DE102007012986A1

DE102007012986A1 - Vertikaler Halbleiterleistungsschalter, elektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung

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Publication number: DE102007012986A1
Application number: DE102007012986A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Ing.Dipl.-Phys.(FH) Otremba
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2027-03-15
Also published as: US8354692B2; US20070215980A1; DE102007063820B3; DE102007012986B4

Abstract

Ein vertikaler Halbleiterleistungsschalter weist einen Halbleiterkörper auf, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist. Mindestens eine Anode und eine Steuerelektrode sind auf der ersten Oberfläche angeordnet und mindestens eine Kathode ist auf der zweiten Oberfläche angeordnet. Die Kathode umfasst eine vielschichtige Anschlussanordnung, die eine direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnete innere Kontaktschicht und eine äußerste Schicht umfasst, die im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht.

Description

Die Anmeldung bezieht sich auf vertikale Halbleiterleistungsschalter, auf elektronische Bauelemente, die einen oder mehrere Halbleiterleistungsschalter umfassen, und auf Verfahren, diese herzustellen.
Ein vertikaler Halbleiterleistungsschalter kann von einer vertikalen Halbleitertransistoranordnung wie einem MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) oder einer IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) Anordnung zur Verfügung gestellt werden. Da die Vorrichtung vertikal ist, sind Anschlüsse oder Elektroden auf zwei entgegen gesetzten Oberflächen des Körpers der Anordnung angeordnet. Halbleiterleistungsschalter werden typischerweise konfektioniert, um ein elektronisches Bauelement auszuformen, das eine neu verdrahtende Anordnung umfasst, die es ermöglicht, dass die zwei entgegen gesetzten Oberflächen des Schalters elektrisch von den äußeren Anschlüssen des elektronischen Bauelements, zum Beispiel Pins, kontaktiert werden.
Es besteht eine allgemeine Anforderung nach zunehmend verkleinerten elektronischen Bauelementen und/oder erhöhter Leistung von einer Baugruppe einer vorgegebenen Größe. Diese Forderung hat zur Entwicklung von elektronischen Bausteinen oder so genannten System-in-Packages geführt, die mehrere Halbleiterbauelemente umfassen. Die zunehmende Miniaturisierung und Leistungsfähigkeit des elektronischen Bauelements hat zu einem Erfordernis für eine verbesserte Wärmeableitung von den Baugrup pen geführt, um eine Fehlfunktion der Vorrichtung auf Grund von Überhitzung zu vermeiden. Eine Folge dieser Entwicklungen ist eine Zunahme in der Anzahl von verschiedenen Arten von Baugruppen, in denen vertikale Halbleiterleistungsvorrichtungen untergebracht sind.
Ein vertikaler Halbleiterleistungsschalter umfasst einen Halbleiterkörper, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei mindestens eine Anode und mindestens eine Steuerelektrode auf der ersten Oberfläche angeordnet sind und mindestens eine Kathode auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist, die Kathode eine vielschichtige Anschlussanordnung umfasst, wobei die vielschichtige Anschlussanordnung Nachfolgendes umfasst: eine innere Kontaktschicht, die direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet ist und einer äußerste Schicht, die im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht.
Ein elektronisches Bauelement umfasst mindestens einen vertikalen Halbleiterleistungsschalter, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche umfasst, wobei mindestens eine Anode und mindestens eine Steuerelektrode auf der ersten Oberfläche angeordnet sind, und mindestens eine Kathode auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist; einen Kühlkörper, der eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche und mindestens einen Chipbefestigungsbereich umfasst; eine Vielzahl von Zuleitungen; wobei die Anode des Halbleiterleistungsschalters auf den Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers montiert ist und wobei die Kathode eine vielschichtige Anschlussanordnung umfasst, wobei die vielschichtige Anschlussanordnung Nachfolgendes umfasst: eine innere Kontaktschicht, die direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterleistungsschalters angeordnet ist und eine äußerste Schicht, die im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht.
Ein Verfahren, um einen vertikalen Halbleiterleistungsschalter herzustellen, umfasst die Schritte, mindestens einen vertikalen Halbleiterleistungsschalter zur Verfügung zu stellen, der einen Halbleiterkörper umfasst, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei mindestens eine Anode und mindestens eine Steuerelektrode auf der ersten Oberfläche angeordnet sind und das Aufbringen einer vielschichtigen Anschlussanordnung auf der zweiten Oberfläche, um mindestens eine Kathode durch Aufbringen einer inneren Kontaktschicht direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers auszuformen, und Aufbringen einer äußersten Schicht auf der inneren Kontaktschicht, die im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht.
Ein Verfahren, um ein elektronisches Bauelement herzustellen, umfasst die Schritte, mindestens einen vertikalen Halbleiterleistungsschalter zur Verfügung zu stellen, der einen Halbleiterkörper umfasst, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei mindestens eine Anode und eine Steuerelektrode auf der ersten Oberfläche angeordnet sind und mindestens eine Kathode auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist, wobei die Kathode eine vielschichtige Anschlussanordnung umfasst, die eine direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnete innere Kontaktschicht und eine äußerste Schicht umfasst, die im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht, die einen Kühlkörper zur Verfügung stellt, der eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche und mindestens einen Chipbefestigungsbereich umfasst; Bereitstellen einer Vielzahl von Zuleitungen; Montieren der Anode des verti kalen Halbleiterleistungsschalters auf den Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers und elektrisches Verbinden der Kathode mit mindestens einer Kathodenzuleitung.
1 veranschaulicht eine Sicht im Querschnitt auf eine vertikale MOSFET Anordnung entsprechend einer ersten Ausführungsform, und 2 veranschaulicht ein elektronisches Bauelement, das eine vertikale MOSFET Anordnung entsprechend einer zweiten Ausführungsform umfasst.
In einer Ausführungsform wird ein vertikaler Halbleiterleistungsschalter zur Verfügung gestellt, der einen Halbleiterkörper umfasst, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist. Die zweite Oberfläche ist gegenüber liegend zu der ersten Oberfläche angeordnet. Mindestens eine Anode und mindestens eine Steuerelektrode sind auf der ersten Oberfläche angeordnet und mindestens eine Kathode ist auf der zweiten Oberfläche angeordnet. Die Kathode umfasst eine vielschichtige Anschlussanordnung. In einer Ausführungsform umfasst die vielschichtige Anschlussanordnung eine direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnete innere Kontaktschicht und eine äußerste Schicht, die im Wesentlichen aus einer Ni (Nickel) Legierung besteht.
In einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterkörper ein Halbleitermaterial, zum Beispiel Silizium, in dem Regionen dotiert worden sind, um n-leitfähige und p-leitfähige Regionen zur Verfügung zu stellen, um auf diese Weise die gewünschte Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen. Entsprechend der Ausführungsform weist die vielschichtige Anschlussanordnung, die die Kathode zur Verfügung stellt, eine äußerste Schicht auf, die im Wesentlichen aus einer Nickellegierung be steht. Eine Nickellegierung weist den Vorzug auf, dass sie im Hinblick auf die Umwelt stabil ist, so dass weitere äußerste Edelmetallschichten wie Silber oder Gold weggelassen werden können. Eine Nickellegierung weist den weiteren Vorzug auf, dass sie durch eine Reihe von Materialien kontaktierbar ist und durch Kontaktverfahren, die für Leistungshalbleiteranordnungen verwendet werden können. Der Halbleiterleistungsschalter entsprechend der Ausführungsform kann deshalb in einer Vielfalt von Ausführungsformen der Konfektionierung verwendet werden, in denen unterschiedliche Anschlussmaterialien und Kontakt herstellende Verfahren verwendet werden. In diesem Zusammenhang wird kontaktierbar verwendet, um zu bezeichnen, dass ein zuverlässiger physischer und elektrischer Kontakt zwischen der Ni Legierung der Kathode und einem zusätzlichen Anschlusselement hergestellt wird.
Elektrisch leitfähige Anschlusselemente werden typischerweise in das Baugruppengehäuse einbezogen und erstrecken sich zwischen den auf der nach oben gerichtet liegenden Oberfläche des vertikalen Halbleiterleistungsschalters angeordneten Elektroden und den äußeren Anschlüssen der Halbleiterbaugruppe.
Die äußeren Anschlüsse ermöglichen es, dass auf den Halbleiterleistungsschalter elektrisch über die Außenseite der Baugruppe zugegriffen werden kann. Die äußeren Anschlüsse können durch Pins des Baugruppengehäuse zur Verfügung gestellt werden, die sich vom Baugruppengehäuse nach außen erstrecken, oder durch elektrisch leitfähigen Anschlussbereiche, die im Wesentlichen bündig mit der unteren Oberfläche des Baugruppengehäuses angeordnet sind. Das Baugruppengehäuse wird typischerweise durch eine Verkapselungsmischung aus Kunststoff, zum Beispiel ein Epoxidharz, zur Verfügung gestellt.
Verschiedene Arten von Leistungshalbleiterbaugruppen oder Bauelementen, in denen ein vertikaler Halbleiterleistungsschalter untergebracht ist, umfassen verschiedene Arten von elektrischen Anschlüssen vom Halbleiterleistungsschalter zu den Pins. Die elektrischen Anschlusselemente können zum Beispiel durch Bonddrähte, leitfähige Klammern oder leitfähigen Bänder zur Verfügung gestellt werden. Die verschiedenen Ausführungsformen von Anschlusselementen werden unter Verwendung unterschiedlicher Verfahren an die Elektroden der Halbleiterleistungsschalter angeschlossen.
Bonddrähte werden normalerweise verbunden unter Verwendung von Drahtbondverfahren wie Thermokompressions-Drahtbonden (Wire-Bonding) und Schleifenbonden (Wedge-Bonding), während deren Ausführung sich intermetallische Phasen an der Schnittstelle zwischen dem Bonddraht und der Elektrode ausformen, die durch eine Reaktion an der Schnittstelle zwischen dem Material des Bonddrahtes und dem Material der Elektrode hervorgerufen werden. Eine leitfähige Klammer wird im Gegensatz dazu typischerweise durch eine zwischen der leitfähigen Klammer und der Elektrode angeordnete Weichlotverbindung mit der Elektrode verbunden.
In einer Ausführungsform des vertikalen Halbleiterleistungsschalters kann die Kathode elektrisch durch Bonddrähte und Lötzinn kontaktiert werden, da die äußerste Schicht der Kathode aus einer Ni Legierung zur Verfügung gestellt wird. Der vertikale Halbleiterleistungsschalter entsprechend der Ausführungsform ist deshalb für Baugruppen geeignet, bei denen verschiedene Arten von Kontaktierungsverfahren ohne zusätzliche Änderung verwendet werden.
Die Ausführungsform des zwischen der Kathode und den äußeren Anschlussbereichen ausgeformten elektrischen Anschlusses kann aufgrund der Ausrichtung des Halbleiterleistungsschalters innerhalb der Baugruppe variieren. In einer Ausführungsform einer Leistungshalbleiterbaugruppe, zum Beispiel einer Baugruppe vom Typ TO-220, ist die Kathode des vertikalen Halbleiterleistungsschalters mit dem Chipfeld der Baugruppe in einer weithin als eine Drain-down Anordnung bekannten Anordnung verbunden. In diesen Ausführungsformen der Baugruppe kann die Kathode durch Weichlot auf das Chipfeld oder den Kühlkörper eines elektronischen Bauelements montiert werden.
In einer Ausführungsform kann der vertikale Halbleiterleistungsschalter aufweisen, was als eine Anordnung vom Typ Flip-chip bekannt ist und kann so angeordnet werden, dass die Kathode nach oben gerichtet liegt. Diese Art einer Anordnung wird auch als eine Source-down Anordnung bezeichnet. In dieser Art der Baugruppe kann die Kathode mit den Pins des elektronischen Bauelements elektrisch durch Bonddrähte oder durch eine leitfähige Klammer verbunden werden.
Entsprechend einer Ausführungsform weist die Kathode eine äußerste Schicht auf, die im Wesentlichen aus einer Nickellegierung besteht, die durch bekannte Drahtbondverfahren wie Thermokompressions-Drahtbonden und Schleifenbonden kontaktiert werden kann. Weiterhin ist eine Nickellegierung auch durch Weichlot benetzbar. Deshalb kann der vertikale Halbleiterleistungsschalter entsprechend einer Ausführungsform in einer Vielfalt von verschiedenen Ausführungsformen der Halbleiterbaugruppe verwendet werden. Dies ermöglicht es, dass die Kosten der Halbleiterbaugruppe reduziert werden, da für verschiedene Arten von Halbleiterbaugruppen keine verschiedenen Aus führungsformen von Halbleiterleistungsschaltern gekauft und gelagert werden müssen.
Die Nickellegierung kann eine Zusammensetzung aufweisen die es ermöglicht, dass unter den typischerweise verwendeten Bedingungen bei dem Thermo-Kompressionsdrahtbonden und/oder dem Schleifenbonden intermetallischen Phasen mit Aluminium oder Kupfer ausgeformt werden. Dies ermöglicht es, dass Aluminiumbonddrähte und Kupferbonddrähte verwendet werden können, um die Kathode elektrisch mit den Pins der Halbleiterbaugruppe zu verbinden. Aluminium und Kupfer weisen den Vorzug auf, dass sie relativ preisgünstig und in großen Durchmessern verfügbar sind. Die elektrische Leistung der Baugruppe kann deshalb gesteigert werden, in dem Bonddrähte mit einem größeren Durchmesser zur Verfügung gestellt werden, ohne die Kosten der Baugruppe dramatisch zu erhöhen.
In einer Ausführungsform besteht die Nickellegierung im Wesentlichen aus Nickel und einem der Elemente Phosphor und Vanadium. Diese Nickellegierungen sind durch Thermo-Kompressionsdrahtbonden und Schleifenbonden kontaktierbar und auch durch Weichlot benetzbar. Diese auf Ni basierten Legierungen sind auch im Hinblick auf die Umwelt stabil und so kann eine zusätzliche äußere Schutzschicht aus einem Edelmetall weggelassen werden.
Die innere Kontaktschicht der vielschichtigen Anordnung, die die Kathode zur Verfügung stellt, weist die Funktion auf, einen ohmschen Anschluss mit niedrigem Widerstand zum Material des Halbleiterkörpers des Halbleiterleistungsschaltern zur Verfügung zu stellen. Bei einem Halbleiterkörper, der Silizium umfasst, kann die innere Kontaktschicht im Wesentlichen aus einem aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Chrom, Titan und Nickel oder einer Legierung bestehen, die mindestens eines dieser Elemente umfasst. Die innere Kontaktschicht kann im Wesentlichen aus einer Aluminiumsiliziumlegierung oder einer Aluminiumsiliziumkupferlegierung bestehen.
Die vielschichtige Anschlussanordnung die Kathode kann weiterhin mindestens eine direkt zwischen der inneren Kontaktschicht und der äußersten Schicht angeordnete Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit umfassen. Die Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit kann im Wesentlichen aus Titan, Ti, oder Titannitrid, TiN_x, bestehen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit aus zwei Schichten bestehen. Eine erste Schicht, die im Wesentlichen aus Titan bestehen kann, ist direkt auf der inneren Kontaktschicht angeordnet, und eine zweite Schicht, die im Wesentlichen aus Titannitrid bestehen kann, ist direkt auf der ersten Titanschicht angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform, besteht die äußerste Schicht der vielschichtigen Anschlussanordnung der Kathode aus zwei Schichten. Eine erste Schicht besteht im Wesentlichen aus Nickel und ist direkt auf der Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit angeordnet. Eine zweite Schicht besteht im Wesentlichen aus einer Nickellegierung und ist auf der Nickelschicht angeordnet. In dieser Ausführungsform besteht die vielschichtige Anordnung deshalb aus vier Schichten; einer inneren Kontaktschicht, einer Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit, einer Nickelschicht und einer äußersten Schicht aus einer Nickellegierung. Die Nickellegierung kann im Wesentlichen aus Nickel und Phosphor bestehen oder aus Nickel und Vanadium.
Diese Anordnung weist den Vorzug auf, dass die Dicke der Kathode erhöht werden kann durch Erhöhen der Dicke der Nickelschicht. Ni ist relativ preisgünstig. Die äußerste Nickellegierungsschicht stellt eine Anschlussoberfläche zur Verfügung, die durch Drahtbonden und durch Weichlot kontaktierbar ist, so dass die Halbleiterleistungsschalter in einer Vielfalt von Baugruppen verwendet werden können und durch eine Vielfalt von Anschlusselementen und Kontaktierungsverfahren kontaktiert werden können.
In eine Ausführungsform besteht die Kathode aus drei Schichten. Eine innere Kontaktschicht ist direkt auf dem Halbleiterkörper des vertikalen Halbleiterleistungsschalters angeordnet, eine Schicht, die im Wesentlichen aus Nickel besteht, ist direkt auf der inneren Kontaktschicht angeordnet, und eine Nickellegierungsschicht ist direkt auf der Nickelschicht angeordnet. In dieser Ausführungsform besteht die äußerste Schicht deshalb ebenfalls aus zwei Schichten. Die Nickellegierung kann im Wesentlichen aus Nickel und Phosphor oder Nickel und Vanadium bestehen.
Der vertikale Halbleiterleistungsschalter kann eine MOSFET Anordnung oder eine IGBT Anordnung sein. Im Falle einer MOSFET Anordnung wird die Anode normalerweise als die Source, die Kathode als der Drain und die Steuerelektrode als das Gate bezeichnet. Im Falle einer IGBT Anordnung wird die Anode normalerweise als der Emitter, die Kathode als der Kollektor und die Steuerelektrode als das Gate bezeichnet.
In eine Ausführungsform wird ein elektronisches Bauelement zur Verfügung gestellt, das mindestens einen vertikalen Halbleiterleistungsschalter, einen Kühlkörper und eine Vielzahl von Zuleitungen umfasst. Der vertikale Halbleiterleistungsschalter umfasst eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüber liegt. Mindestens eine Anode und mindestens eine Steuerelektrode sind auf der ersten Oberfläche angeordnet und die mindestens eine Kathode ist auf der zweiten Oberfläche angeordnet. Die Kathode kann sich im Wesentlichen über die Gesamtheit der zweiten Oberfläche erstrecken.
Der Kühlkörper umfasst eine obere Oberfläche und die untere Oberfläche und mindestens einen Chipbefestigungsbereich. In diesem Zusammenhang wird "obere" verwendet, um die Oberfläche zu bezeichnen, die von einer Leiterplatte höherer Ebene wegzeigt, auf der das elektronische Bauelement befestigt wird. "untere" wird verwendet, um eine Oberfläche zu bezeichnen, die in Richtung der Leiterplatte höherer Ebene liegt. Jede der Vielzahl von Zuleitungen umfasst eine äußere Anschlussoberfläche, die es dem Halbleiterleistungsschalter ermöglicht, dass von außerhalb des elektronischen Bauelements elektrisch auf diesen zugegriffen wird, typischerweise über die Leiterplatte höherer Ebene.
In einer Ausführungsform ist die Anode des Halbleiterleistungsschalters auf die obere Oberfläche des Chipbefestigungsbereichs des Kühlkörpers montiert. Die Kathode liegt deshalb nach oben von dem Kühlkörper weg und von der Leiterplatte höherer Ebene weg. Die Kathode umfasst eine vielschichtige Anschlussanordnung, die eine direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterleistungsschalters angeordnete innere Kontaktschicht und eine äußerste Schicht umfasst, die im Wesentlichen aus einer Nickellegierung besteht.
Die äußerste Schicht die Kathode stellt deshalb eine Oberfläche zur Verfügung, die elektrisch durch Drahtbondverfahren und durch Weichlot kontaktiert werden kann, da die Nickellegierung mit Weichlot benetzbar ist. Vorteilhaft ist die Nickellegierung dazu in der Lage, unter normalen Drahtkontaktierungsbedingungen intermetallische Phasen mit Aluminium oder Kupfer auszuformen. Dies ermöglicht es, dass die Kathode elektrisch durch Aluminiumbonddrähte und durch Kupferbonddrähte kontaktiert wird unter Verwendung von Drahtbondverfahren wie zum Beispiel des Thermo-Kompressionsdrahtbonden oder des Schleifenbondens.
In einer Ausführungsform des elektronischen Bauelements kann daher auf Grund des Bereitstellens einer äußersten Schicht für die Kathode dieses Halbleiterleistungsschalters, die im Wesentlichen aus einer Nickellegierung besteht, eine Vielfalt von Ausführungsformen des elektrischen Anschlusses verwendet werden. Die äußerste Schicht kann im Wesentlichen aus Nickel und Phosphor bestehen oder aus Nickel und Vanadium. Der vertikale Halbleiterleistungsschalter kann eine MOSFET Anordnung oder eine IGBT Anordnung sein.
Die Kathode kann elektrisch mit einer Kathodenzuleitung verbunden werden durch mindestens einen Bonddraht, der sich zwischen der äußersten Schicht der vielschichtige Anschlussanordnung und einer Kathodenzuleitung erstreckt. Der Bonddraht kann im Wesentlichen aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. Reine Metalle weisen den Vorzug eines niedrigen elektrischen Widerstands auf, während Legierungen den Vorzug aufweisen, dass die mechanischen Eigenschaften des Drahts verbessert sind, so dass ein Brechen während der Produktion vermieden werden kann.
In einer Ausführungsform ist die Kathode durch mindestens eine elektrisch leitfähige Anschlussklammer elektrisch mit der Kathodenzuleitung verbunden. Die Anschlussklammer kann Kupfer umfassen. Die Anschlussklammer erstreckt sich zwischen der äußersten Schicht der vielschichtigen Anschlussanordnung der Kathode und mindestens einer Kathodenzuleitung. Die Anschlussklammer kann durch ein Weichlot auf die Kathode montiert werden, das heißt auf die äußerste Schicht der vielschichtigen Anschlussanordnung, die die Kathode umfasst. Die Kathode kann elektrisch mit zwei oder mehr Kathodenzuleitungen verbunden werden. Der elektrische Anschluss zwischen der Kathode und Pins oder Anschlüssen des elektronischen Bauelements kann durch eine Vielzahl von Bonddrähten oder eine Anschlussklammer oder einer Kombination von Bonddrähten und Anschlussklammern zur Verfügung gestellt werden.
In einer Ausführungsform ist die Anode durch eine Weichlotverbindung oder durch eine Diffusionslotverbindung montiert auf und elektrisch verbunden mit der oberen Oberfläche des Chipbefestigungsbereiches des Kühlkörpers.
Die Bezeichnung "Diffusionslotverbindung" wird in diesem Zusammenhang verwendet, um eine Anschlussanordnung zu bezeichnen, die mechanisch und elektrisch mit einer Oberfläche verbunden ist durch eine Schicht, die intermetallische Phasen umfasst. Die intermetallischen Phasen befinden sich an der Schnittstelle zwischen der Anschlussanordnung und der Oberfläche. Die intermetallischen Phasen werden in Folge eines Diffusionslötprozesses ausgeformt und umfassen chemische Elemente des Diffusionslotes und mindestens eines angrenzenden Materials, zum Beispiel des Kühlkörpers oder der Zuleitung.
Eine Diffusionslotverbindung weist den Vorzug auf, dass der Schmelzpunkt der intermetallischen Phasen höher ist als der Schmelzpunkt des Diffusionslotes selbst. Folglich weist die Verbindung, die in Folge des Diffusionslötprozesses ausgeformt wird, eine Schmelztemperatur auf, die höher ist als die Temperatur, bei der die Verbindung ausgeformt wird. Eine Diffusionslotverbindung weist deshalb den Vorzug auf, dass ein zweiter Schritt einer Diffusionsverbindung ausgeführt werden kann, ohne die schon erzeugte Diffusionslotverbindung zu schmelzen. Eine Diffusionslotverbindung ist deshalb besonders vorteilhaft für Multichip-Bausteine, in denen zwei oder mehr Chips oder Halbleiterbauelemente angrenzend zu einander direkt auf dem Chipfeld befestigt werden, oder für Multichip-Bausteine, in denen zwei Bauelemente einer auf dem anderen gestapelt werden. Die Probleme, die mit Weichlot verbunden sind und im Besonderen eine Bewegung der Halbleiterbauelemente während nachfolgender Schritte der Chipverbindung werden vermieden.
Diffusionslotverbindungen sind typischerweise dünner als Verbindungen mit Weichlot. Diffusionslotverbindungen weisen typischerweise eine Dicke von weniger als 10 μm auf, während Verbindungen mit Weichlot typischerweise eine Dicke von etwa 100 μm aufweisen. Die geringere Dicke der Diffusionslotverbindung weist den Vorzug auf, dass die thermische Ableitung vom Halbleiterbauelement in das Chipfeld verbessert wird, und die thermische Leistung der Baugruppe verbessert wird.
Eine Diffusionslotverbindung weist den weiteren Vorzug auf, dass die von der Verbindung eingenommene laterale Grundfläche der lateralen Grundfläche des Halbleiterbauelements im Wesentlichen entspricht. Im Gegensatz zu Verbindungen mit Weichlot, wird die Anordnung für das Erzeugen der Diffusionslotverbindung durch Aufbringen der Anordnung auf dem Halbleiterbauelement hergestellt, in diesem Fall der Anode und/oder Steuerelektrode des Halbleiterleistungsschalters.
In einer Ausführungsform umfasst die Diffusionslotverbindung eine Kontaktschicht, eine auf der Kontaktschicht angeordnete Diffusionssperrschicht, und eine auf der Diffusionssperrschicht angeordnete Diffusionslotschicht. Die Anode kann die Kontaktschicht zur Verfügung stellen, oder die Anode kann die Diffusionslotverbindung umfassen.
Die Kontaktschicht besteht im Wesentlichen aus Aluminium, und die Diffusionssperrschicht umfasst eines aus der Gruppe, die aus Ti Metall besteht und einer ersten Schicht, die im Wesentlichen aus Ti Metall besteht und einer zweiten Schicht, die TiN_x umfasst. Die Diffusionslotschicht umfasst eine Legierung, wobei die Legierung Zinn, Sn und eines aus der Gruppe bestehend aus Ag, Au, Cu und In umfasst. Nach dem Diffusionslötprozess formt das Diffusionslot die Diffusionslotverbindung aus und umfasst intermetallische Phasen.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann eine Dicke t aufweisen, wobei 0,1 μm ≤ t ≤ 100 μm, vorzugsweise 0,1 μm ≤ t ≤ 10 μm, noch bevorzugter 1,5 μm ≤ t ≤ 3,5 μm ist.
Die Kontaktschicht kann eine Dicke a aufweisen, wobei 0,01 μm a ≤ 10 μm, vorzugsweise 0,1 μm ≤ a ≤ 1 μm ist. Die Diffusionssperrschicht kann eine Dicke b aufweisen, wobei 0,1 μm ≤ b ≤ 10 μm, vorzugsweise 0,1 μm ≤ b ≤ 1 μm ist. Die Diffusionslotschicht kann eine Dicke c aufweisen, wobei 0,1 μm ≤ c ≤ 80 μm, vorzugsweise 0,5 μm ≤ c ≤ 5 μm ist.
In einer Ausführungsform umfasst die Diffusionslotverbindung eine Kontaktschicht und eine Diffusionslotschicht. Die Kontaktschicht umfasst eines aus einem Metall und einer Legierung davon, wobei das Metall eines aus der Gruppe von Elementen ist, die aus Ti, Ni und Cr besteht, und die Diffusionslotschicht umfasst eine Legierung, wobei die Legierung Sn umfasst und eines aus der Gruppe, die aus Ag, Au, Cu und In besteht.
In einer Ausführungsform der vorherigen Anordnung der Diffusionslotverbindung ist mindestens eine weitere Schicht zwischen der Kontaktschicht und der Diffusionslotschicht angeordnet. Die weitere Schicht umfasst eines aus einem Metall und einer Legierung davon, wobei das Metall eines aus der Gruppe von Elementen ist, die aus Ni, Au, Ag, Pt und Pd besteht.
Der elektrische Anschluss zur Steuerelektrode des Halbleiterleistungsschalters kann durch verschiedene Anordnungen der neu verdrahtenden Anordnung des elektronischen Bauelements zur Verfügung gestellt werden. Mindestens eine der Vielzahl von Zuleitungen des elektronischen Bauelements kann eine Steuerleitung sein, mit der die Steuerelektrode elektrisch verbunden ist.
In einer Ausführungsform ist ein innerer Teilbereich der Steuerleitung vom Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers durch einen Abstand getrennt. Die obere Oberfläche des inneren Teilbereichs der Steuerleitung liegt in einer Ebene, die im Allgemeinen in der gleichen Ebene mit der oberen Oberfläche des Chipbefestigungsbereichs des Kühlkörpers angeordnet ist. Die Steuerelektrode ist auf die obere Oberfläche des inneren Teilbereichs der Steuerleitung montiert. Die Steuerleitung umfasst auch einen äußeren Teilbereich, der einen äußeren Anschlussbereich des elektronischen Bauelements zur Verfügung stellt, über den elektrisch auf die Steuerelektrode des vertikalen Halbleiterleistungsschalters zugegriffen werden kann.
Die Steuerleitung ist vom Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers durch einen Abstand getrennt, so dass der Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers auf die Anodenelektrode ausgerichtet werden kann und der innere Teilbereich der Steuerleitung auf die Steuerelektrode ausgerichtet werden kann, die auf der ersten Oberfläche des vertikalen Halbleiterleistungsschalters angeordnet ist. Der Halbleiterleistungsschalter erstreckt sich daher zwischen dem Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers und dem inneren Teilbereich der Steuerleitung.
In einer Ausführungsform umfasst der Kühlkörper des elektronischen Bauelements zwei Chipbefestigungsbereiche. Die Anode des Halbleiterleistungsschalters ist auf den ersten Chipbefestigungsbereich montiert, und die Steuerelektrode des Halbleiterleistungsschalters ist auf einen zweiten Chipbefestigungsbereich montiert. Auf den zweiten Teilbereich des Kühlkörpers, und deshalb die Steuerelektrode, kann elektrisch von einem weiteren Anschlusselement zugegriffen werden, das sich zwischen dem zweiten Chipbefestigungsbereich und einer oder mehreren der Vielzahl von Zuleitungen erstreckt, um eine Steuerleitung zur Verfügung zu stellen.
Die Steuerelektrode kann durch eine Diffusionslotverbindung auf den inneren Teilbereich der Steuerleitung oder den Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers montiert werden. Die Diffusionslotverbindung kann im Wesentlichen die Gleiche sein wie die Diffusionslotverbindung, durch die die Anode montiert ist auf und elektrisch angeschlossen ist an die obere Oberfläche des Chipbefestigungsbereichs des Kühlkörpers. Diese Anordnung weist den Vorzug auf, dass die Anode auf den Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers montiert werden kann, und dass die Steuerelektrode in demselben Prozessschritt auf die Steuerleitung oder den zweiten Teilbereich des Kühlkörpers montiert werden kann.
Die Kathode ist deshalb auf der aufwärts gerichteten Seite des vertikalen Halbleiterleistungsschalters angeordnet und ist elektrisch mit mindestens einer Zuleitung aus der Vielzahl von Zuleitungen durch ein zusätzliches Anschlusselement verbunden. Das Anschlusselement kann ein oder mehrere Bonddrähte oder eine leitfähige Klammer sein. Entsprechend einer Ausführungsform umfasst das elektronische Bauelement einen Halbleiterleistungsschalter, in dem die äußerste Schicht der Kathode eine Nickellegierung umfasst. Die vielschichtige Anschlussanordnung, die die Kathode zur Verfügung stellt, kann eine der zuvor beschriebenen Anordnungen aufweisen.
Das elektronische Bauelement kann weiterhin ein Gehäuse aus einer Kunststoffmischung umfassen. Das Gehäuse aus einer Kunststoffmischung verkapselt mindestens die inneren Teilbereiche der Zuleitungen und den vertikalen Halbleiterleistungsschalter. Die äußeren Teile der Zuleitungen erstrecken sich außerhalb des Gehäuses aus einer Kunststoffmischung, um die äußeren Anschlussbereiche des elektronischen Bauelements zur Verfügung zu stellen. In einer Ausführungsform bleibt die untere Oberfläche des Kühlkörpers unverkapselt durch das Gehäuse aus einer Kunststoffmischung und kann deshalb einen äußeren Anschlussbereich des elektronischen Bauelements zur Verfügung stellen. Wenn der Halbleiterleistungsschalter eine n-leitende Vorrichtung ist, stellt die untere Oberfläche des Kühlkörpers einen Masseanschluss zur Verfügung. Das Gehäuse aus einer Kunststoffmischung kann ein Epoxidharz oder eine Transferpressmischung umfassen, wie sie aus der Technik bekannt sind.
Die folgenden Ausführungsformen von Verfahren stehen für die Herstellung eines vertikalen Halbleiterleistungsschalters und für Herstellung eines elektronischen Bauelements zur Verfügung.
In einer Ausführungsform wird ein vertikaler Halbleiterleistungsschalter dadurch hergestellt, dass ein Halbleiterkörper zur Verfügung gestellt wird, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist. Mindestens eine Anode und mindestens eine Steuerelektrode sind auf der ersten Oberfläche angeordnet. Eine vielschichtige Anschlussanordnung ist auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht, um mindestens eine Kathode auszuformen. Eine innere Kontaktschicht ist direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht, und eine äußerste Schicht, die im Wesentlichen aus einer Nickellegierung besteht, ist auf der inneren Kontaktschicht aufgebracht.
Die Aufbringung der vielschichtiger Anschlussanordnung kann auf Waferebene ausgeführt werden. Ein Wafer wird zur Verfügung gestellt, der eine Vielzahl von Anordnungspositionen umfasst, die je einen Halbleiterleistungsschalter umfassen. Eine strukturierte Metallisierung kann dann auf einer ersten Seite des Wafers hergestellt werden, um eine Anode und eine Steuerelektrode in jeder Anordnungsposition zur Verfügung zu stellen. Eine zweite Metallisierungsanordnung kann dann auf der zweiten Seite des Wafers hergestellt werden, um in jeder Anordnungspo sition eine Kathode mit einer vielschichtigen Anordnung entsprechend einer Ausführungsform zur Verfügung zu stellen. Die Vielzahl von Halbleiterleistungsschaltern wird dann vom Wafer in einzelne Anordnungen abgetrennt.
Eine vielschichtige Anschlussanordnung kann mit Hilfe eines Vakuumablagerungsverfahrens, wie Metallaufdampfen, thermischer Verdampfung oder Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht werden, um die Kathode auszuformen. Die vielschichtige Anordnung kann aufgebracht werden, ohne das Vakuum der Aufbringungskammer zu unterbrechen. Alternativ dazu kann der Wafer zwischen verschiedenen Vakuumkammern transportiert werden, während er zwischen den verschiedenen Aufbringungsschritten der Umgebung ausgesetzt ist. Die Anschlussanordnung kann auch durch elektrolytische Abscheidung aufgebracht werden.
In einer Ausführungsform wird nach der Aufbringung der innerem Kontaktschicht vor der Aufbringung der äußersten Schicht mindestens eine weitere Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit direkt auf der inneren Kontaktschicht aufgebracht. Die äußerste Schicht wird deshalb auf der äußeren Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit aufgebracht.
Die äußerste Schicht kann aus zwei Schichten bestehen, der ersten Schicht, die im Wesentlichen aus Nickel besteht, und der zweiten Schicht, die im Wesentlichen aus einer Nickellegierung besteht. Die erste Nickelschicht wird auf der Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit aufgebracht, und die zweite äußerste Schicht der Kathodenanschlussanordnung, die im Wesentlichen aus einer Nickellegierung besteht, wird auf der Nickelschicht aufgebracht.
Die Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit kann Titan- und/oder Titannitrid umfassen. Titannitrid kann durch Aufbringen von Titannitrid oder durch Aufbringen von Titan gefolgt von einer Nitrierungsbehandlung hergestellt werden.
In einer Ausführungsform besteht die vielschichtige Anschlussanordnung, die die Kathode ausformt, aus drei Schichten. Eine innere Kontaktschicht ist direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht, eine Schicht aus Nickel ist auf der innere Kontaktschicht aufgebracht, und eine äußerste Schicht, die im Wesentlichen aus einer Nickellegierung besteht, ist auf der Nickelschicht aufgebracht.
Wie zuvor beschrieben, kann die Nickellegierung im Wesentlichen aus Nickel und Phosphor oder Nickel und Vanadium bestehen.
Die Anode und die Steuerelektrode können durch konventionelle Verfahren auf der ersten Seite des Halbleiterleistungsschalters aufgebracht werden und können je eine bekannte Anordnung aufweisen. Die Anode und die Steuerelektrode können Aluminium oder Kupfer umfassen.
In einer Ausführungsform wird eine Schicht aus Diffusionslot auf der Anode und der Steuerelektrode des Halbleiterleistungsschalters aufgebracht, um so eine äußerste Diffusionslotschicht zur Verfügung zu stellen. Weiterhin kann eine Diffusionssperrschicht auf der Anode und der Steuerelektrode aufgebracht werden, bevor ein Diffusionslot auf der Diffusionssperrschicht aufgebracht wird.
Ein Verfahren, um ein elektronisches Bauelement herzustellen, umfasst die folgenden Schritte. Mindestens ein Halbleiterleistungsschalter wird zur Verfügung gestellt, der einen Halbleiterkörper umfasst, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist. Mindestens eine Anode und mindestens eine Steuerelektrode sind auf der ersten Oberfläche angeordnet, und mindestens eine Kathode ist auf der zweiten Oberfläche angeordnet. Die Kathode umfasst eine vielschichtige Anschlussanordnung, die eine direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnete innere Kontaktschicht und eine äußerste Schicht umfasst, die im Wesentlichen aus einer Nickellegierung besteht. Ein Kühlkörper wird zur Verfügung gestellt, der eine obere Oberfläche und untere Oberfläche und mindestens einen Chipbefestigungsbereich umfasst. Eine Vielzahl von Zuleitungen wird ebenfalls zur Verfügung gestellt.
Die Anode des vertikalen Halbleiterleistungsschalters wird auf die obere Oberfläche des Chipbefestigungsbereichs des Kühlkörpers montiert. Die Kathode wird dann mit mindestens einer Zuleitung aus der Vielzahl von Zuleitungen elektrisch verbunden. In einer ersten Ausführungsform wird die Kathode elektrisch mit mindestens einer Kathodenzuleitung verbunden durch mindestens einen Verbindungsdraht, der sich zwischen der äußersten Schicht der vielschichtigen Anschlussanordnung der Kathode und der mindestens einen Kathode erstreckt.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Kathode elektrisch mit mindestens einer Kathodenzuleitung durch eine Anschlussklammer verbunden, die sich zwischen der äußersten Schicht der vielschichtige Anschlussanordnung und der mindestens einen Kathodenzuleitung erstreckt. Die Anschlussklammer kann mit der äußersten Schicht der vielschichtigen Anschlussanordnung durch Weichlot verbunden werden und kann mit der Kathodenzuleitung durch Weichlot verbunden werden.
In einer Ausführungsform wird die Anode durch einen Diffusionslötprozess auf den Chipbefestigungsbereich montiert und elektrisch mit diesem verbunden. Der Diffusionslötprozess kann dadurch ausgeführt werden, dass der Anode eine äußere Schicht zur Verfügung gestellt wird, die ein Diffusionslot umfasst. Das Diffusionslot weist eine Schmelztemperatur auf.
Der Diffusionslötprozess kann durch Erwärmen des Chipbefestigungsbereichs des Kühlkörpers auf eine Temperatur ausgeführt werden, die größer als der Schmelzpunkt des Diffusionslotes ist. Die Anode des vertikalen Halbleiterleistungsschalters wird dann in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Chipbefestigungsbereichs des Kühlkörpers gebracht. Genauer gesagt wird die äußere Oberfläche der Diffusionslotschicht in Oberfläche zu Oberfläche Kontakt gebracht mit der oberen Oberfläche des Chipbefestigungsbereichs des Kühlkörpers. Intermetallische Phasen werden erzeugt, die einen höheren Schmelzpunkt als den Schmelzpunkt des Diffusionslotes aufweisen. Die intermetallischen Phasen werden an der Schnittstelle zwischen dem Diffusionslot und dem Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers erzeugt und umfassen die Elemente des Diffusionslotes und des Chipbefestigungsbereichs. Da die intermetallischen Phasen einen höheren Schmelzpunkt als den Schmelzpunkt des Diffusionslotes aufweisen, wird die Anode mit dem Chipbefestigungsbereich durch die Verfestigung der Diffusionslotschicht und der Schnittstelle zwischen der Anode und dem Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers verbunden.
In einer Ausführungsform wird mindestens eine Steuerleitung zur Verfügung gestellt, und der innere Teilbereich der Steuerleitung wird vom Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers durch einen Abstand getrennt, so dass die obere Oberfläche des inneren Teilbereichs der Steuerleitung im Allgemeinen in einer Ebene liegt, die in der gleichen Ebene mit der oberen Oberfläche des Chipbefestigungsbereichs des Kühlkörpers angeordnet ist. Die Steuerleitung wird ebenfalls so angeordnet, dass der innere Teilbereich der Steuerleitung auf die Steuerelektrode ausgerichtet ist, und der Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers auf die Anode der ersten Oberfläche des vertikalen Halbleiterleistungsschalters ausgerichtet ist. Die Steuerelektrode wird dann auf die obere Oberfläche des inneren Teilbereichs der Steuerleitung montiert. Dies kann durch einen Diffusionslötprozess ausgeführt werden und kann während des Diffusionslötprozesses ausgeführt werden, während dessen die Anode auf den Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers montiert wird.
In einer Ausführungsform wird der Kühlkörper mit zwei Chipbefestigungsbereichen zur Verfügung gestellt. Die Anode des Halbleiterleistungsschalters wird auf einen ersten Chipbefestigungsbereich montiert, und die Steuerelektrode des Halbleiterleistungsschalters wird auf einen zweiten Chipbefestigungsbereich montiert. Wiederum kann dies während desselben Prozessschritts ausgeführt werden und kann durch einen einzelnen Diffusionslötprozess ausgeführt werden.
Nachdem die erste Oberfläche des vertikalen Halbleiterleistungsschalters auf den Kühlkörper montiert worden ist und die Steuerelektrode elektrisch mit einer Steuerleitung verbunden worden ist, wird der elektrische Anschluss zwischen der auf der zweiten Seite des vertikalen Halbleiterleistungsschalters angeordneten Kathode und mindestens einer Kathodenzuleitung hergestellt. Wenn weitere Halbleiterbauelemente, wie zum Beispiel eine Diode oder weitere vertikale Halbleiterleistungsschalter in das elektronische Bauelement einbezogen werden sollen, werden diese dann in der gewünschten Anordnung befestigt.
Ein Kunststoffgehäuse kann dann zur Verfügung gestellt werden. Die Mischung des Kunststoffs, der ein Kunststoffgehäuse für das elektronische Bauelement zur Verfügung stellt, kann mindestens den vertikalen Halbleiterleistungsschalter, innere Teilbereiche der Zuleitungen und die obere Oberfläche des Kühlkörpers verkapseln. Wenn Bonddrahtanschlüsse zwischen der Kathode und den Zuleitungen zur Verfügung gestellt werden, können die Bonddrahtanschlüsse ebenfalls im Kunststoff verkapselt werden. Wenn eine Anschlussklammer zwischen der Kathode und den Zuleitungen zur Verfügung gestellt wird, kann die obere Oberfläche der Anschlussklammer von dem Gehäuse aus einer Kunststoffmischung unbedeckt bleiben, um die Wärmeableitung von dem elektronischen Bauelement zu verbessern. Die äußeren Anschlussbereiche der Zuleitungen und/oder die äußere untere Oberfläche des Kühlkörpers bleiben vom Verkapselungsmaterial aus Kunststoff unbedeckt.
Der Halbleiterleistungsschalter ist deshalb geeignet zur Verwendung in Baugruppen, in denen die Kathodenelektrode auf den Kühlkörper montiert ist, oder in denen die Anode auf den Kühlkörper montiert ist. In der letzteren Ausführungsform der Baugruppe kann die Kathode elektrisch mit den Pins von Anschlüssen der Baugruppe entweder durch Bonddrähte oder eine leitfähigen Klammer verbunden werden, da die äußerste Ni Legierungsschicht mit Hilfe von Drahtbondverfahren und durch Lot kontak tierbar ist. Die äußerste Ni Legierung weist den weiteren Vorzug auf, dass unter Verwendung von bekannten Drahtkontaktierungsverfahren zuverlässige elektrische Anschlüsse mit Aluminiumbonddrähten und Kupferbonddrähten ausgeformt werden können.
1 veranschaulicht eine vertikale MOSFET Anordnung 1, die einen ein Halbleiterkörper 2 umfasst, der eine erste Oberfläche 3 und eine zweite Oberfläche 4 aufweist, die gegenüber liegend zu der ersten Oberfläche 3 angeordnet ist. Der Halbleiterkörper 2 umfasst Silizium, in dem Regionen, zur Klarheit in den Figuren nicht veranschaulicht, dotiert sind, um die erwünschten Schaltmerkmale der MOSFET Anordnung 1 zur Verfügung zu stellen.
Eine Sourceelektrode 5 und eine Gateelektrode 6, die den elektrischen Anschluss zur Transistoranordnung innerhalb des Halbleiterkörpers 2 der MOSFET Anordnung 1 zur Verfügung stellen, sind auf der ersten Oberfläche 3 des Halbleiterkörpers 2 angeordnet. Die Sourceelektrode 5 nimmt einen viel größeren Bereich der ersten Oberfläche 3 ein als die Gateelektrode 6. Die Sourceelektrode 5 und die Gateelektrode 6 werden durch eine strukturierte Metallisierungsschicht aus Aluminium 7 zur Verfügung gestellt, wie sie gemäß dem Stand der Technik bekannt ist.
Eine Drainelektrode 8 ist auf der zweiten Oberfläche 4 des Halbleiterkörpers 2 angeordnet. Die Drainelektrode 8 erstreckt sich im Wesentlichen über die Gesamtheit der zweiten Oberfläche 4. Die Drainelektrode 8 besteht aus zwei Schichten 9 und 10. Die erste Schicht 9 stellt eine innere Kontaktschicht zur Verfügung, die direkt auf der zweiten Oberfläche 4 des Silizi umgriffkörpers 2 angeordnet ist. Die innere Kontaktschicht 9 stellt einen ohmschen Anschluss mit einem niedrigen Widerstand zum Silizium des Halbleiterkörpers 2 zur Verfügung. In dieser Ausführungsform besteht die innere Kontaktschicht 9 im Wesentlichen aus Aluminium mit einem kleinen Anteil von Silizium. Die zweite Schicht 10 der Drainelektrode 8 ist direkt auf der inneren Kontaktschicht 9 angeordnet und stellt die äußerste Schicht der Drainelektrode 8 zur Verfügung. In der ersten Ausführungsform besteht die äußerste Schicht 10 der Drainelektrode 8 im Wesentlichen aus einer Ni basierten Legierung, in dieser Ausführungsform einer Nickel Phosphor Legierung.
Die äußerste Nickel Phosphor Legierungsschicht 10 stellt eine Drainelektrodenanordnung 8 zur Verfügung, die mit Hilfe von bekannten Drahtbondverfahren zuverlässig und leicht elektrisch durch Aluminium- und Kupferbonddrähte kontaktiert werden kann. Die Nickel Phosphor Legierungsschicht 10 weist den zusätzlichen Vorzug auf, dass sie durch konventionelles Weichlot benetzbar ist. Deshalb ist die MOSFET Anordnung 1 flexibel in der Hinsicht, dass sie in elektronischen Bauelementen verwendet werden kann, in denen es gewünscht wird, die Drainelektrode 8 der MOSFET Anordnung 1 elektrisch mit Bonddrähten oder durch Lötverbindungen zu kontaktieren.
Die vielschichtige Anschlussanordnung der Drainelektrode 8 wurde hergestellt durch sequentielle Aufbringung der inneren Kontaktschicht 9 und der äußersten Kontaktschicht 10 auf die zweite Oberfläche 4 des MOSFET 1 durch Metallaufdampfen.
2 veranschaulicht ein elektronisches Bauelement 11, das eine vertikale MOSFET Anordnung 12 entsprechend der zweiten Ausführungsform umfasst. Teile der MOSFET Anordnung 12, die im Wesentlichen die Gleichen sind wie die der MOSFET Anordnung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, werden durch die selben Bezugszeichen bezeichnet.
Die MOSFET Anordnung 12 umfasst einen Siliziumhalbleiterkörper 2, der eine erste Oberflächen 3 und eine zweite Oberfläche 4 aufweist, die der ersten Oberfläche 3 gegenüber liegend angeordnet ist. Eine Anodenelektrode 5 und eine Gateelektrode 6, die jeweils Aluminium umfassen, sind auf der ersten Oberfläche 3 angeordnet. Eine Drainelektrode 8 ist auf der zweiten Oberfläche 4 der MOSFET Anordnung 12 angeordnet.
In der zweiten Ausführungsform besteht die Drainelektrode 8 aus vier Schichten. Eine innere Kontaktschicht 9 ist direkt auf der zweiten Oberfläche 4 angeordnet und steht direkt in Verbindung mit dem Silizium des Halbleiterkörpers 2. Die innere Kontaktschicht 9 stellt einen ohmschen Anschluss mit niedrigem Widerstand zum Silizium 2 zur Verfügung. Eine Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit 13 ist auf der inneren Kontaktschicht 9 angeordnet. In dieser Ausführungsform besteht die Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit 13 im Wesentlichen aus Titan. Die Drainelektrode 8 umfasst auch ein äußerste Schicht 10, die in der zweiten Ausführungsform aus zwei Schichten 14 und 15 besteht. Die erste Schicht 14 der äußersten Schicht 10 besteht im Wesentlichen aus Nickel und ist auf der Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit 13 angeordnet. Die zweite Schicht 15 der äußersten Schicht 10 besteht im Wesentlichen aus einer Nickelvanadiumlegierung. Die zweite Schicht 15 ist direkt auf der Nickelschicht 14 angeordnet. Daher wird die äußerste Oberfläche der Drainelektrode durch die Nickellegierung, in diesem Fall Nickelvanadium zur Verfügung gestellt, die durch Drahtbondverfahren wie auch durch Weichlot kontaktierbar ist.
Das elektronische Bauelement 11 umfasst zusätzlich zu der MOSFET Anordnung 12 einen Kühlkörper 16, der zwei Chipbefestigungsbereiche 17 und 18 und eine Vielzahl von Zuleitungen umfasst, die aus der Ansicht im Querschnitt gemäß 2 nicht ersehen werden können.
Die zwei Chipbefestigungsbereiche 17 und 18 sind benachbart zu einander angeordnet, und in dieser Ausführungsform weist der erste Chipbefestigungsbereich 17 eine Dicke auf, die größer ist als die Dicke des zweiten Chipbefestigungsbereichs 18. Die obere Oberfläche 19 des ersten Chipbefestigungsbereichs 17 und des zweiten Chipbefestigungsbereichs 18 des Kühlkörpers 16 liegen im Wesentlichen in derselben Ebene.
Die MOSFET Anordnung 12 ist auf die obere Oberfläche 19 des Kühlkörpers 16 montiert. Die MOSFET Anordnung 12 weist deshalb eine so genannte Source-down oder Flip-chip-Anordnung auf und die Drainelektrode 8 ist deshalb aufwärts von der oberen Oberfläche 19 des Kühlkörpers 16 weg ausgerichtet. Die Sourceelektrode 5 ist über der oberen Oberfläche 19 des ersten Teilbereichs 17 des Kühlkörpers 16 angeordnet, und die Gateelektrode 6 ist über der oberen Oberfläche 19 des zweiten Teilbereichs 18 des Kühlkörpers 16 angeordnet. Die MOSFET Anordnung 16 erstreckt sich deshalb zwischen den zwei benachbart angeordneten Chipbefestigungsbereichen 17 und 18 des Kühlkörpers 16. Die Sourceelektrode 5 und die Gateelektrode 6 sind durch eine Diffusionslotverbindung 20 auf die obere Oberfläche 19 von ihren entsprechenden Teilbereichen des Kühlkörpers 16 montiert.
Die Diffusionslotverbindung 20 umfasst einen Diffusionssperrschicht 21, die direkt auf der Sourceelektrode 5 und der Gateelektrode 6 angeordnet ist. Die Diffusionssperrschicht 21 umfasst Titannitrid. Eine Diffusionslotschicht 22 ist auf der Diffusionssperrschicht 21 angeordnet. Die Diffusionslotschicht 22 umfasst ein zinnbasiertes Diffusionslot, wie zum Beispiel ein Silber-Zinn-Diffusionslot oder ein Gold-Zinn-Diffusionslot. Da in dieser Ausführungsform die MOSFET Anordnung 12 mit dem Kühlkörper 16 verbunden ist, umfasst die Diffusionslotschicht 22 intermetallische Phasen 23, die das Ergebnis einer Reaktion zwischen dem Diffusionslot 22 und dem Material des Kühlkörpers 16 sind. Der Kühlkörper 16 und die nicht veranschaulichten Zuleitungen bestehen im Wesentlichen aus Kupfer.
Nachdem der MOSFET 12 mit dem Kühlkörper 8 verbunden worden ist, wird die Drainelektrode 8 elektrisch mit mindestens einer der Vielzahl von Zuleitungen verbunden. In dieser Ausführungsform wird die Drainelektrode elektrisch mit zwei Drainzuleitungen verbunden durch zwei Bonddrähte 24, die sich zwischen der äußersten Schicht 15 der Drainelektrode 8 und zwei der Vielzahl von Zuleitungen erstrecken, die als eine Drainzuleitung bezeichnet ist. Die Bonddrähte 24 bestehen aus Aluminium und weisen einen durchschnittlichen Durchmesser von 250 μm auf.
Das elektronische Bauelement 11 umfasst auch ein Kunststoffmaterial 25, welches das Bauelementgehäuse zur Verfügung stellt. Der Kunststoff 25 verkapselt die MOSFET Anordnung 12, die Bonddrähte 24, die obere Oberfläche des ersten Teilbereichs 17 des Kühlkörper 16, sowie die obere Oberfläche 19 und die untere Oberfläche 26 des zweiten Teilbereichs 18 des Kühlkörpers 16. Die untere Oberfläche 27 des dickeren ersten Chipbefestigungsbereichs 17 des Kühlkörpers 16 wird nicht vom Verkapselungsmaterial aus Kunststoff 25 bedeckt und stellt einen äußeren Anschlussbereich 28 des elektronischen Bauelements 11 zur Verfügung. Die untere Oberfläche 27 des ersten Chipbefestigungsbereichs 17 des Kühlkörpers 16 und die untere Oberfläche 29 des Verkapselungsmaterial aus Kunststoff 25 liegen ungefähr in der gleichen Ebene und stellen die untere äußere Oberfläche 29 des elektronischen Bauelements 11 zur Verfügung.
Die MOSFET Anordnung 12 ist eine n-leitende MOSFET Anordnung. Folglich stellt die untere ungeschützte Oberfläche 27 des ersten Teilbereichs des Kühlkörpers 16, da die Sourceelektrode 5 mit Hilfe einer Diffusionslotverbindung 20 montiert ist auf und elektrisch verbunden ist mit dem ersten Teilbereich 17 des Kühlkörpers 16, einen Masseanschluss des elektronischen Bauelements 11 zur Verfügung.
Der zweite Chipbefestigungsbereich 18 des Kühlkörpers 16 erstreckt sich außerhalb der Seitenfläche des Verkapselungsmaterials aus Kunststoff 25. Der äußere ungeschützte Teilbereich des zweiten Chipbefestigungsbereichs 18 stellt einem äußeren Gateanschlussbereich des elektronischen Bauelements 11 zur Verfügung, der elektrischen Zugriff auf die Gateelektrode 6 der MOSFET Anordnung 12 ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform, die nicht in den Figuren veranschaulicht ist, besteht die Drainelektrode aus drei Schichten. Eine innere Kontaktschicht 9 ist direkt auf der zweiten Oberfläche 4 des Halbleiterkörpers 2 angeordnet, eine Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit 13 ist auf der inneren Kontaktschicht 9 angeordnet, und eine äußerste Nickellegie rungsschicht 10 ist auf der Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit 13 angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform des elektronischen Bauelements, die nicht in den Figuren veranschaulicht ist, ist die Drainelektrode 8 durch eine leitfähige Klammer elektrisch mit einer oder mehreren Kathodenzuleitungen verbunden. Die leitfähige Klammer ist durch eine Schicht aus Weichlot auf die äußerste Oberfläche der Drainelektrode 8 und der Drainzuleitung montiert.
In einer weiteren Ausführungsform des elektronischen Bauelements, die ebenfalls nicht in den Figuren veranschaulicht ist, wird die Drainelektrode 8 auf die obere Oberfläche 19 des Kühlkörpers 16 montiert durch eine Weichlotschicht, die zwischen der äußersten Schicht 10 aus Nickellegierung und der oberen Oberfläche 19 des Kühlkörpers 16 angeordnet ist. Die MOSFET Anordnung ist deshalb in einer so genannten Drain-down Anordnung montiert. In dieser Ausführungsform werden die Sourceelektrode 5 und die Gateelektrode 6 elektrisch mit Bonddrähten an die Source- beziehungsweise Gatezuleitungen des elektronischen Bauelements angeschlossen.

1: erste MOSFET Anordnung
2: Halbleiterkörper
3: erste Oberfläche
4: zweite Oberfläche
5: Sourceelektrode
6: Gateelektrode
7: Metallisierung
8: Drainelektrode
9: innere Kontaktschicht
10: äußerste Schicht
11: elektronisches Bauelement
12: zweite MOSFET Anordnung
13: Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit
14: Nickelschicht
15: Nickellegierungsschicht
16: Kühlkörper
17: erster Teilbereich des Kühlkörpers
18: zweiter Teilbereich des Kühlkörpers
19: obere Oberfläche des Kühlkörpers
20: Diffusionslotverbindung
21: Diffusionssperrschicht
22: Diffusionslot
23: intermetallische Phasen
24: Bonddraht
25: Verkapselungsmischung aus Kunststoff
26: untere Oberfläche des zweiten Teilbereichs des Kühlkörpers
27: untere Oberfläche des ersten Teilbereichs des Kühlkörpers
28: äußerer Anschlussbereich
29: untere Oberfläche des elektronischen Bauelements

Claims

Vertikaler Halbleiterleistungsschalter, der einen Halbleiterkörper umfasst, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei mindestens eine Anode und mindestens eine Steuerelektrode auf der ersten Oberfläche angeordnet sind und mindestens eine Kathode auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist, wobei die Kathode eine vielschichtige Anschlussanordnung umfasst, die vielschichtige Anschlussanordnung Nachfolgendes umfasst: – eine direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnete innere Kontaktschicht, und – eine äußerste Schicht, die im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 1, wobei die Ni Legierung im Wesentlichen aus Ni und einem von P und V besteht.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 1, wobei die Ni Legierung intermetallische Phasen mit mindestens einem aus Al und Cu ausformt unter den Bedingungen von einem oder mehreren aus Thermo-Kompressionsdrahtbonden und Schleifenbonden.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 1, wobei die Ni Legierung kontaktierbar ist durch mindestens eines aus Thermo-Kompressionsdrahtbonden und Schleifenbonden.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 1, wobei die Ni Legierung durch Weichlot benetzbar ist.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 1, wobei die Ni Legierung durch Weichlot benetzbar ist und kontaktierbar ist durch mindestens eines aus Thermo-Kompressionsdrahtbonden und Schleifenbonden.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 1, wobei die innere Kontaktschicht im Wesentlichen aus einem der Elemente Al, Cr, Ti und Ni oder einer Legierung davon besteht.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 1, wobei die vielschichtige Anschlussanordnung weiterhin mindestens eine direkt zwischen der inneren Kontaktschicht und der äußersten Schicht angeordnete Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit umfasst.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 8, wobei die Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit im Wesentlichen aus mindestens einem von Ti und TiN_x besteht.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 8, wobei die äußerste Schicht aus zwei Schichten besteht, wobei eine erste Schicht im Wesentlichen aus Ni besteht und auf der Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit angeordnet ist, und eine zweite Schicht im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht und auf der Ni Schicht angeordnet ist.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 10, wobei die Ni Legierung im Wesentlichen aus Ni und einem von P und V besteht.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 1, wobei die äußerste Schicht aus zwei Schichten besteht, wobei eine erste Schicht im Wesentlichen aus Ni besteht und auf der inneren Kontaktschicht angeordnet ist, und eine zweite Schicht im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht und auf der Ni Schicht angeordnet ist.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 12, wobei die Ni Legierung im Wesentlichen aus Ni und einem von P und V besteht.
Vertikaler Halbleiterleistungsschalter nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterleistungsschalter einer von einem MOSFET und einem IGBT ist.
Elektronischer Bauelement, das Nachfolgendes umfasst: – mindestens einen vertikalen Halbleiterleistungsschalter, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche umfasst, wobei mindestens eine Anode und mindestens eine Steuerelektrode auf der ersten Oberfläche angeordnet sind und mindestens eine Kathode auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist; – einen Kühlkörper, der eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche und mindestens einen Chipbefestigungsbereich umfasst; – eine Vielzahl von Zuleitungen; wobei die Anode des Halbleiterleistungsschalters auf den Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers montiert ist, und wobei die Kathode eine vielschichtige Anschlussanordnung umfasst und die vielschichtige Anschlussanordnung Nachfolgendes umfasst: – eine innere, direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterleistungsschalters angeordnete Kontaktschicht, und – eine äußerste Schicht, die im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 15, wobei der vertikale Halbleiterleistungsschalter einer von einem MOSFET und einem IGBT ist.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 15, wobei die Ni Legierung im Wesentlichen aus Ni und einem von P und V besteht.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 15, das weiterhin mindestens einen Bonddraht umfasst, der sich zwischen der äußersten Schicht der vielschichtigen Anschlussanordnung der Kathode und mindestens einer Kathodenzuleitung erstreckt.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 18, wobei der Bonddraht im Wesentlichen aus einem von Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer und einer Kupferlegierung besteht.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 15, die weiterhin mindestens eine Anschlussklammer umfasst, die sich zwischen der äußersten Schicht der vielschichtigen Anschlussanordnung der Kathode und mindestens einer Kathodenzuleitung erstreckt.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 20, wobei die Anschlussklammer durch Weichlot auf die Kathode montiert ist.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 16, wobei die Anode montiert ist auf und elektrisch verbunden ist mit dem Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers durch eines aus einer Weichlotverbindung und einer Diffusionslotverbindung.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 15, wobei mindestens eine Zuleitung eine Steuerleitung ist und wobei ein innerer Teilbereich der Steuerleitung vom Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers durch einen Abstand getrennt ist und wobei eine oberen Oberfläche des inneren Teilbereichs der Steuerleitung in einer Ebene liegt, die im Allgemeinen in der gleichen Ebene mit einer oberen Oberfläche des Chipbefestigungsbereichs des Kühlkörpers liegt, wobei die Steuerelektrode des vertikalen Halbleiterleistungsschalters auf die obere Oberfläche des inneren Teilbereichs der Steuerleitung montiert ist.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 15, wobei der Kühlkörper zwei Chipbefestigungsbereiche umfasst und die Anode des Halbleiterleistungsschalters auf einen ersten Chipbefestigungsbereich montiert ist und die Steuerelektrode des Halbleiterleistungsschalters auf einen zweiten Chipbefestigungsbereich montiert ist.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 15, wobei die innere Kontaktschicht im Wesentlichen aus einem von Al, Cr, Ti und Ni und einer Legierung davon besteht.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 15, wobei die vielschichtige Anschlussanordnung weiterhin mindestens eine direkt zwischen der innere Kontaktschicht und der äußersten Schicht angeordnete Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit umfasst.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 26, wobei die Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit im Wesentlichen aus mindestens einem von Ti und TiN_x besteht.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 26, wobei die äußerste Schicht aus zwei Schichten besteht, wobei eine erste Schicht im Wesentlichen aus Ni besteht und auf der Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit angeordnet ist und eine zweite Schicht im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht und auf der Ni Schicht angeordnet ist.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 15, wobei die äußerste Schicht aus zwei Schichten besteht, wobei eine erste Schicht im Wesentlichen aus Ni besteht und auf der inneren Kontaktschicht angeordnet ist und eine zweite Schicht im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht und auf der Ni Schicht angeordnet ist.
Verfahren um vertikale Halbleiterleistungsschalter herzustellen, das die nachfolgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen von mindestens einem vertikalen Halbleiterleistungsschalter, der einen Halbleiterkörper umfasst, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei mindestens eine Anode und mindestens eine Steuerelektrode auf der ersten Oberfläche angeordnet sind, und – Aufbringen einer vielschichtige Anschlussanordnung auf der zweiten Oberfläche, um mindestens eine Kathode auszuformen durch – Aufbringen einer inneren Kontaktschicht direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers, und – Aufbringen einer äußersten Schicht, die im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht, auf der inneren Kontaktschicht.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die vielschichtige Anschlussanordnung aufgebracht wird durch eines aus Metallaufdampfen, Verdampfen und Elektroablagerung.
Verfahren nach Anspruch 30, das weiterhin das Aufbringen von mindestens einer Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit direkt auf der inneren Kontaktschicht vor dem Aufbringen der äußersten Schicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei die äußerste Schicht aus zwei Schichten besteht, eine erste Schicht, die im Wesentlichen aus Ni besteht, auf der Schicht zur Förderung der Haftfähigkeit aufgebracht wird und eine zweite Schicht, die im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht, auf der Ni Schicht aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die äußerste Schicht aus zwei Schichten besteht, eine erste Schicht, die im Wesentlichen aus Ni besteht, auf der inneren Kontaktschicht aufgebracht wird und eine zweite Schicht, die im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht, auf der Ni Schicht aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Ni Legierung im Wesentlichen aus Ni und einem von P und V besteht.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei eine Schicht eines Diffusionslotes auf der Anode und der Steuerelektrode des vertikalen Halbleiterleistungsschalters aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronisches Bauelements, das die Schritte umfasst: – Bereitstellen mindestens eines vertikalen Halbleiterleistungsschalters, der einen Halbleiterkörper umfasst, der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei mindestens eine Anode und eine Steuerelektrode auf der ersten Oberfläche angeordnet sind und mindestens eine Kathode auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist, wobei die Kathode eine vielschichtige Anschlussanordnung umfasst, die eine direkt auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnete innere Kontaktschicht und eine äußerste Schicht umfasst, die im Wesentlichen aus einer Ni Legierung besteht – Bereitstellen eines Kühlkörpers, der eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche und mindestens einen Chipbefestigungsbereich umfasst; – Bereitstellen einer Vielzahl von Zuleitungen; – Montieren der Anode des vertikalen Halbleiterleistungsschalters auf den Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers, und – elektrisches Verbinden der Kathode mit mindestens einer Kathodenzuleitung.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Kathode elektrisch mit mindestens einer Kathodenzuleitung durch mindestens ei nen Bonddraht verbunden wird, der sich zwischen der äußersten Schicht der vielschichtigen Anschlussanordnung der Kathode und der Kathodenzuleitung erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Kathode elektrisch mit mindestens einer Zuleitung durch eine Anschlussklammer verbunden wird, die sich zwischen der äußersten Schicht der vielschichtigen Anschlussanordnung der Kathode und der Kathodenzuleitung erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Anschlussklammer mit der äußersten Schicht der vielschichtigen Anschlussanordnung der Kathode durch Weichlot verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Anode durch einen Diffusionslötprozess montiert wird auf und elektrisch verbunden wird mit dem Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei die Anode eine äußere Schicht aus Diffusionslot umfasst und wobei der Diffusionslötprozess ausgeführt wird durch: – Erwärmen des Chipbefestigungsbereichs des Kühlkörpers auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Diffusionslotes; – Bringen der Anode in einen Oberfläche zu Oberfläche Kontakt mit dem Chipbefestigungsbereich; und – Erzeugen von intermetallischen Phasen, die einen höheren Schmelzpunkt als den Schmelzpunkt des Diffusionslotes an der Schnittstelle zwischen dem Diffusionslot und dem Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei mindestens eine Zuleitung eine Steuerleitung ist und wobei ein innerer Teilbereich der Steuerleitung durch einen Abstand vom Chipbefestigungsbereich des Kühlkörpers getrennt ist und wobei eine obere Oberfläche des inneren Teilbereichs der Steuerleitung in einer Ebene liegt, die im Allgemeinen in der gleichen Ebene mit einer oberen Oberfläche des Chipbefestigungsbereichs des Kühlkörpers liegt, und wobei die Steuerelektrode auf die obere Oberfläche des inneren Teilbereichs der Steuerleitung montiert wird.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei der Kühlkörper zwei Chipbefestigungsbereiche umfasst und die Anode des Halbleiterleistungsschalters auf einen ersten Chipbefestigungsbereich montiert wird und die Steuerelektrode des Halbleiterleistungsschalters auf einen zweiten Chipbefestigungsbereich montiert wird.