DE102016206542A1 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: (a) Anordnen eines Verbindungsmaterials (Isoliersubstrats (3)) auf einem Substrat, mit einer Folienform und mit einer Sinterfähigkeit;(b) Anordnen eines Halbleiterelements (1) auf dem Verbindungsmaterial (2a) nach dem Schritt (a); und (c) Sintern des Verbindungsmaterials (2a), wobei ein Druck auf das Verbindungsmaterial (2a) zwischen dem Substrat und dem Halbleiterelement (1) aufgebracht wird. Das Verbindungsmaterial (2a) umfasst Partikel aus Ag und Cu, und die Partikel sind mit einer organischen Schicht beschichtet.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, und insbesondere auf ein Verfahren zum Verbinden eines Substrats und eines Halbleiterelements in einer Halbleitervorrichtung.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In jüngster Zeit nimmt die Nachfrage nach hocheffizienten und energiesparenden Halbleitervorrichtungen mit Rücksicht auf Umweltprobleme aufgrund zunehmender Umweltkontrollen zu. Die Halbleitervorrichtungen werden z. B. für Industrieanlagen, Antriebssteuergeräte von elektrischen Haushaltsgeräten einschließlich Motoren, fahrzeugseitige Steuergeräte für elektrisch angetriebene Fahrzeuge und Hybridfahrzeuge, Eisenbahnsteuergeräte und Steuergeräte zur solarelektrischen Energieerzeugung verwendet. Die Halbleitervorrichtungen müssen für eine hohe elektrische Leistung geeignet sein.
  • Insbesondere für die fahrzeugseitigen Steuergeräte und die Eisenbahnsteuergeräte können die Halbleitervorrichtungen unter schweren Lastbedingungen (unter Hochtemperaturbedingungen) unter dem Gesichtspunkt einer Energieeinsparung und einer Unterdrückung von elektrischen Energieumwandlungsverlusten verwendet werden. Mit anderen Worten werden hocheffiziente und verlustarme Funktionen unter den Hochtemperaturbedingungen benötigt. Normale Betriebstemperaturen (Sperrschichttemperaturen) betrugen insbesondere 125 °C bis 150 °C, jedoch werden Funktionen unter Hochtemperaturbedingungen bei 175 °C bis 200 °C oder darüber benötigt.
  • Daher müssen Materialien für Halbleitermodule und deren Strukturen zum Unterdrücken von Schaltverlusten, zum Reduzieren von Verlusten und zum Steigern der Effizienz unter Hochtemperaturbedingungen neu überdacht werden. Insbesondere Drahtverbindungsbereiche (Verbindungsbereiche) in den Halbleitervorrichtungen verschlechtern sich am leichtesten, und die Erreichung einer hohen Qualität, hohen Zuverlässigkeit und verlängerten Lebensdauer der Drahtverbindungsbereiche ist eine große Herausforderung. Darüber hinaus müssen die Kosten teurer Materialien, die eine Sinterfähigkeit aufweisen, reduziert werden.
  • Bond- bzw. Verbindungsmaterialien mit einer Sinterfähigkeit wurden vor kurzem entwickelt, aber die Anwendung bei Produkten macht es schwierig, die Kosten zu drücken und die Qualität und die Verbindungszuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.
  • Herkömmliche Verbindungsmaterialien mit der Sinterfähigkeit, die pastös sind, werden mit Masken siebgedruckt oder mit Spritzen aufgebracht. Daher weisen die Verbindungsmaterialien keine einheitliche Dicke auf und auf einer Oberfläche der Verbindungsmaterialien sind Unregelmäßigkeiten ausgebildet.
  • Die Verbindungsmaterialien mit der Sinterfähigkeit sind teurer als Lotmaterialien. Wenn ein Verbindungsmaterial zum Beispiel durch Siebdrucken aufgetragen wird, wird ein Teil des Verbindungsmaterials verschwendet.
  • Wenn das Verbindungsmaterial aus einer Verbindungsfläche verdrängt bzw. extrudiert wird, mit der ein Halbleiterelement verbunden ist, kann auf einen Teil des Verbindungsmaterials während dem Sintern kein Druck aufgebracht werden, sodass gesintertes Material, auf das kein Druck aufgebracht wurde, nach dem Sintern abfallen kann.
  • Nachdem ein pastöses Verbindungsmaterial herkömmlicherweise aufgetragen und getrocknet ist, wird das Halbleiterelement auf dem Verbindungsmaterial angeordnet. Dadurch kann das Halbleiterelement manchmal beschädigt werden, wenn das Halbleiterelement angeordnet wird, und das Halbleiterelement kann in nachfolgenden Schritten manchmal falsch ausgerichtet sein.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen, das einen Kostenanstieg eines Verbindungsmaterials mit einer Sinterfähigkeit unterdrückt und eine hochwertige Verbindung ausführt. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1; die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: (a) Anordnen eines Verbindungsmaterials, das eine Folienform und eine Sinterfähigkeit aufweist, auf einem Substrat; (b) Anordnen eines Halbleiterelements auf dem Verbindungsmaterial nach dem Schritt (a); und (c) Sintern des Verbindungsmaterials, wobei ein Druck auf das Verbindungsmaterial zwischen dem Substrat und dem Halbleiterelement aufgebracht wird. In der vorliegenden Erfindung weist das Verbindungsmaterial Partikel von Ag und/oder Cu auf, und die Partikel sind mit einer organischen Schicht beschichtet.
  • Im Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Verbindungsmaterial die Sinterfähigkeit auf und weist die Ag- und/oder Cu-Partikel auf, wobei die Partikel mit der organischen Schicht beschichtet sind. Daher ist das Verbindungsmaterial zum Verbinden der Halbleitervorrichtung einsetzbar, die für Hochtemperaturbedingungen geeignet ist. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung eine hohe Qualität und hohe Zuverlässigkeit erreichen. Das Verbindungsmaterial mit der Folienform wird verwendet, das Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Verbindungsmaterials verhindert. Dies verbessert die Verbindungsqualität an den Verbindungsbereichen. Die Verwendung einer erforderlichen Menge des Verbindungsmaterials, das aus einem großen Verbindungsmaterial mit der Folienform ausgeschnitten wird, beseitigt die Verschwendung des Verbindungsmaterials und die Fertigungskosten können dadurch reduziert werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigt:
  • 1 eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung in einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 2 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 3 eine Darstellung zur Beschreibung eines Ausschneiden eines Verbindungsmaterials mit einer Folienform;
  • 4 eine Darstellung zur Beschreibung einer Anordnung des Verbindungsmaterials auf einem Isoliersubstrat;
  • 5A und 5B jeweils eine Darstellung zum Beschreiben einer Anordnung von Halbleiterelementen auf dem Verbindungsmaterial;
  • 6 eine Darstellung, die eine Modifikation eines adsorptiven Aufnahmeelements veranschaulicht; und
  • 7 eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung in einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • Konfiguration
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung in einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Halbleitervorrichtung in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Halbleiterelementvorrichtung, die unter Hochtemperaturbedingungen eingesetzt wird und bei hohen Temperaturen arbeiten kann. Hierin bezieht sich eine hohe Temperatur z. B. auf 175 °C bis 200 °C oder darüber.
  • Die Halbleitervorrichtung im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst ein Isoliersubstrat 3, das ein Substrat mit Isoliereigenschaften ist, Halbleiterelemente 1, die auf das Isoliersubstrat 3 gebondet bzw. damit verbunden, und ein Verbindungsmaterial 2a mit einer Sinterfähigkeit, das das Isoliersubstrat 3 und die Halbleiterelemente 1 verbindet. Ein Schaltungsmuster ist auf einer Oberfläche des Isoliersubstrats 3 ausgebildet. Das Schaltungsmuster ist an Unterseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 mittels des Verbindungsmaterials 2a angebunden; das Verbindungsmarerial 2a weist die Sinterfähigkeit auf.
  • Eine Oberfläche des Isoliersubstrats 3 gegenüber den Halbleiterelementen 1 ist mit einer Kühlplatte bzw. Abstrahlplatte 4 mittels des Verbindungsmaterials 2b dazwischen verbunden. Das Verbindungsmaterial 2b ist hierbei ein Verbindungsmaterial mit einer Sinterfähigkeit oder ein gegen hohe Temperaturen beständiges Lotmaterial.
  • Die Abstrahlplatte 4 und ein Gehäuse 6 sind mittels eines Klebemittels 9 verbunden. Das Gehäuse 6 definiert den Umriss der Halbleitervorrichtung. Mit anderen Worten umschließt das Gehäuse 6 das Isoliersubstrat 3, die Halbleiterelemente 1 und Drähte 5. Das aus Harz hergestellte Gehäuse ist mit einer Elektrode 7 einstückig geformt bzw. vergossen. Oberseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 und die Elektrode 7 sind mit den Drähten 5 verbunden. Ein Steuersubstrat, auf dem eine Treiberschaltung oder eine Schutzschaltung installiert ist, kann im Innern des Gehäuses 6 angeordnet sein, was in 1 jedoch nicht dargestellt ist.
  • Darüber hinaus ist das Gehäuse 6 mit einem Dichtmaterial 8 gefüllt, um dadurch das Isoliersubstrat 3, die Halbleiterelemente 1 und die Drähte 5 abzudichten. Nachfolgend wird jedes der Strukturbauteile detailliert beschrieben. Die Abmessungen der nachfolgend beschriebenen Strukturbauteile sind veranschaulichend und nicht auf die beschriebenen Abmessungen beschränkt.
  • Die Abstrahlplatte 4 weist eine Länge einer Seite von 30 mm bis 300 mm auf und weist eine Dicke von 3 mm bis 5 mm auf. Die Abstrahlplatte 4 ist aus Cu, Al oder einem Al-SiC-Komplex hergestellt und weist eine hohe Wärmekapazität auf. Das Verbindungsmaterial 2b, das die Abstrahlplatte 4 und das Isoliersubstrat 3 verbindet, ist ein Verbindungsmaterial mit einer Sinterfähigkeit und einer Dicke von ca. 20 bis 100 µm oder ein Lötverbindungsmaterial mit einer Dicke von ca. 100 bis 300 µm.
  • Das Isoliersubstrat 3 weist eine Dicke von 0,2 bis 3 mm auf. Das Isoliersubstrat 3 weist eine einheitliche Dicke auf. Materialien für das Isoliersubstrat 3 umfassen Si3N4, AlN, Al2O3, oder ZrAl2O3.
  • Die Halbleiterelemente 1 sind vorzugsweise Leistungshalbleiterelemente und vorzugsweise Halbleiterelemente, wie zum Beispiel IGBT´s, MOSFET´s, und Dioden, die eine hohe elektrische Leistung bewältigen. Die Halbleiterelemente 1 bilden vorzugsweise eine Dreiphasen-Schaltung, die für AC-Ausgangssignale geeignet ist. Die Halbleiterelemente 1 sind nicht auf die IGBT´s, die MOSFET´s und die Dioden beschränkt, die aus Si hergestellt sind, und die Halbleiterelemente 1 können aus SiC oder GaN hergestellt sein. Wenn die Halbleiterelemente 1 z. B. IGBT´s sind, sind die Unterseitenelektroden auf den Unterseiten der Halbleiterelemente 1 Kollektor-Elektroden und die Oberseitenelektroden auf den Oberflächen der Halbleiterelemente 1 sind Emitter-Elektroden und Gate-Elektroden.
  • In dem Fall, bei dem die Halbleiterelemente 1 die Dreiphasen-Schaltung bilden, umfassen die Halbleiterelemente 1 (z. B. Dioden, IGBT´s oder MOSFET´s) eine jede Phase, die an das Schaltungsmuster auf dem Isoliersubstrat 3 mit den Drähten 5 aus Aluminium drahtgebondet sind und in einem elektronischen Gerät verdrahtet sind.
  • Die Oberseitenelektrode (Emitter-Elektrode) von zumindest einem der Halbleiterelemente 1 (z. B. einem IGBT) ist mit einer Elektrode eines anderen der Halbleiterelemente 1 (z. B. einer Diode), die an das zumindest eine Halbleiterelement 1 angrenzt, mit dem Draht 5 verbunden. Ein Teil der Elektrode 7 ist mit einem Elektromotor, einer Batterie oder einem Kabelbaum außerhalb des Gehäuses 6 verbunden.
  • Das Gehäuse 6 ist z. B. aus Polyphenylensulfid-(PPS-)Harz, Polybutylenterephthalat-(PBT-)Harz oder Epoxidharz hergestellt. Die Elektrode 7 ist ein AC-Ausgangsanschluss, der ein Eingangssignal von außen empfängt und ein Ausgangssignal nach außen erzeugt, ein Eingangs-Ausgangsanschluss und ein Signalanschluss, der Steuerungen durchführt. Die Elektrode 7 ist aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einer Dicke von ca. 1 mm hergestellt. Die Elektrode 7 ist mit dem Gehäuse 6 einstückig vergossen.
  • In dem Fall, bei dem das Steuersubstrat im Innern des Gehäuses 6 installiert ist, ist ein Teil der Elektrode 7 mit dem Steuersubstrat verbunden, auf dem die Treiberschaltung oder die Schutzschaltung installiert ist, was in 1 nicht dargestellt ist. Die Elektrode 7 empfängt ein Eingangssignal eines Steuersignals zum Schalten. Das Steuersubstrat wird durch die Elektrode 7 abgestützt und ist über dem Isoliersubstrat 3 annähernd parallel zum Isoliersubstrat 3 angeordnet.
  • Das Dichtmaterial 8 ist ein auf Si basierendes isolierendes Gelmaterial oder ein Epoxidharz. Wenn das Dichtmaterial 8 das Gelmaterial aufweist, wird eine Öffnung des Gehäuses 6 mit einem Deckel (nicht dargestellt) mit einem Klebemittel dazwischen verschlossen.
  • Das Verbindungsmaterial 2a weist die gleiche Fläche wie eine Verbindungsfläche auf, die zum Anbinden des Halbleiterelements 1 genutzt wird. Im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsfläche, die zum Verbinden des Halbleiterelements 1 genutzt wird, die Unterseite des Halbleiterelements 1. Das Halbleiterelement 1 weist z. B. insbesondere eine Seitenlänge der Unterseite von 4 mm bis 18 mm auf, deren Länge identisch zur Länge der jeweiligen Seite des Verbindungsmaterials 2a ist.
  • Wie in 3 dargestellt, weist das Verbindungsmaterial 2a eine Folienform auf. Das Verbindungsmaterial 2a weist eine Dicke im Bereich von 40 µm bis 200 µm auf. Das Verbindungsmaterial 2a weist eine einheitliche Dicke auf. Im Gegensatz zum herkömmlichen pastösen Verbindungsmaterial ist kein Teil des Verbindungsmaterials 2a aus den Verbindungsflächen verdrängt bzw. extrudiert, mit denen die Halbleiterelemente 1, wie in 1 dargestellt, verbunden sind. Dies beseitigt die Möglichkeit, dass ein Teil des extrudierten Verbindungsmaterials abfällt und ein Kurzschluss im Innern des Gehäuses 6 auftritt.
  • Das Verbindungsmaterial 2a weist nach dem Sintern eine Dicke von ca. 20 µm bis 100 µm an den Verbindungsbereichen zwischen den Halbleiterelementen 1 und dem Isoliersubstrat 3 auf. Zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit der Verbindungsbereiche muss ein Lot eine Dicke von 1000 µm oder darüber beim Löten aufweisen. Demgegenüber hat die Verwendung des Verbindungsmaterials 2a mit der Sinterfähigkeit und einer Dicke von 100 µm oder darunter keinen negativen Einfluss auf die Zuverlässigkeit. Das Verbindungsmaterial 2a weist eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die eines Lots auf, und weist somit auch bevorzugte Wärmeabfuhreigenschaften (100 bis 250 W/m·K) auf.
  • Das Verbindungsmaterial 2a weist die Folienform auf und umfasst metallische Nanopartikel, ein Lösungsmittel und einen Oberflächenstabilisator. Die metallischen Nanopartikel sind aus Ag, Cu, Au, Pd, Pt oder dergleichen mit einem Durchmesser von 1 nm oder darüber. Die metallischen Nanopartikel weisen Oberflächen auf, die mit einer organischen Schutzschicht beschichtet sind. Das Verbindungsmaterial 2a umfasst die metallischen Nanopartikel oder metallische Mikropartikel, sodass eine Schmelzpunkterniedrigung eintritt und das Sinter-Verbinden bei einer niedrigeren Temperatur als die inhärente Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials ausgeführt werden kann. Nach dem Verbinden steigt der Schmelzpunkt ähnlich wie bei Schüttgütern (Bulkmaterial) an, und somit werden eine hohe Wärmebeständigkeit und Zuverlässigkeit erreicht.
  • In einem Fall, bei dem das Verbindungsmaterial 2a die metallischen Nanopartikel aus Ag umfasst, wird ein Druck auf das Verbindungsmaterial 2a zwischen den Halbleiterelementen 1 und dem Isoliersubstrat 3 während dem Aufheizen des Verbindungsmaterials auf 180 °C bis 350 °C aufgebracht. Nach dem Verbinden erreicht das Verbindungsmaterial 2a eine Wärmebeständigkeit bis ca. 900 °C. Somit ist das Verbindungsmaterial 2a an der Halbleitervorrichtung einsetzbar, die bei hohen Temperaturen arbeitet.
  • Herstellungsverfahren
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Zuerst wird, wie in 3 dargestellt, das Verbindungsmaterial 2a aus einem großen Verbindungsmaterial 2 mit einer Folienform und Sinterfähigkeit ausgeschnitten (Schritt S101). Hierbei weist das ausgeschnittene Verbindungsmaterial 2a die gleiche Fläche wie die der Fläche (Unterseiten- bzw. Bodenfläche) der Halbleiterelemente 1 auf, die dem Verbinden unterzogen wird. Ein in 4 dargestelltes adsorptives Aufnahmeelement 20 wird zum Ausschneiden des Verbindungsmaterials 2a verwendet. Hierbei weist eine Bodenfläche (Adsorptionsfläche) des adsorptiven Aufnahmeelements 20 die gleiche Fläche wie die des ausgeschnittenen Verbindungsmaterials 2a auf. Zuerst wird das adsorptive Aufnahmeelement 20, das aufgeheizt wurde, gegen ein Ausgangs-Verbindungsmaterial 2 mit der Folienform und der Sinterfähigkeit gepresst. Das Ausgangs-Verbindungsmaterial 2 mit der Folienform und der Sinterfähigkeit weist eine Klebekraft auf, sodass der gepresste Bereich des Ausgangs-Verbindungsmaterials 2 mit der Sinterfähigkeit auf die Adsorptionsfläche des adsorptiven Aufnahmeelements 20 übertragen wird. Das adsorptive Aufnahmeelement 20 wird anschließend abgezogen und das Verbindungsmaterial 2 mit der Sinterfähigkeit (d. h. das Verbindungsmaterial 2a), das auf das adsorptive Aufnahmeelement 20 übertragen wurde, wird vom Verbindungsmaterial 2 mit der Folienform und der Sinterfähigkeit getrennt. Nachdem das adsorbtive Aufnahmeelement 20 das Verbindungsmaterial 2a ausgeschnitten hat, setzt das adsorbtive Aufnahmeelement 20 das Adsorbieren des Verbindungsmaterials 2a fort und transportiert es weiter (Schritt S102). Danach wird das Verbindungsmaterial 2a, wie in 4 dargestellt, auf dem Isoliersubstrat 3 angeordnet (Schritt S103). Das Schaltungsmuster ist auf dem Isoliersubstrat 3 ausgebildet, und das Verbindungsmaterial 2a wird auf dem Schaltungsmuster angeordnet, was in 4 nicht dargestellt ist.
  • Anschließend werden die Halbleiterelemente 1 auf dem Verbindungsmaterial 2a angeordnet (Schritt S104). 5A und 5B zeigen eine Querschnittsansicht bzw. Draufsicht der Halbleiterelemente 1, die auf dem Verbindungsmaterial 2a angeordnet sind. Die Halbleiterelemente 1 sind so angeordnet, dass diese das Verbindungsmaterial 2a in der Draufsicht überdecken. Die Halbleiterelemente 1 und das Verbindungsmaterial 2a weisen die gleiche Fläche auf, sodass das Verbindungsmaterial 2a nicht aus den Verbindungsflächen extrudiert wird. Das Verbindungsmaterial 2a weist eine Klebekraft auf, sodass die Halbleiterelemente 1 auf dem Verbindungsmaterial 2a zum Aufkleben auf das Verbindungsmaterial 2a angeordnet sind.
  • Anschließend wird das Verbindungsmaterial 2a gesintert (Schritt S105). Während ein Druck auf das Verbindungsmaterial 2a zwischen dem Isoliersubstrat 3 und den Verbindungsflächen aufgebracht wird, die mit den montierten Halbleiterelementen 1 verbunden sind, wird das Verbindungsmaterial 2a gesintert. Eine Heizungs-Druckbeaufschlagungsvorrichtung führt den Heizvorgang und den Druckbeaufschlagungsvorgang aus. Ein Zustand mit Heiztemperaturen im Bereich von 180 °C bis 350 °C und mit einem angelegten Druck im Bereich von 5 MPa bis 30 MPa wird zum Verbinden 10 bis 180 Sekunden lang beibehalten. Das Isoliersubstrat 3 und die Halbleiterelemente 1 werden mit dem Verbindungsmaterial 2a dazwischen in den Heiz- und Druckbeaufschlagungsvorgängen verbunden. Die Heizungs-Druckbeaufschlagungsvorrichtung kann eine Vielzahl von Isoliersubstraten 3 in den Schritten der Heiz-und Druckbeaufschlagungsvorgänge gemeinsam verarbeiten.
  • Anschließend wird die Abstrahlplatte 4 mit der Unterseite des Isoliersubstrats 3 (Schritt S106) verbunden. Das Verbinden wird mittels eines gegen hohe Temperaturen resistenten Lots, oder eines Verbindungsmaterials aus dem gleichen Material wie das Verbindungsmaterial 2a durchgeführt. Falls die Abstrahlplatte 4 mit der Unterseite des Isoliersubstrats 3 mittels des Verbindungsmaterials mit einer Sinterfähigkeit verbunden wird, wird das Isoliersubstrat 3 an der Abstrahlplatte 4 mit dem Verbindungsmaterial mit der Sinterfähigkeit dazwischen zum Zeitpunkt des Verbindens des Halbleiterelements 1 und des Isoliersubstrats 3 montiert, und die Heizungs-Druckbeaufschlagungseinrichtung kann gleichzeitig das Verbinden ausführen. Mit anderen Worten können der Schritt S105 und der Schritt S106 gleichzeitig ausgeführt werden.
  • Anschließend wird das Gehäuse 6 an der Abstrahlplatte 4 befestigt (Schritt S107). Die Befestigung wird zum Beispiel mit dem Klebstoff 9 durchgeführt. Danach werden die Drähte zwischen den Oberseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 oder zwischen den Oberseitenelektroden und der Elektrode 7 angeschlossen (Schritt S108). Die Drähte sind aus leitfähigen Materialien wie zum Beispiel Al und Cu hergestellt. Die Drahtverbindung wird durch Drahtbonden ausgeführt.
  • Schließlich wird das Gehäuse 6 mit dem Dichtmaterial 8 gefüllt (Schritt S109). Mit anderen Worten werden das Isoliersubstrat 3, die Halbleiterelemente 1, die Drähte 5 und ggf. das Steuersubstrat (nicht dargestellt) mit dem Dichtmaterial 8 abgedichtet. Nach den oben beschriebenen Schritten ist die Halbleitervorrichtung im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel fertiggestellt.
  • Im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Verbindungsmaterial 2a unter Ausnutzung der Klebekraft bzw. Haftfähigkeit des Verbindungsmaterials 2 mit der Folienform und der Sinterfähigkeit ausgeschnitten, aber das Verbindungsmaterial 2a kann auch mit einem Stanzwerkzeug ausgeschnitten werden. 6 zeigt eine Darstellung eines adsorptiven Aufnahmeelements 20A, das eine Modifikation des adsorptiven Aufnahmeelements 20 in 4 ist. Wie in 6 dargestellt, ist ein Stanzwerkzeug auf einer Adsorptionfläche des adsorptiven Aufnahmeelements 20A angeordnet. Der Bereich des Stanzwerkzeugs des adsorptiven Aufnahmeelements 20A wird gegen das Verbindungsmaterial mit der Folienform und der Sinterfähigkeit gepresst, und dadurch wird das Verbindungsmaterial 2 mit der Sinterfähigkeit (d. h. das Verbindungsmaterial 2a), das dem vom Stanzwerkzeug umschlossenen Bereich entspricht, aus dem Verbindungsmaterial 2 mit der Folienform und der Sinterfähigkeit ausgeschnitten.
  • Wirkungen
  • Das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung im ersten bevorzugten Ausführungsform umfasst: (a) Anordnen des Verbindungsmaterials 2a mit der Folienform und der Sinterfähigkeit auf dem Substrat (Isoliersubstrat 3); (b) Anordnen der Halbleiterelemente 1 auf dem Verbindungsmaterial 2a nach dem Schritt (a); und (c) Sintern des Verbindungsmaterials 2a, wobei ein Druck auf das Verbindungsmaterial 2a zwischen dem Substrat und den Halbleiterelementen 1 aufgebracht wird. Das Verbindungsmaterial 2a umfasst Partikel aus Ag und/oder Cu und die Partikel sind mit der organischen Schicht beschichtet.
  • Im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsmaterial 2a ein Verbindungsmaterial mit einer Sinterfähigkeit, und das Verbindungsmaterial 2a umfasst die Partikel aus Ag und Cu, wobei die Partikel mit der organischen Schicht beschichtet sind. Daher ist das Verbindungsmaterial 2a zum Verbinden der Halbleitervorrichtung verwendbar, die für Hochtemperatureinsätze geeignet ist. Somit kann die Halbleitervorrichtung eine hohe Qualität und hohe Zuverlässigkeit erreichen.
  • Im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsmaterial 2a mit der Folienform halbtrocken und somit auf den Halbleiterelementen 1 poblemlos aufbringbar. Das Lösungsmittel ist nicht vollständig verdampft, sodass das Verbindungsmaterial 2a mit der Folienform auch die Klebekraft aufweist. Somit werden die Halbleiterelemente 1 ausreichend mit dem Verbindungsmaterial 2a verbunden und ortsfest gehalten, wenn die Halbleiterelemente 1 auf dem Verbindungsmaterial 2a angeordnet werden. Dadurch werden eine Fehlausrichtung der Halbleiterelemente 1 und eine Beschädigung der Halbleiterelemente im Schritt des Sinterns des Verbindungsmaterials 2a (des Aufbringens von Hitze und Druck darauf) verhindert.
  • Das pastöse Verbindungsmaterial wurde üblicherweise mit Masken siebgedruckt oder mit Spritzen auf die Substrate aufgebracht. Dadurch wurde das Verbindungsmaterial fast nie mit einheitlicher Dicke aufgebracht. Im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Verbindungsmaterial mit der Folienform und mit der einheitlichen Dicke verwendet, wodurch Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Verbindungsmaterials verhindert werden. Die Verwendung des Verbindungsmaterials mit der Folienform vermeidet insbesondere Eselsohren (Vorsprünge auf einer Oberfläche), die das Problem des Siebdrucks darstellen. Somit wird im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem Fall, bei dem das pastöse Verbindungsmaterial verwendet wird, die Verbindungsqualität an den Verbindungsbereichen verbessert. Darüber hinaus wird das Auftreten von porösen Bereichen im Verbindungsmaterial 2a verhindert, wodurch die Zuverlässigkeit der Verbindung verbessert wird.
  • Wenn das Siebdrucken üblicherweise unter Verwendung des pastösen Verbindungsmaterials ausgeführt wurde, das teurer als das Lotmaterial ist, wurde mehr Verbindungsmaterial als notwendig auf die Masken aufgetragen, um eine stetige Druckdicke zu gewährleisten, was zu einer Verschwendung des überschüssigen Verbindungsmaterias führte. Die auf einem Rakel verbliebenen Verbindungsmaterialien wurden ebenfalls verschwendet. Im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die erforderliche Größe des Verbindungsmaterials 2a vom großen Verbindungsmaterial 2 mit der zu verwendenden Folienform ausgeschnitten. Dies verhindert die Verschwendung des Verbindungsmaterials, und die Fertigungskosten können somit reduziert werden. Das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel eliminiert im Vergleich zu dem Fall, bei dem das pastöse Verbindungsmaterial verwendet wird, die erforderlichen Schritte des Druckens und Trocknens des Verbindungsmaterials, und Investitionen in Produktionsanlagen sowie die Herstellungskosten können somit reduziert werden.
  • Im Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Verbindungsmaterial 2a mit der Folienform und mit der Sinterfähigkeit die einheitliche Dicke auf.
  • Daher werden im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem Fall, bei dem das pastöse Verbindungsmaterial verwendet wird, die Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Verbindungsmaterials unterdrückt. Die Verwendung des Verbindungsmaterials mit der Folienform verhindert insbesondere die Eselsohren (Vorsprünge auf einer Oberfläche), die das Problem beim Siebdruck darstellen. Folglich wird die Verbindungsqualität an den Verbindungsbereichen verbessert. Das Auftreten der porösen Bereiche im Verbindungsmaterial 2a wird verhindert, wodurch sich die Zuverlässigkeit der Verbindung verbessert.
  • Beim Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung weist das Substrat im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel das Isoliersubstrat 3 auf, das SiN oder AIN enthält, und das Isoliersubstrat 3 weist die Oberfläche auf der Seite der Halbleiterelemente 1 auf, auf der das Schaltungsmuster, das Cu enthält, ausgebildet ist. Somit kann das Isoliersubstrat mit hoher Wärmeleitfähigkeit und hohem Isoliervermögen erreicht werden.
  • Das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst ferner den Schritt (d) des Ausschneidens des Verbindungsmaterials 2a aus dem Ausgangs-Verbindungsmaterial 2 mit der Folienform und der Sinterfähigkeit vor dem Schritt (a), wobei das Verbindungsmaterial 2a die gleiche Größe wie die der Oberfläche aufweist, die dem Verbinden der Halbleiterelemente 1 unterzogen wird. Das im Schritt (d) ausgeschnitte Verbindungsmaterial 2a wird im Schritt (a) auf dem Substrat (Isoliersubstrat 3) angeordnet.
  • Falls das pastöse Verbindungsmaterial auf herkömmliche Weise gedruckt und aufgetragen wird, tritt eine Ausbreitung beim Siebdrucken oder sogar bei einer Auftragungstechnik mit einer Spritze auf, die bewirkt, dass die aufgetragene Fläche größer als die Fläche eines Halbleiterelements ist. Das aus der Verbindungsfläche extrudierte Verbindungsmaterial wird nicht druckbeaufschlagt, sodass ein Teil des Verbindungsmaterials abfallen kann und elektrische Anomalien in den Fertigungsschritten (z. B. dem Drahtbonden, Verbinden einer Abstrahlplatte, Befestigen eines Gehäuses, Einspritzen eines Dichtmaterials) nach dem Sintern auftreten können. Im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Verbindungsmaterial 2a mit der gleichen Größe wie die der Unterseite des Halbleiterelements 1 aus dem großen Verbindungsmaterial 2 mit der Folienform ausgeschnitten und zum Verbinden verwendet. Folglich werden alle Bereiche des Verbindungsmaterials 2a druckbeaufschlagt, wodurch verhindert werden kann, dass ein Teil des Verbindungsmaterials 2a nach dem Sintern abfällt.
  • Im Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Verbindungsmaterial 2a mit dem adsorptiven Aufnahmeelement 20 im Schritt (d) ausgeschnitten, und das mit dem adsorptiven Aufnahmeelement 20 ausgeschnittene Verbindungsmaterial 2a wird im Schritt (a) weitertransportiert und angeordnet. Das mit dem adsorptiven Aufnahmeelement 20 im Schritt (d) ausgeschnittene Verbindungsmaterial 2a weist die gleiche Fläche wie die der Oberfläche der Halbleiterelemente 1 auf, die dem Verbinden der Halbleiterelemente 1 unterzogen wird.
  • Daher wird eine Reihe der Schritte des Ausschneidens, Transportieren und Anordnens des Verbindungsmaterials 2a unter Verwendung des adsorptiven Aufnahmeelements 20 ausgeführt, wodurch die Produktionseffizienz erhöht werden kann.
  • Beim Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Verbindungsmaterial 2a dämpfende Eigenschaften und eine Klebekraft auf.
  • Im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsmaterial 2a halbtrocken und daher auf den Halbleiterelementen 1 problemlos aufbringbar. Das Lösungsmittel ist nicht vollständig verdampft, sodass das Verbindungsmaterial 2a mit der Folienform ebenfalls die Klebekraft aufweist. Somit werden die Halbleiterelemente 1 hinreichend mit dem Verbindungsmaterial 2a verbunden und ortsfest gehalten, wenn die Halbleiterelemente 1 auf dem Verbindungsmaterial 2a angeordnet werden. Somit werden eine Fehlausrichtung der Halbleiterelemente 1 und eine Beschädigung der Halbleiterelemente 1 im Schritt des Sinterns des Verbindungsmaterials 2a (des Aufbringens von Hitze und Druck darauf) verhindert.
  • Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • Konfiguration
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung in einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Halbleitervorrichtung im zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Halbleiterelementvorrichtung, die gleichermaßen wie beim ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel unter Hochtemperaturbedingungen verwendet wird und bei hohern Temperaturen arbeiten kann.
  • Die Halbleitervorrichtung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels umfasst ein leitfähiges Substrat 10, Halbleiterelemente 1, die mit dem leitfähigen Substrat 10 verbunden sind, und ein Verbindungsmaterial 2a mit einer Sinterfähigkeit, welches das leitfähiges Substrat 10 und die Halbleiterelemente 1 verbindet. Darüber hinaus ist das leitfähige Substrat 10 eine Metallplatte. Das Verbindungsmaterial 2a im zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das gleiche Verbindungsmaterial wie das im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
  • Eine Rückseite des leitfähigen Substrats 10 (d. h. eine Oberfläche gegenüber einer mit den Halbleiterelementen 1 verbundenen Oberfläche) haftet an einer metallischen Isolierschicht 11, die eine isolierende Folie umfasst.
  • Wie in 7 dargestellt, weist das leitfähiges Substrat 10 ein Ende auf, das eine Elektrode 7 ist. Eine weitere Elektrode 7 ist mit den oberen Elektroden der Halbleiterelemente 1 mittels Drähten 5 verbunden.
  • Das leitfähige Substrat 10, die Halbleiterelemente 1, das Verbindungsmaterial 2a, die metallische Isolierschicht 11 und die Drähte 5 sind mit einem Dichtmaterial 8 abgedichtet, das Epoxidharz als Hauptbestandteil enthält. Eine Bodenfläche der metallischen Isolierschicht 11 und ein Teil der Elektroden 7 liegen zur Außenseite des Dichtmaterials 8 frei. Die Elektroden 7 sind mit einem Elektromotor, einer Batterie, einem Kabelbaum, oder dergleichen verbunden. Nachfolgend wird jedes der Bauteile detailliert beschrieben.
  • Bei der Halbleitervorrichtung im zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind ein Paar aus einem IGBT und einer Diode als Halbleiterelemente 1 mit dem leitfähigen Substrat 10 verbunden. Der IGBT als eines der Halbleiterelemente 1 umfasst eine Kollektor-Elektrode als Unterseitenelektrode und eine Gate-Elektrode und eine Emitter-Elektrode als Oberseitenelektroden. Der IGBT empfängt ein Eingangssignal (eine EIN- und AUS-Steuerung) von außen und wird durch die Elektroden 7 von außen gesteuert. Darüber hinaus kann das Halbleiterelement 1, das nicht auf den IGBT beschränkt ist, ein MOSFET oder ein Transistor sein. Außerdem kann ein Material für den MOSFET oder den Transistor, das nicht auf Si beschränkt ist, z. B. SiC oder GaN sein. Die Oberseitenelektroden und die Unterseitenelektrode des Halbleiterelements 1 sind mit Ti-Ni-Au oder Ag beschichtet.
  • Die Unterseitenelektrode (wie z. B. die Kollektor-Elektrode) des Halbleiterelements 1 und das leitfähiges Substrat 10 sind mittels des Verbindungsmaterials 2a verbunden. Das leitfähiges Substrat 10 ist eine metallische Platte aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit von ca. 400W/(m·K) und mit einem niedrigen elektrischen Widerstand von 2 μΩ·cm. Das leitfähige Substrat 10 weist eine Dicke von ca. 3 mm bis 5 mm auf und fungiert als Abstrahlplatte.
  • Das leitfähiges Substrat 10 weist ein Ende auf, das sich zur Außenseite des Dichtmaterials 8 erstreckt und die Elektrode 7 ist. Die metallische Isolierschicht 11, die an der Unterseite des leitfähigen Substrats 10 haftet, weist eine laminierte Struktur aus einer Isolierschicht und einer metallischen Schutzschicht auf. Ein Epoxidharz in das Füllstoffe, wie z. B. Bornitrid und Aluminiumoxid, gemischt sind, wird für die Isolierschicht verwendet. Die Isolierschicht haftet an der metallischen Schutzschicht, die aus Kupfer oder Aluminium mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist. Die metallische Isolierschicht 11 ist mit einer Abstrahlplatte, einem Kühlkörper mit einer Vielzahl von Rippen und einer wassergekühlten Rippe verbunden, was in 7 nicht dargestellt ist.
  • Die durch die Funktionen der Halbleiterelemente 1 erzeugte Wärme wird auf das Verbindungsmaterial 2a, das leitfähiges Substrat 10 und die metallische Isolierschicht 11 übertragen, und außerdem wird die Wärme, z. B. durch die Abstrahlplatte (nicht dargestellt), die mit der metallischen Isolierschicht 11 verbunden ist, nach außen abgestrahlt. Auf diese Weise wird ein Anstieg der Temperatur der Halbleiterelemente 1 unterdrückt.
  • Eine der Oberseitenelektroden (Gate-Elektrode) von einem der Halbleiterelemente 1, z. B. dem IGBT, ist mittels des Drahts 5 mit der Elektrode 7 verbunden. Die andere Oberseitenelektrode (Emitter-Elektrode) des Halbleiterelements 1 ist mittels des Drahts 5 mit den Oberseitenelektroden eines anderen der Halbleiterelemente 1, z. B. der Diode, verbunden, die wie der IGBT an das Halbleiterelement 1 angrenzend angeordnet ist. Die Unterseitenelektrode (Kollektor-Elektrode) der Halbleiterelemente 1 ist mit Außenanschlüssen über das leitfähige Substrat 10 und die Elektrode 7 elektrisch verbunden.
  • Die Elektroden 7 werden durch Biegen von flachen Platten durch Stanzen ausgebildet, wobei die flachen Platten aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt sind und eine Dicke von ca. 0,5 mm bis 2 mm aufweisen. Die Oberflächen der Halbleiterelemente 1 sind normalerweise mit externen Elektroden durch Drahtbonden mit den Drähten 5 aus Metall stoffschlüssig verbunden, das Al oder Cu als Hauptbestandteil enthält. Die Halbleitervorrichtung im zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel soll eine Steuerung eines großen Stroms durch Umschalten übernehmen und den großen Strom als Betriebsstrom weiterleiten. Daher ist die Vielzahl der Drähte 5 parallel angeordnet, und dicke Metalldrähte mit einem Durchmesser von ca. 200 bis 500 µm werden für die Drähte 5 verwendet.
  • Das Verbindungsmaterial 2a weist die gleiche Fläche wie die einer Verbindungsfläche auf, die dem Verbinden der Halbleiterelemente 1 unterzogen wird. Im zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsfläche, die dem Verbinden des Halbleiterelements 1 unterzogen wird, die Unterseite des Halbleiterelements 1. Das Halbleiterelement 1 weist insbesondere eine Seitenlänge der Bodenfläche von 4 mm bis 18 mm auf, deren Länge identisch zur Länge der jeweiligen Seite des Verbindungsmaterials 2a ist.
  • Herstellungsverfahren
  • Ein Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung im zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Schritte, die mit denen im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel übereinstimmen, sodass die Beschreibungen mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von 2 erfolgen, das im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wurde.
  • Zuerst wird das Verbindungsmaterial 2a gleichermaßen wie im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem großen Verbindungsmaterial 2 mit der Folienform und der Sinterfähigkeit ausgeschnitten (, was dem Schritt S101 in 2 entspricht). Hierbei weist das ausgeschnittene Verbindungsmaterial 2a die gleiche Fläche wie die der Oberfläche (Unterseite) auf, die dem Verbinden der Halbleiterelemente 1 unterzogen wird. Ein Aufnahmeelement 20 wird zum Ausschneiden des Verbindungsmaterials 2a verwendet. Nachdem das Aufnahmeelement 20 das Verbindungsmaterial 2a ausgeschnitten hat, adsorbiert das Aufnahmeelement 20 weiter, und transportiert und ordnet das Verbindungsmaterial 2a auf dem leitfähigen Substrat 10 an (, was dem Schritt S102 und dem Schritt S103 in 2 entspricht).
  • Darüber hinaus ist ein Substrat im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel das Isoliersubstrat 3, aber ein Substrat im zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das leitfähige Substrat 10. Danach werden die Halbleiterelemente 1 auf dem Verbindungsmaterial 2a angeordnet (, was dem Schritt S104 in 2 entspricht).
  • Anschließend wird das Verbindungsmaterial 2a gesintert (, was dem Schritt S105 in 2 entspricht). Die Heiztemperaturen und der aufgebrachte Druck sind ähnlich jenen im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Danach werden die Drähte zwischen den Oberseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 oder zwischen den Oberseitenelektroden 1 und der Elektrode 7 angeschlossen (, was dem Schritt S108 in 2 entspricht).
  • Zuletzt werden das leitfähige Substrat 10, die Halbleiterelemente 1, das Verbindungsmaterial 2a und die Drähte 5 mit dem Dichtmaterial 8 abgedichtet, das Epoxidharz als Hauptbestandteil enthält (, was dem Schritt S109 in 2 entspricht). Das Gehäuse 6 wird mit dem Dichtmaterial 8 im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel aufgefüllt, während die Halbleitervorrichtung im zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel das Gehäuse 6 nicht umfasst und das Abdichten z. B. durch Spritzpressen ausführt. Für das durch das Spritzpressen durchgeführte Abdichten wird die metallische Isolierschicht 11 eng anliegend mit der Unterseite des leitfähigen Substrats 10 verbunden. Somit werden die Verbindungsbereiche in der Halbleitervorrichtung mit dem Dichtmaterial 8 fixiert, sodass eine höhere Qualität und höhere Zuverlässigkeit der Verbindungsbereiche erreicht werden.
  • Wirkungen
  • Beim Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung im zweiten Ausführungsbeispiel ist das Substrat ein leitfähiges Substrat 10, das Cu enthält. Eine Oxidschicht auf der Oberfläche des Substrats kann durch das Verbindungsmaterial 2a entfernt werden, das ebenfalls mit Cu verbunden werden kann. Somit kann die hohe Qualität und hohe Zuverlässigkeit der Verbindung erreicht werden.
  • Darüber hinaus können die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung beliebig kombiniert werden oder jedes bevorzugte Ausführungsbeispiel kann in geeigneter Weise im Schutzumfang der Erfindung variiert oder weggelassen werden.
  • Obwohl die Erfindung detailliert dargestellt und beschrieben wurde, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht einschränkend. Es ist daher selbstverständlich, dass diverse Modifikationen und Variationen erfolgen können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
  • Zusammenfassend ist festzustellen:
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: (a) Anordnen eines Verbindungsmaterials (Isoliersubstrats 3) auf einem Substrat, mit einer Folienform und mit einer Sinterfähigkeit;(b) Anordnen eines Halbleiterelements 1 auf dem Verbindungsmaterial 2a nach dem Schritt (a); und (c) Sintern des Verbindungsmaterials 2a, wobei ein Druck auf das Verbindungsmaterial 2a zwischen dem Substrat und dem Halbleiterelement 1 aufgebracht wird. Das Verbindungsmaterial 2a umfasst Partikel aus Ag und Cu, und die Partikel sind mit einer organischen Schicht beschichtet.
  • Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den 1 bis 7 verwiesen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Halbleiterelemente
    2
    Ausgangs-Verbindungsmaterial
    2a, 2b
    Verbindungsmaterial
    3
    Isoliersubstrat
    4
    Abstrahlplatte
    5
    Drähte
    6
    Gehäuse
    7
    Elektrode
    8
    Dichtmaterial
    10
    leitfähiges Substrat
    11
    Isolierschicht
    20, 20A
    Aufnahmeelement

Claims (7)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das folgende Schritte umfasst: (a) Anordnen eines Verbindungsmaterials (2a), das eine Folienform aufweist und eine Sinterfähigkeit aufweist, auf einem Substrat; (b) Anordnen eines Halbleiterelements (1) auf dem Verbindungsmaterial (2a) nach dem Schritt (a); und (c) Sintern des Verbindungsmaterials (2a), wobei ein Druck auf das Verbindungsmaterial zwischen dem Substrat und dem Halbleiterelement (1) aufgebracht wird, wobei das Verbindungsmaterial (2a) Partikel von Ag und/oder Cu aufweist, und die Partikel mit einer organischen Schicht beschichtet sind.
  2. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verbindungsmaterial (2a), das die Folienform aufweist und die Sinterfähigkeit aufweist, eine einheitliche Dicke aufweist.
  3. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat (3) ein Isoliersubstrat aufweist, das SiN und/oder AIN enthält, und das Isoliersubstrat (3) eine Oberfläche auf der Seite des Halbleiterelements (1) aufweist, auf der ein Schaltungsmuster ausgebildet ist, das Cu enthält.
  4. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch1 oder 2, wobei das Substrat ein leitfähiges Substrat (10) aufweist, das Cu enthält.
  5. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner (d) das Ausschneiden des Verbindungsmaterials (2a) aus einem Ausgangs-Verbindungsmaterial (2), das eine Folienform aufweist und eine Sinterfähigkeit aufweist, vor dem Schritt (a) umfasst, wobei das Verbindungsmaterial (2a) die gleiche Größe wie die einer dem Verbinden unterzogenen Oberfläche des Halbleiterelements (1) aufweist, wobei das im Schritt (d) ausgeschnittene Verbindungsmaterial (2a) auf dem Substrat im Schritt (a) angeordnet wird.
  6. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Verbindungsmaterial (2a) im Schritt (d) mit einem adsorptiven Aufnahmeelement (20) ausgeschnitten wird, und das mit dem adsorptiven Aufnahmeelement (20) ausgeschnittene Verbindungsmaterial (2a) im Schritt (a) transportiert und angeordnet wird, und das Verbindungsmaterial (2a), das im Schritt (d) mit dem adsorptiven Aufnahmeelement (20) ausgeschnitten wird, die gleiche Fläche wie die dem Verbinden unterzogene Oberfläche des Halbleiterelements (1) aufweist.
  7. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verbindungsmaterial (2a) dämpfende Eigenschaften und eine Klebekraft aufweist.
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