功率晶體管模塊的制作方法
【專利摘要】功率晶體管模塊(100)包括具有第一公共功率節(jié)點(104)、分裂控制節(jié)點(106、108)和第二功率節(jié)點(114)的功率晶體管(102)。第一夾片(122)連接到第二功率節(jié)點(114)的一部分，以使通過所述控制節(jié)點的第一控制段(106)的電流被導(dǎo)入通過第一晶體管部分(110)和所述第一夾片。第二夾片(130)連接到所述第二功率節(jié)點(114)的另一部分，以使通過第二控制段(108)的電流被導(dǎo)入通過第二晶體管部分(112)和所述第二夾片。所述第一晶體管部分(110)的面積大小為所述第一晶體管部分和所述第二晶體管部分(110、112)的組合面積的大小的5-75％。分流器(126)串聯(lián)耦合到所述第一夾片。所述分流器可以直接電連接到所述功率晶體管的第一部分(110)。
【專利說明】功率晶體管模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率晶體管模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]功率晶體管模塊可用于開關(guān)模式以提供調(diào)制電流，例如，在降壓轉(zhuǎn)換器電源中?？赡芷谕谧钚』β示w管模塊功耗的同時，精確地測量功率晶體管內(nèi)的電流。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]功率晶體管模塊可以包括具有公共功率節(jié)點，如金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)功率晶體管的漏極或源極節(jié)點，或者雙極型功率晶體管的集電極或發(fā)射極節(jié)點，以及分裂控制節(jié)點，如MOS功率晶體管的柵極節(jié)點或雙極型功率晶體管的基極節(jié)點的功率晶體管?？刂乒?jié)點的第一段調(diào)制通過所述功率晶體管的第一部分的電流，而控制節(jié)點的第二段調(diào)制通過所述功率晶體管的第二部分的電流。第一功率模塊互連元件，被稱為第一夾片，連接到所述功率晶體管的相對的功率節(jié)點，其分別是所述MOS功率晶體管的源極或漏極節(jié)點，或分別是所述雙極型功率晶體管的發(fā)射極或集電極節(jié)點，以便通過所述功率晶體管的第一部分的電流被導(dǎo)入通過第一夾片。第二夾片連接到所述功率晶體管的相對的功率節(jié)點，以便通過所述功率晶體管的第二部分的電流被導(dǎo)入通過第二夾片。配置所述分裂控制節(jié)點以及第一夾片和第二夾片，以便所述功率晶體管的第一部分的面積與所述功率晶體管的第二部分的面積的比率為5%到75%。電流檢測電阻器，被稱為分流器，串聯(lián)耦合至第一夾片。分流器兩端的壓降用于估計通過所述功率晶體管的第一部分的電流。在一個替代版本中，分流器可以直接電連接到所述功率晶體管的第一部分。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1是根據(jù)實施例形成的功率晶體管模塊的透視圖。
[0005]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例可以用于功率晶體管制造的夾片陣列中的第一夾片和第二夾片。
[0006]圖3示出夾片陣列中第一夾片和第二夾片的實例的陣列。
[0007]圖4是根據(jù)替代實施例形成的功率晶體管模塊的透視圖。
[0008]圖5和圖6示出功率晶體管的替代實施例。
[0009]圖7A和7B示出根據(jù)實施例在具有不同夾片配置的功率晶體管模塊中形成的功率晶體管的實例。
[0010]圖8和圖9示出補償電路，其向帶有處于源極-下降配置的η溝道MOS功率晶體管的功率晶體管模塊的第一柵極段和第二柵極段提供等效柵極-源極偏置。
[0011]圖10是含有層疊結(jié)構(gòu)的兩個功率晶體管的功率晶體管模塊的透視圖。

【具體實施方式】
[0012]功率晶體管模塊可包括功率晶體管，其具有一個公共功率節(jié)點，如金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)功率晶體管的漏極或源極節(jié)點，或者雙極型功率晶體管的集電極或發(fā)射極節(jié)點，以及一個分裂控制節(jié)點，如MOS功率晶體管的柵極節(jié)點或雙極型功率晶體管的基極節(jié)點?？刂乒?jié)點的第一段調(diào)制通過功率晶體管的第一部分的電流，控制節(jié)點的第二段調(diào)制通過功率晶體管的第二部分的電流。第一功率模塊互連元件，稱為第一夾片，連接到功率晶體管的相對的功率節(jié)點，該節(jié)點分別是MOS功率晶體管的源極或漏極節(jié)點，或分別是雙極型功率晶體管的發(fā)射極或集電極節(jié)點，使得通過功率晶體管的第一部分的電流被導(dǎo)入通過第一夾片。第二夾片連接到功率晶體管的相對的功率節(jié)點，使得通過功率晶體管的第二部分的電流被導(dǎo)入通過第二夾片。配置分裂控制節(jié)點以及第一夾片和第二夾片，以便功率晶體管的第一部分的面積與功率晶體管的第一部分和第二部分的組合面積的比率為5%到75%。電流檢測電阻器，稱為分流器，串聯(lián)耦合至第一夾片。在一個替代版本中，分流器可以直接電連接到功率晶體管的第一部分。分流器兩端的壓降用于估計通過功率晶體管的第一部分的電流。一個可選的偏置補償電路可以向功率晶體管的第一控制節(jié)點段提供補償偏置來補償分流器兩端的壓降。
[0013]術(shù)語“夾片”指的是功率晶體管模塊的預(yù)成型導(dǎo)電互連件，其在功率晶體管從包含其他功率晶體管實例的半導(dǎo)體襯底中單個化后附接到功率晶體管。在單個化之前作為功率晶體管制作過程一部分而形成的互連元件不被認(rèn)為是夾片。
[0014]圖1是根據(jù)實施例形成的功率晶體管模塊的透視圖。功率晶體管模塊100包括功率晶體管102，它可以是，例如，MOS功率晶體管或雙極結(jié)型晶體管。為提高此說明書的可讀性，針對MOS功率晶體管來描述實施例。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，雙極型功率晶體管可以取代MOS晶體管用于實施例中。功率晶體管102具有公共第一功率節(jié)點104，它可以是實施例的一個版本中的漏極節(jié)點，或另一個版本的源極節(jié)點。功率晶體管102包括具有第一控制段106和第二控制段108的分裂控制節(jié)點。在功率晶體管102是MOS晶體管的所述實施例版本中，分裂控制節(jié)點是分裂柵極節(jié)點，第一控制段106是第一柵極段106，而第二控制段108是第二柵極段108。第一柵極段106調(diào)制通過功率晶體管102的第一部分110的電流，第二柵極段108調(diào)制通過功率晶體管102的第二部分112的電流。
[0015]在第一功率節(jié)點104是漏極節(jié)點的實施例版本中，功率晶體管102的第二功率節(jié)點114是源極節(jié)點；而在第一功率節(jié)點104是源極節(jié)點的版本中，第二功率節(jié)點114是漏極節(jié)點。在所述實施例的一個版本中，第二功率節(jié)點114可以是功率晶體管102的第一部分110和第二部分112共用的。在另一個版本中，如圖1所示，第二功率節(jié)點114可以分為兩段。在這個版本中，第二功率節(jié)點114的第一段116是功率晶體管102的第一部分110的一部分，并與第一柵極段106對齊，以便由第一柵極段106調(diào)制的電流被導(dǎo)入通過第二功率節(jié)點114的第一段116。類似地，第二功率節(jié)點114的第二段118是功率晶體管102的第二部分112的一部分，并與第二柵極段108對齊，以便由第二柵極段108調(diào)制的電流被導(dǎo)入通過第二功率節(jié)點114的第二段118。第一晶體管部分110的面積與第一晶體管部分110和第二晶體管部分112的組合面積的比率為5%到75%。在所述實施例的一個版本中，功率晶體管102可以是垂直MOS晶體管。在替代版本中，功率晶體管102可以是平面MOS晶體管。在另一個版本中，功率晶體管102可以是雙極型晶體管102，第一功率節(jié)點104可以是集電極節(jié)點或發(fā)射極節(jié)點，第二功率節(jié)點114可分別為發(fā)射極節(jié)點或集電極節(jié)點，分裂控制節(jié)點可以是基極節(jié)點，第一控制段106可以是第一基極段106，而第二控制段108可以是第二基極段108。在另一版本中，功率晶體管102可以是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。在一個版本中，功率晶體管102可形成于單晶硅上。在另一版本中，功率晶體管102可形成于氮化鎵上，例如形成于設(shè)置在單晶硅襯底上的氮化鎵外延層上。
[0016]第一功率節(jié)點104可附接且電連接到導(dǎo)電的晶體管墊120，如鍍銅墊，例如，使用導(dǎo)電性粘合劑。在功率晶體管102的第一部分110上，第一夾片122電連接到第二功率節(jié)點114，并且如果第二功率節(jié)點114的第一段116存在的話，則具體連接到第二功率節(jié)點114的第一段116上。在所述實施例中，第一夾片122可電連接到功率晶體管模塊100的第一模塊墊124，并且分流器126電連接到與第一晶體管部分110串聯(lián)的第一模塊墊124。第二模塊墊128可電連接到分流器126，形成第一電連接路徑，其按次序包括，晶體管墊120、第一晶體管部分110、第一夾片122、第一模塊墊124、分流器126和第二模塊墊128。
[0017]在功率晶體管102的第二部分112上，第二夾片130電連接到第二功率節(jié)點114，如果第二功率節(jié)點114的第二段118存在的話，則具體連接到第二功率節(jié)點114的第二段118上，并且可以電連接到第三模塊墊132，以形成第二電連接路徑，其按次序包括，晶體管墊120、第二晶體管部分112、第二夾片130和第三模塊墊132。第一夾片122和第二夾片130可以使用，例如，焊料或?qū)щ娬澈蟿╇娺B接到功率晶體管102。分流器126可使用與第一夾片122和第二夾片130相同的連接工藝電連接到第一模塊墊124和第二模塊墊128。第一夾片122、第二夾片130和分流器126可以同時電連接。
[0018]在功率晶體管模塊100的工作期間，測量分流器126兩端的壓降來估計通過第一晶體管部分I1的電流，例如通過將壓降除以分流器126的電阻值。通過功率晶體管102的總電流可按照第一晶體管部分110和第二晶體管部分112的組合面積與第一晶體管部分110的面積的比率，按比例縮放估計的第一部分的電流來估計。形成功率晶體管102使得第一晶體管部分I1的面積與第一晶體管部分110和第二晶體管部分112的組合面積的比率為5%至75%可在將功率晶體管模塊100的總功耗維持在期望的限值內(nèi)的同時，提供估計的總電流的期望的準(zhǔn)確度。
[0019]功率晶體管模塊100可以進一步包括，可通過分流監(jiān)視鏈路136連接到分流器126上的測量部位的可選控制器134。分流監(jiān)視鏈路136可以是，例如，焊線?？刂破?34可估計通過第一晶體管部分110的電流，并且還可以估計通過功率晶體管102的總電流?？刂破?34可以通過柵極偏置鏈路138給第一柵極段106和第二柵極段108提供偏置電壓。柵極偏置鏈路138可以是，例如，焊線，并且可以與分流監(jiān)視鏈路136同時形成。
[0020]在實施例的一個版本中，分流器126可以是金屬帶，金屬包括含有錳和鎳的銅合金(如錳鎳銅合金；通常86%的銅、12%的錳和2%的鎳)，或包括其他的電阻溫度系數(shù)在1X10-V以下的金屬。分流器126可以具有已鍍頭部區(qū)域140，以提供所需的電連接至第一模塊墊124和第二模塊墊128。在實施例的另一版本中，分流器126可以是與功率晶體管102相同類型的晶體管，以便與功率晶體管102的電阻溫度系數(shù)匹配。例如，如果功率晶體管102是一個形成于氮化鎵上的η溝道MOS晶體管，則分流器也可以是形成于氮化鎵上的η溝道MOS晶體管。
[0021]功率晶體管模塊100可以進一步包括封裝體(未示出)，如模塑封裝或基底和灌封化合物蓋。封裝體可以包括引線，也可以是無引線的。功率晶體管模塊100的多個實例可以借助第一夾片122、第二夾片130，可能還有分流器126的多個實例使用引線框同時形成。在功率晶體管模塊實例100被封裝后，功率晶體管模塊100可以隨后被單個化。
[0022]圖2示出根據(jù)本發(fā)明可以用于功率晶體管模塊制造的夾片陣列中的第一夾片和第二夾片。第一夾片200和第二夾片202通過系桿206附接到框架204。所述框架可以包括第一夾片200和第二夾片202的多個實例，它們通過系桿206的相應(yīng)實例固定。第一夾片200和第二夾片202附接到功率晶體管上時，系桿206將第一夾片200和第二夾片202以期望的布局固定。含有第一夾片200、第二夾片202和功率晶體管的功率晶體管模塊的制造可能包括，借助封裝化合物例如環(huán)氧樹脂包圍第一夾片200、第二夾片202和功率晶體管的封裝操作。封裝之后，功率晶體管模塊可以從框架204單個化，例如，用鋸切斷系桿206，將第一夾片200和第二夾片202從框架204分離。
[0023]圖3示出夾片陣列中第一夾片和第二夾片的實例的陣列。參照圖2中的描述，夾片陣列300的第一夾片302和第二夾片304的多個實例通過系桿306附接到框架308。利用夾片陣列300同時制造多個功率晶體管模塊有利地降低了每個功率晶體管模塊的成本。
[0024]圖4是根據(jù)替代實施例形成的功率晶體管模塊的透視圖。功率晶體管模塊400包括如參照圖1描述的功率晶體管402。分流器404電連接到功率晶體管402的第一部分406。分流器404進一步電連接到模塊總線408。夾片410電連接到功率晶體管402的第二部分412和模塊總線408。晶體管墊414可以電連接到如參照圖1描述的功率晶體管402的公共第一功率節(jié)點。功率晶體管模塊400的第一電連接路徑按次序包括晶體管墊414、第一晶體管部分406、分流器404和模塊總線408。第二電連接路徑按次序包括晶體管墊414、第二晶體管部分412、夾片410和模塊總線408。形成功率晶體管模塊400以便分流器404電連接到第一晶體管部分406可以有利地提供縮小尺寸的功率晶體管模塊400。
[0025]功率晶體管模塊400可以進一步包括如參照圖1描述的可選控制器416，可能設(shè)置在分流器404上，以便有利地減少功率晶體管模塊400的尺寸。控制器416可以通過分流監(jiān)視鏈路418電連接到分流器404，并且通過柵極偏置鏈路420電連接到功率晶體管402的柵極焊墊。在實施例的另一版本中，控制器416可以與如參照圖1描述的功率晶體管402相鄰放置。在實施例的替代版本中，控制器416可以放置在晶體管模塊400之外，例如在安裝功率晶體管400的電路板上。
[0026]圖5和圖6示出功率晶體管的替代實施例。參照圖5，功率晶體管500具有第一晶體管部分502和第二晶體管部分504。如參照圖1描述的，功率晶體管500具有第一功率節(jié)點(未示出)，其由第一晶體管部分502和第二晶體管部分504共用。功率晶體管500具有帶有第一柵極段(未示出)和第二柵極段(未示出)的分裂柵極。如參照圖1描述的，第一柵極段調(diào)制通過第一晶體管部分502的電流，而第二柵極段調(diào)制通過第二晶體管部分504的電流。功率晶體管500進一步包括第二功率節(jié)點，其分裂為在第一晶體管部分502內(nèi)的第一功率節(jié)點段506和在第二晶體管部分504內(nèi)的第二功率節(jié)點段508。形成功率晶體管500，以便由第一柵極段調(diào)制的電流流過第一功率節(jié)點段506，而由第二柵極段調(diào)制的電流流過第二功率節(jié)點段508。第一功率節(jié)點段506具有在第一晶體管部分502內(nèi)形成的第一金屬化結(jié)構(gòu)510,以便通過第一功率節(jié)點段506的電流流過第一金屬化結(jié)構(gòu)510。類似地，第二功率節(jié)點段508具有在第二晶體管部分504內(nèi)形成的第二金屬化結(jié)構(gòu)512，以便通過第二功率節(jié)點段508的電流流過第二金屬化結(jié)構(gòu)512。第一金屬化結(jié)構(gòu)510與第二金屬化結(jié)構(gòu)512在物理上隔離。如參照圖1描述的，第一夾片514電連接到第一金屬化結(jié)構(gòu)510,如參照圖1描述的，第二夾片516電連接到第二金屬化結(jié)構(gòu)512。在實施例的替代版本中，分流器514可以電連接到第一金屬化結(jié)構(gòu)510,而不是一個夾片。
[0027]參照圖6，功率晶體管600具有第一晶體管部分602和第二晶體管部分604。如參照圖1描述的，功率晶體管600具有第一功率節(jié)點(未示出)，由第一晶體管部分602和第二晶體管部分604共用。功率晶體管600具有帶有第一柵極段(未示出)和第二柵極段(未示出)的分裂柵極。如參照圖1描述的，第一柵極段調(diào)制通過第一晶體管602部分的電流，而第二柵極段調(diào)制通過第二晶體管部分604的電流。功率晶體管600進一步包括延伸至第一晶體管部分602和第二晶體管部分604中的第二功率節(jié)點606。第二功率節(jié)點606具有延伸至第一晶體管部分602和第二晶體管部分604的金屬化結(jié)構(gòu)608。第一夾片610電附接到在第一晶體管部分602中的金屬化結(jié)構(gòu)608，而第二夾片612電附接到在第二晶體管部分604中的金屬化結(jié)構(gòu)608。由第一柵極段調(diào)制的電流流過第一夾片610，而由第二柵極段調(diào)制的電流流過第二夾片612。第一晶體管部分602的面積與第一晶體管部分602和第二晶體管部分604的組合面積的比率為5%到75%。形成具有延伸至第一晶體管部分602和第二晶體管部分604中的金屬化結(jié)構(gòu)608的功率晶體管600可以有利地允許功率晶體管600的第二實例和不同的夾片配置被一起使用，以提供不同的面積比率。
[0028]圖7A和圖7B示出根據(jù)實施例在具有不同夾片配置的功率晶體管模塊中形成的功率晶體管的實例。功率晶體管700具有公共第一功率節(jié)點(未示出)和包括多個分離的柵極元件702的柵極。功率晶體管700具有公共第二功率節(jié)點706。由每個柵極元件702調(diào)制的電流流過公共第一功率節(jié)點和公共第二功率節(jié)點。
[0029]參照圖7A，第一夾片708的第一實例在功率晶體管700的第一實例的柵極元件702的第一子集之上電附接到第二功率節(jié)點706，以便由在第一夾片708下面的柵極元件702調(diào)制的電流流過第一夾片708。分流器的第一實例(未示出)電附接到第一夾片708，以便來自功率晶體管700的流過第一夾片708的電流流過分流器的的第一實例。第二夾片710的第一實例在柵極元件702的第二子集之上電連接到第二功率節(jié)點706，以便由在第二夾片710下面的柵極元件702調(diào)制的電流流過第二夾片710。在第一夾片708下面的柵極元件702控制通過功率晶體管700的第一實例的第一部分712的電流。在第二夾片710下面的柵極元件702控制通過功率晶體管700的第一實例的第二部分714的電流。第一晶體管部分712的面積與第一晶體管部分712和第二晶體管部分714的組合面積的比率為5%到75%。在第一夾片708下面的柵極元件702電連接在一起并且形成第一柵極段。例如，在第一夾片708下面的柵極元件702可以通過功率晶體管700的第一互連元件電連接到功率晶體管700上的第一焊墊704，并且引線鍵合720到控制器718的第一實例的第一控制電路716。類似地，在第二夾片710下面的柵極元件702電連接在一起并且形成第二柵極段。例如，在第二夾片710下面的柵極元件702可以通過功率晶體管700的第二互聯(lián)元件電連接到功率晶體管700上的第二焊墊705，并且引線鍵合720到控制器718的第一實例的第二控制電路722。第一和第二互連可以在制造功率晶體管700的最后一步形成。
[0030]參照圖7B，第一夾片724的第二實例在功率晶體管700的第二實例的柵極元件702的第一子集之上電附接到第二功率節(jié)點706，以便由在第一夾片724下面的柵極元件702調(diào)制的電流流過第一夾片724。分流器的第二實例(未示出)電附接到第一夾片724，以便來自功率晶體管700的流過第一夾片724的電流流過分流器的的第二實例。第二夾片726的第二實例在柵極元件702的第二子集之上電連接到第二功率節(jié)點706，以便由在第二夾片726下面的柵極元件702調(diào)制的電流流過第二夾片726。在第一夾片724下面的柵極元件702控制電流通過功率晶體管700的第二實例的第一部分728。在第二夾片726下面的柵極元件702控制電流通過功率晶體管700的第二實例的第二部分730。第一晶體管部分728的面積與第一晶體管部分728和第二晶體管部分730的組合面積的比率為5%到75 %。在第一夾片724下面的柵極元件702電連接在一起，例如，到第一焊墊704，并且弓I線鍵合720到控制器718的第二實例的第一控制電路716。類似地，在第二夾片726下面的柵極元件702電連接在一起，例如，到第二焊墊705，并且引線鍵合720到控制器718的第二實例的第二控制電路722。
[0031]在第一夾片708的第一實例下面的柵極元件702的數(shù)量可以與第一夾片724的第二實例下面的柵極元件702的數(shù)量不同。通過形成第一和第二互連的不同配置，形成具有多個柵極元件702的功率晶體管700可以有利地允許功率晶體管700用于不同的夾片配置中，其中柵極元件通過第一和第二互連連接到分離的焊墊。如參照圖4描述的，在圖7A和圖7B示出的任何一個實施例中，分流器可以取代第一夾片708和/或724直接電附接到功率晶體管700。
[0032]圖8和圖9示出向帶有根據(jù)參考圖1-6、圖7A和圖7B描述的任一實施例形成的，處于源極-下降配置的η溝道MOS功率晶體管的功率晶體管模塊的第一柵極段和第二柵極段提供等效柵極-源極偏置的補償電路。參照圖8，功率晶體管800具有第一部分802和第二部分804。分流器806的第一末端耦合至第一晶體管部分802的源極節(jié)點。第一晶體管部分802和第二晶體管部分804的漏極節(jié)點耦合至功率節(jié)點，用Vdd表示。第二晶體管部分804的源極節(jié)點和分流器806的第二末端耦合至接地節(jié)點。
[0033]柵極信號，用ΦωτΕ表示，耦合至柵極緩沖器808的輸入端。柵極緩沖器808的輸出端耦合至第二晶體管部分804的第二柵極段的柵極節(jié)點。柵極緩沖器808的輸出端也耦合至第一部分柵極補償電路810。第一部分柵極補償電路810包括放大器812。柵極緩沖器808的輸出端通過第一部分柵極補償電路810的輸入電阻器Rinput814耦合至放大器812的非反相輸入端。分流器806的第一末端通過電阻與Rinput814相等的第一部分柵極補償電路810的偏移電阻器IVfset816耦合至放大器812的非反相輸入端。分流器806的第二末端通過第一部分柵極補償電路810的接地電阻器R_818耦合至放大器812的反相輸入端。放大器812的輸出端通過電阻與RrailSlS相等的第一部分柵極補償電路810的反饋電阻器RFEEDBACk820耦合至放大器812的反相輸入端。放大器812的輸出端可能通過第一部分柵極補償電路810的可選輸出電阻器RTOTPUT822耦合至第一晶體管部分802的第一柵極段的柵極節(jié)點。
[0034]第一部分柵極補償電路810可以有利地向第一晶體管部分802提供與提供給第二晶體管部分804 —樣的柵極-源極偏置。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在電壓電平Vdd下的柵極信號ΦωτΕ的操作要求向放大器812提供超過Vdd的電壓。第一部分柵極補償電路810可以包含在含有功率晶體管800的功率晶體管模塊的控制器內(nèi)。
[0035]參照圖9，功率晶體管900具有第一部分902和第二部分904。分流器906的第一末端耦合至第一晶體管部分902的源極節(jié)點。第一晶體管部分902和第二晶體管部分904的漏極節(jié)點耦合至用Vdd表示的功率節(jié)點。第二晶體管部分904的源極節(jié)點和分流器906的第二末端耦合至接地節(jié)點。
[0036]柵極信號，用ΦωτΕ表示，耦合至柵極緩沖器908的輸入端。柵極緩沖器908的輸出端耦合至第一晶體管部分902的第一柵極段的柵極節(jié)點。柵極緩沖器908的輸出端也耦合至第二部分柵極補償電路910。第一部分柵極補償電路810包括放大器812。放大器912的輸出端耦合至η溝道電流限制MOS晶體管914的柵極。電流限制MOS晶體管914的源極節(jié)點耦合至偏置電阻器&_916的第一末端。偏置電阻器Rbias916的第二末端耦合至分流器906的第二末端。電流限制MOS晶體管914的漏極節(jié)點耦合至具有與RBIAS916相等的電阻值的偏移電阻器R<wSET918的第一末端。偏移電阻器IVfset918的第二末端耦合至柵極緩沖器908的輸出端。偏置電阻器RBIAS916的第一末端稱合至放大器912的反相輸入端。分流器906的第一末端稱合至放大器912的非反相輸入端。偏移電阻器RoFFSET918的第一末端耦合至第二晶體管部分904的第二柵極段的柵極節(jié)點。
[0037]第二部分柵極補償電路910可以有利地向第二晶體管部分904提供與提供至第一晶體管部分902相同的柵極-源極偏置。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在電壓電平Vdd下，柵極信號ΦωτΕ的操作并非必須要求向放大器912提供超過Vdd的電壓。第二部分柵極補償電路910可以包含在包含功率晶體管900的功率晶體管模塊的控制器內(nèi)。
[0038]圖10是含有層疊結(jié)構(gòu)的兩個功率晶體管的功率晶體管模塊的透視圖。功率晶體管模塊1000包括附接到晶體管墊1004上的第一功率晶體管1002。晶體管墊1004電連接到第一功率晶體管1002的第一功率節(jié)點上。中間夾片1006電附接到第一功率晶體管1002的第二功率節(jié)點上。如參照圖1描述的，第二功率晶體管1008具有第一晶體管部分1010和第二晶體管部分1012。第二功率晶體管1008的公共第一功率節(jié)點(未示出)電附接到與第一功率晶體管1002相對的中間夾片1006上。如參照圖1描述的，第一夾片1014在第一晶體管部分1010之上電附接到第二功率晶體管1008的第二功率節(jié)點的第一部分。如參照圖1描述的，第二夾片1016在第二晶體管部分1012之上電附接到第二功率晶體管1008的第二功率節(jié)點的第二部分。
[0039]中間夾片1006、第一夾片1014和第二夾片1016可分別電連接到模塊墊1018、1020和1022。控制器1024可以，例如通過焊線1026，電連接到第一功率晶體管1002的柵極和第二功率晶體管1008的第一柵極和第二柵極。第二功率晶體管1008的第一柵極調(diào)制流過第一夾片1014的電流，而第二柵極調(diào)制流過第二夾片1016的電流。如參照圖4描述的，分流器可以取代第一夾片1014直接電附接到第二功率晶體管1008。
[0040]本發(fā)明涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可對所描述的示例性實施例做出修改，及很多其它的實施例也是可能的，其在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率晶體管模塊，包括: 功率晶體管，包括: 公共第一功率節(jié)點； 具有第一控制段和第二控制段的分裂控制節(jié)點；以及 第二功率節(jié)點； 其中所述公共第一功率節(jié)點、分裂控制節(jié)點和第二功率節(jié)點被相對設(shè)定尺寸并配置，以使所述第一控制段調(diào)制通過所述功率晶體管的第一部分的電流，并且所述第二控制段調(diào)制通過所述功率晶體管的第二部分的電流，其中第一晶體管部分的面積是第一晶體管部分和第二晶體管部分的組合面積的5%到75% ; 第一夾片，其經(jīng)由所述功率晶體管的所述第一部分電連接到所述第二功率節(jié)點； 第二夾片，其經(jīng)由所述功率晶體管的所述第二部分電連接到所述第二功率節(jié)點；以及 分流器，其和所述第一晶體管部分串聯(lián)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管模塊，其中所述第一控制段耦合至針對所述分流器兩端的壓降在所述第一控制段處補償控制偏置的電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管模塊，其中所述第二控制段耦合至針對所述分流器兩端的壓降在所述第二控制段處補償控制偏置的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管模塊，其中所述第二功率節(jié)點分裂為第一段和第二段；所述第一段和第二段被相對配置和設(shè)定尺寸以使: 所述第二功率節(jié)點的所述第一段為所述功率晶體管的所述第一部分的一部分； 所述第二功率節(jié)點的所述第一段與所述第一控制段對齊，使得所述第一控制段調(diào)制的電流被導(dǎo)入通過所述第二功率節(jié)點的所述第一段； 所述第二功率節(jié)點的所述第二段為所述功率晶體管的所述第二部分的一部分；并且所述第二功率節(jié)點的所述第二段與所述第二控制段對齊，使得所述第二控制段調(diào)制的電流被導(dǎo)入通過所述第二功率節(jié)點的所述第二段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管模塊，其中所述第二功率節(jié)點由所述功率晶體管的所述第一部分和所述功率晶體管的所述第二部分共用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管模塊，其中所述功率晶體管是垂直的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管即MOS晶體管；所述第一功率節(jié)點是漏極節(jié)點；所述控制節(jié)點是柵極節(jié)點；所述第一控制段是第一柵極段；并且所述第二控制段是第二柵極段。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管模塊，其中所述分流器是與所述功率晶體管相同類型的晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管模塊，其中: 所述功率晶體管是金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管即MOS晶體管； 所述控制節(jié)點是包括多個分離的柵極元件的柵極； 所述第一控制段是包括至少一個所述柵極元件的第一柵極段； 所述第二控制段是包括至少一個所述柵極元件的第二柵極段； 所述第一夾片經(jīng)由所述第一柵極段的柵極元件電連接到所述第二功率節(jié)點； 所述第二夾片經(jīng)由所述第二柵極段的柵極元件電連接到所述第二功率節(jié)點； 所述第一柵極段的柵極元件電連接到第一控制電路；以及 所述第二柵極段的柵極元件電連接到第二控制電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管模塊，其中所述第一功率節(jié)點附接且電連接到導(dǎo)電晶體管墊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管模塊,其中: 所述功率晶體管的所述第一功率節(jié)點電附接到中間夾片； 所述中間夾片電附接到第二功率晶體管的第二功率節(jié)點；以及 所述第二功率晶體管的第一功率節(jié)點電附接到導(dǎo)電晶體管墊。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管模塊，包括控制器，所述控制器引線鍵合到所述分流器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管模塊，包括控制器，所述控制器引線鍵合到所述第一控制段和所述第二控制段。
13.—種功率晶體管模塊，包括: 功率晶體管，包括: 公共第一功率節(jié)點； 具有第一控制段和第二控制段的分裂控制節(jié)點；以及 第二功率節(jié)點； 所述第一功率節(jié)點、分裂控制節(jié)點和第二功率節(jié)點被相對配置和設(shè)定尺寸，以使所述第一控制段調(diào)制通過所述功率晶體管的第一部分的電流，并且所述第二控制段調(diào)制通過所述功率晶體管的第二部分的電流，其中第一晶體管部分的面積是第一晶體管部分和第二晶體管部分的組合面積的5 %到75 % ; 分流器，所述分流器經(jīng)由所述功率晶體管的所述第一部分電連接到所述第二功率節(jié)占.第二夾片，所述第二夾片經(jīng)由所述功率晶體管的所述第二部分電連接到所述第二功率節(jié)點。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率晶體管模塊，其中所述第一控制段耦合至針對所述分流器兩端的壓降在所述第一控制段處補償控制偏置的電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率晶體管模塊，其中所述第二控制段耦合至針對所述分流器兩端的壓降在所述第二控制段處補償控制偏置的電路。
【文檔編號】H01L29/78GK104247027SQ201380021983
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月24日
【發(fā)明者】M·丹尼森, U·伊德姆帕伊維特, O·J·洛佩斯, J·M·凱雅特 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司