DE102006005050B4 - Halbleitervorrichtung mit Extraktionselektrode und Verfahren - Google Patents

Halbleitervorrichtung mit Extraktionselektrode und Verfahren Download PDF

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Abstract

Halbleitervorrichtung, die umfasst:
ein Leistungshalbleiterelement (1), das eine erste Hauptelektrode (1PE1), die auf einer vorderen Oberfläche ausgebildet ist, und eine zweite Hauptelektrode (1PE2) umfasst, die auf einer hinteren Oberfläche des Leistungshalbleiterelements (1) ausgebildet ist;
eine Metallplatte (3), die mit der zweiten Hauptelektrode (1PE2) des Leistungshalbleiterelements (1) elektrisch verbunden ist;
eine erste Verbindungselektrode (10A) und eine zweite Verbindungselektrode (10B), die auf der ersten Hauptelektrode (1PE1) einander gegenüberliegend getrennt ausgebildet sind; und
eine Extraktionselektrode (4), die ein erstes Elektrodenverdrahtungsteil (5A), das so ausgebildet ist, dass es von einem Seitenabschnitt der Extraktionselektrode (4) nach unten verläuft, und ein zweites Elektrodenverdrahtungsteil (5B), das getrennt von dem ersten Elektrodenverdrahtungsteil (5A) so ausgebildet ist, dass es von dem anderen Seitenabschnitt der Extraktionselektrode (4), der dem einen Seitenabschnitt gegenüberliegt, dem ersten Elektrodenverdrahtungsteil (5A) gegenüberliegend nach unten verläuft, aufweist, wobei
das erste Elektrodenverdrahtungsteil (5A) nur mit der ersten Verbindungselektrode (10A) elektrisch verbunden ist,...

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Leistungselektronik und insbesondere die Verdrahtung zwischen einem Leistungshalbleiterelement und einer Elektrode für die Extraktion von Strom in dem Leistungshalbleiterelement.
  • In der Leistungselektronik wird zum Ansteuern eines Motors oder dergleichen im Gebiet einer Nennspannung von 300 V oder höher charakteristisch ein IGBT als eine Schaltvorrichtung verwendet, während außerdem eine Freilaufdiode verwendet wird, die zu der Schaltvorrichtung parallel geschaltet ist.
  • Eine Wechselrichterschaltung ist ein Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umsetzer, der aus einem IGBT, der als eine Schaltvorrichtung dient, und aus einer Freilaufdiode konstruiert ist. Der IGBT und die Freilaufdiode enthalten jeweils 4 oder 6 Elemente, die zur Motorsteuerung verwendet werden. Die Wechselrichterschaltung mit einem Gleichspannungsanschluss, der mit einer Gleichspannungs-Leistungsquelle verbunden ist, setzt dadurch, dass der IGBT schaltet, eine Gleichspannung in eine Wechselspannung um, um dadurch Leistung an einen Motor als eine Last zu liefern.
  • In einem Wechselrichtrschaltungsprodukt, das sechs IGBT und sechs Freilaufdioden enthält, sind auf demselben Substrat sechs Paare aus einem IGBT und einer Freilaufdiode angeordnet. Diese sechs Paare sind in einem Gehäuse untergebracht, das eine externe Kollektorelektrode, eine externe Emitterelektrode und eine externe Gate-Elektrode aufweist. Diese externen Elektroden sowie jedes Paar aus einem IGBT und einer Freilaufdiode sind mit einem Aluminiumdraht verbunden. Der Stand der Technik ist in JP 9-172136-A (1997), JP 2002-43508-A und JP 2004-228461-A offenbart.
  • Mit der Entwicklung der Eigenschaften des IGBT und dem Trend zur Verkleinerung des IGBT-Chips ist ein IGBT-Chip derzeit nur noch halb so groß oder ein Viertel so groß wie vor 10 Jahren. Da ein IGBT und eine Diode in einem Wechselrichterschaltungsprodukt mit einem Aluminiumdraht miteinander verbunden sind, verringert die oben erwähnte Verringerung der Größe des IGBT-Chips jedoch unvermeidbar die Fläche des Chipoberflächengebiets, wo ein Aluminiumdraht gezogen werden sollte. Da es einen Grenzwert für den Strom gibt, der durch einen Aluminiumdraht fließen kann (d. h. der Stromwert festgesetzt ist), ist in letzter Zeit allerdings ein dem Trend zu kleineren Chips entgegenwirkendes Problem entstanden, dass die Chipgröße durch den Durchmesser des Aluminiumdrahts bestimmt ist.
  • Ein weiteres Problem entsteht dadurch, dass die Wärme weniger wahrscheinlich zu dem oberen Abschnitt eines Chips entweicht, da direkt von der Oberseite des Chips ausgehend ein Aluminiumdraht mit dem Chip verbunden ist.
  • Da die Wärmezyklus-Lebensdauer durch die Fläche bestimmt ist, die mit einem Aluminiumdraht in Kontakt ist, wird es in letzter Zeit immer schwieriger, Produkte herzustellen, die die Anforderungen an die Wärmezyklus-Lebensdauer erfüllen, von denen hohe Werte erwartet werden.
  • In der US 3 474 303 A ist ein Halbleiterelement beschrieben, welches voneinander getrennte Kathodenzonen aufweist. Dabei ist eine selbsttragende Kontaktplatte angrenzend an die Kathode angeordnet, so dass sie die gesamte Kathode bedeckt und die Oberflächen der getrennten Kathodenzonen kontaktiert. Die Kontaktplatte ist mit einer geometrischen Struktur ähnlich den Kathodenzonen hergestellt. Aufgrund der so strukturierten Kathode soll eine optimierte Kontaktierung derselben möglich sein.
  • Darüber hinaus zeigt die US 3 210 621 A eine Halbleitervorrichtung mit mehreren Emittern, von denen jeder mit Metallkontakten versehen ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die verhindern kann, dass die Chipgröße eines Leitungshalbleiterelements durch den Durchmesser eines Aluminiumdrahts bestimmt ist, und mit der außerdem die Größe eines Chips verringert werden kann, wobei die Herstellung vereinfacht werden soll.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung enthält ein Leistungshalbleiterelement, eine Metallplatte, eine erste und eine zweite Verbindungselektrode und eine Extraktionselektrode. Das Leistungshalbleiterelement enthält eine erste Hauptelektrode und eine zweite Hauptelektrode, die auf seiner vorderen Oberfläche bzw. auf seiner hinteren Oberfläche ausgebildet sind. Die Metallplatte ist mit der zweiten Hauptelektrode des Leistungshalbleiterelements elektrisch verbunden. Die erste Verbindungselektrode und die zweite Verbindungselektrode sind auf der ersten Hauptelektrode einander gegenüberliegend getrennt ausgebildet. Die Extraktionselektrode enthält ein erstes Elektrodenverdrahtungsteil, das so ausgebildet ist, dass es von einem Seitenabschnitt davon nach unten verläuft, und ein zweites Elektrodenverdrahtungsteil, das getrennt von dem ersten Elektrodenverdrahtungsteil so ausgebildet ist, dass es von dem anderen Seitenabschnitt davon, der dem einen Seitenabschnitt gegenüberliegt, dem ersten Elektrodenverdrahtungsteil gegenüberliegend nach unten verläuft. Das erste Elektrodenverdrahtungsteil ist nur mit der ersten Verbindungselektrode elektrisch verbunden, während das zweite Elektrodenverdrahtungsteil nur mit der zweiten Verbindungselektrode elektrisch verbunden ist.
  • Es kann eine Halbleitervorrichtung erhalten werden, mit der die Chipgröße des Leistungshalbleiterelements verringert werden kann.
  • Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
  • 1A und 1B jeweils die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2A bis 2C jeweils die Struktur einer Extraktionselektrode gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 3 eine Draufsicht eines IGBT und einer Freilaufdiode gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform, die auf einer Metallplatte angebracht sind;
  • 4 eine Draufsicht in einem vergrößerten Maßstab der Oberflächenkonfiguration eines IGBT gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 5A bis 5C schematische Draufsichten der Konfiguration einer Verbindungselektrode des IGBT gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 6A bis 6C schematische Draufsichten der Konfiguration einer Verbindungselektrode der Diode gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform; und
  • 7 bis 9 jeweils vertikale Schnittansichten eines Herstellungsschritts einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • Anhand der beigefügten Zeichnung werden ausführlich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, die die beabsichtigten Wirkungen und Vorteile erzielen.
  • Erste bevorzugte Ausführungsform
  • Eine erste bevorzugte Ausführungsform ist dadurch charakterisiert, dass eine Verbindungselektrode auf einer Oberflächenelektrode (ersten Hauptelektrode) eines Leistungshalbleiterelements entsprechend der Aufteilung eines Extraktionsverdrahtungsdrahts (entsprechend einem im Folgenden beschriebenen Elektrodenverdrahtungsteil) geteilt ist, wobei jedes Teilstück des Extraktionsverdrahtungsdrahts und ein entsprechendes Teilstück der Verbindungselektrode einander gegenüberliegend elektrisch miteinander verbunden sind. Im Folgenden wird diese Eigenschaft anhand der beigefügten Zeichnung in Bezug auf ein Paar aus einem IGBT und einer Diode einer Wechselrichterschaltung genauer beschrieben.
  • 1A ist eine Vorderansicht der Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Beispiel der Erfindung, während 1B eine Seitenansicht davon ist. 2A ist eine Vorderansicht der Struktur einer Extraktionselektrode 4 auf der Oberseite. 2B ist eine Unteransicht und 2C eine Seitenansicht davon. 3 ist eine Draufsicht von Leistungshalbleiterelementen, d. h. eines IGBT 1 und einer Diode 2, die an einer Metallplatte 3 angebracht sind, die einer unteren Elektrode entspricht. In den 1A, 1B und 3 bezeichnet das Bezugszeichen D1 eine erste Richtung, während das Bezugszeichen D2 eine zweite Richtung bezeichnet, die senkrecht zu der ersten Richtung D1 ist. 4 ist eine Draufsicht in einem vergrößerten Maßstab der Konfiguration der oberen Oberfläche des in 3 gezeigten IGBT 1.
  • Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, sind eine Kollektorelektrode (zweite Hauptelektrode) 1PE2 des IGBT 1 und eine Katodenelektrode (zweite Hauptelektrode) 2PE2 der Diode 2 mit der Oberfläche der Metallplatte 3 durch Lötmittel 6 bzw. 7 elektrisch verbunden.
  • Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist ähnlich einem üblichen IGBT am Umfang der Oberfläche des IGBT 1, auf dem eine erste Hauptelektrode ausgebildet werden soll, ein mit einer Gate-Anschlussfläche verbundener Gate-Verdrahtungsdraht GL ausgebildet, während auf der Oberfläche ein Teilungsgebiet DR so ausgebildet ist, dass es den Gate-Verdrahtungsdraht GL umgibt. In dem Teilungsgebiet DR ist die erste Hauptelektrode nicht ausgebildet. Das heißt, eine Emitterelektrode (erste Hauptelektrode) 1PE1 ist auf der Oberfläche des IGBT 1 so angeordnet, dass sie von dem Teilungsgebiet DR umgeben ist. Insbesondere zweiteilt ein Teilungsgebiet DR1, das in der Mitte der Oberfläche des IGBT 1 in der zweiten Richtung D2 verläuft, die Emitterelektrode 1PE1 in der ersten Richtung D1. Genauer ist die Emitterelektrode 1PE1 in eine obere Emitterelektrode 1PE1A und in eine untere Emitterelektrode 1PE1B geteilt. Ferner sind sechs Teilungsgebiete DR2 des Teilungsgebiets DR vorgesehen, die wie Kammzinken in der ersten Richtung D1 verlaufen und die obere Emitterelektrode 1PE1A sowie die untere Emitterelektrode 1PE1B jeweils in der zweiten Richtung D2 vierteilen. Auf jedem der Teilstücke der Emitterelektrode 1PE1 ist eine Verbindungselektrode 10 ausgebildet. Genauer liegt eine erste Verbindungselektrode 10A, d. h. die auf jedem der Teilstücke der oberen Emitterelektrode 1PE1A ausgebildete Verbindungselektrode 10, einer entsprechenden zweiten Verbindungselektrode 10B, d. h. der auf jedem der Teilstücke der unteren Emitterelektrode 1PE1B ausgebildeten Verbindungselektrode 10, gegenüber, wobei das Teilungsgebiet DR1 dazwischen liegt. Mit anderen Worten, die erste Verbindungselektrode 10A und ihre gegenüberliegende zweite Verbindungselektrode 10B sind so ausgebildet, dass sie in der ersten Richtung D1 verlaufen, während sie jeweils in Bezug auf die zweite Richtung D2 geteilt sind. Diese Verbindungselektroden 10 sind aus einem Metall mit Au hergestellt, das auf der obersten Oberfläche ähnlich den später beschrieben Verbindungselektroden 11 ausgebildet ist, wobei diese Struktur das Verlöten mit den Extraktionselektroden 4 ermöglicht.
  • Ferner ist fast in der Mitte des Teilungsgebiets DR1, das die Emitterelektrode 1PE1 in die obere Emitterelektrode 1PE1A und in die untere Emitterelektrode 1PE1B teilt, ein Temperatursensor 12 zur Überwachung der Temperatur eines IGBT-Chips angeordnet. Die Bezugszeichen 12L1 und 12L2 bezeichnen in 4 einen Eingangsverdrahtungsdraht bzw. einen Ausgangsverdrahtungsdraht für den Temperatursensor 12.
  • Falls der Temperatursensor 12 nicht vorgesehen ist, besteht keine Notwendigkeit, das Teilungsgebiet DR1 vorzusehen. Das heißt, in diesem Fall ist die Emitterelektrode 1PE1 nicht vertikal zweigeteilt.
  • Wie in 3 gezeigt ist, sind auf einer Anodenelektrode (die der ersten Hauptelektrode entspricht) 2PE1, die auf der Oberfläche der Diode 2 ausgebildet ist, in der ersten Richtung D1 ähnlich einander gegenüberliegend eine erste Verbindungselektrode 11A und eine zweite Verbindungselektrode 11B getrennt ausgebildet (wobei die Verbindungselektroden 11A und 11B im Folgenden zweckmäßigkeitshalber gemeinsam als eine Verbindungselektrode 11 bezeichnet werden).
  • Die Extraktionselektrode 4 verläuft in der zweiten Richtung D2 und enthält Elektrodenverdrahtungsteile 5, die so geteilt sind, dass die jeweiligen Teilstücke einander gegenüberliegen, wobei sie einheitlich mit den Elektrodenverdrahtungsteilen 5 aus einem einzigen Metallkörper ausgebildet ist. Im Folgenden wird die Struktur der Extraktionselektrode 4 beschrieben. Wie deutlich in den 1A, 1B und 2A bis 2C zu sehen ist, ist ein erstes Elektrodenverdrahtungsteil (das auch als ein erster Extraktionsverdrahtungsdraht bezeichnet wird) 5A so ausgebildet, dass es von einem Seitenabschnitt (dem ersten Seitenabschnitt) 4SP1 der in der zweiten Richtung D2 verlaufenden Extraktionselektrode 4 nach unten verläuft und so nach innen gebogen ist, dass es eine fast ”L”-förmige vertikale Querschnittskonfiguration aufweist. Ferner ist ein zweites Elektrodenverdrahtungsteil (das auch als ein zweiter Extraktionsverdrahtungsdraht bezeichnet wird) 5B so ausgebildet, dass es von dem anderen Seitenabschnitt (dem zweiten Seitenabschnitt) 4SP2 der Extraktionselektrode 4, der dem ersten Seitenabschnitt 4SP1 gegenüberliegt, nach unten verläuft und so nach innen gebogen ist, dass es einen Spitzenabschnitt aufweist, der dem Spitzenabschnitt des ersten Elektrodenverdrahtungsteils 5A gegenüberliegt, und ähnlich eine fast ”L”-förmige vertikale Querschnittskonfiguration aufweist. Mit anderen Worten, die Extraktionselektrode 4 enthält das erste und das zweite Elektrodenverdrahtungsteil 5A und 5B, die jeweils in Bezug auf die zweite Richtung D2 so geteilt sind, dass sie einander gegenüberliegen. Jedes Paar aus einem ersten Elektrodenverdrahtungsteil 5A und einem zweiten Elektrodenverdrahtungsteil 5B, die einander gegenüberliegen, und jedes Paar aus der ersten Verbindungselektrode 10A und aus der zweiten Verbindungselektrode 10B des IGBT 1, die einander gegenüberliegen, liegen einander gegenüber. Mit anderen Worten, jedes der vier Paare aus dem ersten Elektrodenverdrahtungsteil 5A und aus dem zweiten Elektrodenverdrahtungsteil 5B, die einander gegenüberliegen, liegt einem entsprechenden von vier Paaren aus der ersten Verdrahtungselektrode 10A und aus der zweiten Verdrahtungselektrode 10B, die einander gegenüberliegen, gegenüber. Diese Lagebeziehung betrifft auch die Diode 2. Wie in den 1A, 1B und 3 gezeigt ist, liegt ein Paar aus dem ersten Elektrodenverdrahtungsteil 5A und aus dem zweiten Elektrodenverdrahtungsteil 5B in der Extraktionselektrode 4, das für die Verbindung mit der Diode 2 vorgesehen ist, einem Paar aus der ersten Verbindungselektrode 11A und aus der zweiten Verbindungselektrode 11B, die einander auf der Seite der Diode 2 gegenüberliegen, gegenüber.
  • In Übereinstimmung mit dieser Aufteilung der Elektrodenverdrahtungsteile 5A und 5B, der Aufteilung der Verbindungselektroden 10A und 10B (11A, 11B) entsprechend dieser Aufteilung und der oben beschriebenen gegenüberliegenden Beziehung sind die Emitterelektrode 1PE1 des IGBT 1 und die Anodenelektrode 2PE1 der Diode 2 über einen Übergang zwischen dem ersten Extraktionsverdrahtungsdraht 5A und der ersten Verbindungselektrode 10A (11A) und einen Übergang zwischen dem zweiten Extraktionsverdrahtungsdraht 5B und der zweiten Verbindungselektrode 10B (11B) nur durch Verlöten des ersten und des zweiten Elektrodenverdrahtungsteils 5A und 5B mit der Extraktionselektrode 4 elektrisch verbunden. Genauer ist eine Unterseite 5AB (nahezu eben) jedes der ersten Elektrodenverdrahtungsteile 5A durch Lötmittel 8 (9) nur mit einer der ersten Verbindungselektroden 10A (11A), die der Unterseite 5AB gegenüberliegt, elektrisch verbunden, während eine Unterseite 5BB (nahezu eben) jedes der zweiten Elektrodenverdrahtungsteile 5B durch das Lötmittel 8 (9) nur mit einer der zweiten Verbindungselektroden 10B (11B), die der Unterseite 5BB gegenüberliegt, elektrisch verbunden ist. Dementsprechend besteht keine Notwendigkeit, einen Aluminiumdraht zum Verbinden der Emitterelektrode 1PE1 des IGBT 1 und der Anodenelektrode 2PE1 der Diode 2 vorzusehen.
  • Eine wie oben beschrieben ausgebildete Halbleitervorrichtung wird daraufhin mit Harz verschlossen, so dass sie zu einem Paar aus einer Schaltvorrichtung und einer Freilaufdiode in einer Wechselrichterschaltung wird. Unter Verwendung mehrerer solcher Paare wird eine Wechselrichterschaltung als ein Endprodukt ausgebildet.
  • Erster Vorteil
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die auf der ersten Hauptelektrode ausgebildeten Verbindungselektroden 10 und 11 jeweils so geteilt, dass ihre Teile einander gegenüberliegen, und ist das Elektrodenverdrahtungsteil 5 der Extraktionselektrode 4 ebenfalls so geteilt, dass seine Teile einander gegenüberliegen. Außerdem liegen die ersten Verbindungselektroden 10A, 11A und das entsprechende erste Elektrodenverdrahtungsteil 5A einander gegenüber und liegen die zweiten Verbindungselektroden 10B und 11B und das entsprechende zweite Elektrodenverdrahtungsteil 5B einander gegenüber. Dies führt zu einem Herstellungsvorteil, dass das Extraktionsverdrahtungsteil 5 leicht zu positionieren ist, wenn es an den IGBT 1 und an die Diode 2 gelötet wird.
  • Zweiter Vorteil
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Verbindungselektroden 10 und 11 jeweils in Bezug auf die zweite Richtung D2 so geteilt, dass sie einander gegenüberliegen. Somit gibt es einen Herstellungsvorteil, dass die Lötmittel 8 und 9 leicht mit gleichförmiger Dicke herzustellen sind, indem die Menge des in jede der Verbindungselektroden 10A, 10B, 11A und 11B extrahierten Lötmittels gesteuert wird. Dies liegt daran, dass es schwieriger ist, Lötmittel so zu steuern, dass es zwischen Oberflächen eine gleichförmige Dicke hat, während die Verbindungselektroden größere Flächen haben. Mit anderen Worten, in einem größeren Chip bildet sich wahrscheinlicher ein Lötmittelsee.
  • Obgleich der Fall der gleichzeitigen Ausbildung des IGBT 1 und der Diode 2 beschrieben worden ist, wird dieser Vorteil auch dann erhalten, wenn entweder ein IGBT oder eine Diode ausgebildet werden.
  • Dritter Vorteil
  • In der in 1 gezeigten Struktur sind der IGBT 1 und die Diode 2 auf der Metallplatte 3 in der zweiten Richtung D2 parallel zueinander sowie in der zweiten Richtung D2, in der die über dem IGBT 1 und der Diode 2 positionierte Extraktionselektrode 4 verläuft, parallel, wobei jedes der Elektrodenverdrahtungsteile 5 (5A, 5B) so ausgebildet ist, dass es von einem Abschnitt der Extraktionselektrode 4, der dem oberen Abschnitt des IGBT 1 entspricht, und einem Abschnitt der Extraktionselektrode 4, der dem oberen Abschnitt der Diode 2 entspricht, ausgeht und nach innen gebogen ist. Ferner sind die Extraktionselektrode 4 und die Elektrodenverdrahtungsteile 5 (5A, 5B) einheitlich ausgebildet. Die Verwendung dieser Extraktionselektrode 4 ermöglicht, dass ein oberer Leiterrahmen, der die Extraktionselektrode 4 und die Elektrodenverdrahtungsteile 5 enthält, in einem Schritt mit den Teilstücken der Verbindungselektrode 10 des IGBT 1 und mit den Teilstücken der Verbindungselektrode 11 der Diode 2 (durch Verlöten des Elektrodenverdrahtungsteils 5 und der einander gegenüberliegenden Verbindungselektroden 10, 11) elektrisch verbunden wird. Diesbezüglich ist der obere Leiterrahmen leichter auszubilden, als wenn ein Verbindungsanschluss eines IGBT und ein Verbindungsanschluss einer Diode einzeln ausgebildet werden.
  • Vierter Vorteil
  • Wie bereits beschrieben wurde, ist in dem Teilungsgebiet DR1, das parallel zu der über dem IGBT 1 befindlichen Extraktionselektrode 4 verläuft, der Temperatursensor 12 vorgesehen. Dementsprechend kann die Temperatur des IGBT-Chips mit Ausnahme seines Umfangs überwacht werden. Insbesondere ist der Temperatursensor 12 in der Mitte der Oberfläche des IGBT 1, d. h. in dem Mittelabschnitt des Teilungsgebiets DR1, vorgesehen und kann somit die Temperatur in der Mitte des IGBT-Chips überwachen, wo sie am höchsten ist.
  • Wie in den 1A, 1B und 4 gezeigt ist, weist der IGBT 1 das Teilungsgebiet DR1 auf, das parallel zu der Extraktionselektrode 4 und zu den Extraktionsverdrahtungsteilen 5 verläuft. Wie in den 5A bis 5C gezeigt ist, kann der Temperatursensor 12 somit unabhängig von der Anzahl der Teilstücke der Emitterelektrode 1PE1 oder der Verbindungselektrode 10 in der zweiten Richtung D2 (Querrichtung) in der Mitte des IGBT-Chips angeordnet sein.
  • 5A bis 6C sind Draufsichten, die verschiedene Fälle der Diode 2 veranschaulichen. Ähnlich dem in 4 veranschaulichten IGBT 1 kann in dem Mittelabschnitt der Diodenchipoberfläche in der ersten Richtung D1 das parallel zu der Extraktionselektrode 4 verlaufende Teilungsgebiet DR angeordnet sein, wobei in dem Mittelabschnitt des Teilungsgebiets DR, d. h. in der Mitte der Diodenchipoberfläche, ein Temperatursensor angeordnet sein kann. In diesem Fall kann die Temperatur in der Mitte des Diodenchips ebenfalls überwacht werden.
  • Zweite bevorzugte Ausführungsform
  • Die vorliegende Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung der in 1 veranschaulichten Halbleitervorrichtung. 7 bis 9 sind vertikale Schnittansichten, die jeweils einen Herstellungsschritt der in 1 veranschaulichten Halbleitervorrichtung veranschaulichen.
  • Zunächst wird in dem in 7 gezeigten Schritt die Metallplatte 3 vorbereitet, die zu einer Rückseitenelektrode wird.
  • Nachfolgend werden in dem in 8 gezeigten Schritt der IGBT 1 und die Diode 2 jeweils mit Elektroden auf der vorderen und auf der hinteren Oberfläche und jeweils mit einer ersten und mit einer zweiten Verbindungselektrode, die einander gegenüberliegend auf der Oberfläche getrennt ausgebildet sind, durch das Lötmittel 6 bzw. 7 an die Oberfläche der Metallrückplatte 3 gelötet. Die erste und die zweite Verbindungselektrode werden durch Ablagern von Au-haltigem Metall auf der obersten Oberfläche oder Plattieren, wenn der IGBT 1 und die Diode 2 in dem Waferzustand sind, ausgebildet.
  • Nachdem die Extraktionselektrode 4 so über dem IGBT 1 und der Diode 2 angeordnet worden ist, dass die Unterseiten (vergleiche 5AB, 5BB in 1) der gegenüberliegenden und getrennten jeweiligen Elektrodenverdrahtungsteile der Extraktionselektrode 4, die im Voraus einheitlich ausgebildet worden sind, den Verbindungselektroden, die den Elektrodenverdrahtungsteilen entsprechen, gegenüberliegen (d. h. nach Ausführen der Positionierung der Extraktionselektrode 4), werden nachfolgend in dem in 9 gezeigten Schritt die Elektrodenverdrahtungsteile durch das Lötmittel 8 und 9 an die entsprechenden Verbindungselektroden gelötet. Dementsprechend wird die Extraktionselektrode 4 mit dem IGBT 1 und mit der Diode 2 elektrisch verbunden.
  • Im Folgenden wird die wie oben beschrieben hergestellte Halbleitervorrichtung mit Harz verschlossen und als ein Endprodukt konstruiert.
  • Anmerkung
  • Das in der Erfindung verwendete Konzept des ”Leistungshalbleiterelements” umfasst außer dem in der ersten bevorzugten Ausführungsform veranschaulichten IGBT auch eine Schaltvorrichtung wie etwa einen Leistungs-MOSFET und eine Diode.

Claims (5)

  1. Halbleitervorrichtung, die umfasst: ein Leistungshalbleiterelement (1), das eine erste Hauptelektrode (1PE1), die auf einer vorderen Oberfläche ausgebildet ist, und eine zweite Hauptelektrode (1PE2) umfasst, die auf einer hinteren Oberfläche des Leistungshalbleiterelements (1) ausgebildet ist; eine Metallplatte (3), die mit der zweiten Hauptelektrode (1PE2) des Leistungshalbleiterelements (1) elektrisch verbunden ist; eine erste Verbindungselektrode (10A) und eine zweite Verbindungselektrode (10B), die auf der ersten Hauptelektrode (1PE1) einander gegenüberliegend getrennt ausgebildet sind; und eine Extraktionselektrode (4), die ein erstes Elektrodenverdrahtungsteil (5A), das so ausgebildet ist, dass es von einem Seitenabschnitt der Extraktionselektrode (4) nach unten verläuft, und ein zweites Elektrodenverdrahtungsteil (5B), das getrennt von dem ersten Elektrodenverdrahtungsteil (5A) so ausgebildet ist, dass es von dem anderen Seitenabschnitt der Extraktionselektrode (4), der dem einen Seitenabschnitt gegenüberliegt, dem ersten Elektrodenverdrahtungsteil (5A) gegenüberliegend nach unten verläuft, aufweist, wobei das erste Elektrodenverdrahtungsteil (5A) nur mit der ersten Verbindungselektrode (10A) elektrisch verbunden ist, und das zweite Elektrodenverbindungsteil (5B) nur mit der zweiten Verbindungselektrode (10B) elektrisch verbunden ist, wobei das erste Elektrodenverdrahtungsteil (5A) und das zweite Elektrodenverdrahtungsteil (5B) beide nach innen gebogen sind und einander gegenüberliegen.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungselektrode (10A) und die zweite Verbindungselektrode (10B) beide in einer ersten Richtung (D1) verlaufen, die Extraktionselektrode (4) in einer zweiten Richtung (D2) verläuft, die senkrecht zu der ersten Richtung (D1) ist, und die erste Verbindungselektrode (10A) und die zweite Verbindungselektrode (10B) jeweils in der zweiten Richtung (D2) geteilt sind.
  3. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hauptelektrode (1PE1) in einem Gebiet zwischen der ersten Verbindungselektrode (10A) und der zweiten Verbindungselektrode (10B) zweigeteilt ist, wobei auf der vorderen Oberfläche des Leistungshalbleiterelements (1) zwischen der ersten Verbindungselektrode (10A) und der zweiten Verbindungselektrode (10B) ein Teilungsgebiet (DR1) ausgebildet ist, in dem die erste Hauptelektrode (1PE1) nicht vorhanden ist, und auf dem Teilungsgebiet (DR1) ein Temperatursensor (12) zum Überwachen der Temperatur des Leistungshalbleiterelements (1) ausgebildet ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (12) in einem Mittelgebiet der vorderen Oberfläche des Leistungshalbleiterelements (1) vorgesehen ist.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Leistungshalbleiterelements (1), das eine erste Hauptelektrode (1PE1), die auf einer vorderen Oberfläche des Leistungshalbleiterelements (1) ausgebildet ist und auf der eine erste Verbindungselektrode (10A) und eine zweite Verbindungselektrode (10B) einander gegenüberliegend getrennt ausgebildet sind, und eine zweite Hauptelektrode (1PE2) auf einer hinteren Oberfläche des Leistungshalbleiterelements (1) umfasst; elektrisches Verbinden der zweiten Hauptelektrode (1PE2) mit einer Oberfläche einer Metallplatte (3); Bereitstellen einer Extraktionselektrode (4), die ein erstes Elektrodenverdrahtungsteil (5A), das von einem Seitenabschnitt der Extraktionselektrode (4) nach unten verläuft, und ein zweites Elektrodenverdrahtungsteil (5B), das vor dem anderen Seitenabschnitt der Extraktionselektrode (4), der dem einen Seitenabschnitt gegenüberliegt, nach unten verläuft und getrennt von dem ersten Elektrodenverdrahtungsteil (5A) so ausgebildet ist, dass es dem ersten Elektrodenverdrahtungsteil (5A) gegenüberliegt, umfasst; und elektrisches Verbinden des ersten Elektrodenverdrahtungsteils (5A) nur mit der ersten Verbindungselektrode (10A) und elektrisches Verbinden des zweiten Elektrodenverdrahtungsteils (5B) nur mit der zweiten Verbindungselektrode (10B), wobei das erste Elektrodenverdrahtungsteil (5A) und das zweite Elektrodenverdrahtungsteil (5B) beide nach innen gebogen sind und einander gegenüberliegen.
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