DE102022208403A1

DE102022208403A1 - Verfahren zum Bestücken eines Trägers mit einem Halbleiterelement und Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102022208403A1
Application number: DE102022208403.9A
Authority: DE
Inventors: Florian Wilhelmi; Philipp Lang
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2024-02-15

Abstract

Ein Verfahren zum Bestücken eines Trägers (605) mit einem Halbleiterelement (100), insbesondere einer Diode, umfasst ein Bereitstellen des Halbleiterelements (100) und des Trägers (605), wobei der Träger (605) eine Kontaktfläche (610) zum elektrischen Kontaktieren eines ersten Anschlusses des Halbleiterelements (100) umfasst. Der Träger (605) und das Halbleiterelement (100) werden zusammengeführt, wobei der erste Anschluss (110) und die Kontaktfläche (610) einander gegenüberliegend angeordnet werden und zwischen dem ersten Anschluss (110) und der Kontaktfläche (610) eine Nanofolienstruktur (500) angeordnet ist. Die Nanofolienstruktur (500) ist ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Initiierung eine exotherme Reaktion durchzuführen. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Initiierens der exothermen Reaktion der Nanofolienstruktur (500), um eine stoffschlüssige und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Träger (605) und dem Halbleiterelement (100) herzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestücken eines Trägers mit einem Halbleiterelement und eine Halbleitervorrichtung.
Reaktive Nanofolien können bei gezielter Wärmezufuhr eine exotherme Reaktion durchführen. Die hierbei frei gesetzte Reaktionswärme kann zu einer stoffschlüssigen Verbindung verschiedener Komponenten führen.
Zudem können elektronische Bausteine, wie zum Beispiel Ga₂O₃-Chips in Gehäusen seitens der Anschlussstellen gekühlt werden (Junction Side Cooling).
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Bestücken eines Trägers mit einem Halbleiterelement und eine verbesserte Halbleitervorrichtung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Mit dem hier vorgestellten Verfahren kann vorteilhafterweise eine stoffschlüssige, planare und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen einem Halbleiter und einem Träger hergestellt werden. Zudem ermöglicht es gute thermische Eigenschaften für Baugruppen mit Sperrschichtkühlung und ist präziser anwendbar als Sintern oder Löten. Das Verfahren eignet sich insbesondere als ein Montageverfahren für Dioden mit geringer Wärmeleitfähigkeit, wie Ga₂O₃.
Es wird ein Verfahren zum Bestücken eines Trägers mit einem Halbleiterelement vorgestellt. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens des Halbleiterelements, insbesondere einer Diode, wobei das Halbleiterelement einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, und einen Schritt des Bereitstellens des Trägers, wobei der Träger eine Kontaktfläche zum elektrischen Kontaktieren des ersten Anschlusses umfasst. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Zusammenführens des Trägers und des Halbleiterelements, wobei der erste Anschluss und die Kontaktfläche einander gegenüberliegend angeordnet werden und zwischen dem ersten Anschluss und der Kontaktfläche eine Nanofolienstruktur angeordnet ist, wobei die Nanofolienstruktur ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Initiierung eine exotherme Reaktion durchzuführen. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Initiierens der exothermen Reaktion der Nanofolienstruktur, um eine stoffschlüssige und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Träger und dem Halbleiterelement herzustellen.
Bei dem Träger kann es sich zum Beispiel um eine Leiterplatte (PCB) handeln, die ausgebildet sein kann, um verschieden elektronische Bausteine aufzunehmen. Bei dem Halbleiterelement kann es sich um ein auf einem Halbleitersubstrat basierendes elektronisches Element mit geringer Wärmeleitfähigkeit handeln. Beispielhaft kann das Halbleierelement als eine Diode mit geringer Wärmeleitfähigkeit ausgeführt sein, deren erster Anschluss eine Anode und deren zweiter Anschluss eine Kathode darstellen kann. Das Halbleiterelement kann mit dem hier vorgestellten Verfahren über die Nanofolienstruktur auf den Träger gebondet werden. Bei der Nanofolienstruktur kann es sich zum Beispiel um eine reaktive Nanofolie handeln, das heißt um eine Folie, die mit einem Füllstoff oder aus einer Mehrzahl von alternierenden Schichten ausgebildet ist, deren Mischung bei einer entsprechenden Initiierung, wie zum Beispiel einer lokal begrenzten Wärmezufuhr, zu einer exothermen Reaktion führen kann. Die dabei frei werdende Reaktionswärme kann zu einer stoffschlüssigen und zugleich elektrisch leitfähigen Verbindung führen. Insbesondere bei Dioden mit geringer Wärmeleitfähigkeit, wie aus Ga₂O₃ gefertigte Dioden, kann unter Verwendung der Nanofolienbondmethode vorteilhafterweise ein sehr präziser und optional druckfreier Montageprozess erzielt werden. Durch den Einsatz des hier vorgestellten Verfahrens können Lücken zwischen der präzise auftragbaren Nanofolienstruktur und die Struktur umgebende Komponenten vermieden werden, wodurch eine Kühlfläche zum Kühlen des Halbleiterelements maximiert und hohe lokale Temperaturspitzen vermieden werden können. Das Verfahren eignet sich vorteilhafterweise für eine Vielzahl von Oberflächenmetallisierungen, zum Beispiel Aluminium, und ist insbesondere bei spröden Chips von Vorteil, da kein auf das Halbleiterelement wirkender Druck ausgeübt zu werden braucht. Insgesamt kann durch das hier vorgestellte Montageverfahren eine hohe Leistung des Halbleiterelements und insbesondere von anschlussseitig gekühlten Dioden gewährleistet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann im Schritt des Bereitstellens das Halbleiterelement als ein Nacktchip bereitgestellt werden. Dabei können der erste Anschluss und der zweite Anschluss auf einander gegenüberliegenden Hauptseiten des Nacktchips angeordnet sind. Unter einem Nacktchip beziehungsweise einem sogenannten „bare die“ kann ein elektronisches Bauelement verstanden werden, das ohne ein Gehäuse direkt auf den Träger, beispielsweise eine Leiterplatte, aufgebracht werden kann. Dabei kann es sich bei den Hauptseiten des Nacktchips um eine Oberseite, beispielsweise der Kathodenseite, und eine Unterseite, beispielsweise der Anodenseite, handeln. Durch die Bereitstellung und Montage des Halbleiterelements als Nacktchip, kann vorteilhafterweise Bauraum eingespart werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Anbringens der Nanofolienstruktur auf dem Halbleiterelement umfassen. Beispielsweise kann die Nanofolienstruktur als bereits gefertigte Nanofolie auf dem Halbleiterelement angeordnet werden. Alternativ kann die Nanofolienstruktur unter Verwendung eines Maskenverfahrens an dem Halbleiterelement angebracht werden. Beispielsweise kann die Nanofolienstruktur direkt auf eine Anodenmetallisierung, zum Beispiel auf der Anodenseite der Diode, gesputtert werden. Vorteilhafterweise können dabei beispielsweise Oberflächenoxide (zum Beispiel auf Aluminium) in diesem Schritt entfernt werden. Dabei kann beispielsweise ein Maskenverfahren angewendet werden, bei dem eine hochpräzise Schablone beziehungsweise Maske auf das Halbleiterelement aufgelegt werden kann. Dadurch kann der Schritt des Anbringens vorteilhafterweise viel präziser durchgeführt werden, als es bei einem Aufdrucken von Lot- oder Sinterpaste der Fall wäre. Zudem kann ein mögliches ein Überlaufen einer solchen Sinterpaste auf andere Bereiche des Halbleiterelements vermieden werden. Bei einem Anbringen der Nanofolienstruktur unter Verwendung eines Maskenverfahrens können vorteilhafterweise sowohl die lateralen als auch die vertikalen Abmessungen im Submikrometerbereich gesteuert werden. Zudem kann ein Spalt zwischen der Nanofolienstruktur und angrenzenden Bereichen des Halbleiterelements und daraus resultierende hohe Temperaturspitzen vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens des Trägers der Träger als eine Metallplatte und zusätzlich oder alternativ eine Leiterplatte (PCB) und zusätzlich oder alternativ ein keramisches Substrat und zusätzlich oder alternativ ein direktgebondetes Kupfersubstrat bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Wahl der Ausführung des Trägers abhängig sein von einem erwünschten Einsatzzweck. Vorteilhafterweise kann das hier vorgestellte Verfahren auf unterschiedliche Varianten des Trägers angewendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens das Halbleiterelement als ein aus Galliumoxid gefertigtes Element bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Halbleiterelement aus Ga₂O₃ beziehungsweise β- Ga₂O₃ gefertigt sein. Das Halbleitermaterial Galliumoxid bietet den Vorteil einer ultrabreiten Bandlücke und eines hohen elektrischen Durchbruchsfeldes. Dabei ist Galliumoxid sehr spröde und kann unter zu hohem Druck brechen. Bei der Anwendung des hier vorgestellten Verfahrens wird beim Zusammenbau vorteilhafterweise kein Druck auf den Chip ausgeübt, aber ein guter thermischer und elektrischer Kontakt hergestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Initiierens eine Temperatur der Nanofolienstruktur auf eine Initialtemperatur erhöht werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein auf die Nanofolienstruktur wirkender Druck auf einen Initialdruck erhöht werden. Beispielsweise kann die exotherme Reaktion der Nanofolienstruktur zum stoffschlüssigen Verbinden des Trägers mit dem Halbleiterelement erreicht werden, indem eine auf die Nanofolienstruktur wirkende Temperatur erhöht wird, bis ein bestimmter Schwellwert erreicht ist, an dem die Nanofolienstruktur reagiert. Vorteilhafterweise kann durch die Verwendung der Nanofolienstruktur die Temperatur. Oder Druckerhöhung zeitlich begrenzt werden, um die Bauteile nicht übermäßig zu belasten. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass es einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Initiierens ein Initialstrom in die Nanofolienstruktur eingeleitet werden. Beispielsweise kann die Nanofolienstruktur elektrisch kontaktiert werden, so dass ein Kurzschlussstrom für kurze Zeit durch die Nanofolienschicht fließen kann (Zündung). Dadurch kann vorteilhafterweise auf sehr präzise und die umgebenden Komponenten schonende Weise die stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden.
Zudem kann im Schritt des Initiierens der Initialstrom durch die Kontaktfläche in die Nanofolienstruktur eingespeist werden. Beispielsweise kann der Träger als Keramik- oder PCB-Substrat ausgebildet sein, wobei die Kontaktfläche zum Kontaktieren des ersten Anschlusses sich zum Beispiel bis zu einer Seite des Trägers erstrecken kann. Vorteilhafterweise kann dadurch die Nanofolienstruktur ohne zusätzlich verbaute Komponenten von der Seite des Trägers kontaktiert werden. In diesem Fall kann eine vollständige elektrische Isolierung zwischen dem Halbleiterelement und einer Oberseite des Trägers vereinfacht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens das Halbleiterelement mit mindestens einem Kontaktelement zum Einspeisen des Initialstroms bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Verfahren einen Schritt des Anbringens der Nanofolienstruktur umfassen, wobei zum Beispiel während eines Sputterprozesses zwei metallische Kontakte an das Halbleiterelement angebracht werden können. Diese „Metall-Nadeln“ können beispielsweise von der Seite des Halbleiterelements aus elektrisch kontaktiert werden, um die exotherme Reaktion auszulösen. Vorteilhafterweise kann dadurch die Initiierung präzise und komponentenschonend durchgeführt werden.
Zudem kann im Schritt des weiteren Bereitstellens der Träger als Metallplatte bereitgestellt werden. Dabei kann im Schritt des Initiierens der Initialstrom durch die Metallplatte in die Nanofolienstruktur eingespeist werden. Beispielsweise kann im Falle einer Metallplatte die Platte selbst die Kontaktfläche ausformen und direkt als elektrische Verbindung zur Nanofolie dienen. Das hat den Vorteil, dass die Nanofolienstruktur schnell und kostengünstig kontaktiert werden kann, um die exotherme Reaktion auszulösen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens des Trägers der Träger mit mindestens einer Durchkontaktierung zum Kontaktieren der Kontaktfläche bereitgestellt werden. Dabei kann im Schritt des Initiierens der Initialstrom durch die Durchkontaktierung in die Nanofolienstruktur eingespeist werden. Im Falle eines Keramik- oder Leiterplattensubstrats kann die Nanofolienstruktur zum Beispiel mittels Durchkontaktierungen (VIAs) durch das Substrat kontaktiert werden. Diese Durchkontaktierungen können beispielsweise von einer Oberseite des Trägers kontaktiert werden, um den Kurzschlussstrom anzulegen und die Folie zu entzünden. Die genaue Lage der Durchkontaktierungen kann geändert werden, um das beste Ergebnis zu erzielen,. Auch diese Variante bietet den Vorteil, dass die exotherme Reaktion der Nanofolienstruktur auf präzise und komponentenschonende Weise herbeigeführt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens des das Halbleiterelements das Halbleiterelement mit einer Passivierungsschicht an dem ersten Anschluss bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der erste Anschluss des Halbleiterelements von der Passivierungsschicht umgeben sein, bei der es sich zum Beispiel um eine aus Polyimid ausgebildete Schicht handeln kann. Vorteilhafterweise kann mittels der Passivierungsschicht das Halbleitermaterial vor Außeneinflüssen geschützt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens des Trägers der Träger mit einer weiteren Passivierungsschicht an der Kontaktfläche bereitgestellt werden, wobei die weitere Passivierungsschicht hydrophobe Eigenschaften aufweisen kann. Beispielsweise kann das Keramik- oder Leiterplattensubstrat oder die Metallplatte auch mit einer hydrophoben Schicht über dem elektrischen Kontakt (Metallspuren) zur Nanofolienstruktur passiviert werden. Dadurch kann vorteilhafterweise verhindert werden, dass das Lot der Nanofolienstruktur beim Zünden verspritzt. Dieser Bereich kann genau kontrolliert werden, da die Nanofolienstruktur vorteilhafterweise sehr präzise aufgebracht werden kann. So können zum Beispiel Lücken minimiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens des Trägers der Träger mit einer Kühlfläche zum Kühlen des Halbleiterelements bereitgestellt werden, wobei die Kühlfläche auf einer der Kontaktfläche gegenüberliegenden Seite des Trägers angeordnet sein kann. Beispielsweise können Halbleiterdioden im Betrieb eine beträchtliche Wärmemenge an der Anodenseite des Bauelements erzeugen. Diese Dioden können von der Kathodenseite des Bauelements aus gekühlt werden, was jedoch bei Dioden, die aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen, wie zum Beispiel dem neuartigen Material Galliumoxid (Ga₂O₃), problematisch sein kann. Um vorteilhafterweise eine ausreichende Kühlung (und damit auch eine ausreichende Leistung) zu ermöglichen, kann das Halbleiterelement daher von der Anodenseite über den Träger gekühlt werden. Durch eine solche anschlusseitige Kühlung beziehungsweise einem sogenannten „junction side cooling“ (JSC) kann die Wärme optimal abgeführt werden, ohne durch das gesamten Halbleiterelement zu fließen.
Zudem wird eine Halbleitervorrichtung vorgestellt, die ein Halbleiterelement aufweist, insbesondere eine Diode, wobei das Halbleiterelement einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist. Weiterhin umfasst die Halbleitervorrichtung einen Träger zum Tragen des Halbleiterelements, wobei der Träger eine Kontaktfläche zum elektrischen Kontaktieren des ersten Anschlusses umfasst. Dabei sind der Träger und das Halbleiterelement durch eine zu einer exothermen Reaktion initiierten Nanofolienstruktur stoffschlüssig und elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Die Halbleitervorrichtung kann ein Ergebnis einer Variante des zuvor beschriebenen Verfahrens sein. Hierbei kann eine übergangsseitig gekühlte Diodenanordnung hergestellt worden sein. Durch den Einsatz des Nanofolienverfahrens kann vorteilhafterweise die Kühlfläche zum Kühlen des Halbleiterelements maximiert sein (keine Lücken), um hohe lokale Temperaturspitzen zu vermeiden und die Leistung der Halbleitervorrichtung insgesamt zu erhöhen.
Beispielsweise kann die Halbleitervorrichtung in einem Fahrzeug eingesetzt werden, das beispielsweise einen Elektromotor, eine Batterie und einen Wechselrichter umfasst. Die Halbleitervorrichtung kann besonders vorteilhaft für den Wechselrichter verwendet werden.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Halbleiterelements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestücken eines Trägers mit einem Halbleiterelement gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestücken eines Trägers mit einem Halbleiterelement gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4A eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Halbleiterelements während eines Schritts des Bereitstellens;
4B eine Draufsichtsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Halbleiterelements während eines Schritts des Bereitstellens;
5A eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Halbleiterelements während eines Schritts des Anbringens;
5B eine Draufsichtsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Halbleiterelements während eines Schritts des Anbringens;
6 eine Querschnittsdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7A eine Querschnittsdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7B eine Querschnittsdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 eine Querschnittsdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
9 eine Querschnittsdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
10A eine Querschnittsdarstellung eines Halbleiterelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
10B eine Draufsichtsdarstellung eines Halbleiterelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Halbleiterelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem Ausführungsbeispiel ist das Halbleiterelement 100 als Nacktchip beziehungsweise als sogenanntes „bare die“ ausgeführt. Beispielhaft stellt das Halbleiterelement 100 eine Diode dar. Dabei weist das Halbleiterelement 100 an einer in der hier gezeigten Abbildung oben angeordneten Oberseite 105 einen ersten Anschluss 110 auf, beispielhaft in Form einer Metallanode, weshalb diese Seite gemäß einem Ausführungsbeispiel auch als Anodenseite bezeichnet wird. Auf einer der Oberseite 105 gegenüberliegenden Unterseite 115 weist das Halbleiterelement 100 einen beispielhaft als Metallkathode ausgebildeten zweiten Anschluss 120 auf. Diese Seite des zweiten Anschlusses 120 kann somit auch als Kathodenseite bezeichnet werden.
Angrenzend an die Kathodenseite umfasst das Halbleiterelement 100 in einem Ausführungsbeispiel ein Halbleitersubstrat 125, das in einem Ausführungsbeispiel aus Galliumoxid und genauer gesagt aus β-Ga₂O₃ ausgebildet ist. Entsprechend ist auch eine zwischen dem Halbleitersubstrat 125 und dem ersten Anschluss 110 angeordnete epitaxische Schicht 130 ebenfalls aus β-Ga₂O₃ ausgebildet. Die Metallanode ist in diesem Ausführungsbeispiel an der epitaxischen Schicht 130 angeordnet und lediglich beispielhaft von einer Passivierungsschicht 135 umgeben, bei der es sich lediglich beispielhaft um eine Polyimidschicht zum Schutz des Halbleiterelements 100 handelt.
Bei einem Betrieb des als Diode ausgeführten Halbleiterelements 100 stellt die Anode eine Wärmequelle 140 dar, da Halbleiterdioden eine beträchtliche Wärmemenge an der Anodenseite des Bauelements erzeugen. Wird die Diode von der Kathodenseite des Bauelements aus gekühlt, so kann die Kühlung unzureichend sein, da Galliumoxid nur geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Um eine ausreichende Kühlung und damit auch eine ausreichende Leistung zu ermöglichen, sollte das Halbleiterelement 100 daher von der Anodenseite aus gekühlt werden, was auch als anschlussseitiges Kühlen oder junction side cooling bezeichnet werden kann. Auf diese Weise ist die Wärme abführbar, ohne zuvor durch das Substrat mit geringer Wärmeleitfähigkeit zu fließen.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Bestücken eines Trägers mit einem Halbleiterelement gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 200 umfasst einen Schritt 205 des Bereitstellens des Halbleiterelements, insbesondere einer Diode, wobei das Halbleiterelement einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist.
In einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 205 des Bereitstellens das Halbleiterelement als ein Nacktchip, insbesondere aus Galliumoxid, bereitgestellt, wobei der erste Anschluss und der zweite Anschluss auf einander gegenüberliegenden Hauptseiten, beispielhaft einer Oberseite und einer Unterseite, des Nacktchips angeordnet sind.
Das Verfahren 200 umfasst zudem einen Schritt 210 des weiteren Bereitstellens des Trägers, wobei der Träger eine Kontaktfläche zum elektrischen Kontaktieren des ersten Anschlusses umfasst. Die Schritte 205, 210 des Bereitstellens können gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge zeitlich nacheinander ausgeführt werden.
In einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 210 des weiteren Bereitstellens der Träger als eine Leiterplatte (PCB) oder als ein keramisches Substrat bereitgestellt. Alternativ kann der Träger auch als ein direktgebondetes Kupfersubstrat oder als eine Metallplatte bereitgestellt werden.
Weiterhin umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 215 des Zusammenführens des Trägers und des Halbleiterelements. Dabei werden der erste Anschluss und die Kontaktfläche einander gegenüberliegend angeordnet, wobei zwischen dem ersten Anschluss und der Kontaktfläche eine Nanofolienstruktur angeordnet ist. Bei der Nanofolienstruktur handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel um eine Nanofolie, die auf einer Oberfläche des Anodenmetallpads des Chips platziert ist oder platziert wird. Die Nanofolienstruktur ist ausgebildet, um ansprechend auf eine Initiierung eine exotherme Reaktion durchzuführen.
Im folgenden Schritt 220 des Initiierens wird die exothermen Reaktion der Nanofolienstruktur initiiert, um eine stoffschlüssige und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Träger und dem Halbleiterelement herzustellen. Dieser Schritt kann auch als Zündung der Nanofolie verstanden werden.
In einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 220 des Initiierens ein Initialstrom in die Nanofolienstruktur eingeleitet, um die exotherme Reaktion herbeizuführen. Dabei wird der Initialstrom lediglich beispielhaft durch die beispielhaft metallisch ausgebildete Kontaktfläche des Trägers in die Nanofolienstruktur eingespeist. Anders ausgedrückt wird im Falle eines Keramik- oder PCB-Substrats die Nanofolie optional von der Seite des Trägers kontaktiert. In diesem Fall wird eine vollständige elektrische Isolierung zwischen Anode und Oberseite des Trägers vereinfacht.
Galliumoxid ist sehr spröde und kann unter zu hohem Druck brechen. Daher wird in anderen Verfahren für ein solches Material oft ein druckloses Sintern oder Löten verwendet. Drucklos gesinterte Verbindungsschichten können eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Es ist schwierig, die gleiche Qualität wie beim Sintern unter Druck zu erreichen, insbesondere ist das drucklose Sintern auf größeren Flächen schwierig. Außerdem funktioniert das Sintern und Löten nur bei bestimmten Oberflächenmetallisierungen, was es unmöglich machen kann, handelsübliche Chips auf der Anodenseite (d. h. der Seite der Anschlüsse) zu sintern oder zu löten. Zum Beispiel können Standardchips auf der Anodenseite mit Aluminium metallisiert sein. Standardmethoden wie das Sintern (in der Regel Ag-Sintern) sind dann aufgrund der vorhandenen Oberflächenoxide nicht möglich. Diese Oberflächen können mit Bonddrähten kontaktiert werden, was zu einem schlechten thermischen Kontakt führt.
Mit dem hier dargestellten Verfahren 200 ist hingegen ein Bestücken eines Trägers mit an Anschlussstellen kühlbaren Baugruppen für jede gängige Oberflächenmetallisierung (AI, Ag, Au, Cu, ...) und damit fast alle Standardchips und fortschrittlichen Chips möglich. Ein guter thermischer und elektrischer Kontakt ist dementsprechend unabhängig von der Oberflächenmetallisierung ermöglicht. Zudem wird durch das Einleiten des Initialstroms im Schritt 220 des Initiierens beim Zusammenbau kein Druck auf den Chip ausgeübt.
Als Ergebnis eines Verfahrens 200, wie es in den 2 und 3 beschrieben ist, erhält man eine übergangsseitig gekühlte Diodenanordnung. Durch den Einsatz des Nanofolienverfahrens wird die Kühlfläche maximiert (keine Lücken), um hohe lokale Temperaturspitzen zu vermeiden. Das Verfahren eignet sich für eine Vielzahl von Oberflächenmetallisierungen (zum Beispiel Aluminium) und ist bei spröden Chips von Vorteil, da kein Druck ausgeübt wird.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Bestücken eines Trägers mit einem Halbleiterelement gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 200 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen 2 beschriebenen Verfahren, mit dem Unterschied, dass das hier dargestellte Verfahren 200 einen zusätzlichen Schritt 300 umfasst.
In diesem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 205 des Bereitstellens das Halbleiterelement beispielhaft mit einer Passivierungsschicht an dem ersten Anschluss bereitgestellt. Lediglich beispielhaft handelt es sich bei der Passivierungsschicht um eine Schicht aus Polyimid zum Schutz des Halbleiterelements.
Optional kann das Halbleiterelement entweder bereits auf einer Seite, zum Beispiel auf der Kathodenseite, auf ein Substrat geklebt werden, oder er wird über eine beliebige Anbringungsmethode (die attach method) auf das Substrat geklebt, was auch die unten beschriebene Methode sein könnte.
Auf den Schritt 205 des Bereitstellens des Halbleiterelements folgt in diesem Ausführungsbeispiel ein Schritt 300 des Anbringens der Nanofolienstruktur auf dem Halbleiterelement. Dabei wird die Nanofolienstruktur lediglich beispielhaft unter Verwendung eines Maskenverfahrens an dem Halbleiterelement angebracht.
In einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 300 des Anbringens die Nanofolienstruktur direkt auf die Anodenmetallisierung (zum Beispiel auf der Anodenseite) des Halbleiterelements gesputtert und bildet die die Anbringungsschicht, an der das Halbleiterelement und der Träger verbindbar sind. Auch Oberflächenoxide (zum Beispiel auf Aluminium) werden in diesem Schritt entfernt. Bei diesem Verfahren handelt es sich beispielhaft um ein sogenanntes Maskenverfahren, bei dem eine hochpräzise Schablone beziehungsweise Maske wird auf die Probe aufgelegt wird, was bedeutet, dass es viel präziser ist als das Aufdrucken von Lot- oder Sinterpaste, und dass ein Überlaufen auf eine beispielhaft die Nanofolienstruktur umgebenden Passivierungsschicht nicht auftritt. Sowohl die lateralen als auch die vertikalen Abmessungen werden in einem Ausführungsbeispiel im Submikrometerbereich gesteuert, so dass kein Spalt zwischen der Nanofolienstruktur und der Passivierungsschicht gebildet wird. Auf diese Weise werden unerwünscht hohe Temperaturspitzen im späteren Betrieb des Halbleiterelements vermieden.
Auf den Schritt 300 des Anbringens folgen in diesem Ausführungsbeispiel die Schritte 210 des weiteren Bereitstellen des Trägers und 215 des Zusammenführens. Im Schritt 220 des Initiieren der exothermen Reaktion der Nanofolienstruktur wird in einem Ausführungsbeispiel eine Temperatur der Nanofolienstruktur auf eine Initialtemperatur erhöht wird und ein auf die Nanofolienstruktur wirkender Druck auf einen Initialdruck erhöht, um die exotherme Reaktion herbeizuführen und dadurch eine stoffschlüssige und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Träger und dem Halbleiterelement herzustellen. Entsprechend wird in diesem Ausführungsbeispiel die Zündung der Nanofolienstruktur durch eine ausreichende Menge an Wärme und Druck ausgelöst.
Die 4A und 4B zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterelements 100 während eines Schritts des Bereitstellens. Dabei ist das Halbleiterelement 100 in der 4A im Querschnitt dargestellt und in der 4B in einer Draufsicht. Das hier dargestellte Halbleiterelement 100 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen 1 beschriebenen Halbleiterelement und ist in einem Verfahrensschritt des Bereitstellens, wie er in den vorangegangenen 2 und 3 beschrieben wurde, bereitgestellt.
Bei dem hier dargestellten Halbleiterelement 100 handelt es sich beispielhaft um einen Nacktchip einer Diode, die eine Anode als ersten Anschluss 110 und eine Kathode als zweiten Anschluss 120 aufweist. Dabei ist in einem Ausführungsbeispiel die Anode in eine Passivierungsschicht 135 eingebettet, die ausgebildet ist, um Nacktchip vor Außeneinflüssen zu schützen.
Die 5A und 5B zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterelements 100 während eines Schritts des Anbringens. Dabei ist das Halbleiterelement 100 in der 5A im Querschnitt dargestellt und in der 5B in einer Draufsicht. Das hier dargestellte Halbleiterelement 100 entspricht oder ähnelt dem in den vorangegangenen 1 und 4 beschriebenen Halbleiterelement und ist in einem Verfahrensschritt des Anbringens, wie er in der vorangegangenen 3 beschrieben wurde, dargestellt.
Dabei ist eine Nanofolienstruktur 500 auf den beispielhaft als Anode ausgebildeten ersten Anschluss 110 des Halbleiterelements 100 aufgebracht. Dabei ist die Nanofolienstruktur als reaktives, nanoskaliertes Multilagensystem ausgeführt, deren Schichten ausgebildet sind, um nach einem Initiieren einer Reaktion, beispielhaft einer lokal begrenzten Erwärmung beziehungsweise einer Zündung, exotherm zu reagieren und eine stoffschlüssige Verbindung einzugehen.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Nanofolienstruktur 500 mittels eines Maskenverfahrens direkt auf die Anodenseite des Halbleiterelements 100 gesputtert und bildet eine Anbringungsschicht (die attach layer) zum Verbinden des Halbleiterelements 100 mit einem Träger. Dabei bildet die Nanofolienstruktur 500 eine viel präziser anwendbare Anbringungsschicht als ein Lot- oder eine Sinterpaste und ein Überlaufen der Anbringungsschicht auf die umgebende Passivierungsschicht 135 ist vermeidbar. Sowohl die lateralen als auch die vertikalen Abmessungen sind im Submikrometerbereich steuerbar und es ist kein Spalt zwischen der Nanofolienstruktur 500 und der Passivierungsschicht 135 vorhanden. Auf diese Weise sind hohe Temperaturspitzen im Betrieb des Halbleiterelements 100 vermeidbar.
6 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Halbleitervorrichtung 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Halbleitervorrichtung 600 umfasst ein Halbleiterelement 100, wie es in den vorangegangenen 1, 4 und 5 beschrieben wurde, und einen Träger 605 zum Tragen des Halbleiterelements 100. Bei dem Träger 605, der auch als Zielobjekt (Target) bezeichnet werden kann, handelt es sich optional um eine Metallplatte, eine Leiterplatte (PCB), ein keramisches Substrat, wie ein direkt beschichtetes Kupfersubstrat, oder um ein direkt gebondetes Kupfersubstrat. Dabei weist der Träger 605 eine Kontaktfläche 610 zum elektrischen Kontaktieren des ersten Anschlusses 110 des Halbleiterelements auf.
In der hier dargestellten Halbleitervorrichtung 600 sind der erste Anschluss 110 des Halbleiterelements 100 und die Kontaktfläche 610 des Trägers 600 einander gegenüberliegend angeordnet. Zwischen dem ersten Anschluss 110 und der Kontaktfläche 605 ist die Nanofolienstruktur 500 angeordnet. Anders ausgedrückt ist der Träger auf die Nanofolienschicht aufgelegt. Dabei sind der Träger 605 und das Halbleiterelement 100 durch die zu einer exothermen Reaktion initiierten Nanofolienstruktur 500 stoffschlüssig und elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Das Halbleiterelement 100 ist also durch die in den vorangegangenen 2 und 3 beschriebenen Schritte des Zusammenführens und des Initiierens auf dieses Zielobjekt gebondet. Das Halbleiterelement 100 ist beispielhaft von der Anodenseite des Chips durch dieses Zielobjekt kühlbar.
Die 7A und 7B zeigen jeweils eine Querschnittsdarstellung einer Halbleitervorrichtung 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Halbleitervorrichtung 600 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen 6 beschriebenen Halbleitervorrichtung und umfasst ein Halbleiterelement 100, bei dem es sich beispielhaft um eine aus Galliumoxid (Ga₂O₃) gefertigte Diode handelt, und einen Träger 605, der lediglich beispielhaft mit einem Keramiksubstrat 700 ausgebildet ist. Auf einer dem Halbleiterelement 100 gegenüberliegenden Oberfläche des Trägers 605 ist in einem Ausführungsbeispiel eine Kühlfläche 705 (cooling pad) zum Kühlen des Halbleiterelements 100 angeordnet.
Der Träger 605 und das Halbleiterelement 100 sind mittels einer zu einer exothermen Reaktion initiierten Nanofolienstruktur 500 stoffschlüssig und elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Da Galliumoxid sehr spröde ist und unter zu hohem Druck brechen kann ist die exotherme Reaktion der Nanofolienstruktur 500 in diesem Ausführungsbeispiel durch das Einleiten eines Initialstroms in die Nanofolienstruktur 500 initiierbar. Hierfür umfasst der Träger 605 lediglich beispielhaft fünf Durchkontaktierungen 710, 711, 712, 713, 714 zum Kontaktieren der Kontaktfläche 610 des Trägers 605. Die Durchkontaktierungen 710, 711, 712, 713, 714 sind lediglich beispielhaft als Kupferdrähte beziehungsweise sogenannte VIAs (Vertical Interconnect Access) ausgebildet, die von der Oberfläche des Trägers 605 durch das Keramiksubstrat 700 hindurch zu der an der Nanofolienstruktur 500 angeordneten Kontaktfläche 610 geführt sind. Ein Initiieren der exothermen Reaktion ist daher mittels Einspeisens des Initialstroms von der Oberfläche des Trägers 605 durch die Kontaktfläche 610 in die Nanofolienstruktur 500 möglich.
Mit anderen Worten ist die Nanofolie der Halbleitervorrichtung 600 so kontaktierbar, dass ein Kurzschlussstrom für kurze Zeit durch die Nanofolienschicht fließen kann (Zündung). Dabei ist die Verbindung zwischen Träger 605 und Halbleiterelement 100 herstellbar. Entscheidend ist die Art und Weise, wie ein kurzer Stromfluss zur Zündung erreicht wird. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Falle eines Keramiksubstrats die Nanofolie mit Durchkontaktierungen 710, 710, 712, 713, 714 durch das Substrat von oben kontaktierbar. Diese Durchkontaktierungen 710, 710, 712, 713, 714 sind von der Oberseite kontaktierbar, um den Kurzschlussstrom anzulegen und die Folie zu entzünden. Optional kann die Anzahl und genaue Position der Durchkontaktierungen geändert werden, um das beste Ergebnis zu erzielen, oder es kann ein elektrisch isoliertes Kühlkissen auf der Oberseite des Targets belassen werden.
8 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Halbleitervorrichtung 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Halbleitervorrichtung 600 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen 6 und 7 beschriebenen Halbleitervorrichtung, mit dem Unterschied, dass bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Initialstrom zum Initiieren der exothermen Reaktion der Nanofolienstruktur 500 durch die Kontaktfläche 610 in die Nanofolienstruktur 500 einspeisbar ist. Anders ausgedrückt ist im Falle eines Keramik- oder PCB-Substrats als Träger 605 die Nanofolie von einer Seite des Trägers 605 kontaktierbar. In diesem Fall ist eine vollständige elektrische Isolierung zwischen Anode und Oberseite des Trägers 605 vereinfacht.
9 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Halbleitervorrichtung 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Halbleitervorrichtung 600 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen 6, 7 und 8 beschriebenen Halbleitervorrichtung, mit dem Unterschied, dass bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Träger 605 eine an der Kontaktfläche 610 angeordnete weitere Passivierungsschicht 900 umfasst. Die weitere Passivierungsschicht 900 ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Kontaktfläche 610 und einer beispielhaft auf dem Halbleiterelement 100 angeordneten Passivierungsschicht 135 und damit um die Nanofolienstruktur 500 angeordnet und weist beispielhaft hydrophobe Eigenschaften auf. Das Leiterplattensubstrat des Trägers 605 ist daher in diesem Ausführungsbeispiel mit einer hydrophoben Schicht über dem elektrischen Kontakt (Metallspuren) zur Nanofolie passivierbar. Dadurch wird verhindert, dass das Lot der Nanofolie beim Zünden verspritzt. Dieser Bereich ist genau kontrollierbar, zum Beispiel sind Lücken minimierbar, da die Nanofolie sehr präzise aufbringbar ist.
Die 10A und 10B zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Halbleiterelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei ist das Halbleiterelement 100 in der 10A im Querschnitt dargestellt und in der 10B in einer Draufsicht. Das hier dargestellte Halbleiterelement 100 entspricht oder ähnelt dem in den vorangegangenen 1 und 4 bis 9 beschriebenen Halbleiterelement, mit dem Unterschied, dass das Halbleiterelement 100 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Kontaktelemente 1000, 1005 zum Einspeisen des Initialstroms umfasst.
Beispielsweise wird im Schritt des Initiierens durch das Kontaktelement 1000 der elektrische Initialstrom in die Nanofolienstruktur 500 eingeleitet und über das weitere Kontaktelement 1005 von der Nanofolienstruktur 500 abgeleitet. Dadurch fließt der elektrische Strom durch einen Abschnitt der Nanofolienstruktur 500, die sich dadurch erwärmt. Durch die Erwärmung wird die Zündung ausgelöst.
In einem Ausführungsbeispiel sind die beispielhaft metallischen Kontaktelemente 1000, 1005 in einem Schritt des Anbringens, wie er in der vorangegangenen 3 beschrieben wurde, zusammen mit der Nanofolienstruktur 500 lediglich beispielhaften in einem Sputterprozesses auf die Passivierungsschicht 135 des Halbleiterelements 100 aufgebracht. Diese „Metall-Nadeln“ sind von einer Seite des Chips aus elektrisch kontaktierbar, um die Zündung der Nanofolienstruktur 500 auszulösen.
Bezugszeichen

100: Halbleiterelement
105: Oberseite des Halbleiterelements
110: erster Anschluss
115: Unterseite des Halbleiterelements
120: zweiter Anschluss
125: Halbleitersubstrat
130: epitaxische Schicht
135: Passivierungsschicht
140: Wärmequelle
200: Verfahren zum Bestücken eines Trägers mit einem Halbleiterelement
205: Schritt des Bereitstellens
210: Schritt des weiteren Bereitstellens
215: Schritt des Zusammenführens
220: Schritt des Initiierens
300: Schritt des Anbringens
500: Nanofolienstruktur
600: Halbleitervorrichtung
605: Träger
610: Kontaktfläche
700: Keramiksubstrat
705: Kühlfläche
710: erste Durchkontaktierung
711: zweite Durchkontaktierung
712: dritte Durchkontaktierung
713: vierte Durchkontaktierung
714: fünfte Durchkontaktierung
900: weitere Passivierungsschicht
1000: erstes Kontaktelement
1005: zweites Kontaktelement

Claims

Verfahren (200) zum Bestücken eines Trägers (605) mit einem Halbleiterelement (100), insbesondere einer Diode, wobei das Halbleiterelement (100) einen ersten Anschluss (110) und einen zweiten Anschluss (120) aufweist, und wobei das Verfahren (200) folgende Schritte (205, 210, 215, 220) umfasst: Bereitstellen (205, 210) des Halbleiterelements (100) und des Trägers (605), wobei der Träger (605) eine Kontaktfläche (610) zum elektrischen Kontaktieren des ersten Anschlusses (110) umfasst; Zusammenführen (215) des Trägers (605) und des Halbleiterelements (100), wobei der erste Anschluss (110) und die Kontaktfläche (610) einander gegenüberliegend angeordnet werden und zwischen dem ersten Anschluss (110) und der Kontaktfläche (610) eine Nanofolienstruktur (500) angeordnet ist, wobei die Nanofolienstruktur (500) ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Initiierung eine exotherme Reaktion durchzuführen; und Initiieren (220) der exothermen Reaktion der Nanofolienstruktur (500), um eine stoffschlüssige und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Träger (605) und dem Halbleiterelement (100) herzustellen.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 1, wobei im Schritt (205) des Bereitstellens das Halbleiterelement (100) als ein Nacktchip bereitgestellt wird, wobei der erste Anschluss (110) und der zweite Anschluss (120) auf einander gegenüberliegenden Hauptseiten (105, 115) des Nacktchips angeordnet sind.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt (300) des Anbringens der Nanofolienstruktur (500) auf dem Halbleiterelement (100), wobei die Nanofolienstruktur (500) unter Verwendung eines Maskenverfahrens an dem Halbleiterelement (100) angebracht wird.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Schritt (210) des Bereitstellens der Träger (605) als eine Metallplatte und/oder eine Leiterplatte und/oder ein keramisches Substrat und/oder ein direktgebondetes Kupfersubstrat bereitgestellt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Schritt (205) des Bereitstellens das Halbleiterelement (100) als ein aus Galliumoxid gefertigtes Element bereitgestellt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Schritt (220) des Initiierens eine Temperatur der Nanofolienstruktur (500) auf eine Initialtemperatur erhöht wird und/oder ein auf die Nanofolienstruktur (500) wirkender Druck auf einen Initialdruck erhöht wird, um die exotherme Reaktion herbeizuführen.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Schritt (220) des Initiierens ein Initialstrom in die Nanofolienstruktur (500) eingeleitet wird, um die exotherme Reaktion herbeizuführen.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 7, wobei im Schritt (220) des Initiierens der Initialstrom durch die Kontaktfläche (610) in die Nanofolienstruktur (500) eingespeist wird.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 7, wobei im Schritt (205) des Bereitstellens das Halbleiterelement (100) mit mindestens einem Kontaktelement (1000) zum Einspeisen des Initialstroms bereitgestellt wird.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 7, wobei im Schritt (210) des Bereitstellens der Träger (605) als Metallplatte bereitgestellt wird, wobei im Schritt (220) des Initiierens der Initialstrom durch die Metallplatte in die Nanofolienstruktur (500) eingespeist wird.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 7, wobei im Schritt (210) des Bereitstellens der Träger (605) mit mindestens einer Durchkontaktierung (710) zum Kontaktieren der Kontaktfläche (610) bereitgestellt wird, wobei im Schritt (220) des Initiierens der Initialstrom durch die Durchkontaktierung (710) in die Nanofolienstruktur (500) eingespeist wird.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Schritt (205) des Bereitstellens das Halbleiterelement (100) mit einer Passivierungsschicht (135) an dem ersten Anschluss (110) bereitgestellt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Schritt (210) des Bereitstellens der Träger (605) mit einer weiteren Passivierungsschicht (900) an der Kontaktfläche (610) bereitgestellt wird, wobei die weitere Passivierungsschicht (900) hydrophobe Eigenschaften aufweist.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Schritt (210) des Bereitstellens der Träger (605) mit einer Kühlfläche (705) zum Kühlen des Halbleiterelements (100) bereitgestellt wird, wobei die Kühlfläche (705) auf einer der Kontaktfläche (610) gegenüberliegenden Seite des Trägers (605) angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung (600) mit folgenden Merkmalen: ein Halbleiterelement (100), insbesondere eine Diode, wobei das Halbleiterelement (100) einen ersten Anschluss (110) und einen zweiten Anschluss (120) aufweist; und einen Träger (605) zum Tragen des Halbleiterelements (100), wobei der Träger (605) eine Kontaktfläche (610) zum elektrischen Kontaktieren des ersten Anschlusses (110) umfasst, wobei der Träger (605) und das Halbleiterelement (100) durch eine zu einer exothermen Reaktion initiierten Nanofolienstruktur (500) stoffschlüssig und elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.