DE102012105929B4

DE102012105929B4 - Halbleiter-Bauelement mit einem Kontaktclip mit Vorsprüngen und Herstellung davon

Info

Publication number: DE102012105929B4
Application number: DE102012105929.2A
Authority: DE
Inventors: Ralf Otremba
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: CN102867804B; DE102012105929A1; US20130009295A1; US8987879B2; CN102867804A

Abstract

Halbleiter-Bauelement, das Folgendes umfasst: einen Systemträger (10), der ein Die-Pad (11) und eine erste Zuleitung (12) umfasst; einen Halbleiterchip (15), der eine erste Elektrode (16) umfasst, wobei der Halbleiterchip (15) über dem Die-Pad (11) platziert ist; einen Kontaktclip (25), der einen ersten Kontaktbereich (26) und einen zweiten Kontaktbereich (27) umfasst, wobei der erste Kontaktbereich (26) über der ersten Zuleitung (12) platziert ist und der zweite Kontaktbereich (27) über der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15) platziert ist, wobei mehrere Vorsprünge (28) sich von dem ersten Kontaktbereich (26) und dem zweiten Kontaktbereich (27) erstrecken und jeder der Vorsprünge (28) eine Höhe von mindestens 5 μm aufweist; und eine erste Schicht aus Lotmaterial (32) zwischen dem ersten Kontaktbereich (26) des Kontaktclips (25) und der ersten Zuleitung (12), wobei Abschnitte der ersten Schicht aus Lotmaterial (32) intermetallische Phasen (50) aufweisen, die nur in Bereichen zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25) und der ersten Zuleitung (12) angeordnet sind und wobei die intermetallischen Phasen (50) eine höhere Schmelztemperatur aufweisen als die Bereiche des Lotmaterials (32) zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25), in denen das Lotmaterial (32) keine intermetallische Phasen aufweist.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiter-Bauelement mit einem Kontaktclip mit Vorsprüngen und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hersteller von Halbleiter-Bauelementen streben ständig danach, die Leistung ihrer Produkte zu erhöhen, während deren Herstellungskosten gesenkt werden. Ein kostenintensiver Bereich bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen ist das Kapseln der Halbleiterchips. Wie dem Fachmann bewusst ist, werden integrierte Schaltungen in Wafern hergestellt, die dann vereinzelt werden, um Halbleiterchips herzustellen. Ein oder mehrere Halbleiterchips werden in einem Package platziert, um sie vor Umgebungs- und physischen Beanspruchungen zu schützen. Das Kapseln beinhaltet auch das elektrische Koppeln der Halbleiterchips an einen Systemträger. Dies kann unter Verwendung verschiedener Koppeltechniken wie etwa Drahtbonden, Löten oder Kleben bewerkstelligt werden. Weiterhin können Kontaktclips zum elektrischen Koppeln von Elektroden der Halbleiterchips an den Systemträger verwendet werden.
Die Druckschrift US 2010/0 072 585 A1 offenbart einen Clip für eine Halbleitervorrichtung. Der Clip weist eine Metallplatte mit mehreren Öffnungen und mehreren Fingern auf.
Die Druckschrift US 2007/0 267 727 A1 offenbart einen Kupferstreifen zur elektrischen Verbindung in einer Halbleitervorrichtung. Der Kupferstreifen weist an einem Kontaktbereich Vorsprünge auf.
Die Druckschrift US 2007/0 114 352 A1 offenbart eine Clipstruktur zur elektrischen Verbindung in einer Halbleitervorrichtung.
Die Druckschriften DE 10 2009 042 320 A1 und US 2009/0 039 484 A1 offenbaren jeweils eine Halbleitervorrichtung, bei deren Herstellung eine Diffusionslötschicht ausgebildet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beiliegenden Zeichnungen sind aufgenommen, um ein eingehenderes Verständnis von Ausführungsformen zu vermitteln. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung von Prinzipien von Ausführungsformen. Andere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile von Ausführungsformen lassen sich ohne Weiteres verstehen, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
1 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Halbleiter-Bauelements, das einen auf einem Die-Pad montierten Halbleiterchip und einen Kontaktclip, der den Halbleiterchip elektrisch an eine Zuleitung koppelt, enthält;
2A–2C zeigen schematisch eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Verfahrens einschließlich Anbringen eines Kontaktclips an einem Halbleiterchip und eine Zuleitung mit Hilfe von Diffusionslöten;
3A–3H zeigen schematisch eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements, einschließlich Anbringen eines Halbleiterchips an einem Die-Pad mit Hilfe von Diffusionslöten und Koppeln des Halbleiterchips an eine Zuleitung unter Verwendung eines Kontaktclips mit mehreren Vorsprüngen, die sich von Kontaktbereichen aus erstrecken;
4A–4D zeigen schematisch eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Kontaktclips mit mehreren Vorsprüngen, die sich von Kontaktbereichen aus erstrecken; und
5 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Systems, das ein auf einer Leiterplatte montiertes Halbleiter-Bauelement enthält.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie ”Oberseite”, ”Unterseite”, ”Vorderseite”, ”Rückseite”, ”vorderer”, ”hinterer” usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Weil Komponenten von Ausführungsformen in einer Reihe verschiedener Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Darstellung verwendet und ist in keinerlei Weise beschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Die Ausdrücke ”gekoppelt” und/oder ”elektrisch gekoppelt”, sollen, wie sie in dieser Patentschrift verwendet werden, nicht bedeuten, dass die Elemente direkt zusammengekoppelt sein müssen; dazwischenliegende Elemente können zwischen den ”gekoppelten” oder ”elektrisch gekoppelten” Elementen vorgesehen sein.
Bauelemente, die einen oder mehrere Halbleiterchips enthalten, sind unten beschrieben. Die Halbleiterchips können von unterschiedlichen Arten sein, können über verschiedene Technologien hergestellt sein und können beispielsweise integrierte elektrische, elektrooptische oder elektromechanische Schaltungen oder passive Elemente enthalten. Die integrierten Schaltungen können beispielsweise als integrierte Logikschaltungen, integrierte Analogschaltungen, integrierte Mischsignalschaltungen, integrierte Leistungsschaltungen, Speicherschaltungen oder integrierte passive Elemente ausgelegt sein. Weiterhin können die Halbleiterchips als so genannte MEMS (Micro-Electromechanical Systems – mikroelektromechanische Systeme) konfiguriert sein und können mikromechanische Strukturen wie etwa Brücken, Membranen oder Zungenstrukturen enthalten. Die Halbleiterchips können als Sensoren oder Aktuatoren konfiguriert sein, beispielsweise Drucksensoren, Beschleunigungssensoren, Rotationssensoren, Magnetfeldsensoren, Sensoren für elektromagnetische Felder, Mikrofone usw. Die Halbleiterchips brauchen nicht aus einem spezifischen Halbleitermaterial hergestellt zu werden, beispielsweise Si, SiC, SiGe, GaAs, und können weiterhin anorganische und/oder organische Materialien enthalten, die keine Halbleiter sind, wie etwa beispielsweise Isolatoren, Kunststoffe oder Metalle. Außerdem können die Halbleiterchips gekapselt oder ungekapselt sein.
Insbesondere können Halbleiterchips mit einer vertikalen Struktur involviert sein, das heißt, dass die Halbleiterchips derart hergestellt werden können, dass elektrische Ströme in einer Richtung senkrecht zu den Hauptoberflächen der Halbleiterchips fließen können. Ein Halbleiterchip mit einer vertikalen Struktur weist Elektroden auf seinen zwei Hauptoberflächen auf, d. h. auf seiner Oberseite und Unterseite.
Insbesondere können Leistungshalbleiterchips eine vertikale Struktur aufweisen. Die vertikalen Leistungshalbleiterchips können beispielsweise als Leistungs-MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), JFETs (Junction Gate Field Effect Transistors), Leistungsbipolartransistoren oder Leistungsdioden konfiguriert sein. Beispielhaft können sich die Sourceelektrode und die Gateelektrode eines Leistungs-MOSFET auf einer Hauptoberfläche befinden, während die Drainelektrode des Leistungs-MOSFET auf der anderen Hauptoberfläche angeordnet ist. Weiterhin können die unten beschriebenen Bauelemente integrierte Schaltungen zum Steuern der integrierten Schaltungen von Leistungshalbleiterchips enthalten.
Die Halbleiterchips können Elektroden (oder Kontaktelemente oder Kontaktpads) aufweisen, die das Herstellen eines elektrischen Kontakts mit den in den Halbleiterchips enthaltenen integrierten Schaltungen gestatten. Die Elektroden können eine oder mehrere Metallschichten enthalten, die auf das Halbleitermaterial aufgetragen sind. Die Metallschichten können mit einer beliebigen gewünschten geometrischen Gestalt und einer beliebigen gewünschten Materialzusammensetzung hergestellt werden. Die Metallschichten können beispielsweise in Form einer einen Bereich bedeckenden Schicht vorliegen. Jedes gewünschte Metall oder jede gewünschte Metalllegierung, beispielsweise Aluminium, Titan, Gold, Silber, Kupfer, Palladium, Platin, Nickel, Chrom oder Nickel-Vanadium, kann als das Material verwendet werden. Die Metallschichten brauchen nicht homogen oder aus nur einem Material hergestellt zu sein, das heißt, verschiedene Zusammensetzungen und Konzentrationen der in den Metallschichten enthaltenen Materialien sind möglich.
Die Halbleiterchips können auf Systemträgern platziert werden. Die Systemträger können von beliebiger Gestalt oder Größe sein und aus einem beliebigen Material bestehen. Die Systemträger können Die-Pads und Zuleitungen enthalten. Während der Fabrikation der Bauelemente können die Die-Pads und Zuleitungen miteinander verbunden werden. Die Die-Pads und Zuleitungen können auch aus einem Stück hergestellt werden. Die Die-Pads und Zuleitungen können untereinander durch Verbindungsmittel mit dem Zweck verbunden sein, einige der Die-Pads und Zuleitungen in dem Verlauf der Fabrikation zu trennen. Das Trennen der Die-Pads und Zuleitungen kann durch mechanisches Sägen, einen Laserstrahl, Schneiden, Stanzen, Fräsen, Ätzen oder irgendein anderes angemessenes Verfahren ausgeführt werden. Die Systemträger können elektrisch leitend sein. Sie können ganz aus Metallen oder Metalllegierungen hergestellt sein, insbesondere Kupfer, Kupferlegierungen, Eisen-Nickel, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Stahl, rostfreiem Stahl oder anderen angemessenen Materialien. Die Systemträger können mit einem elektrisch leitenden Material plattiert sein, beispielsweise Kupfer, Silber, Eisen-Nickel oder Nickelphosphor. Die Zuleitungen der Systemträger können während der Fabrikation beispielsweise auf eine S-förmige Weise gebogen werden.
Ein oder mehrere Kontaktclips können zum elektrischen Koppeln von Komponenten miteinander innerhalb des Bauelements verwendet werden. Beispielsweise kann eine Elektrode eines Halbleiterchips durch einen Kontaktclip elektrisch an ein externes Kontaktelement gekoppelt sein, beispielsweise die Zuleitung eines Systemträgers. Jeder der Kontaktclips weist mindestens zwei Kontaktbereiche auf, die zum Anbringen des Kontaktclips an mindestens zwei Komponenten des Bauelements verwendet werden. Die Kontaktbereiche enthalten Vorsprünge, die sich zu den Komponenten erstrecken, an denen der Kontaktclip angebracht ist.
Jeder der Vorsprünge kann eine Höhe von mindestens 5 μm aufweisen. Aufgrund der Vorsprünge können die Kontaktbereiche des Kontaktclips eine Kammstruktur aufweisen. Somit enthält die Kontur der Kontaktbereiche Spitzen und Täler, die sich von einer Seitenoberfläche des Kontaktclips zur anderen Seitenoberfläche des Kontaktclips erstrecken können. Die Breiten der Spitzen und/oder die Breiten der Täler können regelmäßig oder alternativ unregelmäßig sein. Weiterhin können die Höhen der Spitzen regelmäßig oder alternativ unregelmäßig sein. Der Kontaktclip kann an die Komponenten gelötet sein. Dazu kann ein Diffusionslötprozess verwendet werden.
Die unten beschriebenen Bauelemente enthalten externe Kontaktelemente (oder externe Kontaktpads), die von beliebiger Gestalt und Größe sein können. Die externen Kontaktelemente können von außerhalb des Bauelements zugänglich sein und können somit das Herstellen eines elektrischen Kontakts mit den Halbleiterchips von außerhalb des Bauelements gestatten. Aus diesem Grund können die externen Kontaktelemente externe Kontaktoberflächen aufweisen, auf die von außerhalb des Bauelements zugegriffen werden kann. Zudem können die externen Kontaktelemente thermisch leitend sein und können als Kühlkörper für das Ableiten der durch die Halbleiterchips erzeugten Wärme dienen. Die externen Kontaktelemente können aus einem beliebigen gewünschten, elektrisch leitenden Material bestehen, beispielsweise aus einem Metall wie etwa Kupfer, Aluminium oder Gold, einer Metalllegierung oder einem elektrisch leitenden organischen Material. Einige der externen Kontaktelemente können Zuleitungen eines Systemträgers sein.
Die Bauelemente können ein Kapselungsmaterial enthalten, beispielsweise eine Formmasse, die mindestens Teile der Komponenten der Bauelemente bedeckt. Die Formmasse kann ein beliebiges angemessenes thermoplastisches oder wärmehärtendes Material sein. Es können verschiedene Techniken eingesetzt werden, um die Komponenten mit der Formmasse zu bedecken, beispielsweise Formpressen, Spritzgießen, Pulversintern oder Liquid Molding.
Die Bauelemente können Montageoberflächen aufweisen. Die Montageoberflächen können zum Montieren des Bauelements auf einer anderen Komponente, beispielsweise einer Leiterplatte wie etwa einer PCB (Printed Circuit Board – gedruckte Leiterplatte) dienen. Externe Kontaktelemente und insbesondere externe Kontaktoberflächen können auf der Montageoberfläche angeordnet sein, um das elektrische Koppeln des Bauelements an die Komponente, auf der das Bauelement montiert ist, zu gestatten. Lotabscheidungen wie etwa Lotkugeln oder andere angemessene Verbindungselemente können zum Herstellen einer elektrischen und insbesondere mechanischen Verbindung zwischen dem Bauelement und der Komponente, auf der das Bauelement montiert ist, verwendet werden.
1 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiter-Bauelements 100. Das Halbleiter-Bauelement 100 enthält einen Systemträger 10, der aus mindestens einem Die-Pad 11 und einer ersten Zuleitung 12 besteht. Das Halbleiter-Bauelement 100 enthält weiterhin einen Halbleiterchip 15, der eine erste Elektrode 16 und eine zweite Elektrode 17 aufweist. Die erste Elektrode 16 ist auf einer ersten Oberfläche 19 des Halbleiterchips 15 angeordnet, und die zweite Elektrode 17 ist auf einer zweiten Oberfläche 20 des Halbleiterchips 15 angeordnet. Die zweite Oberfläche 20 befindet sich gegenüber von der ersten Oberfläche 19. Ein Kontaktclip 25 mit einem ersten Kontaktbereich 26 und einem zweiten Kontaktbereich 27 ist derart platziert, dass der erste Kontaktbereich 26 über der ersten Zuleitung 12 platziert ist und der zweite Kontaktbereich 27 über der ersten Elektrode 16 des Halbleiterchips 15 platziert ist. Vorsprünge 28 erstrecken sich von jedem des ersten und zweiten Kontaktbereichs 26, 27. Jeder der Vorsprünge 28 weist eine Höhe d₁ von mindestens 5 μm auf.
2A–2C zeigen schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements 200, das in 2C in einer Querschnittsansicht dargestellt ist.
Wie in 2A gezeigt, wird ein Systemträger 10, der aus mindestens einem Die-Pad 11 und einer ersten Zuleitung 12 besteht, bereitgestellt. Ein Halbleiterchip 15 mit einer ersten Elektrode 16 auf einer ersten Oberfläche 19 und einer zweiten Elektrode 17 auf einer zweiten Oberfläche 20 wird unter Verwendung eines Diffusionslötprozesses auf dem Die-Pad 11 montiert, wie in 2B gezeigt. Ein Kontaktclip 25 wird unter Verwendung eines Diffusionslötprozesses an der ersten Zuleitung 12 und der ersten Elektrode 16 des Halbleiterchips 15 angebracht, wie in 2C gezeigt. Der Kontaktclip 25 weist zwei Kontaktbereiche 26, 27 mit Vorsprüngen 28 auf, die sich von dem Kontaktbereich 26, 27 aus erstrecken und eine Höhe d₁ von mindestens 5 μm aufweisen.
Die 3A–3H, kollektiv 3, zeigen schematisch eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements 300, das in 3H gezeigt ist. Das Bauelement 300 ist eine Implementierung der in 1 und 2C gezeigten Bauelemente 100 und 200. Die Einzelheiten des Bauelements 300, die unten beschrieben werden, können deshalb gleichermaßen auf die Bauelemente 100 und 200 angewendet werden. Weiterhin können die Details des Herstellungsverfahrens, die unten beschrieben werden, gleichermaßen auf das in 2A–2C gezeigte Herstellungsverfahren angewendet werden. Ähnliche oder identische Komponenten der Bauelemente 100, 200 und 300 sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
3A zeigt schematisch einen Systemträger 10. Der Systemträger 10 ist in einer Draufsicht (oben), einer Querschnittsansicht (Mitte) entlang der in der Draufsicht gezeigten Linie A-A' und einer Querschnittsansicht (unten) entlang der in der Draufsicht gezeigten Linie B-B' gezeigt. Der Systemträger 10 enthält ein Die-Pad 11, eine erste Zuleitung 12, eine zweite Zuleitung 13 und eine dritte Zuleitung 14. Die Zuleitungen 12–14 stehen im Wesentlichen parallel von einer Seite des Die-Pads 11 vor. Die zweite Zuleitung 13 hängt mit einer Seite des Die-Pads 11 zusammen. Das Die-Pad 11 und die Zuleitungen 12–14 können durch Dämme (Holme), die hier aus Gründen der Übersichtlichkeit in 3A nicht gezeigt sind, verbunden sein. Wie in den Querschnittsansichten von 3A gezeigt, sind die Zuleitungen 12–14 in einer anderen Ebene als das Die-Pad 11 angeordnet, können aber alternativ in der gleichen Ebene angeordnet sein.
Bei einer Ausführungsform enthält der Systemträger 10 weitere Die-Pads und Zuleitungen. Bei einer Ausführungsform sind die Zuleitungen 12–14 auf anderen Seiten des Die-Pads 11 angeordnet.
Der Systemträger 10 ist aus Metallen oder Metalllegierungen hergestellt, insbesondere Kupfer, Kupferlegierungen, Eisen-Nickel, Aluminium, Aluminiumlegierungen oder anderen elektrisch leitenden Materialien. Bei einer Ausführungsform ist der Systemträger 10 mit einem elektrisch leitenden Material plattiert, beispielsweise Kupfer, Silber, Eisen-Nickel oder Nickelphosphor. Die Gestalt des Systemträgers 10 ist nicht auf irgendeine Größe oder geometrische Gestalt beschränkt. Beispielsweise kann der Systemträger 10 eine Dicke im Bereich von 100 μm bis 1 mm aufweisen oder kann sogar noch dicker sein. Der Systemträger 10 kann durch Stanzen, Fräsen oder Prägen einer Metallplatte hergestellt worden sein.
3B zeigt schematisch einen Halbleiterchip 15, der ein Leistungshalbleiterchip ist und auf dem Die-Pad 11 montiert ist. Bei einer Ausführungsform sind weitere Leistungshalbleiterchips auf weiteren Die-Pads des Systemträgers 10 montiert, die in 3B nicht gezeigt sind.
Der Halbleiterchip 15 ist auf dem Die-Pad 11 montiert, wobei seine zweite Oberfläche 20 dem Die-Pad 11 zugewandt ist und seine erste Oberfläche 19 dem Die-Pad 11 abgewandt ist. Der Halbleiterchip 15 weist eine erste Elektrode 16 auf der ersten Oberfläche 19 und eine zweite Elektrode 17 auf der zweiten Oberfläche 20 auf. Die erste und zweite Elektrode 16, 17 sind Lastelektroden. Weiterhin weist der Halbleiterchip 15 eine dritte Elektrode 18 auf seiner ersten Oberfläche 19 auf. Die dritte Elektrode 18 ist eine Steuerelektrode. Die obere Oberfläche des Die-Pads 11 ist größer als die zweite Oberfläche 20 des Halbleiterchips 15.
Der Halbleiterchip 15 ist als ein Leistungstransistor, beispielsweise ein Leistungs-MOSFET, IGBT, JFET oder Leistungsbipolartransistor oder eine Leistungsdiode konfiguriert. Im Fall eines Leistungs-MOSFET oder eines JFET ist die erste Elektrode 16 eine Source-Elektrode, die zweite Elektrode 17 eine Drain-Elektrode und die dritte Elektrode 18 eine Gate-Elektrode. Im Fall eines IGBT ist die erste Elektrode 16 eine Emitterelektrode, die zweite Elektrode 17 eine Kollektorelektrode und die dritte Elektrode 18 eine Gate-Elektrode. Im Fall eines Leistungsbipolartransistors ist die erste Elektrode 16 eine Emitterelektrode, die zweite Elektrode 17 eine Kollektorelektrode und die dritte Elektrode 18 eine Basiselektrode. Im Fall einer Leistungsdiode sind die erste und zweite Elektrode 16, 17 eine Kathode und Anode, und es gibt keine dritte Elektrode. Während des Betriebs können Spannungen über 5, 50, 100, 500 oder 1000 V zwischen der ersten und zweiten Elektrode 16, 17 angelegt werden. Die an die dritte Elektrode 18 angelegte Schaltfrequenz kann im Bereich von 1 kHz bis 100 MHz liegen, kann aber auch außerhalb dieses Bereichs liegen.
Die zweite Elektrode 17 ist elektrisch und mechanisch durch Diffusionslöten an das Die-Pad 11 gekoppelt. Dazu wird ein Lotmaterial 30 auf der zweiten Elektrode 17 oder der oberen Oberfläche des Die-Pads 11 beispielsweise durch Sputtern oder durch andere geeignete physikalische oder chemische Abscheidungsverfahren abgeschieden. Bei einer Ausführungsform wird das Lotmaterial 30 auf der zweiten Elektrode 17 abgeschieden, wenn sich der Halbleiterchip 15 immer noch im Wafer-Verbund befindet, was bedeutet, dass das Lotmaterial 30 auf dem Halbleiter-Wafer abgeschieden wird, bevor der Halbleiter-Wafer vereinzelt wird, um individuelle Halbleiterchips herzustellen. Bei einer Ausführungsform besteht das Lotmaterial 30 aus AuSn, AgSn, CuSn, Sn, AuIn, AgIn, AuSi oder CuIn.
Zum Herstellen der gelöteten Fügestelle wird der Systemträger 10 von einer Heizplatte auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur des Lotmaterials 30 erhitzt. Beispielsweise wird der Systemträger 10 auf eine Temperatur im Bereich von 200 bis 400°C und insbesondere im Bereich von 280 bis 320°C erhitzt. Bei einer Ausführungsform werden sowohl der Systemträger 10 als auch der Halbleiterchip 15 in einem Ofen platziert und auf eine entsprechende Temperatur erhitzt. Eine Pick-and-Place-Anlage wird verwendet, die in der Lage ist, den Halbleiterchip 15 aufzugreifen und ihn auf dem Die-Pad 11 zu platzieren. Während des Lötprozesses kann der Halbleiterchip 15 für eine entsprechende Zeit im Bereich von 10 bis 200 ms, insbesondere etwa 50 ms, auf das Die-Pad 11 gedrückt werden.
Während des Diffusionslötprozesses erzeugt das Lotmaterial 30 eine metallische Fügestelle zwischen dem Die-Pad 11 und dem Halbleiterchip 15, die durch die Tatsache, dass das Lotmaterial 30 mit hochschmelzenden Materialien des Die-Pads 11 und des Halbleiterchips 15 eine temperaturbeständige und hochmechanisch stabile intermetallische Phase bildet, hohen Temperaturen standhalten kann. Die intermetallische Phase weist eine höhere Schmelztemperatur als das zum Erzeugen der intermetallischen Phase verwendete Lotmaterial 30 auf. In dem Prozess wird das niedrigschmelzende Lotmaterial 30 vollständig umgewandelt, das heißt, es geht vollständig in die intermetallische Phase über. Der Prozess wird durch Diffusion gesteuert, und seine Dauer nimmt mit der Dicke der Schicht aus Lotmaterial 30 zu. Bei einer Ausführungsform ist der Spalt d₂ zwischen dem Die-Pad 11 und dem Halbleiterchip 15 nach dem Lötprozess kleiner als 1 μm.
3C zeigt schematisch die Schichten 31 und 32 aus Lotmaterial, die mindestens auf Abschnitten der ersten Elektrode 16 des Halbleiterchips 15 bzw. der oberen Oberfläche der ersten Zuleitung 12 abgeschieden werden. Bei einer Ausführungsform werden die Schichten 31, 32 aus Lotmaterial abgeschieden, nachdem die gelötete Fügestelle zwischen dem Die-Pad 11 und dem Halbleiterchip 15 ausgebildet worden ist. Die Schichten 31, 32 aus Lotmaterial werden unter Verwendung von Druck-, Dispensier- oder einer anderen geeigneten Technik abgeschieden. Die Schichten 31, 32 aus Lotmaterial weisen eine Dicke d₃ im Bereich von 5 bis 10 μm auf. Bei einer Ausführungsform werden die Schichten 31, 32 aus Lotmaterial auf Kontaktbereichen der ersten Elektrode 16 bzw. der ersten Zuleitung 12 abgeschieden, wo später ein Kontaktclip platziert wird. Bei einer Ausführungsform wird die erste Elektrode 16 des Halbleiterchips 15 mit einer Schicht aus Nickel oder Kupfer oder einem beliebigen anderen Metall oder einer beliebigen anderen Metalllegierung beschichtet, was das Herstellen einer gelöteten Fügestelle in einem Diffusionslötprozess gestattet. Diese Schicht weist eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 5 μm auf. Außerdem kann eine Schicht aus Silber oder Gold auf der Nickel- oder Kupferschicht mit einer Dicke im Bereich von 10 bis 200 nm abgeschieden werden. Die Silber- oder Goldschicht verhindert eine Oxidation der Nickel- oder Kupferschicht.
3D zeigt schematisch einen Kontaktclip 25, der über der ersten Zuleitung 12 und dem Halbleiterchip 15 platziert ist. Der Kontaktclip 25 weist einen ersten Kontaktbereich 26 auf, der der ersten Zuleitung 12 zugewandt ist, und einen zweiten Kontaktbereich 27, der der ersten Elektrode 16 des Halbleiterchips 15 zugewandt ist. Vorsprünge 28 erstrecken sich von dem ersten und zweiten Kontaktbereich 26, 27. Jeder der Vorsprünge 28 weist eine Höhe d₁ von mindestens 5 μm und insbesondere im Bereich von 5 bis 10 μm auf. Bei einer Ausführungsform ist die Höhe d₁ der Vorsprünge 28 um 1 bis 2 μm kleiner als die Höhe d₃ der Schichten 31, 32 aus Lotmaterial. Falls die Höhe d₃ beispielsweise 10 μm beträgt, dann beträgt die Höhe d₁ 8 bis 9 μm. Die Vorsprünge 28 können beispielsweise eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt aufweisen, wie in 3D gezeigt, können aber auch eine beliebige andere entsprechende Gestalt aufweisen. Bei einer Ausführungsform bilden die Vorsprünge 28 Spitzen und Täler auf den Kontaktbereichen 26, 27, die sich von einer Seitenoberfläche 40 des Kontaktclips 25 zu einer der Seitenoberfläche 40 gegenüberliegenden Seitenoberfläche 41 in dem ersten Kontaktbereich 26 erstrecken. In dem zweiten Kontaktbereich 27 erstrecken sich die Spitzen und Täler von der Seitenoberfläche 40 zu einer Seitenoberfläche 42 des Kontaktclips 25. Bei einer Ausführungsform erstrecken sich die Spitzen und Täler in einer Richtung orthogonal zu der oben erwähnten Richtung oder in einer beliebigen anderen Richtung.
Der Kontaktclip 25 kann aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt sein, insbesondere Kupfer, Kupferlegierungen, Eisen-Nickel oder anderen, entsprechenden elektrisch leitenden Materialien. Die Gestalt des Kontaktclips 25 ist nicht auf eine beliebige Größe oder geometrische Gestalt beschränkt. Der Kontaktclip 25 kann die Gestalt aufweisen, wie sie beispielhaft in 3D gezeigt ist, doch ist auch eine beliebige andere Gestalt möglich. Bei einer Ausführungsform weist der Kontaktclip 25 eine Dicke d₄ im Bereich von 100 bis 200 μm auf. Der Kontaktclip 25 wird durch Stanzen, Prägen, Pressen, Schneiden, Sägen, Fräsen oder eine beliebige andere angemessene Technik hergestellt. Die Kontaktbereiche 26, 27 einschließlich der Vorsprünge 28 werden durch Stanzen, Prägen, Ätzen oder eine beliebige andere geeignete Technik hergestellt. Bei einer Ausführungsform weisen die Vorsprünge 28 eine Breite d₅ im Bereich von 10 bis 100 μm auf. Bei einer Ausführungsform liegt ein Abstand d₆ zwischen benachbarten Vorsprüngen im Bereich von 10 bis 100 μm.
3D zeigt auch einen vergrößerten Abschnitt der Grenzfläche zwischen dem zweiten Kontaktbereich 27 des Kontaktclips 25 und der ersten Elektrode 16 des Halbleiterchips 15. Wie aus dieser Darstellung zu sehen ist, wird der Kontaktclip 25 derart in die Schicht 31 aus Lotmaterial gedrückt, dass es einen Spalt d₇ zwischen der unteren Oberfläche der Vorsprünge 28 und der oberen Oberfläche der ersten Elektrode 16 im Bereich von 1 bis 2 μm gibt. Bei einer Ausführungsform wird der Raum zwischen benachbarten Vorsprüngen 28 vollständig mit Lotmaterial gefüllt. Die Grenzfläche zwischen dem ersten Kontaktbereich 26 des Kontaktclips 25 und der ersten Zuleitung 12 ist ähnlich der Grenzfläche zwischen dem zweiten Kontaktbereich 27 und der ersten Elektrode 16. Der Spalt zwischen den Vorsprüngen 28 und der ersten Zuleitung 12 liegt ebenfalls im Bereich von 1 bis 2 μm.
3E zeigt schematisch, dass der Systemträger 10 zusammen mit dem Halbleiterchip 15 und dem Kontaktclip 25 in einem Ofen platziert wird. In dem Ofen werden die Komponenten einer Temperatur ausgesetzt, die über der Schmelztemperatur des Lotmaterials der Schichten 31 und 32 liegt. Die Schmelztemperatur des Lotmaterials kann unter 260°C, und insbesondere etwa 230°C, betragen. Die Temperatur im Ofen kann im Bereich von 280 bis 320°C, und insbesondere bei etwa 300°C, liegen. Bei einer Ausführungsform werden die Komponenten höchstens 60 Sekunden lang und insbesondere 30 bis 60 Sekunden lang in dem Ofen platziert.
In dem Ofen wird ein Diffusionslötprozess ausgeführt. Während des Diffusionslötprozesses erzeugt das Lotmaterial metallische Fügestellen zwischen dem ersten Kontaktbereich 26 und der ersten Zuleitung 12 und zwischen dem zweiten Kontaktbereich 27 und der ersten Elektrode 16, die aufgrund der Tatsache, dass das Lotmaterial mit hochschmelzenden Materialien des Kontaktclips 25, der ersten Zuleitung 12 und der ersten Elektrode 16 temperaturbeständige und hochmechanisch stabile intermetallische Phasen 50 ausbildet, hohen Temperaturen standhalten können. Die intermetallischen Phasen 50 weisen eine höhere Schmelztemperatur als das zum Erzeugen der intermetallischen Phasen 50 verwendete Lotmaterial auf. Die Temperatur in dem Ofen wird derart eingestellt, dass sie unter der Schmelztemperatur der intermetallischen Phasen 50 liegt. Bei einer Ausführungsform liegt die Schmelztemperatur der intermetallischen Phasen 50 über 300°C.
Somit können die intermetallischen Phasen 50 erstarren, während sie sich immer noch im Ofen befinden.
Da der oben beschriebene Prozess durch Diffusion gesteuert wird, nimmt seine Dauer mit der Dicke der Schicht aus dem Lotmaterial zu. Weil sich die Vorsprünge 28 von den Kontaktbereichen 26, 27 zu der ersten Zuleitung 12 bzw. der ersten Elektrode 16 erstrecken, gibt es zwischen den unteren Oberflächen der Vorsprünge 28 und der oberen Oberfläche der ersten Zuleitung 12 oder der ersten Elektrode 16 nur eine dünne Schicht aus Lotmaterial. In diesen Bereichen wird das niedrigschmelzende Lotmaterial somit zuerst vollständig in die intermetallischen Phasen 50 umgewandelt. Da die Komponenten höchstens 60 Sekunden lang in dem Ofen platziert werden, werden die Abschnitte des Lotmaterials zwischen benachbarten Vorsprüngen 28 nicht in die intermetallische Phase 50 umgewandelt. Wenn die Komponenten aus dem Ofen herausgenommen werden, weisen die Grenzflächen zwischen dem Kontaktclip 25 und der ersten Zuleitung 12 und dem Kontaktclip 25 und der ersten Elektrode 16 somit die Struktur auf, wie sie in der vergrößerten Darstellung am Boden von 3E gezeigt ist. Es gibt nur dort intermetallische Phasen 50, wo der Spalt zwischen dem Kontaktclip 25 und der ersten Zuleitung 12 oder der ersten Elektrode 16 im Bereich von 1 bis 2 μm liegt. In den übrigen Bereichen wurde das Lotmaterial nicht vollständig in eine intermetallische Phase umgewandelt. Aufgrund der intermetallischen Phasen 50 ist der Kontaktclip 25 fest an der ersten Zuleitung 12 und dem Halbleiterchip 15 angebracht.
3F zeigt schematisch, dass vor oder nach dem Befestigen des Kontaktclips 25 an der ersten Zuleitung 12 und dem Halbleiterchip 15 eine elektrische Zwischenverbindung zwischen der dritten Elektrode 18 des Halbleiterchips 15 und der dritten Zuleitung 14 hergestellt wird. Diese Zwischenverbindung wird durch Drahtbonden hergestellt, wie in 3F gezeigt. Beispielsweise wird Ball-Bonden oder Wedge-Bonden als die Zwischenverbindungstechnik zum Herstellen eines oder mehrerer Bonddrähte 51 verwendet. Der Bonddraht 51 besteht aus Gold, Aluminium, Kupfer oder irgendeinem anderen geeigneten, elektrisch leitenden Material.
Anstelle des Drahtbondens wird bei einer Ausführungsform ein Kontaktclip auf der dritten Elektrode 18 und der dritten Zuleitung 14 platziert. Der Kontaktclip kann Vorsprünge aufweisen, die sich von seinen Kontaktbereichen ähnlich den Vorsprüngen 28 des Kontaktclips 25 aus erstrecken.
3G zeigt schematisch eine Formmasse 52, die die auf dem Systemträger 10 angeordneten Komponenten kapselt. Die Formmasse 52 kann einen beliebigen Abschnitt des Bauelements 300 kapseln, lässt aber die obere Oberfläche des Kontaktclips 25 und Teile der Zuleitungen 12–14 unbedeckt. Weiterhin werden Teile des Die-Pads 11 möglicherweise nicht mit der Formmasse 52 bedeckt, insbesondere die untere Oberfläche des Die-Pads 11. Die obere Oberfläche der Formmasse 52 kann zusammen mit der oberen Oberfläche des Kontaktclips 25 eine Ebene bilden, wie in 3G gezeigt. Bei einer Ausführungsform bedeckt die Formmasse 52 auch die obere Oberfläche des Kontaktclips 25.
Die Formmasse 52 kann aus einem beliebigen geeigneten thermoplastischen oder wärmehärtenden Material bestehen, insbesondere kann sie aus einem Material bestehen, das üblicherweise in der zeitgenössischen Halbleiterkapselungstechnologie verwendet wird. Verschiedene Techniken können zum Bedecken der Komponenten des Bauelements 300 mit der Formmasse 52 verwendet werden, beispielsweise Formpressen, Spritzgießen, Pulversintern oder Liquid Molding.
Vor oder nach der Kapselung mit der Formmasse 52 werden die individuellen Bauelemente 300 voneinander getrennt, indem der Systemträger 10 beispielsweise durch Sägen oder Schneiden der Dämme des Systemträgers 10 durchtrennt wird. Es können auch andere Trennverfahren wie etwa Ätzen, Fräsen, Laserabtragung oder Stanzen verwendet werden.
3H zeigt schematisch, dass die Zuleitungen 12–14 beispielsweise auf S-förmige Weise gebogen sind, um eine Stufe auszubilden, wie in 3H gezeigt. Das Biegen der Zuleitungen 12–14 kann beispielsweise im Verlauf eines Trimm- und Formprozesses ausgeführt werden. Bei einer Ausführungsform werden die Enden der Zuleitungen 12–14 in der Richtung des Kontaktclips 25 gebogen. Die Zuleitungen 12–14 werden so gebogen, dass ihre oberen Oberflächen 53, 54 bzw. 55 (in 3H durch gestrichelte Linien gezeigt) in einer Ebene 56 angeordnet sind, die durch die exponierte obere Oberfläche des Kontaktclips 25 und die obere Oberfläche der Formmasse 52 definiert wird. Es sind auch andere Anordnungen der Zuleitungen 12–14 möglich.
Die Zuleitungen 12–14 und insbesondere der Kontaktclip 25 dienen als externe Kontaktelemente des Bauelements 300, wobei die Zuleitungen 12–14 an die erste Elektrode 16, die zweite Elektrode 17 bzw. die dritte Elektrode 18 des Halbleiterchips 15 gekoppelt sind. Die Oberflächen 53–55 der Zuleitungen 12–14 und die exponierte Oberfläche des Kontaktclips 25 können als externe Kontaktoberflächen zum elektrischen Koppeln des Bauelements 300 an andere Komponenten, beispielsweise eine Leiterplatte wie etwa eine PCB, verwendet werden. Die Oberfläche 56 des Bauelements 300 kann als eine Montageoberfläche zum Montieren des Bauelements 300 auf der Leiterplatte verwendet werden.
Für einen Fachmann ist es offensichtlich, dass das Bauelement 300 nur ein Ausführungsbeispiel sein soll und dass viele Variationen möglich sind. Wenngleich das Bauelement 300 in der in 3H gezeigten Ausführungsform genau einen Halbleiterchip enthält, kann das Bauelement 300 zwei oder mehr Halbleiterchips und/oder passive Elemente enthalten. Die Halbleiterchips und passiven Elemente können hinsichtlich Funktion, Größe, Herstellungstechnologie usw. differieren. Beispielsweise kann ein Halbleiterchip, der den Halbleiterchip 15 und/oder einen weiteren Leistungshalbleiterchip steuert, in dem Bauelement 300 enthalten sein.
Ein Verfahren zum Herstellen der Vorsprünge 28 auf den Kontaktbereichen 26, 27 des Kontaktclips 25 besteht darin, einen metallformenden Herstellungsprozess zu verwenden. Bei diesem Prozess erzeugt eine Stanzpresse das gewünschte Muster auf dem Kontaktclip 25.
Die 4A–4D zeigen schematisch ein weiteres Verfahren zum Herstellen der Vorsprünge 28 auf den Kontaktbereichen 26, 27. Zuerst wird der Kontaktclip 25 bereitgestellt, wobei ein Kontaktbereich des Kontaktclips 25 in 4A gezeigt ist. In diesem Zustand besitzt der Kontaktbereich eine ebene Hauptoberfläche 60. Dann wird eine Ätzmaske 61 auf der Hauptoberfläche 60 des Kontaktbereichs abgeschieden, wie in 4B gezeigt. Zu diesem Zweck wird ein Lackfilm auf die Hauptoberfläche 60 des Kontaktbereichs laminiert, die fotostrukturierbar ist. Ausnehmungen werden in dem Lackfilm durch Belichtung mit einer geeigneten Wellenlänge durch eine Maske und nachfolgende Entwicklung ausgebildet. Der Lackfilm weist dann die Form wie in 4B gezeigt auf.
Danach wird die Hauptoberfläche 60 des Kontaktbereichs für eine geeignete Zeit einem entsprechenden Ätzmittel ausgesetzt. Dadurch werden die Abschnitte des Kontaktclips 25, die von der Ätzmaske 61 exponiert werden, geätzt, und Hohlräume 62 entstehen, wie in 4C gezeigt. Aufgrund des Ätzprozesses weisen die Seitenwände der Hohlräume 62 eine gekrümmte Oberfläche anstatt einer planaren Oberfläche auf. Die Hohlräume 62 werden dann derart ausgebildet, dass die Hauptoberfläche 60 des Kontaktclips 25 Abschnitte der Basisoberfläche 63 der Hohlräume 62 überlappt. Danach wird der Lackfilm abgelöst und der strukturierte Kontaktclip 25 wird erhalten, wie in 4D gezeigt, der zum Herstellen des Bauelements 300, wie in 3A–3H gezeigt, verwendet werden kann.
5 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Systems 500 mit dem auf einer Leiterplatte 70, beispielsweise einer PCB, montierten Bauelement 300. Die Leiterplatte 70 enthält Kontaktpads 71, an denen die Zuleitungen 12–14 und die exponierte Oberfläche des Kontaktclips 25 des Bauelements 300 unter Verwendung von Lotabscheidungen 72 angebracht werden. Auf dem Bauelement 300 kann ein Kühlkörper angebracht werden.
Bei einer Ausführungsform wird das Bauelement 300 in einem Ofen platziert und dort einer Temperatur ausgesetzt, die über der Schmelztemperatur des Lotmaterials der Schichten 31, 32 liegt. Die Temperatur im Ofen kann im Bereich von 280 bis 320°C, und insbesondere etwa 300°C, liegen. Das Bauelement 300 wird für eine entsprechende Zeit im Ofen gehalten, so dass das Lotmaterial der Schichten 31, 32 vollständig in die intermetallische Phase 50 umgewandelt wird. Dieser Prozess wird ausgeführt, nachdem das Bauelement 300 durch Abtrennung des Systemträgers 10 und vor dem Platzieren des Bauelements 300 auf der Leiterplatte 70 oder alternativ nach dem Platzieren des Bauelements 300 auf der Leiterplatte 70 von den anderen Bauelementen getrennt worden ist.
Bei einer Ausführungsform wird das Bauelement 300 nicht wie oben beschrieben in einem Ofen platziert. Somit werden die Schichten 31, 32 aus Lotmaterial nicht vollständig in die intermetallische Phase 50 umgewandelt, nachdem das Bauelement 300 auf der Leiterplatte 70 montiert worden ist. Bei dieser Ausführungsform erzeugt während des Betriebs des Bauelements 300 die von dem Halbleiterchip 15 und insbesondere anderen Komponenten des Bauelements 300 oder des Systems 500 erzeugte wärme eine Temperatur, die hoch genug ist, um das Lotmaterial der Schichten 31, 32 vollständig in die intermetallische Phase 50 umzuwandeln, wie in der vergrößerten Darstellung an der Oberseite von 5 gezeigt.

Claims

Halbleiter-Bauelement, das Folgendes umfasst: einen Systemträger (10), der ein Die-Pad (11) und eine erste Zuleitung (12) umfasst; einen Halbleiterchip (15), der eine erste Elektrode (16) umfasst, wobei der Halbleiterchip (15) über dem Die-Pad (11) platziert ist; einen Kontaktclip (25), der einen ersten Kontaktbereich (26) und einen zweiten Kontaktbereich (27) umfasst, wobei der erste Kontaktbereich (26) über der ersten Zuleitung (12) platziert ist und der zweite Kontaktbereich (27) über der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15) platziert ist, wobei mehrere Vorsprünge (28) sich von dem ersten Kontaktbereich (26) und dem zweiten Kontaktbereich (27) erstrecken und jeder der Vorsprünge (28) eine Höhe von mindestens 5 μm aufweist; und eine erste Schicht aus Lotmaterial (32) zwischen dem ersten Kontaktbereich (26) des Kontaktclips (25) und der ersten Zuleitung (12), wobei Abschnitte der ersten Schicht aus Lotmaterial (32) intermetallische Phasen (50) aufweisen, die nur in Bereichen zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25) und der ersten Zuleitung (12) angeordnet sind und wobei die intermetallischen Phasen (50) eine höhere Schmelztemperatur aufweisen als die Bereiche des Lotmaterials (32) zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25), in denen das Lotmaterial (32) keine intermetallische Phasen aufweist.
Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterchip (15) ein Leistungshalbleiterchip ist.
Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Elektrode (16) auf einer ersten Oberfläche des Halbleiterchips (15) angeordnet ist und der Halbleiterchip (15) weiterhin eine auf einer zweiten Oberfläche des Halbleiterchips (15) angeordnete zweite Elektrode (17) umfasst, wobei die zweite Oberfläche der ersten Oberfläche gegenüberliegt.
Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 3, wobei der Halbleiterchip (15) über dem Die-Pad (11) platziert ist, wobei die zweite Oberfläche dem Die-Pad (11) zugewandt ist.
Halbleiter-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Systemträger (10) weiterhin eine elektrisch an das Die-Pad (11) gekoppelte zweite Zuleitung (13) umfasst.
Halbleiter-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Kontaktbereich (26, 27) jeweils die Gestalt eines Kamms aufweisen.
Halbleiter-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine zweite Schicht aus Lotmaterial (31) zwischen dem zweiten Kontaktbereich (27) des Kontaktclips (25) und der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15).
Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 7, wobei Abschnitte der zweiten Schicht aus Lotmaterial (31) intermetallische Phasen (50) aufweisen, die zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25) und der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15) angeordnet sind und wobei die intermetallischen Phasen (50) eine höhere Schmelztemperatur als die übrigen Abschnitte des Lotmaterials (31) aufweisen.
Halbleiter-Bauelement, das Folgendes umfasst: einen Systemträger (10), der ein Die-Pad (11) und eine erste Zuleitung (12) umfasst; einen Leistungshalbleiterchip (15), der eine erste Elektrode (16) auf einer ersten Oberfläche und eine zweite Elektrode (17) auf einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche umfasst, wobei der Leistungshalbleiterchip (15) über dem Die-Pad (11) platziert ist, wobei die zweite Oberfläche dem Die-Pad (11) zugewandt ist; einen Kontaktclip (25), der einen ersten Kontaktbereich (26) und einen zweiten Kontaktbereich (27) umfasst, wobei der erste Kontaktbereich (26) über der ersten Zuleitung (12) platziert ist und der zweite Kontaktbereich (27) über der ersten Elektrode (16) des Leistungshalbleiterchips (15) platziert ist, wobei mehrere Vorsprünge (28) sich von dem ersten Kontaktbereich (26) und dem zweiten Kontaktbereich (27) erstrecken und jeder der Vorsprünge (28) eine Höhe von mindestens 5 μm aufweist; eine erste, durch Diffusionslöten hergestellte Verbindung, die zwischen dem ersten Kontaktbereich (26) des Kontaktclips (25) und der ersten Zuleitung (12) angeordnet ist, wobei die erste Verbindung eine Schicht aus Lotmaterial (32) aufweist, wobei Abschnitte der ersten Schicht aus Lotmaterial (32) intermetallische Phasen (50) aufweisen, die nur in Bereichen zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25) und der ersten Zuleitung (12) angeordnet sind und wobei die intermetallischen Phasen (50) eine höhere Schmelztemperatur aufweisen als die Bereiche des Lotmaterials (32) zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25), in denen das Lotmaterial (32) keine intermetallische Phasen aufweist; und eine zweite, durch Diffusionslöten hergestellte Verbindung, die zwischen dem zweiten Kontaktbereich (27) des Kontaktclips (25) und der ersten Elektrode (16) des Leistungshalbleiterchips (15) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Systemträgers (10), der ein Die-Pad (11) und eine erste Zuleitung (12) umfasst, eines Halbleiterchips (15), der eine erste Elektrode (16) umfasst, und eines Kontaktclips (25), der einen ersten Kontaktbereich (26) und einen zweiten Kontaktbereich (27) umfasst, wobei sich mehrere Vorsprünge (28) von dem ersten Kontaktbereich (26) und dem zweiten Kontaktbereich (27) aus erstrecken und jeder der Vorsprünge (28) eine Höhe von mindestens 5 μm aufweist; Anbringen des Halbleiterchips (15) an dem Die-Pad (11); und Anbringen des ersten Kontaktbereichs (26) an der ersten Zuleitung (12) und Anbringen des zweiten Kontaktbereichs (27) an der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15) unter Verwendung eines Diffusionslötprozesses, wobei das Anbringen des ersten Kontaktbereichs (26) an der ersten Zuleitung (12) ein Ausbilden einer ersten Schicht aus Lotmaterial (32) zwischen dem ersten Kontaktbereich (26) des Kontaktclips (25) und der ersten Zuleitung (12) umfasst, wobei Abschnitte der ersten Schicht aus Lotmaterial (32) intermetallische Phasen (50) aufweisen, die nur in Bereichen zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25) und der ersten Zuleitung (12) angeordnet sind und wobei die intermetallischen Phasen (50) eine höhere Schmelztemperatur aufweisen als die Bereiche des Lotmaterials (32) zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25), in denen das Lotmaterial (32) keine intermetallische Phasen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Anbringen des Halbleiterchips (15) an dem Die-Pad (11) durch Verwenden eines Diffusionslötprozesses ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Anbringen des ersten Kontaktbereichs (26) an der ersten Zuleitung (12) und das Anbringen des zweiten Kontaktbereichs (27) an der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15) das Platzieren des Systemträgers (10) in einem Ofen für höchstens 60 Sekunden umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, weiterhin umfassend das Abscheiden der ersten Schicht aus Lotmaterial (32) auf der ersten Zuleitung (12) und einer zweiten Schicht aus Lotmaterial (31) auf der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15) nach dem Anbringen des Halbleiterchips (15) an dem Die-Pad (11) und vor dem Anbringen des ersten Kontaktbereichs (26) an der ersten Zuleitung (12) und dem Anbringen des zweiten Kontaktbereichs (27) an der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste und zweite Schicht aus Lotmaterial (31, 32) eine Höhe von höchstens 10 μm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Höhe jedes der Vorsprünge (28) 1 bis 2 μm kleiner als eine Höhe der ersten Schicht aus Lotmaterial (32) und 1 bis 2 μm kleiner als eine Höhe der zweiten Schicht aus Lotmaterial (31) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die erste Elektrode (16) auf einer ersten Oberfläche des Halbleiterchips (15) angeordnet ist und eine zweite Elektrode (17) auf einer zweiten Oberfläche des Halbleiterchips (15) gegenüber der ersten Oberfläche angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Halbleiterchip (15) an dem Die-Pad (11) angebracht ist, wobei die zweite Oberfläche dem Die-Pad (11) zugewandt ist und der Systemträger (10) eine elektrisch an das Die-Pad (11) gekoppelte zweite Zuleitung (13) umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Systemträgers (10), der ein Die-Pad (11) und eine erste Zuleitung (12) umfasst; Anbringen eines eine erste Elektrode (16) umfassenden Halbleiterchips (15) an dem Die-Pad (11); Abscheiden einer ersten Schicht aus Lotmaterial (32) auf der ersten Zuleitung (12) und einer zweiten Schicht aus Lotmaterial (31) auf der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15) nach dem Anbringen des Halbleiterchips (15) an dem Die-Pad (11); Bereitstellen eines Kontaktclips (25), der einen ersten Kontaktbereich (26) und einen zweiten Kontaktbereich (27) umfasst, wobei sich mehrere Vorsprünge (28) von dem ersten Kontaktbereich (26) und dem zweiten Kontaktbereich (27) aus erstrecken und jeder der Vorsprünge (28) eine Höhe von mindestens 5 μm aufweist; Drücken des ersten Kontaktbereichs (26) in die erste Schicht aus Lotmaterial (32) und Drücken des zweiten Kontaktbereichs (27) in die zweite Schicht aus Lotmaterial (31); und Durchführen eines Diffusionslötprozesses der ersten und zweiten Schicht aus Lotmaterial (31, 32), wobei in Abschnitten der ersten Schicht aus Lotmaterial (32) intermetallische Phasen (50) ausgebildet werden, die nur in Bereichen zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25) und der ersten Zuleitung (12) angeordnet sind und wobei die intermetallischen Phasen (50) eine höhere Schmelztemperatur aufweisen als die Bereiche des Lotmaterials (32) zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25), in denen das Lotmaterial (32) keine intermetallische Phasen aufweist.
Halbleiter-Bauelement, das Folgendes umfasst: einen Systemträger (10), der ein Die-Pad (11) und eine erste Zuleitung (12) umfasst; einen Halbleiterchip (15), der eine erste Elektrode (16) umfasst, wobei der Halbleiterchip (15) über dem Die-Pad (11) platziert ist; einen Kontaktclip (25), der einen ersten Kontaktbereich (26) und einen zweiten Kontaktbereich (27) umfasst, wobei der erste Kontaktbereich (26) über der ersten Zuleitung (12) platziert ist und der zweite Kontaktbereich (27) über der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15) platziert ist, wobei mehrere Vorsprünge (28) sich von dem ersten Kontaktbereich (26) und dem zweiten Kontaktbereich (27) erstrecken und jeder der Vorsprünge (28) eine Höhe von mindestens 5 μm aufweist; und eine Schicht aus Lotmaterial (31) zwischen dem zweiten Kontaktbereich (27) des Kontaktclips (25) und der ersten Elektrode (16), wobei Abschnitte der Schicht aus Lotmaterial (31) intermetallische Phasen (50) aufweisen, die nur in Bereichen zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25) und der ersten Elektrode (16) angeordnet sind und wobei die intermetallischen Phasen (50) eine höhere Schmelztemperatur aufweisen als die Bereiche des Lotmaterials (31) zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25), in denen das Lotmaterial (31) keine intermetallische Phasen aufweist.
Halbleiter-Bauelement, das Folgendes umfasst: einen Systemträger (10), der ein Die-Pad (11) und eine erste Zuleitung (12) umfasst; einen Leistungshalbleiterchip (15), der eine erste Elektrode (16) auf einer ersten Oberfläche und eine zweite Elektrode (17) auf einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche umfasst, wobei der Leistungshalbleiterchip (15) über dem Die-Pad (11) platziert ist, wobei die zweite Oberfläche dem Die-Pad (11) zugewandt ist; einen Kontaktclip (25), der einen ersten Kontaktbereich (26) und einen zweiten Kontaktbereich (27) umfasst, wobei der erste Kontaktbereich (26) über der ersten Zuleitung (12) platziert ist und der zweite Kontaktbereich (27) über der ersten Elektrode (16) des Leistungshalbleiterchips (15) platziert ist, wobei mehrere Vorsprünge (28) sich von dem ersten Kontaktbereich (26) und dem zweiten Kontaktbereich (27) erstrecken und jeder der Vorsprünge (28) eine Höhe von mindestens 5 μm aufweist; eine erste, durch Diffusionslöten hergestellte Verbindung, die zwischen dem zweiten Kontaktbereich (27) des Kontaktclips (25) und der ersten Elektrode (16) angeordnet ist, wobei die erste Verbindung eine Schicht aus Lotmaterial (31) aufweist, wobei Abschnitte der ersten Schicht aus Lotmaterial (31) intermetallische Phasen (50) aufweisen, die nur in Bereichen zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25) und der ersten Elektrode (16) angeordnet sind und wobei die intermetallischen Phasen (50) eine höhere Schmelztemperatur aufweisen als die Bereiche des Lotmaterials (31) zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25), in denen das Lotmaterial (31) keine intermetallische Phasen aufweist; und eine zweite, durch Diffusionslöten hergestellte Verbindung, die zwischen dem ersten Kontaktbereich (26) des Kontaktclips (25) und der ersten Zuleitung (12) des Leistungshalbleiterchips (15) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Systemträgers (10), der ein Die-Pad (11) und eine erste Zuleitung (12) umfasst, eines Halbleiterchips (15), der eine erste Elektrode (16) umfasst, und eines Kontaktclips (25), der einen ersten Kontaktbereich (26) und einen zweiten Kontaktbereich (27) umfasst, wobei sich mehrere Vorsprünge (28) von dem ersten Kontaktbereich (26) und dem zweiten Kontaktbereich (27) aus erstrecken und jeder der Vorsprünge (28) eine Höhe von mindestens 5 μm aufweist; Anbringen des Halbleiterchips (15) an dem Die-Pad (11); und Anbringen des ersten Kontaktbereichs (26) an der ersten Zuleitung (12) und Anbringen des zweiten Kontaktbereichs (27) an der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15) unter Verwendung eines Diffusionslötprozesses, wobei das Anbringen des zweiten Kontaktbereichs (27) an der ersten Elektrode (16) ein Ausbilden einer ersten Schicht aus Lotmaterial (31) zwischen dem zweiten Kontaktbereich (27) des Kontaktclips (25) und der ersten Elektrode (16) umfasst, wobei Abschnitte der ersten Schicht aus Lotmaterial (31) intermetallische Phasen (50) aufweisen, die nur in Bereichen zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25) und der ersten Elektrode (16) angeordnet sind und wobei die intermetallischen Phasen (50) eine höhere Schmelztemperatur aufweisen als die Bereiche des Lotmaterials (31) zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25), in denen das Lotmaterial (31) keine intermetallische Phasen aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Systemträgers (10), der ein Die-Pad (11) und eine erste Zuleitung (12) umfasst; Anbringen eines eine erste Elektrode (16) umfassenden Halbleiterchips (15) an dem Die-Pad (11); Abscheiden einer ersten Schicht aus Lotmaterial (30) auf der ersten Zuleitung (12) und einer zweiten Schicht aus Lotmaterial (30) auf der ersten Elektrode (16) des Halbleiterchips (15) nach dem Anbringen des Halbleiterchips (15) an dem Die-Pad (11); Bereitstellen eines Kontaktclips (25), der einen ersten Kontaktbereich (26) und einen zweiten Kontaktbereich (27) umfasst, wobei sich mehrere Vorsprünge (28) von dem ersten Kontaktbereich (26) und dem zweiten Kontaktbereich (27) aus erstrecken und jeder der Vorsprünge (28) eine Höhe von mindestens 5 μm aufweist; Drücken des ersten Kontaktbereichs (26) in die erste Schicht aus Lotmaterial (32) und Drücken des zweiten Kontaktbereichs (27) in die zweite Schicht aus Lotmaterial (31); und Durchführen eines Diffusionslötprozesses der ersten und zweiten Schicht aus Lotmaterial (31, 32), wobei in Abschnitten der ersten Schicht aus Lotmaterial (31) intermetallische Phasen (50) ausgebildet werden, die nur in Bereichen zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25) und der ersten Elektrode (16) angeordnet sind und wobei die intermetallischen Phasen (50) eine höhere Schmelztemperatur aufweisen als die Bereiche des Lotmaterials (31) zwischen den Vorsprüngen (28) des Kontaktclips (25), in denen das Lotmaterial (31) keine intermetallische Phasen aufweist.