[发明专利]功率半导体模块衬底及其所应用的功率半导体设备

说明书

本公开实施例提供一种功率半导体模块衬底及设备，属于半导体技术领域。其中功率半导体模块衬底包括的第一桥臂单元包括：衬底基底，以及设置于衬底基底上的沿第一方向依次设置的第二功率金属敷层、第一功率金属敷层和第三功率金属敷层；第一功率金属敷层的靠近第二功率金属敷层的一侧设有沿第二方向延伸的第一镂空结构，第三功率金属敷层的远离第一功率金属敷层的一侧设有沿第二方向延伸的第二镂空结构，第一辅助金属敷层设置于第一镂空结构内，第二辅助金属敷层设置于第二镂空结构内。这样，功率半导体模块衬底的布局紧凑合理，保证了电流分布的均匀，均衡半导体芯片之间的杂散参数，均衡信号端子到各芯片控制电极之间的距离和杂散参数。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，尤其涉及一种功率半导体模块衬底及其所应用的功率半导体设备。

背景技术

单个功率半导体芯片的通流能力有限，为扩展功率半导体模块的功率处理能力，大容量的功率半导体模块内部通常采用多芯片并联的方式组成桥臂开关。在每个桥臂开关中，为实现电流的双向流动或降低损耗，并联的芯片通常采用由控制电极控制其开关状态的晶体管芯片和具有单向导通能力的二极管芯片，其中，晶体管芯片和二极管芯片在其功率电极并联。

现有的半导体衬底的布局中，第二辅助金属敷层和第三辅助金属敷层160会将第二功率金属敷层分割，导致电流分布的不均，从而影响半导体芯片的均流程度，使晶体管芯片的热耦合程度大、杂散参数不一致。此外，由于第一栅极信号端子和第二栅极信号端子之间的距离较小，因此，功率半导体模块衬底需要进行足够的绝缘设置，不利于功率半导体模块衬底的紧凑设计。

可见，针对现有的功率半导体模块存在布局不紧凑、栅极信号连接不均衡的问题。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种功率半导体模块衬底及其所应用的功率半导体设备，至少部分解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本公开实施例提供了一种功率半导体模块衬底，所述功率半导体模块衬底包括第一桥臂单元，所述第一桥臂单元包括：

衬底基底，以及设置于所述衬底基底上的沿第一方向依次设置的第二功率金属敷层、第一功率金属敷层和第三功率金属敷层，所述第一方向与第二方向垂直；其中，

所述第一功率金属敷层的靠近所述第二功率金属敷层的一侧设有沿所述第二方向延伸的第一镂空结构，所述第三功率金属敷层的远离所述第一功率金属敷层的一侧设有沿所述第二方向延伸的第二镂空结构，第一辅助金属敷层设置于所述第一镂空结构内，第二辅助金属敷层设置于所述第二镂空结构内；以及，

所述第一功率金属敷层上设有第一功率开关，所述第一功率金属敷层通过所述第一功率开关与所述第二功率金属敷层导电连接，所述第一辅助金属敷层与所述第一功率开关信号连接，并且所述第一辅助金属敷层与所述第一功率金属敷层相绝缘设置，所述第二辅助金属敷层与所述第三功率金属敷层相绝缘设置。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述功率半导体模块衬底还包括沿所述第二方向与所述第一桥臂单元并排设置的第二桥臂单元，所述第二桥臂单元包括：

设置于所述衬底基底上的沿所述第一方向依次设置的第四辅助金属敷层、第四功率金属敷层、第三辅助金属敷层和第五功率金属敷层；其中，

所述第四功率金属敷层的靠近所述第五功率金属敷层的一侧设有沿第二方向延伸的第三镂空结构，所述第四功率金属敷层远离所述第三功率金属敷层的一侧设有第四镂空结构，所述第三辅助金属敷层设置于所述第三镂空结构内，所述第四辅助金属敷层设置于所述第四镂空结构内；以及，

所述第四功率金属敷层设有第二功率开关，所述第四功率金属敷层通过第二功率开关分别与所述第二功率金属敷层和所述第五功率金属敷层导电连接，所述第三辅助金属敷层分别与所述第四功率金属敷层和所述第五功率金属敷层绝缘设置，并且所述第三辅助金属敷层与所述第二功率开关信号连接，所述第四辅助金属敷层与所述第四功率金属敷层相绝缘设置。