半導體構件的製作方法
2023-06-02 00:13:26
本申請是Balaji Padmanabhan等人的在2015年7月24日提交的、題目為「SEMICONDUCTOR COMPONENT AND METHOD OF MANUFACTURE」的臨時專利申請號62/196,650的非臨時申請，該臨時專利申請通過引用完全併入本文，並且在本文為共同的保護主題要求其優先權。
技術領域
本實用新型一般涉及電子器件，更具體地涉及電子器件的半導體結構。
背景技術：
在過去，半導體製造商使用矽半導體材料和III-N半導體材料的組合來製造級聯器件，例如，與增強型矽器件級聯的常開的III-N耗盡型HEMT。使用這種材料組合有助於使用常開的III-N耗盡型器件來實現常閉狀態。級聯半導體器件已經在Rakesh K.Lal等人的在2013年4月11日發表的美國專利申請公開號2013/0088280A1中進行了描述。
在以不同的半導體基板材料製造出級聯器件之後，半導體構件製造商通常會以單獨的封裝保護矽器件和耗盡型器件並且經由引線框引線將在單獨封裝內的器件連接在一起以形成級聯器件。這種方式的缺點在於：增加封裝的數量會增加級聯半導體構件的成本並且由於增加的寄生效應(例如，寄生電容和寄生電感)而降低級聯器件的性能。
因此，具有級聯半導體器件會是有利的。該結構實現起來具有成本效益會是更有利的。
技術實現要素：
本實用新型的一個實施例解決的一個技術問題是防止半導體構件的成本和寄生效應的增加。
根據本實用新型的一個方面，提供一種半導體構件，包含：支撐體(102，102A)，具有表面(104)以及與所述支撐體(102，102A)集成於一體且從所述支撐體(102，102A)延伸出的第一引線(110，210)；與所述支撐體(102，102A)相鄰且與所述支撐體(102，102A)電隔離的第二引線(108，208)；具有第一部分和第二部分的基板(116)，所述基板(116)接合於所述支撐體(102，102A)；具有第一表面和第二表面的第一半導體晶片(10)，其中第一接合焊盤(18)從所述第一表面的第一部分延伸出，第二接合焊盤(20)從所述第一表面的第二部分延伸出，以及第三接合焊盤(16A，16B)從所述第一表面的第三部分延伸出，所述第二表面接合於所述基板(116)的所述第一部分，其中所述第一半導體晶片(10)由III-N半導體材料配置；具有第一端部和第二端部的第一電互連(134)，所述第一電互連(134)的所述第一端部耦接於所述第一半導體晶片(10)的所述第一接合焊盤(18)，並且所述第一電互連(134)的所述第二端部耦接於所述基板(116)的所述第二部分；與所述第一電互連(134)的所述第二端部接合的第二半導體晶片(50，70)；以及具有第一端部和第二端部的第二電互連(136)，所述第二電互連(136)的所述第一端部與所述第二引線(108)耦接，並且所述第二電互連(136)的所述第二端部與所述第二半導體晶片(70)耦接。
在一個實施例中，所述基板(116)是絕緣金屬基板，所述基板包含：第一導電材料層(124)；在所述第一導電材料層(124)上的電介質材料層(126)；形成於所述電介質材料層(126)的第一部分上的第二導電材料層(128A)，其中所述第二導電材料層(128A)用作所述絕緣金屬基板(116)的所述第一部分；以及形成於所述電介質材料層(126)的第二部分上的第三導電材料層(128B)，其中所述第三導電材料層(128B)用作所述絕緣金屬基板(116)的所述第二部分(116B)。
在一個實施例中，還包含具有第一端部和第二端部的第三電互連(132)，所述第三電互連(132)的所述第一端部與所述絕緣金屬基板(116)的所述第一部分耦接並且所述第三電互連(132)的所述第二端部與所述第一半導體晶片(10)的所述第二接合焊盤(20)耦接。
在一個實施例中，所述第二半導體晶片(50，70)具有第一表面和第二表面，並且其中源極接合焊盤(58)由所述第一表面的第一部分形成，柵極接合焊盤(56)由所述第一表面的第二部分形成，並且漏極接觸部(60)由所述第二表面形成，並且其中所述漏極接觸部(60)被接合於所述第一電互連(134)的所述第二端部。
在一個實施例中，所述第一電互連(134)的所述第二端部與所述第二半導體晶片(50)的所述源極接合焊盤(58)耦接，並且所述半導體構件還包含具有第一端部和第二端部的第三電互連(136)，所述第三電互連(136)的所述第一端部與所述第二半導體晶片(50)的所述源極接合焊盤(58)耦接，並且所述第三電互連(136)的所述第二端部與所述第二引線(208)耦接。
在一個實施例中，所述第二半導體晶片(70)包含具有第一表面和第二表面的二極體，以及其中陽極(78)由所述第一表面形成，並且陰極(76)由所述第二表面形成，並且其中所述陰極(76)被接合於所述第一電互連(134)的所述第二端部。
在一個實施例中，所述第二電互連(136)的所述第二端部與所述第二半導體晶片(70)的所述陽極(78)耦接；並且所述半導體構件還包含：與所述支撐體(102)相鄰且與所述支撐體(102)電隔離的第三引線(106，206)；耦接於所述第三引線(106，206)與所述絕緣金屬基板(116)的所述第二部分之間的第四電互連(144)；以及耦接於所述第一半導體晶片(10)的所述第三接合焊盤(16A，16B)與所述第二半導體晶片(70)的所述陽極(78)之間的第五電互連(140，142)。
根據本實用新型的一個方面，提供一種半導體構件，包含：多邊形支撐體(102，102A)，具有表面以及從所述多邊形支撐體延伸出的延長部(110，210)；具有第一部分和第二部分的基板(116)，第一導電層形成於所述基板(116)的所述第二部分(128B)上；與所述基板(116)的所述第一部分耦接的第一半導體晶片(10)，所述第一半導體晶片(10)具有第一表面和第二表面、位於所述第一表面的第一部分處的源極接合焊盤(18)、位於所述第一表面的第二部分處的漏極接合焊盤(20)以及位於所述第一表面的第三部分處的柵極接合焊盤(16A，16B)，所述第一半導體晶片(10)包含III-N半導體材料；具有第一區段和第二區段的第一夾子(134)，所述第一夾子(134)的所述第一區段與所述第一半導體晶片(10)的所述源極接合焊盤(20)耦接，並且所述第一夾子(134)的所述第二區段與所述第一導電層(128B)耦接；以及與所述第一夾子(134)的所述第二區段耦接的第二半導體晶片(50，70)，所述第二半導體晶片(50，70)具有第一表面和第二表面。
在一個實施例中，還包含與所述多邊形支撐體(102，102A)間隔開的第一引線(108，208)以及與所述多邊形支撐體(102，102A)間隔開的第二引線(106，206)，並且其中所述第二半導體晶片(50)具有在所述第一表面的第一部分處的柵極接合焊盤(56)以及在所述第一表面的第二部分處的源極接合焊盤(58)，並且所述半導體構件還包含具有第一端部和第二端部的第一電互連(136)，其中所述第一電互連(136)的所述第一端部與所述第二半導體晶片(50)的所述源極接合焊盤(58)耦接，所述第一電互連(136)的所述第二端部與所述第一引線(108，208)耦接，並且所述第二半導體晶片(50)的所述柵極接合焊盤(56)與所述第二引線(106，206)耦接。
在一個實施例中，所述第二半導體晶片(70)具有在所述第一表面處的陽極(78)以及在所述第二表面處的陰極(76)，其中所述第二半導體晶片(70)的所述陰極(76)與在所述基板(116)上的所述第一導電層(128B)耦接，所述第一電互連(136)的所述第一端部與所述第二半導體晶片(70)的所述陽極(78)耦接，所述第一電互連(136)的所述第二端部與第一引線(108，208)耦接，並且所述第二半導體晶片(70)的所述柵極接合焊盤(56)與第二引線(106，206)耦接；並且所述半導體構件還包含具有第一端部和第二端部的第二電互連(140，142)，其中所述第二電互連(140，142)的所述第一端部與所述第一半導體晶片(10)的所述柵極接合焊盤(16A，16B)耦接，並且所述第二電互連(140，142)的所述第二端部被接合於所述第二半導體晶片(70)的所述陽極(78)。
根據本實用新型的一個方面，提供一種半導體構件，包含：第一半導體晶片(10)，包含具有第一表面和第二表面的III-N半導體材料基板、在所述第一表面的第一部分處的第一接合焊盤(20)、在所述第一表面的第二部分處的第二接合焊盤(18)以及在所述第一表面的第三部分處的第三接合焊盤(16A，16B)；所述第一半導體晶片(10)的所述第二表面與基板耦接；所述第一半導體晶片(10)的所述第一接合焊盤(20)與支撐體(102，102A)耦接；以及與形成於所述基板上的第一導電層耦接的第二半導體晶片(50，70)。
本實用新型的一個實施例的一個技術效果是減小半導體構件的成本和寄生效應。
附圖說明
通過結合附圖來閱讀下面的詳細描述將會更好理解本實用新型，在附圖中相似的附圖標記指示相似的元件，並且在附圖中：
圖1是根據本實用新型的一個實施例的適合用於製造級聯配置的半導體構件的半導體晶片的頂視圖；
圖2是根據本實用新型的一個實施例的適合用於製造級聯配置的半導體構件的半導體晶片的頂視圖；
圖3是根據本實用新型的一個實施例的適合用於製造級聯配置的半導體構件的半導體晶片的剖面圖；
圖4是成級聯FET配置的半導體構件的電路圖，其中III-N器件的基板是浮置的；
圖5是成級聯FET配置的半導體構件的電路圖，其中III-N器件的基板與其源電極耦接；
圖6是成級聯FET配置的半導體構件的電路圖，其中III-N器件的基板與矽半導體器件的源電極耦接；
圖7是成級聯整流器配置的半導體構件的電路圖，其中III-N器件的基板是浮置的；
圖8是成級聯整流器配置的半導體構件的電路圖，其中III-N器件的基板與其源電極耦接；
圖9是成級聯整流器配置的半導體構件的電路圖，其中III-N器件的基板與矽半導體器件的陽極電極耦接；
圖10是根據本實用新型的另一個實施例的級聯配置的半導體構件的頂視圖；
圖11是沿圖10的剖面線11-11截取的圖10的級聯配置的半導體構件的剖面圖；
圖12是根據本實用新型的另一個實施例的級聯配置的半導體構件的頂視圖；
圖13是沿圖12的剖面線13-13截取的圖12的級聯配置的半導體構件的剖面圖；
圖14是根據本實用新型的另一個實施例的級聯配置的半導體構件的頂視圖；
圖15是根據本實用新型的另一個實施例的級聯配置的半導體構件的頂視圖；
圖16是根據本實用新型的另一個實施例的級聯配置的半導體構件的頂視圖；
圖17是沿圖16的剖面線17-17截取的圖16的級聯配置的半導體構件的剖面圖；
圖18是根據本實用新型的另一個實施例的級聯配置的半導體構件的頂視圖；
圖19是沿圖18的剖面線19-19截取的圖18的級聯配置的半導體構件的剖面圖；
圖20是根據本實用新型的另一個實施例的級聯配置的半導體構件的頂視圖；
圖21是根據本實用新型的另一個實施例的級聯配置的半導體構件的頂視圖；以及
圖22是根據本實用新型的另一個實施例的級聯配置的半導體構件的頂視圖。
為了圖示的簡潔和清晰起見，附圖中的元件並不一定是按比例繪製的，並且在不同附圖中的相同附圖標記指示相同的元件。因此，為了描述的簡單起見而省略關於熟知的步驟和元件的描述和細節。如同本文所使用的，載流電極指的是承載通過器件的電流的器件元件，例如，MOS電晶體的源極或漏極、雙極型電晶體的發射極或集電極或者二極體的陰極或陽極，並且控制電極指的是控制通過器件的電流的器件元件，例如，MOS電晶體的柵極或雙極型電晶體的基極。儘管器件在本文中被解釋為特定的n溝道或p溝道器件，或者特定的n型或p型摻雜區，但是本領域技術人員應當意識到，根據本實用新型的實施例，互補型器件也是可以的。本領域技術人員應當意識到，本文所使用的詞語「在…期間」、「在…的同時」以及「當…時」並不是動作在起始動作發生時立即發生的精確性術語，而是在起始動作與起始動作所引起的反應之間可以存在小的且合理的延遲，例如，傳播延遲。詞語「近似」、「大約」或「基本上」的使用意指元件的值具有期望很接近於所述的值或位置的參數。但是，如同本技術領域所熟知的，總是會存在妨礙值或位置正好為所陳述的值或位置的微小差異。在本技術領域中已明確的：上至大約10％(以及對於半導體摻雜濃度而言上至20％)的差異被認為是相對於所描述的精確的理想目標的合理差異。
具體實施方式
圖1是根據本實用新型的一個實施例的適合用於製造半導體構件的半導體晶片10的頂視圖。半導體晶片10具有頂表面12和底表面14(圖11中示出)，其中柵極接合焊盤16A和16B形成於頂表面12的一部分上或者由頂表面12的一些部分形成，源極接合焊盤18形成於頂表面12的另一部分上或者由頂表面12的另一部分形成，並且漏極接合焊盤20形成於頂表面12的另一部分上或者由頂表面12的另一部分形成。柵極接合焊盤16A和16B以及源極接合焊盤18形成於半導體晶片10的側面或區域22上，而漏極接合焊盤20形成於半導體晶片10的側面或區域24上。因而，半導體晶片包含III-N場效應電晶體(FET)。根據一個實施例，半導體晶片10由化合物半導體材料(例如，III族氮化物半導體材料)製成。因而，半導體晶片10可以被稱作III族氮化物半導體晶片，即，III族氮化物半導體晶片10的基板材料包括III族氮化物材料，例如，氮化鋁、氮化鎵等。III族氮化物半導體材料可以被稱作III-N半導體材料、基於III族氮化物的半導體材料、基於III-N的半導體材料等。這種材料可以被稱作主體半導體材料。半導體晶片(例如，半導體晶片10)可以被稱作半導體管芯。根據其中半導體晶片10包含III-N FET的實施例，半導體晶片10可以被稱作III-N FET或III-N電晶體。可替代地，半導體晶片10還可以被製造於基於矽的板上。
圖2是根據本實用新型的一個實施例的適合用於製造半導體構件的半導體晶片50的頂視圖。半導體晶片50具有頂表面52和底表面54(圖13中示出)，其中柵極接合焊盤56形成於頂表面52的一部分上或者由頂表面52的一部分形成，源極接合焊盤58形成於頂表面52的另一部分上或者由頂表面52的另一部分形成，並且漏極接合焊盤60形成於底表面54上或者由底表面54形成(圖13中示出)。根據一個實施例，半導體晶片50是矩形的基於矽的半導體材料，其中半導體材料可以被稱作主體半導體材料。源極接合焊盤58是具有兩組相對邊的矩形的導電材料，其中缺口62形成於源極接合焊盤58的拐角內。柵極接合焊盤56形成於缺口62的區域內。漏極接合焊盤60形成於底表面54上或者由底表面54形成。用於半導體晶片50的焊盤的位置並不是對本實用新型的限制。
圖3是根據本實用新型的一個實施例的適合用於製造半導體構件的半導體晶片70的剖面圖。半導體晶片70包含具有頂表面72和底表面74的二極體/整流器71並且可以被稱作二極體。陰極76形成於表面72上或者由表面72形成，而陽極78形成於表面74上或者由表面74形成。陰極76可以被稱作電極，並且陽極78可以被稱作電極。根據一個實施例，半導體晶片70是矩形的基於矽的半導體材料，其中半導體材料可以被稱作主體半導體材料。二極體/整流器71並不限定為基於矽的器件。
圖4是成級聯FET配置的半導體構件80的電路圖，其中半導體構件80由電晶體82和84構成。電晶體82具有柵電極82G、源電極82S和漏電極82D，而電晶體84具有柵電極84G、源電極84S、漏電極84D和主體/基板端子84B。電晶體82的漏電極82D與電晶體84的源電極84S電連接，並且電晶體82的源電極82S與電晶體84的柵電極84G電連接。漏電極84D可以被耦接用於接收用於級聯半導體構件80的第一工作電位源(例如，電位VDD),柵電極82G用作級聯半導體構件80的輸入端子，而源電極82S被耦接用於接收第二工作電位源(例如，電位VSS)。第二工作電位源VSS可以是地電位。應當指出，III-N電晶體84的基板是浮置的，因而半導體構件80被稱為處於浮置配置或基板浮置配置中。
圖5是成級聯FET配置的半導體構件90的電路圖。半導體構件包含電晶體82和84，其中電晶體82具有柵電極82G、源電極82S和漏電極82D，並且電晶體84具有柵電極84G、源電極84S、漏電極84D和主體/基板端子84B。如同半導體構件80一樣，漏電極82D與源電極84S電連接，並且源電極82S與柵電極84G電連接，漏電極84D可以被耦接用於接收用於級聯半導體構件90的第一工作電位源(例如，電位VDD)，柵電極82G用作級聯半導體構件90的輸入端子，而源電極82S被耦接用於接收第二工作電位源(例如，電位VSS)。另外，電晶體84的基板端子84B與電晶體84的源電極84S電連接。因而，電晶體84的基板耦接至與電晶體84的源電極84S和電晶體82的漏電極82D相同的電位。
圖6是成級聯FET配置的半導體構件95的電路圖。半導體構件95包含電晶體82和84，其中電晶體82具有柵電極82G、源電極82S和漏電極82D，並且電晶體84具有柵電極84G、源電極84S、漏電極84D和主體/基板端子84B。如同半導體構件80一樣，漏電極82D與源電極84S電連接，源電極82S與柵電極84G電連接，漏電極84D被耦接用於接收用於級聯半導體構件95的第一工作電位源(例如，工作電位VDD)，柵電極82G用作級聯半導體構件95的輸入端子，並且源電極82S被耦接用於接收第二工作電位源(例如，工作電位VSS)。另外，電晶體84的基板端子84B與電晶體的源電極82S電連接。因而，電晶體84的基板耦接至與電晶體82的源電極82S相同的電位。
圖7是成級聯整流器配置的半導體構件120的電路圖。半導體構件120包含二極體/整流器83和電晶體84，其中二極體83具有陽極電極83A和陰極電極83C，並且電晶體84具有柵電極84G、源電極84S、漏電極84D和主體/基板端子84B。陰極電極83C與源電極84S電連接，並且陽極電極83A與柵電極84G電連接。漏電極84D可以被耦接用於接收用於級聯半導體構件120的第一工作電位源(例如，電位VDD)，並且陽極電極83A被耦接用於接收第二工作電位源(例如，工作電位源VSS)。應當指出，III-N電晶體84的基板是浮置的，因而半導體構件120可以被稱為處於浮置配置或基板浮置配置中。
圖8是成級聯整流器配置的半導體構件125的電路圖。半導體構件125包含與電晶體84耦接的二極體/整流器83，其中二極體83具有陽極電極83A和陰極電極83C，並且電晶體84具有柵電極84G、源電極84S、漏電極84D和主體/基板端子84B。如同半導體構件120一樣，半導體構件125包含與源電極84S電連接的陰極電極83C、與柵電極84G電連接的陽極電極83A、可以被耦接用於接收用於級聯半導體構件125的第一工作電位源(例如，工作電位源VDD)的漏電極84D以及可以被耦接用於接收第二工作電位源(例如，工作電位源VSS)的陽極電極83A。另外，電晶體84的基板端子84B與電晶體84的源電極84S和二極體83的陰極電極83C電連接。因而，電晶體84的基板耦接至與電晶體84的源電極84S和二極體83的陰極電極83C相同的電位。
圖9是成級聯整流器配置的半導體構件135的電路圖。半導體構件135包含二極體/整流器83和電晶體84，其中二極體83具有陽極電極83A和陰極電極83C，並且電晶體84具有柵電極84G、源電極84S、漏電極84D和主體/基板端子84B。陰極電極83C與源電極84S電連接，並且陽極電極83A與柵電極84G電連接。漏電極84D可以被耦接用於接收用於級聯半導體構件135的第一工作電位源(例如，工作電位源VDD)，並且陽極電極83A被耦接用於接收第二工作電位源(例如，工作電位源VSS)。電晶體84的基板端子84B與陽極電極83A電連接。因而，電晶體84的基板耦接至與二極體83的陽極電極83A相同的電位。
圖10是根據本實用新型的一個實施例的包含支撐體102的半導體構件100的頂視圖，支撐體102具有與支撐體102接合的半導體晶片10和半導體晶片70。圖11是沿圖10的剖面線11-11截取的剖面圖。為了清晰起見，圖10和11在一起進行描述。在圖10中示出的是具有表面104和表面105的矩形的、導電的支撐體或支撐結構102。支撐體102並不限定為具有矩形，而是可以具有多邊形、圓形、橢圓形等形狀。半導體構件100還包含陽極引線108和陰極引線110，其中陽極引線108與支撐體102電隔離，並且陰極引線110從支撐體102延伸出。支撐體102和陰極引線110形成一個整體結構，即，陰極引線110與支撐體102一體化形成並從支撐體102延伸出。因而，陰極引線110和支撐體102形成整體結構。舉例來說，陽極引線108是具有部分108A和部分108B的「T形」結構。半導體構件100可以被配置為使得陽極引線108的位置位於陰極引線110的頂部。本實用新型並不限定於此。可替代地，半導體構件100可以被配置為使陰極引線110的位置位於陽極引線108的頂部。陽極引線108的形狀同樣並不是對本實用新型的限定。
絕緣金屬基板(例如，具有部分116A和部分116B的直接接合的銅基板116)使用接合劑122接合於表面104。直接接合的銅基板116包含在導電材料層之間的電介質材料層126。更具體地，電介質層126的一部分位於導電材料層124與導電材料層128A之間，並且電介質層126的另一部分位於導電材料層124與導電材料層128B之間。舉例來說，電介質層126是陶瓷，並且導電層124、128A和128B是銅。因而，銅層124使用接合劑122接合於表面104。用於接合劑122的合適材料包括焊料、導電性環氧樹脂、導電性管芯貼附材料等。
儘管絕緣金屬基板116被描述為通過導電材料122接合於支撐體102，但是本實用新型並不限定於此。可替代地，電絕緣材料層可以形成於支撐體102上。然後，一個或多個導電材料層可以形成於絕緣材料層上。舉例來說，導電材料層是銅。用於在導電基板(例如，引線框)上形成絕緣材料以及用於在絕緣材料上形成導電材料的技術是本領域技術人員所已知的。應當指出，半導體晶片10可以安裝於絕緣材料層，並且絕緣材料層可以是陶瓷。
半導體晶片10被安裝於或被接合於直接接合的銅基板116的部分116A。更具體地，管芯貼附材料層130形成於銅層128A上，並且半導體晶片10的表面14被布置於管芯貼附材料130內。接合劑122形成於源極接合焊盤18、漏極接合焊盤20和銅層128B上。源極接合焊盤18使用電互連(例如，夾子134)與銅層128B連接，該電互連具有通過接合劑122與源極接合焊盤18電連接的端部134A以及通過接合劑122與銅層128B電連接的端部134B。端部134A可以被稱作區段134A，並且端部134B可以被稱作區段134B。
接合劑122形成於夾子134的端部134B上，並且二極體70的陰極76通過接合劑122被安裝於或者接合於夾子134的端部134B。由矽半導體晶片70形成的二極體71的陽極78使用第二電互連(例如，夾子136)與陽極引線108電連接。更具體地，接合劑122形成於二極體71的陽極78上以及形成於陽極引線108上，而夾子136的端部136A通過接合劑122接合於陽極引線108，並且夾子136的端部136B通過接合劑122接合於二極體71的陽極78。
半導體晶片10的漏極接合焊盤20通過夾子132與支撐體102電連接，該夾子132具有通過接合劑122與漏極接合焊盤20接合的端部132B以及通過接合劑122與支撐結構102的表面104接合的端部132A；柵極接合焊盤16A和16B分別通過接合導線140和142與二極體71的陽極78電連接；半導體晶片10的源極接合焊盤18通過夾子134與陰極76電連接。接合導線(例如，接合導線140和142)可以被稱作導線接合部或接合導線。
應當指出，夾子132和136可以由導電互連(例如，接合導線)代替，並且接合導線140、142和144可以由導電夾子或互連代替。
如同本領域技術人員所清楚的，支撐體102、直接接合的銅基板116、半導體晶片10、半導體晶片70、夾子132、134和136以及接合導線140、142和144可以被包封在諸如模塑化合物之類的保護材料(未示出)中。
應當指出，管芯接收區102和引線108可以不在同一平面上。但是，本實用新型並不限定於此。應當意識到，半導體構件100可以被配置用於安裝於具有例如TO-220輪廓、TO-247輪廓、TO-264輪廓、TO-257輪廓等的通孔封裝內。
圖10和圖11所示的級聯配置與圖7所示的電路圖類似，其中圖10和11的半導體晶片10的III-N電晶體由圖7的電晶體84表示，並且圖10和11的二極體70由圖7的二極體83表示。因而，半導體構件100的半導體晶片10的III-N電晶體的基板材料(即，基板)與陽極引線108電隔離，因而是浮置的。因此，半導體構件100包含具有浮置的半導體晶片10的III-N電晶體的基板的級聯整流器配置。
圖12是根據本實用新型的另一個實施例的包含支撐體102A的半導體構件200的頂視圖，支撐體102A具有與支撐體102A接合的半導體晶片10和半導體晶片50。圖13是沿圖12的剖面線13-13截取的剖面圖。為了清晰起見，圖12和13在一起進行描述。在圖12中示出的是具有表面104的矩形的、導電的支撐體或支撐結構102A。支撐結構102A與支撐結構102類似，除了支撐體102A的引線210用作漏極引線，引線208用作源極引線，並且支撐體102A還包含與漏極引線210和源極引線208電隔離的導電結構206。因而，半導體構件200包含柵極引線206、源極引線208和漏極引線210，其中柵極引線206和源極引線208與支撐體202電隔離。舉例來說，源極引線208是具有部分208A和部分208B的「T形」結構。半導體構件200被配置為使得源極引線208位於柵極引線206與漏極引線210之間；但是，本實用新型並不限定於此。另外，引線的形狀並不是對本實用新型的限定。
具有部分116A和部分116B的直接接合的銅基板116使用接合劑122接合於表面104。直接接合的銅基板116包含在導電材料層之間的電介質材料層126。更具體地，電介質層126的一部分位於導電材料層124與導電材料層128A之間，並且電介質層126的另一部分位於導電材料層124和導電材料層128B之間。舉例來說，電介質層126是陶瓷，而導電層124、128A和128B是銅。因而，銅層124使用接合劑122接合於表面104。用於接合劑122的合適材料包括焊料、導電性環氧樹脂、導電性管芯貼附材料等。
儘管絕緣金屬基板116被描述為通過導電材料122接合於支撐體102，但是本實用新型並不限定於此。可替代地，電絕緣材料層可以形成於支撐體102上。然後，導電材料層可以形成於絕緣材料層上。舉例來說，導電材料層是銅。用於在導電基板(例如，引線框)上形成絕緣材料以及用於在絕緣材料上形成導電材料的技術是本領域技術人員所已知的。
半導體晶片10被安裝於或被接合於直接接合的銅基板116的部分116A。更具體地，管芯貼附材料層130形成於銅層128A上，而半導體晶片10的表面14被布置於管芯貼附材料130內。接合劑122形成於源極接合焊盤18、漏極接合焊盤20和銅層128B上。源極接合焊盤18使用夾子134與銅層128B連接，該夾子134具有通過接合劑122與源極接合焊盤18電連接的端部134A以及通過接合劑122與銅層128B電連接的端部134B。
接合劑122形成於夾子134的端部134B上，並且半導體晶片50的漏極接觸部60通過接合劑122被安裝於或者接合於夾子134的端部134B。接合劑122形成於源極接合焊盤58上以及形成於源極引線208上。源極接合焊盤58使用夾子136與源極引線208電連接。更具體地，夾子136的端部136A通過接合劑122接合於源極引線208，並且夾子136的端部136B通過接合劑122接合於源極接合焊盤58。
半導體晶片10的漏極接合焊盤20通過夾子132與支撐體102電連接，該夾子132具有通過接合劑122與漏極接合焊盤20接合的端部132B以及通過接合劑122與導電層128A接合的端部132A；柵極接合焊盤16A和16B分別通過接合導線140和142與源極接合焊盤58電連接；半導體晶片10的源極接合焊盤18通過夾子134與半導體晶片50的漏極接觸部60電連接；以及柵極引線206通過接合導線144接合於柵極接合焊盤56。接合導線(例如，接合導線140、142和144)可以被稱作導線接合部或接合導線。
應當指出，夾子132和136可以由導電互連(例如，接合導線)代替，並且接合導線140、142和144可以由導電夾或互連代替。
如同本領域技術人員所清楚的，支撐體102、直接接合的銅基板116、半導體晶片10、半導體晶片50、夾子132、134和136以及接合導線140、142和144可以被包封在諸如模塑化合物之類的保護材料(未示出)中。
應當指出，管芯接收區102和引線108可以不在同一平面上。然而，本實用新型並不限定於此。應當意識到，半導體構件200可以位於TO-220封裝、TO-247封裝、TO-264封裝、TO-257封裝等等中。
應當指出，圖12和圖13所示的級聯配置可以由圖4所示的電路圖表示，其中圖12和13的半導體晶片10的III-N電晶體由圖4的電晶體84表示，並且圖12和13的矽電晶體50由圖4的電晶體82表示。因而，半導體構件200的半導體晶片10的III-N電晶體的基板材料(即，基板)與半導體構件200的源極引線208、漏極引線210及柵極引線206電隔離，因而是浮置的。因此，半導體構件100包含具有浮置的半導體晶片10的III-N電晶體的基板的級聯FET配置。
圖14是根據本實用新型的一個實施例的包含支撐體102A的半導體構件250的頂視圖，支撐體102A具有與支撐體102A接合的且被配置用於安裝在QFN封裝中的半導體晶片10和半導體晶片70。支撐體102A與圖10中的支撐體102類似，除了支撐體102A沒有陰極引線110。因而，關於支撐體102的描述適用於支撐體102A，但是支撐體102A沒有陰極引線110。
圖15是根據本實用新型的一個實施例的包含支撐體102B的半導體構件300的頂視圖，支撐體102B具有與支撐體102B接合的且被配置用於安裝在QFN封裝中的半導體晶片10和半導體晶片50。支撐體102B與圖12中的支撐體102類似，除了支撐體102B缺少漏極引線210。因而，關於支撐體102的描述適用於支撐體102B，但是支撐體102B沒有漏極引線210。
圖16是根據本實用新型的一個實施例的包含支撐體102的半導體構件400的頂視圖，支撐體102具有與支撐體102接合的半導體晶片10和半導體晶片70。圖17是沿圖16的剖面線17-17截取的剖面圖。為了清晰起見，圖16和17在一起進行描述。在圖16中示出的是具有表面104和表面105的矩形的、導電的支撐體或支撐結構102。支撐體102並不限定為具有矩形，而是可以具有多邊形、圓形、橢圓形等形狀。半導體構件400還包含陽極引線408和陰極引線410，其中陽極引線408與支撐體102電隔離，並且陰極引線410從支撐體102延伸出。支撐體102和陰極引線410形成整體結構，即，陰極引線410與支撐體102一體化形成並從支撐體102延伸出。因而，陰極引線410和支撐體102形成整體結構。舉例來說，陽極引線108是具有部分408A和部分408B的「T形」結構。半導體構件400被配置為使得陽極引線408的位置位於陰極引線410的頂部，如圖16所示。本實用新型並不限定於此。半導體構件400也可以被配置為使陰極引線410的位置位於陽極引線408的頂部。陽極引線408的形狀同樣並不是對本實用新型的限定。
絕緣金屬基板(例如，具有部分116A和部分116B的直接接合的銅基板116)使用接合劑122接合於表面104。直接接合的銅基板116包含在導電材料層之間的電介質材料層126。更具體地，電介質層126的一部分位於導電材料層124與導電材料層128之間。舉例來說，電介質層126是陶瓷，並且導電層124和128是銅。銅層124使用接合劑122接合於表面104。用於接合劑122的合適材料包括焊料、導電性環氧樹脂、導電性管芯貼附材料等。
儘管絕緣金屬基板116被描述為通過導電材料122接合於支撐體102，但是本實用新型並不限定於此。可替代地，電絕緣材料層可以形成於支撐體102上。然後，導電材料層可以形成於絕緣材料層上。舉例來說，導電材料層是銅。用於在導電基板(例如，引線框)上形成絕緣材料以及用於在絕緣材料上形成導電材料的技術是本領域技術人員所已知的。
半導體晶片10被安裝於或被接合於直接接合的銅基板116的部分116A。更具體地，管芯貼附材料層130形成於銅層128上，並且半導體晶片10的表面14被布置於管芯貼附材料130內。接合劑122形成於源極接合焊盤18、漏極接合焊盤20和銅層128上。源極接合焊盤18使用電互連(例如，夾子134)與銅層128連接，該夾子134具有通過接合劑122與源極接合焊盤18電連接的端部134A以及通過接合劑122與銅層128電連接的端部134B。
二極體70的陰極76通過接合劑122安裝於或接合於銅層128。因而，半導體晶片10的基板、二極體70的陰極76以及半導體晶片10的源極處於相同的電位。由半導體晶片70形成的二極體71的陽極78使用第二電互連(例如，夾子136)與陽極引線408電連接。更具體地，接合劑122形成於二極體70的陽極78上以及形成於陽極引線408上，而夾子136的端部136A通過接合劑122接合於陽極引線108，並且夾子136的端部136B通過接合劑122接合於二極體71的陽極78。夾子136將二極體71的陽極78電耦接至陽極引線408。
半導體晶片10的漏極接合焊盤20通過夾子132與支撐體102電連接，該夾子132具有通過接合劑122與漏極接合焊盤20接合的端部132B以及通過接合劑122與支撐結構102的表面104接合的端部132A；柵極接合焊盤16A和16B分別通過接合導線140和142與二極體70的陽極78電連接；半導體晶片10的源極接合焊盤18通過夾子134和銅層128與陰極76電連接。接合導線(例如，接合導線140和142)可以被稱作導線接合部或接合導線。
應當指出，夾子132和136可以由導電互連(例如，接合導線)代替，並且接合導線140、142和144可以由導電夾或互連代替。
如同本領域技術人員所清楚的，支撐體102、直接接合的銅基板116、半導體晶片10、半導體晶片70、夾子132、134和136以及接合導線140、142和144可以被包封在諸如模塑化合物之類的保護材料(未示出)中。
應當指出，管芯接收區102和引線108可以不在同一平面上。然而，本實用新型並不限定於此。應當意識到，半導體構件10可以被配置用於安裝在具有例如TO-220輪廓、TO-247輪廓、TO-264輪廓、TO-257輪廓等的通孔封裝中。
圖16和17所示的級聯配置可以由圖8所示的電路圖表示，其中圖16和17的半導體晶片10的III-N電晶體由圖8的電晶體84表示，並且圖16和17的二極體70由圖8的二極體83表示。因而，半導體構件400的半導體晶片10的III-N電晶體的基板材料(即，基板)與III-N電晶體的源極以及二極體71的陰極76電連接。因此，半導體構件400包括級聯整流器配置，在該級聯整流器配置中，III-N電晶體10的基板處於與半導體晶片10的III-N電晶體的源極以及二極體71的陰極76相同的電位。
圖18是根據本實用新型的另一個實施例的包含支撐體102的半導體構件500的頂視圖，支撐體102具有與支撐體102接合的半導體晶片10和半導體晶片50。圖19是沿圖18的剖面線19-19截取的剖面圖。為了清晰起見，圖18和19在一起進行描述。在圖18中示出的是具有表面104的矩形的、導電的支撐體或支撐結構102。半導體構件500還包含柵極引線506、源極引線508和漏極引線510，其中柵極引線506和源極引線508與支撐體102電隔離。舉例來說，源極引線508是具有部分508A和部分508B的「T形」結構。半導體構件500被配置為使得源極引線508位於柵極引線506與漏極引線510之間；然而，本實用新型並不限定於此。引線的形狀並不是對本實用新型的限定。
絕緣金屬基板(例如，具有部分116A和部分116B的直接接合的銅基板116)使用接合劑122接合於表面104。直接接合的銅基板116包含在導電材料層之間的電介質材料層126。更具體地，電介質層126的一部分位於導電材料層124與導電材料層128之間。舉例來說，電介質層126是陶瓷，並且導電層124和128是銅。因而，銅層124使用接合劑122接合於表面104。用於接合劑122的合適材料包括焊料、導電性環氧樹脂、導電性管芯貼附材料等。
儘管絕緣金屬基板116被描述為通過導電材料122接合於支撐體102，但是本實用新型並不限定於此。可替代地，電絕緣材料層可以形成於支撐體102上。然後，導電材料層可以形成於絕緣材料層上。舉例來說，導電材料層是銅。用於在導電基板(例如，引線框)上形成絕緣材料以及用於在絕緣材料上形成導電材料的技術是本領域技術人員所已知的。
半導體晶片10被安裝於或被接合於直接接合的銅基板116的部分116A。更具體地，管芯貼附材料層130形成於銅層128上，並且半導體晶片10的表面14被布置於管芯貼附材料130內。接合劑122形成於源極接合焊盤18、漏極接合焊盤20和銅層128上。源極接合焊盤18使用夾子134與銅層128連接，該夾子134具有通過接合劑122與源極接合焊盤18電連接的端部134A以及通過接合劑122與銅層128電連接的端部134B。
接合劑122形成於銅層128上，並且半導體晶片50的漏極接觸部60通過接合劑122被安裝於或者接合於端部128。因而，半導體晶片10的基板、半導體晶片10的源極以及半導體晶片50的漏極處於相同的電位。接合劑122形成於源極接合焊盤58上以及形成於源極引線508上。源極接合焊盤58使用夾子136與源極引線208電連接。更具體地，夾子136的端部136A通過接合劑122接合於源極引線508，並且夾子136的端部136B通過接合劑122接合於源極接合焊盤58。
半導體晶片10的漏極接合焊盤20通過夾子132與支撐體102電連接，該夾子132具有通過接合劑122與漏極接合焊盤20接合的端部132B以及通過接合劑122與導電層128A接合的端部132A；柵極接合焊盤16A和16B分別通過接合導線140和142與源極接合焊盤58電連接；半導體晶片10的源極接合焊盤18通過夾子134與半導體晶片50的漏極接觸部60電連接；並且柵極引線506通過接合導線144與柵極接合焊盤56電接合。接合導線(例如，接合導線140、142和144)可以被稱作導線接合部或接合導線。
應當指出，夾子132和136可以由導電互連(例如，接合導線)代替，並且接合導線140、142和144可以由導電夾或互連代替。
如同本領域技術人員所清楚的，支撐體102、直接接合的銅基板116、半導體晶片10、半導體晶片50、夾子132、134和136，以及接合導線140、142和144可以被包封在諸如模塑化合物之類的保護材料(未示出)中。
應當指出，管芯接收區102和引線508可以不在同一平面內。然而，本實用新型並不限定於此。應當意識到，半導體構件500可以被配置用於安裝在具有例如TO-220輪廓、TO-247輪廓、TO-264輪廓、TO-257輪廓等的通孔封裝中。
應當指出，圖18和圖19所示的級聯配置可以由圖5所示的電路圖表示，其中圖18和19的半導體晶片10的III-N電晶體由圖5的電晶體84表示，並且圖18和19的半導體晶片50的矽電晶體由圖5的電晶體82表示。因而，半導體構件500的半導體晶片10的III-N電晶體的基板材料(即，基板)與半導體晶片10的III-N電晶體的源極以及半導體晶片50的矽電晶體的漏極電連接。因此，半導體構件500包含級聯場效應電晶體(FET)配置，在該配置中，半導體晶片10的III-N電晶體的基板處於半導體晶片10的III-N電晶體的源極以及矽FET 50的漏極的電位。
圖20是根據本實用新型的一個實施例的包含支撐體102的半導體構件600的頂視圖，支撐體102具有與支撐體102接合的且被配置用於安裝在通孔封裝中的半導體晶片10和半導體晶片70。支撐體102已經參照圖10進行了描述。接合導線156將半導體晶片10的基板電連接至半導體晶片70的陽極78。
圖20所示的級聯配置與圖9所示的電路圖類似，其中圖20的半導體晶片10的III-N電晶體由圖9的電晶體84表示，並且圖20的半導體晶片70的二極體71由圖9的二極體83表示。因而，半導體構件600的半導體晶片10的III-N電晶體的基板材料(即，基板)與作為半導體晶片70的陽極78的陽極引線108電連接。因此，半導體構件600包括級聯整流器配置，半導體晶片10的III-N電晶體的基板處於與從半導體晶片70製造出的二極體71的陽極相同的電位。
圖21是根據本實用新型的一個實施例的包含支撐體102的半導體構件700的頂視圖，支撐體102具有與支撐體102接合的且被配置用於安裝在通孔封裝中的半導體晶片10和二極體70。支撐體102已經參照圖10進行了描述。接合導線157將半導體晶片10的III-N電晶體的基板電連接至陽極引線108。因而，接合導線157連同夾子136一起將半導體晶片10的III-N電晶體的基板電連接至半導體晶片70的陽極78。圖21所示的級聯配置由圖9所示的電路圖表示，其中圖21的III-N電晶體10由圖9的電晶體84表示，並且圖21的二極體70由圖9的二極體83表示。因而，半導體構件700的III-N電晶體半導體晶片10的基板材料(即，基板)與陽極引線108電連接，該陽極引線108與半導體晶片70的陽極78電連接。因此，半導體構件700包括其中半導體晶片10的III-N電晶體的基板處於與從半導體晶片70製造出的二極體71的陽極78相同的電位的級聯整流器配置。
圖22是根據本實用新型的一個實施例的包含支撐體102A的半導體構件800的頂視圖，支撐體102A具有與支撐體102A接合的且被配置用於安裝於通孔封裝內的半導體晶片10和半導體晶片50。支撐體102A已經參照圖12進行了描述。半導體構件800與圖12和13的半導體構件200類似，除了接合導線158將半導體晶片10的基板連接至半導體晶片50的源極焊盤58。應當指出，圖22所示的級聯配置與圖6所示的電路圖類似，其中圖20的半導體晶片10由圖6的電晶體84表示，並且圖20的矽電晶體50由圖6的電晶體82表示。因而，半導體構件200的半導體晶片10的基板材料(即，基板)與半導體構件200的源極引線208電連接，因而處於與矽電晶體50的源極相同的電位。因此，半導體構件800包括級聯FET配置，半導體晶片10的基板處於與矽電晶體50的源極相同的電位。
儘管本文已經公開了一些優選的實施例，本領域技術人員根據前述公開內容將會清楚，在不脫離本實用新型的精神和範圍的情況下可以對這樣的實施例進行變型和修改。期望的是，本實用新型應當僅受所附的權利要求書以及適用的法律的規定和原則所要求的範圍限定。