[發明專利]功率半導體模塊襯底及其所應用的功率半導體設備

在審

• 申請號: 202010553174.6
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111682021A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 陳敏;周宇;高洪藝;李永皓;夏雨昕;孫欣楠;沈捷;李武華
• 申請（專利權）人: 上海臨港電力電子研究有限公司
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L23/495
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 馮振華

本公開實施例提供一種功率半導體模塊襯底及設備，屬于半導體技術領域。其中功率半導體模塊襯底包括的第一橋臂單元包括：襯底基底，以及設置于襯底基底上的沿第一方向依次設置的第二功率金屬敷層、第一功率金屬敷層和第三功率金屬敷層；第一功率金屬敷層的靠近第二功率金屬敷層的一側設有沿第二方向延伸的第一鏤空結構，第三功率金屬敷層的遠離第一功率金屬敷層的一側設有沿第二方向延伸的第二鏤空結構，第一輔助金屬敷層設置于第一鏤空結構內，第二輔助金屬敷層設置于第二鏤空結構內。這樣，功率半導體模塊襯底的布局緊湊合理，保證了電流分布的均勻，均衡半導體芯片之間的雜散參數，均衡信號端子到各芯片控制電極之間的距離和雜散參數。

技術領域

本公開涉及半導體技術領域，尤其涉及一種功率半導體模塊襯底及其所應用的功率半導體設備。

背景技術

單個功率半導體芯片的通流能力有限，為擴展功率半導體模塊的功率處理能力，大容量的功率半導體模塊內部通常采用多芯片并聯的方式組成橋臂開關。在每個橋臂開關中，為實現電流的雙向流動或降低損耗，并聯的芯片通常采用由控制電極控制其開關狀態的晶體管芯片和具有單向導通能力的二極管芯片，其中，晶體管芯片和二極管芯片在其功率電極并聯。

現有的半導體襯底的布局中，第二輔助金屬敷層和第三輔助金屬敷層160會將第二功率金屬敷層分割，導致電流分布的不均，從而影響半導體芯片的均流程度，使晶體管芯片的熱耦合程度大、雜散參數不一致。此外，由于第一柵極信號端子和第二柵極信號端子之間的距離較小，因此，功率半導體模塊襯底需要進行足夠的絕緣設置，不利于功率半導體模塊襯底的緊湊設計。

可見，針對現有的功率半導體模塊存在布局不緊湊、柵極信號連接不均衡的問題。

發明內容

有鑒于此，本公開實施例提供一種功率半導體模塊襯底及其所應用的功率半導體設備，至少部分解決現有技術中存在的問題。

第一方面，本公開實施例提供了一種功率半導體模塊襯底，所述功率半導體模塊襯底包括第一橋臂單元，所述第一橋臂單元包括：

襯底基底，以及設置于所述襯底基底上的沿第一方向依次設置的第二功率金屬敷層、第一功率金屬敷層和第三功率金屬敷層，所述第一方向與第二方向垂直；其中，

所述第一功率金屬敷層的靠近所述第二功率金屬敷層的一側設有沿所述第二方向延伸的第一鏤空結構，所述第三功率金屬敷層的遠離所述第一功率金屬敷層的一側設有沿所述第二方向延伸的第二鏤空結構，第一輔助金屬敷層設置于所述第一鏤空結構內，第二輔助金屬敷層設置于所述第二鏤空結構內；以及，

所述第一功率金屬敷層上設有第一功率開關，所述第一功率金屬敷層通過所述第一功率開關與所述第二功率金屬敷層導電連接，所述第一輔助金屬敷層與所述第一功率開關信號連接，并且所述第一輔助金屬敷層與所述第一功率金屬敷層相絕緣設置，所述第二輔助金屬敷層與所述第三功率金屬敷層相絕緣設置。

根據本公開實施例的一種具體實現方式，所述功率半導體模塊襯底還包括沿所述第二方向與所述第一橋臂單元并排設置的第二橋臂單元，所述第二橋臂單元包括：

設置于所述襯底基底上的沿所述第一方向依次設置的第四輔助金屬敷層、第四功率金屬敷層、第三輔助金屬敷層和第五功率金屬敷層；其中，

所述第四功率金屬敷層的靠近所述第五功率金屬敷層的一側設有沿第二方向延伸的第三鏤空結構，所述第四功率金屬敷層遠離所述第三功率金屬敷層的一側設有第四鏤空結構，所述第三輔助金屬敷層設置于所述第三鏤空結構內，所述第四輔助金屬敷層設置于所述第四鏤空結構內；以及，

所述第四功率金屬敷層設有第二功率開關，所述第四功率金屬敷層通過第二功率開關分別與所述第二功率金屬敷層和所述第五功率金屬敷層導電連接，所述第三輔助金屬敷層分別與所述第四功率金屬敷層和所述第五功率金屬敷層絕緣設置，并且所述第三輔助金屬敷層與所述第二功率開關信號連接，所述第四輔助金屬敷層與所述第四功率金屬敷層相絕緣設置。