DE102014118837A1 - Verbindungsstruktur und elektronisches Bauteil - Google Patents

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Abstract

Eine Verbindungsstruktur wird bereitgestellt, die ein Halbleitersubstrat, eine auf dem Halbleitersubstrat angeordnete erste Schicht, wobei die erste Schicht eingerichtet ist, eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitzustellen, eine auf der ersten Schicht angeordnete zweite Schicht, wobei die zweite Schicht ein Pb aufweisendes Lot aufweist, und ein auf der zweiten Schicht angeordnetes elektrisch leitfähiges Teil aufweist.

Description

  • Hintergrund
  • Ein elektronisches Bauteil kann eines oder mehrere Halbleiterbauelemente in einem Gehäuse beziehungsweise Package aufweisen. Das Gehäuse weist interne elektrische Anschlüsse aus dem Halbleiterbauelement zu einem äußere Kontakte aufweisenden Substrat oder Leadframe („Anschlussrahmen“) auf. Die äußeren Kontakte werden verwendet, um das elektronische Bauteil auf einer Umverteilungsplatine wie einer Leiterplatte zu montieren. Das Gehäuse beziehungsweise Package kann ein Gehäuse aufweisen, das das Halbleiterbauelement und die inneren elektrischen Anschlüsse bedeckt.
  • Zusammenfassung
  • In einer Ausführungsform hat eine Verbindungsstruktur ein Halbleitersubstrat, eine erste auf dem Halbleitersubstrat angeordnete Schicht, wobei die erste Schicht eingerichtet ist, eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitzustellen, eine auf der ersten Schicht angeordnete zweite Schicht, wobei die zweite Schicht Pb aufweisendes Lot aufweist, und ein auf der zweiten Schicht angeordnetes elektrisch leitfähiges Teil.
  • In einer Ausführungsform hat ein elektronisches Bauteil ein Halbleiterbauelement, eine auf einer ersten Oberfläche des Halbleiterbauelements angeordnete erste Schicht, wobei die erste Schicht eingerichtet ist, eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitzustellen, eine auf der ersten Schicht angeordnete zweite Schicht, wobei die zweite Schicht Pb aufweisendes Lot aufweist, und ein erstes auf der zweiten Schicht angeordnetes elektrisch leitfähiges Teil.
  • Der Fachmann wird beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und der Betrachtung der begleitenden Zeichnungen weitere Merkmale und Vorteile erkennen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht zueinander. Gleiche Bezugsnummern bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen veranschaulichten Ausführungsformen können kombiniert werden, es sei denn, sie schließen einander aus.
  • Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung ausführlich erläutert.
  • 1 veranschaulicht eine Verbindungsstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • 2 veranschaulicht eine Verbindungsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • 3 veranschaulicht ein elektronisches Bauteil, das eine Verbindungsstruktur aufweist.
  • 4 veranschaulicht ein elektronisches Bauteil, das zwei Verbindungsstrukturen aufweist.
  • Ausführliche Beschreibung
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Veranschaulichung bestimmte Ausführungsformen dargestellt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. In dieser Hinsicht werden richtungsbezogene Ausdrücke wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „führend“, „nachfolgend“ usw. mit Bezug auf die Ausrichtung der einen oder mehreren beschriebenen Figuren verwendet. Da Bauteile der Ausführungsformen in einer Anzahl von unterschiedlichen Ausrichtungen positioniert werden können, werden die richtungsbezogenen Ausdrücke zum Zweck der Veranschaulichung verwendet und sind in keiner Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt werden können und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung hiervon ist nicht in einem einschränkenden Sinn aufzufassen, und der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Patentansprüche definiert.
  • Nachstehend werden mehrere Ausführungsformen erläutert. Identische strukturelle Merkmale sind in diesem Fall in den Figuren mit identischen oder ähnlichen Bezugssymbolen bezeichnet. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung ist „seitlich“ oder „seitliche Richtung“ als eine Richtung oder eine Ausdehnung zu verstehen, die im Allgemeinen parallel zu der seitlichen Ausdehnung eines Halbleitermaterials oder Halbleiterträgers verläuft. Die seitliche Richtung erstreckt sich somit in der Regel parallel zu diesen Oberflächen oder Seiten. Im Gegensatz dazu ist der Ausdruck „vertikal“ oder „vertikale Richtung“ so zu verstehen, dass er eine Richtung beschreibt, welche im Allgemeinen senkrecht zu diesen Oberflächen oder Seiten und somit senkrecht zu der seitlichen Richtung verläuft. Die vertikale Richtung verläuft daher in Richtung der Dicke des Halbleitermaterials oder Halbleiterträgers.
  • Die Ausdrücke „gekoppelt“ und/oder „elektrisch gekoppelt“, wie sie in dieser Beschreibung verwendet werden, sollen nicht bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt sein müssen – es können Zwischenelemente zwischen den „gekoppelten“ oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen bereitgestellt sein.
  • Der Ausdruck „Hochspannungsbauelement“, wie er hierin verwendet wird, wie ein Hochspannungs-Verarmungstransistor, bezeichnet ein elektronisches Bauelement, das für Hochspannungsschaltanwendungen optimiert ist. Das bedeutet, wenn der Transistor ausgeschaltet ist, ist er in der Lage, hohe Spannungen wie ca. 300 V oder mehr, ca. 600 V oder mehr oder ca. 1200 V oder mehr zu sperren, und wenn der Transistor eingeschaltet ist, weist er einen ausreichend niedrigen Betriebswiderstand (on-resistance (RON)) für die Anwendung auf, in der er verwendet wird, d. h., er erfährt ausreichend niedrige Leitungsverluste, wenn ein erheblicher Strom durch das Bauelement fließt. Ein Hochspannungsbauelement kann mindestens in der Lage sein, eine Spannung zu sperren, die der Hochspannungsversorgung oder der maximalen Spannung in dem Schaltkreis entspricht, für den sie verwendet wird. Ein Hochspannungsbauelement kann in der Lage sein, 300 V, 600 V, 1200 V oder eine andere geeignete Sperrspannung zu sperren, die von der Anwendung benötigt wird.
  • Der Ausdruck „Niederspannungsbauelement“, wie er hierin verwendet wird, wie ein Niederspannungs-Anreicherungstransistor, bezeichnet ein elektronisches Bauelement, das in der Lage ist, niedrige Spannungen zu sperren, wie zwischen 0 V und Vniedrig, jedoch nicht in der Lage ist, Spannungen von mehr als Vniedrig zu sperren. Vniedrig kann ca. 10 V, ca. 20 V, ca. 30 V, ca. 40 V oder zwischen ca. 5 V und 50 V, wie zwischen ca. 10 V und 30 V, betragen.
  • 1 veranschaulicht eine Verbindungsstruktur 10, die ein Halbleitersubstrat 11, eine auf dem Halbleitersubstrat 11 angeordnete erste Schicht 12, eine auf der ersten Schicht 12 angeordnete zweite Schicht 13 und ein auf der zweiten Schicht 13 angeordnetes elektrisch leitfähiges Teil 14 aufweist. Die erste Schicht 12 ist eingerichtet, eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitzustellen. Die zweite Schicht 13 weist ein Lot auf, welches das Element Blei (Pb) aufweist.
  • Alternativ oder zusätzlich zum Pb aufweisenden Lot kann die zweite Schicht 13 radioaktive Strahlen, wie Alpha-Teilchen, Beta-Teilchen und/oder Gamma-Teilchen, emittierendes Material aufweisen.
  • Die erste Schicht 12 kann verwendet werden, um das darunter liegende Halbleitersubstrat 11 vor radioaktiven Strahlen, wie Alpha-Teilchen, Beta-Teilchen und Gamma-Teilchen, abzuschirmen, die ihren Ursprung außerhalb des Halbleitersubstrats 11 haben. Bei dem Halbleitersubstrat 11 kann es sich um ein aktives Halbleiterbauelement, wie ein Transistorbauelement, handeln, dessen Leistung im Falle, dass sie einem oder mehreren radioaktiven Strahlen ausgesetzt ist, negativ beeinflusst wird. Radioaktive Strahlen können von Materialien innerhalb der Verbindungsstruktur, wie radioaktive Isotope von Verunreinigungselementen oder im Pb des Lots vorhandenen Verbindungen, oder anderen Materialien außerhalb des Halbleitersubstrats, wie die Packaging-Materialien eines das Halbleitersubstrat aufweisenden elektronischen Bauteils, oder außerhalb der elektronischen Bauteils, zum Beispiel von der Umgebung, emittiert werden.
  • Die erste Schicht 12 kann verwendet werden, um durch Bereitstellen einer Abschirmung gegen radioaktive Strahlen, zum Beispiel gegen Quellen von Alpha-Teilchen mit einer Energie größer als ca. 5 MeV und einer langen Halbwertszeit, zur Verbesserung der langfristigen Stabilität eines Halbleiterbauelements beizutragen. Die erste Schicht 12 kann direkt auf dem Halbleitersubstrat 11 angeordnet sein und kann aktive Bauelementbauteile innerhalb des Halbleitersubstrats 11 bedecken.
  • Die erste Schicht 12 kann eingerichtet sein, eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen auf unterschiedliche Weisen bereitzustellen. In manchen Ausführungsformen weist die erste Schicht 12 ein Material auf, das eine Abschirmung gegen Alpha-Teilchen bereitstellt. Die erste Schicht kann ein Material mit einer Elektronendichte von mindestens 60.E27 m–3 aufweisen, um eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen und insbesondere Alpha-Teilchen bereitzustellen. Die erste Schicht kann ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Titan, Nickel, Kupfer, Magnesium und Mangan aufweisen, um eine Abschirmung gegen Alpha-Teilchen und optional gegen andere radioaktive Strahlen, wie Beta-Strahlen, bereitzustellen.
  • Die Dicke der ersten Schicht 12 kann auch ausgewählt werden, um eine wirksame Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitzustellen. In manchen Ausführungsformen besitzt die erste Schicht 12 eine Dicke zwischen 1 µm und 20 µm. In manchen Ausführungsformen besitzt die erste Schicht 12 eine Dicke von mindestens 5 µm oder mindestens 10 µm. In manchen Ausführungsformen weist die erste Schicht 12 Nickel und/oder Kupfer auf und besitzt eine Dicke von mindestens 5 µm oder mindestens 10 µm.
  • Die erste Schicht 12 kann eine Struktur mit mehreren Schichten aufweisen. Zum Beispiel kann die Struktur mehrere Schichten sich abwechselnde Unter-Schichten aus Nickel und Kupfer aufweisen. Die Unter-Schichten können jeweils eine Dicke von ca. 1 µm besitzen.
  • Bei dem Lot kann es sich um ein auf Blei (Pb) beruhendes Lot wie 60/40 Sn/Pb oder 63/37 Sn/Pb handeln oder es kann einen geringeren Anteil von Blei wie Sn95Pb5 oder Sn62Pb36Ag2 aufweisen. In manchen Ausführungsformen weist das Lot ferner Zinn und Silber auf.
  • Die Verbindungsstruktur 10 kann ferner eine zwischen der zweiten Schicht 13 und dem leitfähigen Teil 14 angeordnete dritte Schicht aufweisen. Die dritte Schicht kann eingerichtet sein, eine Haftung zwischen der zweiten Schicht und insbesondere zwischen dem Lot der zweiten Schicht 13 und dem elektrisch leitfähigen Teil 14 zu fördern. Die dritte Schicht kann mindestens eines von Silber und Nickel aufweisen.
  • Das elektrisch leitfähige Teil kann ein Metall oder eine Legierung aufweisen. In manchen Ausführungsformen weist das elektrisch leitfähige Teil Kupfer auf.
  • Die Verbindungsstruktur gemäß einer dieser Ausführungsformen kann in einem elektronischen Bauteil verwendet werden, die ein Halbleitersubstrat in der Form eines Halbleiterbauelements mit aktiven Bauteilen beziehungsweise Komponenten aufweist.
  • Die erste Schicht 12 der Verbindungsstruktur 10 kann mindestens einen Bereich einer Vorderseiten-Metallisierungsstruktur des Halbleiterbauelements und/oder mindestens einen Bereich einer Rückseiten-Metallisierungsstruktur des Halbleiterbauelements bereitstellen. Zum Beispiel kann manches oder alles einer Aluminium-Metallisierungsstruktur durch ein Element mit einer höheren Elektronendichte, zum Beispiel durch Kupfer oder Nickel, ersetzt werden, und/oder die Dicke der Metallisierung kann erhöht werden, um eine bessere Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitzustellen. In manchen Ausführungsformen ist die Metallisierungsstruktur nur in denjenigen Regionen modifiziert, auf denen eine PB aufweisende Lotschicht zu positionieren ist, zum Beispiel für eines oder mehrere der Stromelektroden eines Transistorbauelements.
  • Bei dem elektrisch leitfähigen Teil kann es sich um eine Chipinsel, zum Beispiel eines Leadframes, handeln, oder bei dem elektrisch leitfähigen Teil kann es sich um eine Kontaktklammer zum elektrischen Koppeln eines Kontaktpads beziehungsweise Kontaktelements des Halbleiterbauelements mit einem Anschluss des elektronischen Bauteils handeln.
  • In manchen Ausführungsformen weist ein elektronisches Bauteil zwei oder mehr Verbindungsstrukturen auf. Zum Beispiel kann eine Verbindungsstruktur auf der oberen Oberfläche eines vertikalen Transistors angeordnet sein, um eine Stromelektrode, wie eine Source-Elektrode, durch eine Kontaktklammer elektrisch mit einem Anschluss zu koppeln, und die zweite Verbindungsstruktur kann zwischen der gegenüberliegenden unteren Seite des Halbleiterbauelements bereitgestellt werden, um das Halbleiterbauelement an dem Chipinselbereich eines Leadframes anzubringen und eine auf der unteren Oberfläche des Halbleiterbauelements angeordnete Drain-Elektrode elektrisch mit der Chipinsel zu koppeln.
  • Bei dem Halbleiterbauelement kann es sich um eine Transistorbauelement, wie einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET)), einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)) oder einen Bipolartransistor (Bipolar Junction Transistor (BJT)), sowie ein Hochspannungsbauelement oder eine Niederspannungsbauelement handeln.
  • 2 veranschaulicht eine Verbindungsstruktur 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Verbindungsstruktur 20 weist ein Halbleitersubstrat 21 auf, bei dem es sich um ein Halbleiterbauelement, wie ein Hochspannungs-Transistorbauelement, handeln kann. Die Verbindungsstruktur 20 weist ferner eine erste Schicht 22 auf, die eingerichtet ist, das Halbleitersubstrat 21 vor radioaktiven Strahlen abzuschirmen, eine zweite Schicht 23, die ein Weichlot aufweist, das Pb aufweist, und ein elektrisch leitfähiges Teil 24 in der Form einer Kupferkontaktklammer. Das elektrisch leitfähige Teil 24 ist durch die zweite, Lot aufweisende Schicht 23, die zwischen dem elektrisch leitfähigen Teil 24 und der ersten Schicht 22 angeordnet ist, elektrisch mit dem Halbleitersubstrat 21 gekoppelt.
  • In dieser Ausführungsform weist die erste Schicht 22 eine Struktur mit mehreren Schichten auf und weist erste Unter-Schichten 25 von Nickel auf, die sich mit zweiten Unter-Schichten 26 von Kupfer abwechseln. Jede der Unter-Schichten 25, 26 kann eine Dicke von ca. 1 µm besitzen, und die Anzahl von Unter-Schichten 25, 26 kann so gewählt werden, dass eine erste Schicht 22 mit einer Gesamtdicke zwischen 2 µm und 20 µm erzeugt wird.
  • 3 veranschaulicht ein elektronisches Bauteil 30, das eine Verbindungsstruktur 31 aufweist. Das elektronische Bauteil 30 weist eine Chipinsel 32 auf, auf dem ein Halbleiterbauelement 33 montiert ist. In dieser bestimmten Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiterbauelement 33 um einen vertikalen MOSFET-Transistor, der einen Source-Anschluss 34 und einen Gate-Anschluss 35 auf seiner oberen Oberfläche und einen Drain-Anschluss 36 auf seiner unteren Oberfläche aufweist. Der Drain-Anschluss 36 ist auf der Chipinsel 32 montiert und elektrisch damit gekoppelt. Das elektronische Bauteil 30 weist ferner eine Vielzahl von Anschlüssen 37 auf, die neben zwei gegenüberliegenden Seitenflächen der Chipinsel 32 angeordnet sind.
  • Der Source-Anschluss 34 des Halbleiterbauelements 33 ist durch eine Kontaktklammer 38 elektrisch mit einem Anschluss 37 gekoppelt. Die Kontaktklammer 38 ist durch eine Lötverbindung 39, die sich zwischen der Kontaktklammer 38 und einem Kontaktpad 40 erstreckt, das elektrisch mit dem Source-Anschluss 34 gekoppelt ist, am Source-Anschluss 34 angebracht. Das Kontaktpad 40 weist ein Material und eine Dicke auf, die eingerichtet sind, die darunter liegende Region des Halbleiterbauelements 33 vor radioaktiven Strahlen abzuschirmen, die von außerhalb des Halbleiterbauelements 33 und des Kontaktpads 40 ausstrahlen.
  • Die Verbindungsstruktur 31 weist das Halbleiterbauelement 33, einen Bereich der Vorderseitenmetallisierung 41, der das Source-Kontaktpad 40 bereitstellt, die Lötverbindung 39 und die Kontaktklammer 38 auf.
  • Die Vorderseitenmetallisierung 41 des Halbleiterbauelements 33 wurde so modifiziert, dass das Source-Pad 40 ein Material und eine Dicke aufweist, die zum Bereitstellen einer Abschirmung gegen radioaktive Strahlen, insbesondere Alpha-Teilchen, geeignet sind. Das Gate-Pad 42 ist durch einen Bonddraht 43 elektrisch mit einem Anschluss 37 gekoppelt und kann eine kleinere Dicke besitzen als das Source-Pad 40.
  • In Ausführungsformen, in denen die Lötverbindung 39 Pb aufweist, kann das Pb Alpha-Teilchen emittierende Materialien in der Form kleiner Mengen radioaktiver Isotope von zum Beispiel Uran aufweisen. Durch Anordnen des Kontaktpads 40 derart, dass eine Abschirmungsschicht 40 zwischen dem Pb aufweisenden Lot 39 und des Halbleiterbauelements 33 bereitgestellt wird, kann das Kontaktpad 40 einen Schutz für das Halbleiterbauelement 33 gegen eine mögliche Emission eines Alpha-Teilchens aus der Lötverbindung 39 bereitstellen. Das Kontaktpad kann zu einem Erhöhen der betrieblichen Lebensdauer des Bauelements beitragen. Zusätzlich ist das Kontaktpad 40 in der Lage, einen Schutz für das Halbleiterbauelement 33 gegen radioaktive Strahlen aus anderen Quellen bereitzustellen, zum Beispiel dem Kapselungsmaterial 44, welches das Gehäuse des elektronischen Bauteils 30 bereitstellt, oder aus der Umgebung. Das Kontaktpad 40 kann direkt auf aktiven Bauteilen des Halbleiterbauelements 33 angeordnet sein, um diese aktiven Bauteile besser vor radioaktiven Strahlen abzuschirmen.
  • 4 veranschaulicht ein elektronisches Bauteil 50, das zwei Verbindungsstrukturen 51, 52 aufweist. Die zwei Verbindungsstrukturen 51, 52 können dieselben sein oder sich unterscheiden. Das elektronische Bauteil 50 weist einen Leadframe 53 auf, der eine Chipinsel 54 und eine Vielzahl von Anschlüssen 55 aufweist, die neben zwei gegenüberliegenden Seitenflächen der Chipinsel 54 und von diesen beabstandet angeordnet sind.
  • Der Leadframe beziehungsweise Anschlussrahmen 53 weist Kupfer auf und weist eine Schicht 56 von Silber und/oder Nickel der oberen Oberfläche der Chipinsel 54 und die Anschlüsse 55 auf, um eine gute Haftung für Weichlot und insbesondere ein Pb aufweisendes Weichlot bereitzustellen. Das elektronische Bauteil 50 weist ferner ein Halbleiterbauelement 57 in der Form eines vertikalen MOSFET-Bauelements auf. Das Halbleiterbauelement 57 weist ein Source-Pad 58 und ein Gate-Pad 59 auf ihrer oberen Oberfläche 60 und ein Drain-Pad 61 auf ihrer unteren Oberfläche 62 auf.
  • Das Drain-Pad 61 ist durch eine erste Verbindungsstruktur 51, die eine erste Schicht 61 aufweist, die eingerichtet ist, eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitzustellen, auf der Chipinsel 54 montiert und elektrisch damit gekoppelt. Die erste Schicht 61 der Verbindungsstruktur stellt das Drain-Pad 61 bereit und kann als die Rückseitenmetallisierung des Halbleiterbauelements 57 angesehen werden. Die erste Verbindungsstruktur 51 weist ferner eine Schicht 63 von Weichlot auf, das Blei (Pb), Zinn (Sn) und Silber (Ag) aufweist. Die Schicht 63 von Weichlot ist zwischen dem Drain-Pad 61 und der Chipinsel 54 angeordnet. Die Chipinsel 54 stellt ein elektrisch leitfähiges Teil der ersten Verbindungsstruktur 51 bereit.
  • Das Source-Pad 58 ist durch eine Kontaktklammer 64 und die zweite Verbindungsstruktur 52 elektrisch mit einem Anschluss 55 des Leadframes 53 gekoppelt. Die zweite Verbindungsstruktur 52 weist eine auf dem Halbleiterbauelement 57 angeordnete erste Schicht 65 auf. Die erste Schicht 65 ist eingerichtet, eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitzustellen, und stellt das Source-Pad 58 bereit. Die Verbindungsstruktur 52 weist ferner eine Schicht 66 eines Blei(Pb), Zinn(Sn) und Silber(Ag) aufweisenden Lots auf, das zwischen der Kontaktklammer 64 und der ersten Schicht 65 angeordnet ist und welches das Source-Pad 58 elektrisch mit der Kontaktklammer 64 koppelt.
  • Die zweite Verbindungsstruktur 52 weist ferner eine Schicht von Nickel und/oder Silber 67 auf, die auf der unteren Oberfläche 68 der Kontaktklammer 64 angeordnet ist. Die Kontaktklammer kann Kupfer aufweisen. Die Schicht von Nickel und/oder Silber 67 kann verwendet werden, um die Benetzbarkeit der Kontaktklammer 54 zur Lot aufweisenden Schicht 66 zu verbessern.
  • Die Kontaktklammer 64 ist durch eine Schicht von Lot 69, das Blei, Zinn und Silber aufweist, auf dem Anschluss 55 montiert und kann dieselbe Zusammensetzung wie die Lot aufweisenden Schichten 63, 66 der ersten und zweiten Verbindungsstruktur 51, 52 aufweisen. Da die erste Schicht 65 der zweiten Verbindungsstruktur 52 das Source-Pad 58 bereitstellt, kann die zweite Verbindungsstruktur 52 so betrachtet werden, dass sie mindestens einen Bereich der Vorderseitenmetallisierung des Halbleiterbauelements 57 bereitstellt.
  • Das Gate-Pad 59 ist durch einen Bonddraht 72 elektrisch mit einem Anschluss 55 des Leadframes 53 gekoppelt. Das Gate-Pad 59 kann dasselbe Material aufweisen wie das Source-Pad 58, oder das Material kann sich unterscheiden. Die Dicke des Gate-Pads 59 kann auch dieselbe oder weniger als die Dicke des Source-Pads 58 sein. Ein Verwenden desselben Materials und derselben Dicke für das Gate-Pad 59 und für das Source-Pad 58 kann zu einem Vereinfachen der Produktion der Vorderseitenmetallisierung beitragen.
  • Wenn für das Weichlot die Wahrscheinlichkeit besteht, Alpha-Teilchen emittierendes Material aufzuweisen und kein Weichlot auf dem Gate-Pad 59 angeordnet ist, muss das Gate-Pad unter Umständen keine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitstellen. In diesen Ausführungsformen kann das Gate-Pad 59 eine kleinere Dicke und/oder ein Material mit einer geringeren Elektronendichte als das Source-Pad 58 aufweisen.
  • Das Drain-Pad 61 und das Source-Pad 58 sind beide eingerichtet, eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen und insbesondere Alpha-Teilchen bereitzustellen. Das Drain-Pad 61 und das Source-Pad 58 weisen ein Material wie Nickel oder Kupfer auf, das eine Elektronendichte besitzt, die ausreichend ist, die aktiven Bauelementstrukturen des Halbleiterbauelements 57 gegen radioaktive Strahlen abzuschirmen, die von außerhalb des Halbleiterbauelements 57 stammen. Die Dicke des Source-Pads 58 und des Drain-Pads 61 kann zum Bereitstellen einer ausreichenden Abschirmung auch in Kombination mit dem Material ausgewählt werden, welches das Source-Pad 58 und das Drain-Pad 61 bereitstellt.
  • Das Source-Pad 58 und das Drain-Pad 61 können jeweils eine Dicke von 1 µm bis 20 µm besitzen. Die Lotschichten 66, 63 können jeweils eine Dicke von 1 µm bis 100 µm besitzen, die Silber- und/oder Nickelschichten 56, 67 können jeweils eine Dicke zwischen 0,1 µm und 10 µm besitzen. Der Kupfer-Leadframe 53 kann eine Dicke von 100 µm bis 1000 µm besitzen. Das Silicium des Halbleiterkörpers 57 kann eine Dicke zwischen 10 µm und 100 µm oder 20 µm und 40 µm besitzen.
  • Die erste Verbindungsstruktur 51 und die zweite Verbindungsstruktur 52 besitzen dieselbe Anordnung im Hinblick auf das Halbleiterbauelement 57. Die Reihenfolge der Schichten der jeweiligen Verbindungsstrukturen 51, 52 von oben nach unten im Stapel ist umgekehrt.
  • Das elektronische Bauteil 50 weist zudem ein Gehäuse 70 in der Form eines Epoxidharzes auf, das die Kontaktklammer 64, das Halbleiterbauelement 57 und die oberen Bereiche des Leadframes 53 bedeckt. Die unteren Oberflächen 71 der Chipinsel 54 und der Anschlüsse 55 bleiben vom Gehäuse 70 freiliegend und stellen äußere Kontakte für das elektronische Bauteil 50 bereit.
  • In der in 3 und 4 veranschaulichten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Anschlüssen neben zwei gegenüberliegenden Seitenflächen der Chipinsel angeordnet. Das elektronische Bauteil ist jedoch nicht auf diese Anordnung begrenzt. Zum Beispiel können die Anschlüsse neben einer einzelnen Seitenfläche oder neben vier Seitenflächen der Chipinsel angeordnet sein.
  • Die erste Schicht der ersten Verbindungsstruktur und/oder die erste Schicht der zweiten Verbindungsstruktur können eine Struktur mit mehreren Schichten aufweisen. Zum Beispiel kann die erste Schicht der ersten Verbindungsstruktur und/oder die erste Schicht der zweiten Verbindungsstruktur sich abwechselnde Unter-Schichten von Ni und Cu aufweisen, die insgesamt eine Dicke besitzen, die ausreichend ist, eine Abschirmung für die aktiven Regionen das Halbleiterbauelements gegen Alpha-Teilchen bereitzustellen.
  • Das elektronische Bauteil kann auch mehr als ein Halbleiterbauelement aufweisen. Zum Beispiel kann das elektronische Bauteil 50 zwei Transistorbauelemente aufweisen, die in einer Halbbrückenanordnung eingerichtet sein können. Das elektronische Bauteil 50 kann ein Transistorbauelement und eine Diode, zum Beispiel einen IGBT und eine Freilaufdiode, aufweisen. Das elektronische Bauteil 50 kann eines oder mehrere Transistorbauelemente und eine Logikbauelement, wie ein Steuerbauelement (Controller), einen Gate-Treiber usw., aufweisen.
  • Ausdrücke mit räumlichem Bezug wie „unter“, „unterhalb“, „niedriger“, „über“, „oberhalb“, „oberer“ und dergleichen dienen zur Erleichterung der Beschreibung, um die Positionierung von einem Element relativ zu einem zweiten Element zu beschreiben. Diese Ausdrücke sollen zusätzlich zu verschiedenen Ausrichtungen, die in den Figuren dargestellt sind, verschiedene Ausrichtungen des Bauelements aufweisen.
  • Ferner werden Ausdrücke wie „erster“, „zweiter“ und dergleichen auch verwendet, um verschiedene Elemente, Bereiche, Regionen, Abschnitte usw. zu beschreiben, und sind auch nicht als einschränkend aufzufassen. In der gesamten Beschreibung sind gleiche Elemente mit gleichen Begriffen bezeichnet.
  • Die Ausdrücke „aufweisen“, „besitzen“, „enthalten“, „einschließen“, „umfassen“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, sind offene Begriffe, die das Vorhandensein der genannten Elemente oder Merkmale angeben, aber keine zusätzlichen Elemente oder Merkmale ausschließen. Die Artikel „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ sowie deren Deklinationen sollen sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, wenn der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorgibt.
  • Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist.
  • Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, wird dem Fachmann klar sein, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen anstelle der hier gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen eingesetzt werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der hierin erörterten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Die vorliegende Erfindung soll daher nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt werden.

Claims (19)

  1. Verbindungsstruktur, aufweisend: ein Halbleitersubstrat; eine auf dem Halbleitersubstrat angeordnete erste Schicht, wobei die erste Schicht eingerichtet ist, eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitzustellen; eine auf der ersten Schicht angeordnete zweite Schicht, wobei die zweite Schicht ein Pb aufweisendes Lot aufweist; und ein auf der zweiten Schicht angeordnetes elektrisch leitfähiges Teil.
  2. Verbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht Material aufweist, das eine Abschirmung gegen Alpha-Teilchen bereitstellt.
  3. Verbindungsstruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die erste Schicht ein Material mit einer Elektronendichte von mindestens 60 E27 m–3 aufweist.
  4. Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Schicht ein oder mehrere Materialien aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend aus Al, Ti, Ni, Cu, MG und Mn.
  5. Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Schicht eine Dicke zwischen 1 µm und 20 µm besitzt.
  6. Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Schicht eine Struktur mit mehreren Schichten aufweist.
  7. Verbindungsstruktur nach Anspruch 6, wobei die Struktur mit mehreren Schichten sich abwechselnde Unter-Schichten von Ni und Cu aufweist.
  8. Verbindungsstruktur nach Anspruch 7, wobei die Unter-Schichten jeweils eine Dicke von ca. 1 µm besitzen.
  9. Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das elektrisch leitfähige Teil ein Metall oder eine Legierung aufweist.
  10. Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Lot ferner Zinn und Silber aufweist.
  11. Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend: eine zwischen der zweiten Schicht und dem elektrisch leitfähigen Teil angeordnete dritte Schicht, wobei die dritte Schicht eingerichtet ist, die Haftung zwischen der zweiten Schicht und dem elektrisch leitfähigen Teil zu fördern.
  12. Verbindungsstruktur nach Anspruch 11, wobei die dritte Schicht mindestens eines von Ag und Ni aufweist.
  13. Elektronisches Bauteil, aufweisend: ein Halbleiterbauelement; eine auf einer ersten Oberfläche des Halbleiterbauelements angeordnete erste Schicht, wobei die erste Schicht eingerichtet ist, eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitzustellen; eine auf der ersten Schicht angeordnete zweite Schicht, wobei die zweite Schicht ein Pb aufweisendes Lot aufweist; und ein auf der zweiten Schicht angeordnetes elektrisch leitfähiges Teil.
  14. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 13, wobei die erste Schicht mindestens einen Bereich einer Vorderseiten-Metallisierungsstruktur des Halbleiterbauelements bereitstellt.
  15. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 13, wobei die erste Schicht mindestens einen Bereich einer Rückseiten-Metallisierungsstruktur des Halbleiterbauelements bereitstellt.
  16. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 13 oder Anspruch 15, wobei das erste elektrisch leitfähige Teil eine Chipinsel aufweist.
  17. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei das erste elektrisch leitfähige Teil eine Kontaktklammer aufweist.
  18. Elektronisches Bauteil nach einem der Ansprüche 13 bis 17, ferner aufweisend: eine auf einer zweiten Oberfläche des Halbleiterbauelements angeordnete dritte Schicht, wobei die dritte Schicht eingerichtet ist, eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlen bereitzustellen; eine auf der dritten Schicht angeordnete vierte Schicht, wobei die vierte Schicht ein Pb aufweisendes Lot aufweist; und ein auf der vierten Schicht angeordnetes zweites elektrisch leitfähiges Teil.
  19. Elektronisches Bauteil nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei es sich bei dem Halbleiterbauelement um einen handelt von einem MOSFET, einem IGBT und einem BJT handelt.
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