半导体模块的制作方法

半导体模块


背景技术：

1.半导体封装可以包括在壳体中的一个或多个半导体器件。封装可以包括衬底或引线框，其包括被用于将封装安装在诸如印刷电路板的重分布板上的外部接触以及从半导体器件到衬底或引线框的内部电连接。壳体可以是由覆盖半导体器件和内部电连接的塑料模制化合物形成的。
2.us 2013/0221442 a1公开了一种具有嵌入的功率级的封装，嵌入的功率级包括被以堆叠方式布置并且具有半桥配置的两个场效应晶体管。场效应晶体管被嵌入在由多个电介质层形成的电介质衬底中，所述多个电介质层与一个或多个箔层层叠在一起，所述一个或多个箔层有助于形成用于封装的电互连。功率级可以被用作为例如dc/dc转换器中的组件。
3.合期望的是进一步改进提供功率级的半导体封装的效率和可靠性。


技术实现要素：

4.根据本发明，提供了一种包括低侧开关和高侧开关的半导体模块。低侧开关和高侧开关被布置成在横向上彼此相邻，并且串联地耦合在半导体模块的接地封装焊盘和vin封装焊盘之间，并且形成具有输出节点的半桥配置。半导体模块进一步包括耦合到接地电位的第一电容器焊盘和耦合到vin电位的第二电容器焊盘。第一电容器焊盘被布置成在竖向上在低侧开关上方，并且第二电容器焊盘被布置成在竖向上在高侧开关上方。
5.在一些实施例中，低侧开关包括第一侧和与第一侧相对的第二侧、在第一侧上的源极焊盘和在第二侧上的漏极焊盘，其中低侧开关的源极焊盘被连接到第一导电层，并且第一电容器焊盘被布置成在竖向上在低侧开关的漏极焊盘上方。
6.在一些实施例中，高侧开关包括第一侧和与第一侧相对的第二侧、在第一侧上的源极焊盘和在第二侧上的漏极焊盘，其中高侧开关的漏极焊盘被连接到与第一导电层实质上共面的第二导电层。第二电容器焊盘被布置成在竖向上在高侧开关的源极焊盘上方。
7.在一些实施例中，输出节点是由在低侧开关的漏极焊盘和高侧开关的源极焊盘之间延伸的第三导电层形成的。
8.在一些实施例中，第三导电层包括其中布置有第一电容器焊盘的第一开口和其中布置有第二电容器焊盘的第二开口。该实施例可以被用于使用层叠类型的处理制备的半导体模块，例如嵌入的芯片模块，其中第三导电层是被逐层地沉积并且构建的。
9.在一些实施例中，第三导电层包括其中布置有第一电容器焊盘和第二电容器焊盘的开口。该实施例可以被用于嵌入的芯片模块或者被用于如下的半导体模块：其中第三导电层由预先制备的并且被附接到低侧开关的漏极焊盘和高侧开关的源极焊盘的接触夹具提供。电容器也可以被布置在开口中并且被耦合到第一电容器焊盘和第二电容器焊盘。
10.在一些实施例中，第三导电层被通过电绝缘层与低侧开关的漏极焊盘和高侧开关的源极焊盘间隔开，并且第一电容器焊盘被通过电绝缘层与低侧开关的漏极焊盘电绝缘。
11.在一些实施例中，半导体模块进一步包括第一竖向导电连接，其将第一电容器焊
盘与半导体模块的接地层电耦合。
12.在一些实施例中，第一竖向导电连接包括延伸通过低侧开关的本体并且与低侧开关的本体电绝缘的导电通孔。
13.在一些实施例中，第一竖向导电连接包括在低侧开关的侧面上延伸并且与低侧开关的本体电绝缘的导电通孔。
14.在一些实施例中，半导体模块进一步包括第二竖向导电连接，其将第二电容器焊盘与vin电位电耦合。
15.在一些实施例中，第二竖向导电连接是由延伸通过高侧开关的本体并且与高侧开关的本体电绝缘的导电通孔提供的，或者是由在高侧开关的本体的侧面上延伸并且与高侧开关的本体电绝缘的导电通孔提供的。
16.在一些实施例中，第二竖向导电连接是由高侧开关的本体提供的，并且第二电容器焊盘被布置在高侧开关的第一侧上。第二电容器焊盘被通过高侧开关的本体电耦合到高侧开关的漏极焊盘。高侧开关的本体可以由高掺杂的半导体材料形成并且是导电的。
17.在一些实施例中，接地封装焊盘和vin封装焊盘被布置在半导体模块的第一侧上，接地封装接触焊盘被耦合到接地层和第一导电层，并且vin封装接触焊盘被耦合到第二导电层。
18.在一些实施例中，第一导电层提供接地层。在一些实施例中，第一导电层提供接地封装焊盘。
19.在一些实施例中，第二导电层被耦合到vin封装焊盘。在一些实施例中，第二导电层提供vin封装焊盘。
20.在一些实施例中，半导体模块进一步包括控制芯片。
21.在一些实施例中，半导体模块进一步包括至少一个进一步的半桥配置，至少一个进一步的半桥配置包括低侧开关和高侧开关。
22.在一些实施例中，半导体模块进一步包括在第一电容器焊盘和第二电容器焊盘之间延伸并且被电连接到第一电容器焊盘和第二电容器焊盘的电容器。电容器被电耦合在接地封装焊盘和vin封装焊盘之间。
23.在一些实施例中，第一电容器焊盘和第二电容器焊盘被从形成半导体模块的外表面的上部电绝缘层暴露。在这些实施例中，电容器可以被安装在模块上并且是自由地可接入的。
24.在一些实施例中，第一电容器焊盘和第二电容器焊盘位于形成半导体模块的外表面的上部电绝缘层中。在这些实施例中，电容器可以被嵌入在模块内，例如嵌入在上部电绝缘层中。
25.本领域技术人员在阅读以下的详细描述并且查看随附附图时将认识到附加的特征和优点。
附图说明
26.附图中的元素未必相对于彼此成比例。同样的参考标号指明对应的类似部件。各种所图示的实施例的特征可以被组合，除非它们彼此排斥。在附图中描绘了示例性实施例，并且在随后的描述中详述示例性实施例。
27.图1图示包括两个晶体管器件和解耦电容器的功率级的电路图。
28.图2图示根据实施例的半导体模块的示意性横截面视图。
29.图3包括图3a和图3b，其图示根据实施例的半导体模块的顶视图和横截面视图。
30.图4包括图4a至图4e，其在图4a至图4d中图示半导体模块的顶视图，并且图4e图示低侧开关的沿着图4d的线a
‑
a的横截面视图。
31.图5包括图5a至图5d，在图5a中图示根据实施例的半导体模块的顶视图并且在图5b中图示其横截面视图，在图5c中图示根据实施例的半导体模块的横截面视图，并且在图5d中图示根据实施例的半导体模块的横截面视图。
32.图6包括图6a和图6b，其图示根据实施例的半导体模块的顶视图和横截面视图。
33.图7包括图7a和图7b，其图示根据实施例的半导体模块的顶视图和横截面视图。
具体实施方式
34.在以下的详细描述中，参照随附附图，随附附图形成在此的一部分，并且在附图中通过图示的方式示出其中可以实践本发明的具体实施例。在这方面，参照所描述的(多个)图的定向使用诸如“顶部”、“底部”、“前面”、“后面”、“前端”、“末尾”等的方向术语。因为实施例的组件可以是以许多不同的定向定位的，所以方向术语被用于说明的目的并且绝不是进行限制。要理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以利用其它实施例并且可以作出结构或逻辑上的改变。以下对本发明的详细描述不应是在限制的意义上取得的，并且本发明的范围由所附权利要求限定。
35.下面将解释许多示例性实施例。在这种情况下，在各图中相同的结构特征由相同或类似的参考符号标识。在本描述的上下文中，“横向”或“横向方向”应当被理解为意味着一般地平行于半导体材料或半导体载体的横向延伸而行进的方向或延伸。因此横向方向一般地平行于这些表面或侧延伸。与此相对，术语“竖向”或“竖向方向”被理解为意味着一般地垂直于这些表面或侧并且因此垂直于横向方向而行进的方向。因此，竖向方向在半导体材料或半导体载体的厚度方向上行进。
36.如在本说明书中采用的那样，当诸如层、区或衬底的元素被提及为在另一元素“上”或延伸到另一元素“上”时，其可以直接在另一元素上或直接延伸到另一元素上，或者也可以存在中间元素。相反，当元素被提及为“直接在另一元素上”或“直接延伸到另一元素上”时，没有中间元素存在。
37.如在本说明书中采用的那样，当元素被提及为“连接”或“耦合”到另一元素时，其可以被直接连接或耦合到另一元素，或者可以存在中间元素。相反，当元素被提及为“直接连接”或“直接耦合”到另一元素时，没有中间元素存在。
38.图1图示功率级电路10的电路图，功率级电路10包括低侧开关11和高侧开关12，它们被串联地电耦合在接地(gnd)端子13和vin端子14之间并且具有半桥配置，该半桥配置具有输出(vsw)节点15。低侧开关11和高侧开关12的每个可以是由晶体管器件形成的，晶体管器件例如为场效应晶体管器件，诸如mosfet器件。形成低侧开关11的晶体管器件的源极被电耦合到接地端子13，并且形成低侧开关11的晶体管器件的漏极被电耦合到输出节点15。形成高侧开关12的晶体管器件的源极被电耦合到输出节点15，并且形成高侧开关的晶体管器件的漏极被电耦合到vin端子14。低侧开关11的栅极和高侧开关12的栅极的每个被电耦
合到栅极驱动器电路16的端子。电路10进一步包括电容器17，其被耦合在接地端子13和vin端子14之间并且用作解耦电容器。
39.非常快的开关功率级电路的一个参数是寄生杂散回路电感。寄生杂散回路电感直接影响在晶体管的开关期间的漏极源极电压尖峰的幅度。尖峰可能潜在地超过晶体管的电压额定值，并且对功率级的安全操作具有显著影响。因此这些尖峰是不合期望的。当高侧开关12关断时，回路电感中的能量将对在高侧开关12处的漏极源极电压vds充电，并且对于更高的电流而言，高侧开关12将进入雪崩，导致器件中的载流子应力。附加地，存储在回路电感中的能量将损失，这在功率级以高电流和高频率工作时对效率具有负面影响。
40.功率回路涉及两个晶体管，并且通过包括电容器17而闭合，电容器17充当vin—接地解耦电容器，并且在快速开关事件期间提供高带宽电源。功率回路在图1中由虚线18指示。功率回路的电感值取决于回路面积；面积越小，功率电流路径越短并且电感值越小。根据本发明，通过对封装设计——包括电容器17相对于低侧开关11和高侧开关12的位置——的改进来降低功率回路电感。
41.根据本发明，提供了一种半导体模块，其中低侧开关11和高侧开关12被布置成在横向上彼此相邻并且形成半桥电路。解耦电容器17可以被安装到其上的焊盘被布置成在竖向上在低侧开关11和高侧开关12上方。因此半导体模块提供具有小的尺寸、更短的功率电流路径和更低的回路电感的功率级。在一些实施例中，半导体模块还包括被安装在焊盘上的电容器。图2至图7图示具有这样的布置的半导体模块的实施例。由这些半导体模块提供的功率级的回路电感被减小到小于0.2 nh或小于0.15 nh。
42.图2图示根据实施例的半导体模块20，其包括被布置成在横向上彼此相邻并且通过连接器23串联耦合的低侧开关21、高侧开关22。低侧开关21和高侧开关22被耦合在接地封装焊盘24和vin封装焊盘25之间以形成具有输出节点26的半桥配置。半导体模块20进一步包括耦合到接地电位的第一电容器焊盘27和耦合到vin电位的第二电容器焊盘28。第一电容器焊盘27被布置成在竖向上在低侧开关21之上并且第二电容器焊盘28被布置成在竖向上在高侧开关22之上。
43.在一些实施例中，接地封装焊盘24被耦合到大于0但是小于vin的电位并且可以被指明为低电压封装焊盘。
44.如在此使用的那样，术语“在竖向上在上方”涵盖如下布置：其中第一电容器焊盘27在竖向上与低侧开关21部分地重叠，即在笛卡尔坐标系中在z方向上部分地重叠，以及在竖向上与低侧开关21完全地重叠。类似地，该术语包括如下的布置：其中第二电容器焊盘28在竖向上与高侧开关22部分地重叠，以及在竖向上与高侧开关22完全地重叠。
45.低侧开关21可以是由晶体管器件提供的，晶体管器件诸如为场效应晶体管，例如mosfet器件。高侧开关22也可以是由晶体管器件提供的，晶体管器件诸如为场效应晶体管，诸如mosfet器件。低侧开关21和高侧开关22可以被形成在两个分离的半导体管芯中，如在附图中示出那样。然而，在其它未图示的实施例中，低侧开关21和高侧开关22可以被形成在公共的半导体管芯中并且在公共的半导体管芯中在横向上彼此相邻。
46.第一电容器焊盘27可以被耦合到接地焊盘24以便将第一电容器焊盘27耦合到接地电位。第二电容器焊盘28可以被电耦合到vin封装焊盘25以便将第二电容器焊盘28电耦合到vin电位。用于串联地耦合低侧开关21和高侧开关22的连接器23可以被电耦合到封装
的输出节点端子26。
47.在一些实施例中，提供低侧开关21的晶体管器件和提供高侧开关22的晶体管器件是竖向晶体管器件，每个包括竖向漂移路径。在一些实施例中，低侧开关21包括在低侧开关21的第一侧30上的源极焊盘29和在与第一侧30相对的第二侧32上的漏极焊盘31。低侧开关21的源极焊盘29被安装在第一导电层33上并且被电连接到第一导电层33，并且可以被认为面朝下以使得漏极焊盘31面朝上。在本实施例中，第一电容器焊盘27被布置成在竖向上在低侧开关21的漏极焊盘31上方。第一导电层33可以是由引线框的一部分——例如还可以提供半导体模块20的接地封装焊盘24的管芯焊盘——形成的。
48.高侧开关22包括在第一侧35上的源极焊盘34和在与第一侧35相对的第二侧37上的漏极焊盘36。漏极焊盘36被安装在第二导电层38上并且被电连接到第二导电层38。因此高侧开关22的漏极焊盘36面朝下并且源极焊盘34面朝上。第二电容器焊盘28被布置成在竖向上在高侧开关22的源极焊盘34上方。第二导电层38与低侧开关21被安装在其上的第一导电层33实质上共面，从而低侧开关21和高侧开关22在模块20内被布置成在横向上彼此相邻。
49.连接器23可以是由在低侧开关21的漏极焊盘31和高侧开关22的源极焊盘34之间延伸的第三导电层23形成的。连接器23被电耦合到半导体模块20的输出节点26。第三导电层23可以是由金属箔或沉积的金属层形成的。在其它实施例中，连接器23可以是由预先制备的夹具形成的。
50.在一些实施例中，第三导电层23包括其中布置有第一电容器焊盘27的第一开口39和其中布置有第二电容器焊盘28的第二开口40。第一电容器焊盘27和第二电容器焊盘28与周围的第三导电层23间隔开并且与周围的第三导电层23电绝缘。第一电容器焊盘27和第二电容器焊盘28与第三导电层23可以是实质上共面的。将电容器焊盘27、28布置在第三导电层23的开口39、40中使得第三导电层23能够具有大的面积和低的电阻，同时允许电容器焊盘27、28被布置在低侧开关21和高侧开关22附近，从而功率电流路径是短的并且可以减小回路电感。
51.在图2中图示的实施例中，第三导电层23被通过电绝缘层41与低侧开关21的漏极焊盘31以及高侧开关22的源极焊盘34间隔开。第一电容器焊盘27被通过中间的电绝缘层41与漏极焊盘31电绝缘。第二电容器焊盘28被通过中间的电绝缘层41的部分与源极焊盘34(第二电容器焊盘28位于源极焊盘34上方)电绝缘。
52.通过将用于解耦电容器的焊盘27、28直接布置在低侧开关21和高侧开关22的至少一部分的上方，从而在其中电容器被布置成在横向上相邻于高侧开关22和低侧开关21或者其中电容器位于模块20外部的布置之上提供紧凑的布置。附加地，减小了低侧开关21、高侧开关22和电容器焊盘27、28之间的距离，这使得能够减小开关21、22和电容器焊盘27、28之间的距离并且减小功率回路的电感值。
53.在一些实施例中，第一电容器焊盘27被借助于竖向导电连接而与半导体模块的接地层电耦合。接地层可以是其上安装有低侧开关21的源极焊盘29的导电层，或者可以是与其上安装有低侧开关21的源极焊盘29的层分离的层。图3至图7图示根据各种实施例的半导体模块，半导体模块包括在半导体模块的第一电容器焊盘27和接地层之间的竖向导电连接。
54.图3a图示根据实施例的半导体模块50的顶视图并且图3b图示根据实施例的半导体模块50的横截面视图。与在图2中图示的实施例类似，半导体模块50包括低侧开关21和高侧开关22，其被布置成在横向上彼此相邻并且被通过导电层23串联地电耦合。低侧开关21是由竖向晶体管器件提供的并且具有在第一侧30上的源极焊盘29，其被安装在耦合到接地封装焊盘24的第一导电层33上并且被电连接到第一导电层33。被布置在相对的第二侧32上的漏极焊盘31面朝上并且被电连接到导电层23。高侧开关22也是由竖向晶体管器件提供的并且具有被布置在第二侧37上的漏极焊盘36，其被布置在耦合到vin封装焊盘25的第二导电层38上并且被电连接到第二导电层38。被布置在第一表面35上的源极焊盘34面朝上并且被电耦合到第三导电层23。
55.如在图3a的顶视图中可以更容易地看到的那样，第三导电层23包括其中布置有第一电容器焊盘27的第一开口39和其中布置有第二电容器焊盘28的第二开口40。第一电容器焊盘27与限定开口39的侧壁间隔开，从而第一电容器焊盘27与第三导电层23电绝缘。第一开口39以及因此第一电容器焊盘27被布置成在竖向上在低侧开关21的第二侧32上方。第二电容器焊盘28与限定第二开口40的侧壁间隔开，从而第一电容器焊盘28与第三导电层23电绝缘。第二开口40和第二电容器焊盘28被布置成在竖向上在高侧开关22的第一侧35上方。
56.电绝缘层41被布置在低侧开关的第二侧32上并且跨低侧开关21和高侧开关22之间的间隙延伸并且在高侧开关22的第一侧上方延伸。分别地，电绝缘层41将竖向上在低侧开关21和高侧开关22的上表面上方的第三导电层23并且还将电容器焊盘27、28与在第一低侧开关21和高侧开关22的上表面上的漏极焊盘31和源极焊盘34间隔开，以及使第一电容器焊盘27和第二电容器焊盘28与在第一低侧开关21和高侧开关22的上表面上的漏极焊盘31和源极焊盘34电绝缘。
57.第三导电层23被通过延伸通过电绝缘层41的多个导电通孔51电耦合到漏极焊盘31。高侧开关22的源极焊盘34被通过延伸通过电绝缘层41的多个导电通孔52电耦合到第三导电层23。低侧开关21和高侧开关22的侧面嵌入在其上布置有电绝缘层41的进一步的电介质层63中。
58.在图3中图示的实施例中，第一电容器焊盘27被通过在第一电容器焊盘27和第一导电层33之间在z方向上竖向地延伸的竖向导电连接53电耦合到第一导电层33和接地封装焊盘24。竖向连接53的部分位于低侧开关21的本体中并且延伸通过低侧开关21的本体。竖向连接53由在低侧开关21的第二侧32和第一侧30之间延伸的导电通孔55形成。导电通孔55被通过衬垫形成在低侧开关21中的通孔的侧壁的电绝缘部54与低侧开关21的材料电绝缘。被布置在低侧开关21中的导电通孔55延伸到延伸通过位于低侧开关21的第二侧32上的电绝缘层41的导电通孔56中。因此，竖向连接53由导电通孔55和56的堆叠形成。
59.在图3中图示的实施例中，接地封装焊盘24在竖向上位于低侧开关21和第一导电层33之下，并且被通过进一步的绝缘层58与第一导电层33间隔开。
60.第一导电层33被通过延伸通过进一步的绝缘层58并且在接地封装焊盘24和第一导电层33之间延伸的多个导电通孔57电连接到接地封装焊盘24。
61.在图3中图示的实施例中，第二电容器焊盘28被通过在第二电容器焊盘28和第二导电层38之间延伸的竖向导电连接59电耦合到vin封装焊盘25。第二竖向连接59包括导电通孔60，导电通孔60位于高侧开关22的本体中并且从第一侧35延伸通过高侧开关22的本体
到达第二侧37，并且被通过衬垫布置在高侧开关22的材料中的通孔或过孔的侧壁的电绝缘部61与高侧开关23的本体电绝缘。导电通孔62也位于高侧开关22的第一表面34和延伸通过电绝缘层41并且位于导电通孔60上方并且被连接到导电通孔60的第二电容器焊盘28之间。vin封装焊盘33在竖向上位于高侧开关22下方。第二导电层38被通过延伸通过第二电绝缘层58的多个导电通孔64电连接到vin封装焊盘33。
62.半导体模块50可以由实质上平坦的电绝缘层58、63、41和导电层24、25、26；33、38；23的堆叠形成，其中低侧开关21和高侧开关22被嵌入在电绝缘材料的层63中。半导体模块50可以被认为具有层叠的或嵌入的结构。各导电层被通过导电通孔在竖向方向上连接。在一些实施例中，电绝缘层和邻接的导电层中的一个或多个可以是由预先形成的中介体布置(例如电路板类型的布置)形成的。
63.功率级的功率回路18在图3中由短划线指示。电容器焊盘27、28的分别在低侧开关21和高侧开关22上方的堆叠布置使得能够有在半桥配置和在电容器焊盘27、28之间延伸的电容器之间的更小的距离，这导致在有效回路面积上的减小。附加地，电流沿着通孔55、60的表面流动，减小了竖向回路并且将功率回路18的电感减小到例如小于0.2 nh。
64.在图3中图示的实施例中，电容器焊盘27、28具有横向区域和位置，使得在xy平面中的区域分别完全重叠于在竖向方向或z方向上在下方的低侧开关21和高侧开关22，如可以通过低侧开关21和高侧开关22的侧面65、66的位置看到的那样。在其它实施例中，电容器焊盘27、28可以分别在竖向上部分地重叠于低侧开关21和高侧开关22。例如，第一电容器焊盘27的一部分在低侧开关21的一个或多个侧面上方延伸并且跨过该一个或多个侧面延伸，使得其一部分在横向上被定位为相邻于低侧开关21的一个或多个侧面并且在竖向上被定位为在电绝缘层63上方。
65.图4a至图4c图示包括在图3中图示的布置的半导体模块70的三个顶视图。图4a图示其中示出第三导电层23的顶视图。图4b图示其中第三导电层23已经被移除并且可以看到低侧开关21、高侧开关22的顶视图。还图示了低侧开关21上方的第一电容器焊盘27和高侧开关22上方的第二电容器焊盘28的位置。图4c图示其中图示了提供vin封装焊盘38、接地封装焊盘24和导电通孔64的最下方的导电层的顶视图。
66.如在图4b中最容易看到的那样，低侧开关21被朝向封装模块70的第一横向侧定位，并且跨半导体模块70的大部分宽度延伸。低侧开关21和高侧开关22的每个具有实质上矩形的形状，并且在该实施例中，低侧开关21具有比高侧开关22大的面积。在其它实施例中，低侧开关21和高侧开关22可以具有实质上相同的面积。高侧开关22被布置成使得其长边实质上垂直于低侧开关21的长边。
67.半导体模块70还包括控制芯片71，其可以包括用于驱动低侧开关21和高侧开关22的栅极的栅极驱动器电路。控制芯片71被布置成在横向上相邻于低侧开关21和高侧开关22。
68.第一电容器焊盘27在竖向上位于低侧开关21上方。在该实施例中，第一电容器焊盘27的整个区域在竖向上重叠于低侧开关21的顶部侧。类似地，第二电容器焊盘28位于高侧开关22的上表面上方并且其区域完全与高侧开关22的上表面重叠。电容器焊盘27、28分别朝向低侧开关21和高侧开关22的彼此面对并且实质上彼此对准的侧面65、66定位，使得电容器可以被安装在电容器焊盘27、28上，其跨低侧开关21和高侧开关22的侧面65、66之间
的间隙延伸并且实质上垂直于侧面65、66。
69.半导体模块70包括输出端子26，其在横向上被定位为相邻于低侧开关21并且在低侧开关21外周并且实质上跨模块70的宽度延伸。提供低侧开关21的漏极31和高侧开关22的源极34之间的串联连接的第三导电层23具有横向延伸以使得其位于低侧开关21的整个区域、高侧开关22的整个区域和输出节点端子26的整个区域之上。通过包括在位于低侧开关21和高侧开关22上方的部分之间的倾斜面以使得第三导电层23的一部分位于模块70的被布置在高侧开关22、低侧开关21和控制芯片71之间的区的上方，来增加导电层23的面积。由于用于电容器的接触焊盘27、28分别位于在低侧开关21和高侧开关22上方的第三导电层23的开口39、40内而不是被定位为在横向上相邻于第三导电层23并且在横向上相邻于低侧开关21、高侧开关22(例如在控制芯片71与高侧开关22和低侧开关21的侧面之间)，因此使得导电层23的在面积上的这种增加成为可能。
70.第三导电层23可以在单个平面中在高侧开关22和低侧开关21的顶部侧32、35上方以及在输出节点端子26的顶表面上方延伸。导电层23可以被通过多个导电通孔52、51电耦合到高侧开关22的源极焊盘34和低侧开关21的漏极焊盘31并且被通过多个导电通孔72电耦合到上部导电节点26的上表面。
71.在图4c的顶视图中，可以看到栅极焊盘73在高侧开关22的顶部侧35上的位置。栅极焊盘73被通过导电连接74电连接到控制芯片71。低侧开关21具有源极向下布置，使得栅极焊盘75位于相邻于源极焊盘30的下表面29上。
72.图4d图示根据实施例的半导体模块70的顶视图，并且图4e是低侧开关21的沿着图4d的线a
‑
a的横截面视图。半导体模块70具有与在图4a至图4c中示出的类似的布局，但是在低侧开关21的栅极焊盘75的布置上不同。在图4d和图4e中图示的实施例中，低侧开关21具有源极向下布置并且包括硅通孔76，从而栅极焊盘75被布置在与低侧开关21的漏极焊盘31相邻的上表面32上。
73.图5a图示根据实施例的提供功率级的半导体模块80的顶视图并且图5b图示半导体模块80的侧视图，功率级包括具有半桥配置的两个开关和用于解耦电容器的焊盘。半导体模块80的布置与图3中图示的半导体模块50的不同之处在于被用于将第二电容器焊盘28电耦合到第二导电层38和vin电位的竖向导电连接59。
74.在半导体模块80中，高侧开关22包括在其第一表面35上的导电焊盘81，其被定位为相邻于源极焊盘34并且相邻于晶体管器件的由框82示意性地指示的有源区。对于mosfet器件而言，有源区82典型地包括晶体管器件的有源沟槽。在该实施例中，高侧开关22的本体83(即提供竖向晶体管器件和高侧开关22的管芯的半导体材料)处在vin电位。在有源区域82之外的区中本体83由高掺杂的半导体(典型地为高掺杂的硅)形成。本体83被借助于高侧开关22的相对的侧37上的漏极焊盘36耦合到第二导电层38。位于高侧开关22的相对的上部侧35上的焊盘81也被借助于高侧开关22的本体耦合到第二导电层38和vin电位。
75.图5c图示在焊盘81和本体83之间的连接的布置上与在图5a和图5b中图示的实施例不同的半导体模块80的横截面视图。有源区82的最上面的部分具有一定的掺杂水平，其由于处理的原因而类似于本体83的非有源区的最上面的部分——其在图5c中利用参考标号85指示——的掺杂水平。该顶部区85具有更高的电阻和对于在焊盘81和位于高侧开关22的相对的侧上的漏极焊盘36之间的连接的总电阻的更大的贡献。可以通过包括由本体83的
包括更高掺杂水平的区形成的沉降部86来降低该电阻。沉降部86被定位为相邻于有源区82并且从上部侧35延伸通过更低掺杂的区85而至少到达本体83的高掺杂的区。在一些实施例中，沉降部延伸到高侧开关22的相对的下部侧37。
76.位于高侧开关22上方的第二电容器焊盘28位于在高侧开关22的第一表面35上的该焊盘81的上方。第二电容器焊盘28被通过导电通孔84和高侧开关22的本体83的材料电耦合到vin电位和第二导电层38，导电通孔84从第二电容器焊盘28延伸通过电绝缘层41到达位于高侧开关的上表面35上的焊盘81，高侧开关22的本体83的材料被电耦合到位于高侧开关22的相对的侧37上的漏极焊盘36，其进而被电连接到第二导电层38和vin封装焊盘25。
77.第一电容器焊盘27被通过竖向导电连接53电耦合到第一导电层24和接地电位，竖向导电连接53延伸通过低侧开关21的本体并且包括与低侧开关21的本体和导电通孔56电绝缘的导电通孔55，如在图3中图示的半导体模块50中那样。
78.在其它实施例中，省略电绝缘层41和导电通孔84，并且电容器焊盘28被直接布置在高侧开关22的上表面35上。
79.图5d图示其中用于电容器的焊盘27、28可以分别被直接布置在高侧开关22的上表面35和低侧开关21的上表面32上的半导体模块80的横截面视图。第三导电层23是由具有用于第一电容器焊盘27和第二电容器焊盘28的开口88的接触夹具87提供的。开口88具有横向尺寸和形状，使得第一电容器焊盘27和第二电容器焊盘28这两者以及低侧开关21和高侧开关22的外周区暴露在开口88的底部处。夹具87被布置在高侧开关22的上表面35和低侧开关21的上表面32上，使得第一电容器焊盘27和第二电容器焊盘28中的每个被布置在孔88的底部处。在图5d中未图示的电容器可以被安装在该孔88中，并且在第一电容器焊盘27和第二电容器焊盘28之间延伸，桥接低侧开关21和高侧开关22的邻近的侧面之间的间隙。这种布置对于具有诸如pqfn封装——其是在不使用层叠处理来嵌入低侧开关21和高侧开关22的情况下制备的——的封装的模块而言可以是有用的。
80.图6a图示根据实施例的提供功率级的半导体模块90的顶视图并且图6b图示半导体模块90的侧视图，功率级包括具有半桥配置的两个开关和用于解耦电容器的焊盘。半导体模块90在有关于低侧开关21的在第一电容器焊盘27和第一导电层24之间的第一竖向连接53的布置上与在图3中图示的半导体模块50不同。在半导体模块90中，竖向导电连接53的一部分具有导电层91的形式，导电层91位于低侧开关21的侧面65上而不是位于在所有侧上被由低侧开关21的材料围绕的导电通孔中。位于侧面65上的导电层91可以被通过位于低侧开关21的侧面65上的电绝缘层92与低侧开关21电绝缘。第一竖向连接53还包括延伸通过位于低侧开关21的顶表面32上的电绝缘层41的导电通孔56。这种在侧面上的层的布置与形成通过提供开关的半导体管芯的厚度的导电通孔相比可以是更容易制造的。
81.在半导体模块90中，将第二电容器焊盘28电连接到第二导电层38的第二竖向导电连接59还包括采用层的形式的部分93，其位于高侧开关22的侧面66上而不是位于在所有侧上被由高侧开关22的材料围绕的导电通孔中。导电层93可以被通过位于侧面66上的隔离层94与高侧开关22的本体电绝缘。在其中高侧开关22的本体处在vin电位处的实施例中，对于导电层93而言还可能的是直接位于侧面66上。第二竖向导电连接59还包括延伸通过电绝缘层41并且因此与第二电容器焊盘28和第二导电层38这两者接触的导电通孔62。
82.对于低侧开关21和高侧开关22这两者而言在半导体模块内的第一竖向连接53和
第二竖向连接59的布置可以是相同的，或者可以是不同的。例如，半导体模块90的竖向导电连接53、59中的一个可以是借助于如在图3中图示的实施例中使用的导电通孔来提供的，并且竖向导电连接53、59中的另一个具有在相应的开关21、22的侧面上延伸的部分，如例如在图6中图示的那样。
83.在图6中图示的半导体模块90中，第一电容器焊盘27和第二电容器焊盘28可以部分地重叠于与低侧开关21和高侧开关22，并且可以在分别由侧面65、66提供的低侧开关21和高侧开关22的外周边缘上延伸。
84.在一些实施例中，电容器焊盘27、28中的一个或这两者可以在竖向上位于相应的开关的上方但是不与相应的开关重叠。在该实施例中，电容器焊盘被布置成在横向上在低侧开关21和高侧开关22的彼此面对的侧面65、66之间。与其中电容器焊盘27、28被布置成在横向上相邻于开关的并非彼此面对的侧面的布置相比，该实施例可以被用于节省横向空间，例如节省在y方向上的空间。如果电容器的尺寸适合于匹配在开关21、22的彼此面对的侧面65、66之间的可用空间中，则可以使用该实施例。
85.在一些实施例中，例如在参照图2至图6描述的实施例中，半导体模块是以其中电容器焊盘27、28从模块外部可接入的形式提供的，从而合期望的额定值的电容器可以被安装在电容器焊盘27、28上并且被电耦合到电容器焊盘27、28。例如，电容器可以被焊接到电容器焊盘27、28。在其中半导体模块包括提供模块外表面的模制化合物的实施例中，电容器焊盘27、28可以被从模制化合物中暴露。在其中模块包括上部电绝缘层的实施例(例如层叠的或所谓的嵌入芯片类型的模块)中，第一电容器焊盘27和第二电容器焊盘28可以被从上部层的电绝缘材料暴露，并且是从模块90的顶表面96从模块90的外部可接入的。封装焊盘24、25、26被布置在模块90的相对的侧95上。这些实施例对于其中电容值取决于电路的用途和操作的应用而言可以是有用的，从而可以针对其中使用模块的特定应用和电路选择具有合适的电容的电容器。
86.在一些实施例中，半导体模块进一步包括被安装在电容器焊盘27、28上并且被电连接到电容器焊盘27、28的电容器。这些实施例对于其中事先已知电容的适当值的标准化电路而言可以是有用的。
87.在一些实施例中，半导体模块可以包括多于一个的半桥配置，每个半桥配置包括低侧开关和高侧开关。例如，半导体模块可以包括三个半桥配置以提供三相逆变器电路。模块内的每个半桥配置可以具有使制造简化的相同配置。然而，每个开关和半桥的配置可以取决于特定电路的要求而不同。
88.在一些实施例中，半导体模块被提供有嵌入的电容器。在这些实施例中，电容器焊盘27、28位于模块的电绝缘层内并且不是从模块外部自由地可接入的。
89.图7a图示模块100的顶视图并且图7b图示模块100的侧视图，模块100除了提供包括具有半桥配置的两个开关和用于解耦电容器的焊盘的功率级之外，还包括嵌入的解耦电容器101。电容器101被安装在竖向上位于低侧开关21上方的第一电容器焊盘27和竖向上位于高侧开关22上方的第二电容器焊盘28上并且被电耦合在第一电容器焊盘27和第二电容器焊盘28之间。
90.第一电容器焊盘27被通过第一竖向连接53耦合到接地封装焊盘24并且第二电容器焊盘28被通过第二竖向连接结构59电耦合，第一竖向连接53包括延伸通过低侧开关21的
本体到达接地封装焊盘24的导电通孔55，第二竖向连接结构59包括延伸通过高侧开关22的本体到达vin封装焊盘25的导电通孔。
91.电容器101被嵌入在绝缘层102内，绝缘层102位于如下之上并且覆盖如下：第三导电层23以及低侧开关21和高侧开关22的顶部侧32、35以及电容器101。封装接触焊盘24、25位于半导体模块100的相对的表面103上。
92.在该实施例中，第一导电层和接地封装焊盘24是由引线框的其上安装有低侧开关21并且特别是低侧开关21的源极焊盘29的第一管芯焊盘提供的。类似地，第二导电层38和vin封装焊盘25是由引线框的其上安装有高侧开关22并且特别是高侧开关22的漏极焊盘36的第二管芯焊盘提供的。第三导电层23被通过一个或多个导电通孔电耦合到引线框的进一步的部分，该进一步的部分位于模块100的在图7b的横截面视图中不能看到的平面中。
93.其中单个导电部分提供第一导电层33和接地封装焊盘24并且单个导电部分提供第二导电层38和vin封装焊盘25的布置(诸如引线框)也可以被使用在根据参照图2至图6描述的实施例的模块中。
94.为了容易描述而使用诸如“下方”、“下面”、“下部”、“上方”和“上部”等的空间相对术语来解释一个元素相对于第二元素的定位。这些术语意图涵盖器件的除了与在各图中描绘的那些不同的不同定向之外的不同的定向。进一步地，诸如“第一”、“第二”等的术语也被用于描述各种元件、区、区段等并且也不意图进行限制。贯穿于描述，同样的术语指代同样的元素。
95.如在此使用的那样，术语“具有”、“包含”、“包括”和“包括有”等是开放式术语，其指示存在所声明的元素或特征但是不排除附加的元素或特征。量词“一”、“一个”和指代词“该”意图包括复数以及单数，除非上下文另外清楚地指示。要理解的是，除非另外具体指出，否则在此描述的各种实施例的特征可以被彼此组合。
96.虽然已经在此图示和描述了具体的实施例，但是本领域普通技术人员将领会，在不脱离本发明的范围的情况下，各种各样的替换的和/或等同的实现可以代替所示出和描述的具体实施例。本技术意图覆盖在此讨论的具体实施例的任何适配或变化。因此，意图的是本发明仅受权利要求及其等同物限制。