半导体装置及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及半导体装置及其制造方法。具体地说，本发明涉及适用于电源设备的半导体装置及其制造方法。
背景技术
在图1和2所示的电路中表示的半导体模块通常是已知的。图1示出了半导体模块100(所谓的2合1)，使得两个MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)101安装在一个绝缘衬底上。图2示出了半导体模块200(所谓的6合1)，使得六个MOSFET 201安装在一个绝缘衬底上。这些半导体模块100和200配置反相器装置的臂用于驱动马达。半导体模块100以两个MOSFET 101串联连接的方式配置。而且，半导体模块200以将通过串联连接MOSFET 201而得到的三个电路并联连接的方式进行配置。
在具有这种如上述常规MOSFET那样的半导体元件(半导体开关元件)的半导体模块中，仅能够使用具有臂结构的产品，使得该产品的应用受限。而且，在上述半导体模块并联连接使用的情况下，应当增加可允许电流容量的额定值下降，从而造成许多浪费。
此外，通过借助于发射极端子外部连接部件、集电极端子外部连接部件和栅极端子外部连接部件来连接多个IGBT半导体元件，从而得到的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)半导体模块是已知的。此外，使用这种IGBT半导体模块的反相器装置是已知的。在该反相器装置中，这两个IGBT半导体模块串联连接。在该串联连接中，使用了利用汇流线布线等地布线连接。通过并联连接在其内部的多个，即至少两个或者更多个IGBT半导体元件而得到该IGBT半导体模块(例如，参见专利文献1)。
结果，即使在制造具有小电流容量的半导体模块的情况下，也需要制造至少几个IGBT半导体元件。因此，存在这样的问题，即具有小电流容量的半导体模块的制造成本变得相当昂贵。此外，当减小产品尺寸时出现问题。
[专利文献1]日本专利特开No.10-84077
【发明内容】
在本发明中，通过并联和/或串联连接半导体模块中的半导体元件，提高了半导体模块的应用。
当使用其上安装了多个半导体元件的半导体模块来制造半导体装置时，可以并联和/或串联连接半导体模块中的半导体元件，这是本发明的主要特征。
本发明的目的在于提供一种半导体装置，包括具有多个半导体元件的半导体模块、和用于外部地连接该半导体模块中的半导体元件电极的外部连接端子。此外，该半导体装置的特征在于，借助外部连接端子来并联和/或串联连接每个半导体模块中的半导体元件。
该外部连接端子的特征在于，它包括用于外部地连接半导体元件的第一电极的第一外部连接端子和用于外部地连接半导体元件的第二电极的第二外部连接端子。
该外部连接端子的特征在于，它包括第三外部连接端子，用于外部地连接半导体元件的第一电极和另一个半导体元件的第二电极。
本发明的特征在于，通过借助外部连接端子外部地连接两个或者更多个半导体模块中的半导体元件的电极，以并联和/或串联连接半导体模块中的半导体元件的方式来制造半导体装置。
本发明的特征在于，借助第一外部连接端子外部地连接半导体元件的第一电极，借助第二外部连接端子外部地连接半导体元件的第二电极。
第一外部连接端子的特征在于，它安装在半导体模块的表面上，绝缘部件安装在第一外部连接端子上，第二外部连接端子安装在绝缘部件的上部和半导体部件的表面上。
其特征在于，该半导体元件的第一电极和另一个半导体元件的第二电极借助第三外部连接端子而连接。
根据本发明的半导体装置的制造方法，可以制造具有上述工作和效果的本发明的半导体装置。
本发明提供一种半导体装置，其特征在于，该装置包括第一和第二半导体模块，每个都具有至少一个半导体元件；用于存放第一和第二半导体模块的外壳；和用于将每个半导体模块的主电极引出到外壳外部的多个端子导体，使得可以借助外部连接端子并联和/或串联地连接第一半导体模块和第二半导体模块的端子导体。
外部连接端子的特征在于，它包括第一外部连接端子，用于外部地连接每个半导体模块的第一电极的端子导体，以及第二外部连接端子，用于外部地连接每个半导体模块的第二电极的端子导体。
外部连接端子的特征在于，它包括第三外部连接端子，用于将第一半导体模块的第一电极的端子导体外部地连接到第二半导体模块的第二电极的端子导体。
结果，本发明可以提供这样的电路，其中借助于实现半导体元件的并联和串联的各种外部连接端子来连接模块，作为半导体装置的一个封装。此外，在其中并联连接半导体元件的电路等中，通过匹配各个半导体模块中半导体元件的电特性，可以降低例如可允许电流容量的电特性的额定值下降。此外，由于仅仅任选数量的半导体元件可以借助外部连接端子并联地连接，因此可以将多种产品的一个封装提供为半导体装置的一个封装。据此，通过批量生产效应可以降低这些产品的制造成本。
根据本发明，半导体模块中的半导体元件可以构成为借助外部连接端子外部地连接(输出到马达)，使得半导体元件外部地连接为2合1。因此，可以将如此连接的模块用作一个MOS模块。
根据本发明，每个都具有至少一个半导体元件的半导体模块借助于外部连接端子并联和/或串联连接，以便提供作为产品的一个封装。因此，各种产品可以提供作为半导体装置的封装。此外，可以使每个产品中的部件(半导体模块)标准化，使得通过批量生产效应可以降低每个产品的制造成本。此外，在多个半导体模块中的半导体元件借助外部连接元件并联连接的产品中，与并联连接单个半导体封装产品的常规产品相比，可以降低可允许电流等的电特性的额定值下降。此外，可以广泛制造具有不同的最大可允许电流的减小了产品尺寸的封装，使得可以为用户提供丰富的产品系列。
【附图说明】
图1示出了常规MOS模块的电路；
图2示出了另一个常规MOS模块的电路；
图3是半导体装置衬底的顶视图；
图4(a)示出了MOS模块部件12的电路，(b)示出了MOS模块部件14的电路；
图5是通过外部地连接半导体装置衬底上的两个MOS模块部件而制造的半导体装置的顶视图；
图6是优选实施例1的半导体装置的电路图；
图7是以在正电极外部连接端子和负电极外部连接端子之间提供绝缘部件的方式，由半导体装置的衬底制造的半导体装置的顶视图(优选实施例2)；
图8是沿着图7的线A-A’得到的优选实施例2的半导体装置的截面图；
图9是通过外部地连接半导体装置衬底上的两个MOS模块部件制造的另一个半导体装置的顶视图(优选实施例3)；和
图10是优选实施例3的半导体装置的电路图；
【具体实施方式】
下面参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图3示出了在外部地连接本发明优选实施例的半导体装置之前的优选实施例。为了方便，将图3所示的半导体装置称作半导体装置衬底10。
外壳11提供有MOS模块部件12(第一MOS模块部件)和MOS模块部件14(第二MOS模块部件)。
图4(a)和(b)分别是MOS模块部件12和MOS模块部件14的电路图。如图4(a)和(b)所示，每个MOS模块部件12和14都提供有在外壳11中的n沟道增强型MOSFET(下文称作n-MOSFET)13(第一半导体模块)和15(第二半导体模块)。
如图3和4所示，MOS模块部件12提供有连接到关于n-MOSFET 13的漏电极(D)端子导体16，以及连接到源电极(S)的端子导体17-1和17-2。MOS模块部件14提供有连接到关于n-MOSFET 15的漏电极(D)的端子导体18-1和18-2，以及连接到源电极(S)的连接端子导体19。端子导体16、17-1、17-2、18-1、18-2和19延伸到外壳11的外部，并且它们在外壳11的外部垂直地弯曲。每个MOS模块部件12和14都提供有在图3中未示出但在图4(a)和(b)中示出的栅电极(G)。
同时，图3中示出的半导体装置衬底10仅是一个例子。因此，在本发明中，与半导体装置衬底上的漏电极连接的端子导体和与源电极连接的端子导体的布置和数量不受限制。此外，每个电极和端子导体都可以配置为集成式的。
[优选实施例1]
图5示出了半导体装置的制造方法，其中通过借助外部连接端子22、24来外部地连接图3的半导体衬底10的MOS模块12和MOS模块14，来并联连接每个MOS模块部件12和MOS模块部件14的n-MOSFET 13和15。
在图5示出的半导体装置20中，连接到MOS模块部件12的漏电极的端子导体16外部地连接到端子导体18-1和18-2，其通过正电极外部连接端子22连接到MOS模块部件14的第一和第二漏电极。同时，连接到MOS模块部件12的第一和第二源电极的端子导体17-1和17-2、以及连接到MOS模块部件14的源电极的端子导体19，借助于负电极外部连接端子24进行连接。
图6示出了通过由这种外部连接端子22和24外部地连接模块部件而制造的半导体装置20的电路。该半导体装置20是其中通过外部连接端子22、24并联连接n-MOSFET 13和15的电路。
以这种方式，通过外部地连接MOS模块部件12和14，可以制造这样的半导体装置20，其电流容量额定为每个MOS模块部件12和14的n-MOSFET 13和15的两倍。
此外，通过使每个MOS模块部件12和14中的n-MOSFET 13和15的电特性近似相同，可以降低通常所需的额定值下降。
[优选实施例2]
图7示出了由图3的半导体装置衬底10制造的另一个半导体装置。图7所示的半导体装置30在电路和外部连接结构方面与优选实施例1的半导体装置20相同。然而，在该装置30中，外部连接端子32包含覆盖导体端子16、17-1、17-2、18-1、18-2和19的矩形电导体平板，而外部连接端子34包含覆盖导体端子17-1、17-2和19的六边形电导体平板。通过在正电极外部连接端子32和负电极外部连接端子34之间提供绝缘部件(片等)，与半导体装置20相比，该装置30可以降低电感，并且进一步降低额定值下降。
图8是沿着图7所示的半导体装置30的线A-A’得到的端子导体17-2的外围部分的局部剖面图。
如图8所示，负电极外部连接端子34设置在MOS模块部件12和14的表面上(图8中未画出)，类似于图7的顶视图所示的形状，并且进一步设置片状绝缘部件36，以便覆盖整个负电极外部连接端子34。此外，在绝缘部件36上设置正电极外部连接端子32。正电极外部连接端子32以图7的顶视图所示的形状设置。因此，在MOS模块部件12和14的表面上设置了一部分正电极外部连接端子32。此时，为了正电极外部连接端子32和负电极外部连接端子34彼此不接触，设置了绝缘部件36。
上述优选实施1和2的每个半导体装置20和30都具有使两个半导体元件并联连接的电路结构。本发明的半导体装置的电路结构并不限于该结构，且并联连接的半导体元件的数量可以是任选的。
[优选实施例3]
图9示出了由图3的半导体装置衬底10制造的又一个半导体装置。
半导体装置40以下述方式构成，即，除了正电极外部连接端子42和负电极外部连接端子44之外，还借助中间外部连接端子48外部地连接MOS模块部件12和14。图10是半导体装置40的电路图。
在半导体装置40中，通过中间外部连接端子48，与MOS模块部件12的n-MOSFET 13的第一源电极连接的端子导体17-1，外部地连接到与MOS模块部件14的n-MOSFET 15的第二漏电极连接的端子导体18-2。同时，对于与MOS模块部件12的n-MOSFET 13的漏电极连接的端子导体16的正电极外部连接端子42、以及对于与MOS模块部件14的n-MOSFET 15的源电极连接的端子导体19的负电极外部连接端子44，用于例如模块部件之间的串联连接。
通过外部地连接半导体装置衬底10，串联连接MOS模块部件12的n-MOSFET 13和MOS模块部件14的n-MOSFET 15。然后，通过借助外部端子而外部地连接模块，来制造臂结构的半导体装置40。在该半导体装置40中，串联连接两个n-MOSFET 13和15。然而，在本发明中，不限制串联连接的n-MOSFET的数量，该数量是任选的。
在本发明中，可以构成不仅是其中类似于优选实施例1和2的半导体装置20和30来并联连接n-MOSFET的电路，而且是其中类似于优选实施例3的半导体装置40来串联连接n-MOSFET的电路。此外，可以将半导体装置20或半导体装置30和半导体装置40制造为半导体装置的一个封装。因此，在本发明中，能够制造其中n-MOSFET并联和串联连接的电路作为半导体装置的一个封装。
同时，每个优选实施例的半导体装置都使用提供有n-MOSFET作为半导体元件的半导体模块。本发明中使用的半导体模块可以提供有除了n-MOSFET之外的半导体元件。本发明的半导体元件例如可以包含，诸如p-MOSFET、CMOS-FET(互补金属氧化物半导体FET)的FET、IGBT、SIT(静电感应晶体管)等等，诸如双极型晶体管和闸流晶体管等的晶体管，诸如GTO(栅极关断闸流晶体管)。
同时，安装在半导体模块上的半导体元件的数量不限于一个，可以采用任选的数量。此外，安装在所有半导体模块上的各个半导体元件的数量不必相同，以便安装在各个半导体模块上的半导体元件的数量可以不同。此外，安装在各个半导体模块上的半导体元件的类型可以不同。