的集电极或发射极而安装在所述第二金属敷 (9)上， 所述功率晶体管（21，30)的发射极或集电极中的余下的那些连接到所述第四金属敷 ()， 所述功率晶体管（21，30)的栅极垫（25)连接到所述第五金属敷（13)，并且 所述栅极触点（15)和所述至少两个栅极金属敷区（16,18)通过接合装置（19)而互连。
【文档编号】H01L25/07GK104380463SQ201380032411
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】S.哈特曼恩, D.特雷斯塞 申请人:Abb 技术有限公司