半导体芯片、半导体装置和电池组制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体芯片、半导体装置和电池组，提供了高通用性的半导体产品。共用漏极衬垫连同放电和充电功率晶体管的源极衬垫和栅极衬垫一起形成于半导体芯片的表面之上。因而，当半导体芯片正面朝下地安装于布线板之上时，不仅是放电和充电功率晶体管的源极衬垫和栅极衬垫，还有共用漏极衬垫也会与布线板的布线电耦接。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用在2015年7月10日提交的日本专利申请号2015-138827以及在2015年2月26日提交的日本专利申请号2015-036833的包括说明书、附图和摘要在内的公开内容全文通过引用并入本文。
本专利技术涉及半导体芯片、半导体装置和电池组，并且涉及可有效应用于例如用于控制二次电池的半导体芯片和半导体装置的技术。
技术介绍
在日本专利号4,646,284(专利文献1)中已经说明了在与形成有沟槽型功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的半导体芯片的同一表面上设置用于源极的凸块电极、用于漏极的凸块电极以及用于栅极的凸块电极的技术，如专利文献1的图1所示。[相关技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利号4,646,284
技术实现思路
例如，作为用于控制二次电池的半导体产品，已知一种半导体产品，配备有半导体芯片，该半导体芯片形成有第一功率晶体管以及与第一功率晶体管反向串联耦接的第二功率晶体管。也就是，已知存在一种半导体产品，配备有半导体芯片，该半导体芯片形成有第一功率晶体管和第二功率晶体管，该半导体芯片具有其中第一功率晶体管的漏极和第二功率晶体管的漏极共同耦接在一起的配置。具有这样的配置的半导体芯片可以用于例如引起二次电池的充电/放电电流流过的应用。这可以被称为双向芯片尺寸封装(双向CSP)。在双向CSP中，第一功率晶体管和第二功率晶体管各自由例如与引起电流沿半导体芯片的厚度方向流动的纵向晶体管对应的沟槽型功率晶体管形成。在这种情况下，在当前的双向CSP中，进入流动状态的共用漏极形成于双向CSP的背面，而第一功率晶体管和第二功率晶体管各自的源极衬垫和栅极衬垫形成于双向CSP的表面。然后，双向CSP按照其中双向CSP的表面与布线板的主表面相对的状态安装于布线板的主表面之上(正面朝下的安装)。在这种情况下，由于形成于双向CSP的表面之上的第一功率晶体管和第二功率晶体管各自的源极衬垫和栅极衬垫与布线板电耦接，因而双向CSP和外部电路元件可以电耦接。另一方面，由于双向CSP的背面朝上，因而共用漏极和布线板在当前的双向CSP中没有电耦接，并且共用漏极被保持于浮置状态。因而，尽管不可以通过共用漏极对双向CSP和外部电路元件进行电耦接，但是也没有特别的问题，因为很少有通过在当前的双向CSP中的共用漏极对双向CSP和外部电路元件进行电耦接的需求。然而，根据半导体装置等的规范，对通过双向CSP的共用漏极来与外部电路元件电耦接的需求最近正不断增加。因此，从通过当前的双向CSP中的共用漏极来实现与外部电路元件的电耦接的观点来看，有必要对双向CSP的改进结构进行检验。根据本说明书的说明和附图，其它问题及新颖特征将是清晰。在本专利技术的一个方面中，提供了一种半导体芯片，该半导体芯片被形成为在其表面具有第一功率晶体管和第二功率晶体管各自的源极衬垫和栅极衬垫，以及起到第一功率晶体管的漏极的作用并且也起到第二功率晶体管的漏极的作用的共用漏极衬垫。此外，根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种半导体装置，该半导体装置配备有用于控制二次电池的充电/放电的控制单元、与控制单元电耦接且充电/放电电流流过其中的双向耦合单元以及耦接于控制单元与双向耦合单元之间的保护二极管。在此时，双向耦合单元具有起到
放电功率晶体管的漏极的作用且起到充电功率晶体管的漏极的作用的共用漏极衬垫。而且，保护二极管的阳极与共用漏极衬垫电耦接，而保护二极管的阴极与控制单元的供电端子电耦接。而且，根据本专利技术的另外一方面，本专利技术还提供一种电池组，该电池组配备有能够充电和放电的二次电池以及具有控制二次电池的功能的上述半导体装置。上述半导体装置还具有安装于布线板的主表面之上且形成有双向耦合单元的半导体芯片。在此时，放电功率晶体管和充电功率晶体管各自的源极衬垫和栅极衬垫以及共用漏极衬垫被形成于半导体芯片的表面。而且，半导体芯片按照其中使半导体芯片的表面与布线板的主表面相对的状态安装于布线板之上。根据本专利技术的一个方面，能够提供高通用性的半导体产品。附图说明图1是示出双向CSP的简单电路配置的电路图；图2是示出相关技术的电池组的电路配置的电路图；图3是用于说明相关技术中在正常操作时从锂离子电池到控制单元的供电路径的图；图4是用于说明相关技术中在预充电时从充电器到控制单元的供电路径的图；图5是用于说明相关技术中在预充电时预充电电流从充电器通过其流到锂离子电池的电流路径的图；图6是用于说明相关技术中用于截断反向充电电流的路径的图；图7是用于示出在一个实施例中的电池组的电路配置的电路图；图8是用于说明在该实施例中的在正常操作时从锂离子电池到控制单元的供电路径的图；图9是用于说明在该实施例中的在预充电时从充电器到控制单元的供电路径的图；图10是用于说明在该实施例中的在预充电时预充电电流从充电器通过其流到锂离子电池的电流路径的图；图11是用于说明在该实施例中的用于截断反向充电电流的路径的图；图12是示出在该实施例中的用于实现双向CSP的半导体芯片的布局配置的顶视图；图13是沿图12的线A-A截取的剖面图；图14是沿图12的线B-B截取的剖面图；图15是沿图12的线C-C截取的剖面图；图16是示出形成于单元形成区内的单元晶体管的器件结构的一个示例的剖面图；图17是在关注该实施例中的外延层、共用漏极提取区和共用漏极衬垫时而仅示出这些构件的典型图；图18是在关注该实施例中的外延层、共用漏极提取区和共用漏极衬垫时而仅示出这些构件的典型图；图19是示出在修改例1中的半导体芯片的布局配置的平面图；图20是示出在修改例2中的半导体芯片的布局配置的平面图；图21是示出在修改例3中的半导体芯片的布局配置的平面图；图22是典型地示出在一个实施例中的半导体装置的安装配置的透视图；图23是示出在该实施例中半导体芯片安装于布线板之上的状态的剖面图；图24是典型地示出相关技术中的半导体装置的安装配置的透视图；图25是示出在相关技术中半导体芯片安装于布线板之上的状态的剖面图；图26是示出铝合金膜厚度与导通电阻的下降率之间的关系的曲线图；图27是示出银膜厚度与导通电阻的下降率之间的关系的曲线图；图28是示出使用P沟道型功率晶体管的双向CSP的电路配置的电路图；图29是示出在修改例中的H桥电路的配置的电路图；以及图30是用于说明在修改例中的H桥电路的操作的电路图。具体实施方式在下面的实施例中，只要情况需要，为了方便起见，本专利技术将通过划分成多个部分或实施例来说明。然而，除非另有具体说明，否则它们并非彼此不相关。其中的一个实施例必然与其它一些或所有实施例的修改、细节及补充说明等有关。此外，当在下面的实施例中对元件的数量等(包括件数、数值、数量、范围等)进行引用时，其数量并不限定于特定的数，而是可以大于、小于或等于该特定数，除非另有具体说明以及在原理上明确限定于特定的数等。更不用说，在下面的实施例中采用的构件(包括元件或要素步骤等)并非总是必要的，除非另有具体说明以及在原理上明确是必要的。类似地，当在下面的实施例中对构件等的形状、位置关系等进行引用时，将会含有与其形状等基本上类似或相同的形状等，除非另有具体说明以及被认为在原理上明确不会这样等。甚至对于上述数值和范围同样适用。而且，相同的附图标记本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体芯片，包含：第一功率晶体管；与所述第一功率晶体管反向串联耦接的第二功率晶体管；其中所述半导体芯片在其表面形成有：起到所述第一功率晶体管的第一源极的作用的第一源极衬垫，起到所述第一功率晶体管的第一栅极的作用的第一栅极衬垫，起到所述第二功率晶体管的第二源极的作用的第二源极衬垫，起到所述第二功率晶体管的第二栅极的作用的第二栅极衬垫，以及起到所述第一功率晶体管的第一漏极的作用并且还起到所述第二功率晶体管的第二漏极的作用的共用漏极衬垫。

【技术特征摘要】
2015.02.26 JP 2015-036833;2015.07.10 JP 2015-138821.一种半导体芯片，包含：第一功率晶体管；与所述第一功率晶体管反向串联耦接的第二功率晶体管；其中所述半导体芯片在其表面形成有：起到所述第一功率晶体管的第一源极的作用的第一源极衬垫，起到所述第一功率晶体管的第一栅极的作用的第一栅极衬垫，起到所述第二功率晶体管的第二源极的作用的第二源极衬垫，起到所述第二功率晶体管的第二栅极的作用的第二栅极衬垫，以及起到所述第一功率晶体管的第一漏极的作用并且还起到所述第二功率晶体管的第二漏极的作用的共用漏极衬垫。2.根据权利要求1所述的半导体芯片，其中所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管每个都是引起电流沿所述半导体芯片的厚度方向流动的纵向晶体管。3.根据权利要求2所述的半导体芯片，其中起到所述第一漏极的作用的构件包含半导体衬底以及形成于所述半导体衬底之上的外延层，其中起到所述第二漏极的作用的构件包含所述半导体衬底以及形成于所述半导体衬底之上的所述外延层，并且其中通过插塞与所述共用漏极衬垫耦接且形成于在平面图中与所述共用漏极衬垫重叠的位置处的共用漏极提取区的杂质浓度高于所述外延层的杂质浓度。4.根据权利要求3所述的半导体芯片，其中所述共用漏极提取区在平面图中包含于所述共用漏极衬垫内。5.根据权利要求3所述的半导体芯片，其中在平面图中，在所述
\t共用漏极提取区与所述外延层之间的界线至少包含一对彼此相对的对置线以及连接该对对置线的单一交叉线。6.根据权利要求3所述的半导体芯片，其中所述共用漏极提取区在平面图中被所述外延层包围。7.根据权利要求1所述的半导体芯片，其中所述半导体芯片的所述表面具有彼此相对的第一侧边和第二侧边，并且其中所述共用漏极衬垫被布置于其中所述第一侧边与所述共用漏极衬垫之间的距离短于所述第二侧边与所述共用漏极衬垫之间的距离的位置内。8.根据权利要求7所述的半导体芯片，其中所述共用漏极衬垫被布置于与所述第一侧边接触的位置内。9.根据权利要求1所述的半导体芯片，其中球体端子被分别安装于所述第一源极衬垫及所述第二源极衬垫、所述第一栅极衬垫及所述第二栅极衬垫和所述共用漏极衬垫之上。10.根据权利要求9所述的半导体芯片，其中所述球体端子被安装于所述共用漏极衬垫之上。11.一种半导体装置，包含：控制二次电池的充电/放电的控制单元；与所述控制单元电耦接且充电/放电电流流过其中的双向耦合单元；以及耦接于所述控制单元与所述双向耦合单元之间的保护二极管，其中所述双向耦合单元包含：放电功率晶体管，与所述放电功率晶体管反向串联耦接的充电功率晶体管，以及起到所述放电功率晶体管的漏极的作用且起到所述充电功率晶体管的漏极的作用的共用漏极衬垫，其中所述保护二极管的阳极与所述共用漏极衬垫电耦接，并且其中所述保护二极管的阴极与所述控制单元的供电端子电耦接。12.根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述充电功率晶体管形成有体二极管，并且其中所述体二极管的阴极与所述共用漏极衬垫电耦接。13.根据权利要求11所述的半导体装置，所述半导体装置具有与所述放电功率晶体管并联耦接且与所述共用漏极衬垫电耦接的常通功率晶体管。14.根据权利要求11所述的半导体装置，包含：具有主表面的布线板；安装于所述布线板的所述主表面之上且形成有所述控制单元的控制芯片；安装于所述布线板的所述主表面之上且形成有所述双向耦合单元的半导体芯片；以及安装于所述布线板的所述主表面之上且形成有所述保护二极管的二...

【专利技术属性】
技术研发人员：望月敬太，中岛健介，是成贵弘，中嶋幸治，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP