DE112015000153B4 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Abstract

Halbleitervorrichtung, enthaltend:eine Vielzahl von isolierenden Leiterplatten (21), welche jeweils ein Isoliersubstrat (7), einen mit einem Halbleiterelement verbundenen Schaltungsteil (25) auf einer vorderseitigen Oberfläche des Isoliersubstrats (7) und einen Metallteil (26) auf einer rückseitigen Oberfläche des Isoliersubstrats (7) enthalten;eine Metallplatte (20), welche größer als die isolierenden Leiterplatten (21) ist und an die Metallteile (26) der Vielzahl von isolierenden Leiterplatten (21) angefügt ist; undein Fügeelement zum Anfügen der isolierenden Leiterplatten (21) an die Metallplatte (20),gekennzeichnet dadurch, dass die isolierenden Leiterplatten (21) getrennt voneinander auf einer vorderseitigen Oberfläche der Metallplatte (20) angeordnet sind und den Positionen der Metallteile (26) entsprechende erste Gebiete (13) und von den ersten Gebieten (13) verschiedene zweite Gebiete (14) sich auf einer rückseitigen Oberfläche der Metallplatte (20) befinden,mindestens ein Teil einer Oberfläche jedes der ersten Gebiete (13) eine kaltgehärtete Oberflächenschicht aufweist, unddie zweiten Gebiete (14) eine andere Härte als diejenige der kaltgehärteten Oberflächenschicht haben.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, wie etwa eine in einem Stromrichter verwendete, und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Halbleitervorrichtung.
  • [Stand der Technik]
  • 6 zeigt eine Schnittansicht einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung. Ein in dieser Halbleitervorrichtung verwendeter Halbleiterchip 6 ist ein IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), ein MOSFET (MOS-Feldeffekttransistor), eine Freilaufdiode oder dergleichen. Die mit einem IGBT ausgestattete Halbleitervorrichtung wird im Folgenden als „IGBT-Vorrichtung“ bezeichnet. Die Halbleitervorrichtung wird im Folgenden unter Verwendung einer IGBT-Vorrichtung als Beispiel beschrieben.
  • Beim Aneinanderfügen einer isolierenden Leiterplatte 4 (einer DCB-Platte: „Direct-Copper-Bonding“-Platte) und einer Metallplatte 3 mit Lot 5, um die IGBT-Vorrichtung zusammenzubauen, verursacht der große Unterschied im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der isolierenden Leiterplatte 4 und der Metallplatte 3 unausweichlich ein Phänomen, wobei die ebene Metallplatte vor dem Lötprozess, wie in 7(a) gezeigt, sich nach dem Lötprozess zu einer konkaven Wölbung verformt, bei welcher die Mitte der rückseitigen Oberfläche der Metallplatte 3 auf der der angelöteten isolierenden Leiterplatte 4 entgegengesetzten Seite den Boden konfiguriert, wie in 7(b) gezeigt. Ein solches Phänomen tritt auf, weil infolge des Aneinanderfügens der Hauptoberflächen der isolierenden Leiterplatte 4 mit einem niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten (linearer Ausdehnungskoeffizient eines Keramiksubstrats: 4,6 bis 7,3 × 10-6 K-1) und der Metallplatte 3 mit einem hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten (linearer Ausdehnungskoeffizient von Kupfer: 16,6 × 10-6 K-1) durch das Lot 5 bei hoher Temperatur die resultierende IGBT-Vorrichtung sich zu der Seite mit einem hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten hin krümmt, wenn die Temperatur wieder auf Raumtemperatur zurückgeht.
  • In Anbetracht der mit dieser Wölbung der Metallplatte einer Halbleitervorrichtung zusammenhängenden Probleme offenbart Patentliteratur 1 ein Verfahren zum Ebnen der konkav gewölbten Metallplatte durch Durchführen eines Kugelstrahlprozesses an der rückseitigen Oberfläche der Metallplatte, welche auf der der Oberfläche, an welche eine isolierende Leiterplatte angefügt ist, entgegengesetzten Seite liegt.
  • Ferner beschreibt Patentliteratur 2 ein Verfahren, welches durch Konfigurieren eines Metall-Keramik-Verbundsubstrats, in welchem eine metallene Leiterplatte an die eine Seite eines Keramiksubstrats angefügt ist, die eine Seite eines Kühlkörpers an die andere Seite des Keramiksubstrats angefügt ist und eine kaltgehärtete Schicht auf der anderen Seite des Kühlkörpers gebildet ist, verhindert, dass die rückseitige Oberfläche der Metallplatte sich merklich zu einer konkaven Wölbung wölbt, selbst wenn sie zum Löten erwärmt wird.
    Patentliteratur 3 zeigt eine Halbleitervorrichtung umfassend ein Halbleiterelement; ein Substrat; eine Metallplatte; und eine Vielzahl von kugelförmigen Teilchen. Auf dem Substrat ist das Halbleiterelement montiert. Die Metallplatte hat eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche die einander zugewandt sind, wobei das Substrat auf einer der ersten Oberflächen angebracht wird. Die Vielzahl der kugelförmigen Teilchen hat jeweils eine kugelförmige Außenform, und ein Teil der kugelförmigen Außenform ist in der zweiten Oberfläche der Metallplatte eingebettet.
    Patentliteratur 4 zeigt eine Leistungshalbleiteranordnung umfassend ein Leistungshalbleitermodul, das mechanisch mit einem Kühlkörper verbunden ist. Um die Temperaturwechselbeständigkeit der Verbindung zwischen einer Grundplatte des Moduls und einem damit verbundenen Schaltungsträger zu verbessern, sind in der Grundplatte Aussparungen vorgesehen.
    Patentliteratur 5 zeigt ein Metall/Keramik-Bonding-Substrat, das in der Lage ist, eine starke konkave Verformung seiner Rückseite zu verhindern, wenn es zum Löten erhitzt wird. In dem Metall/Keramik-Verbindungssubstrat ist eine Metallschaltungsplatte mit einer Seite eines Keramiksubstrats und eine Wärmesenkenplatte mit der anderen Seite des Keramiksubstrats verbunden. Auf der Wärmesenkenplatte wird durch Kugelstrahlen eine kaltverfestigte Schicht gebildet. Auf die Metallschaltungsplatte des Metall/Keramik-Bondsubstrats werden Halbleiterchips gelötet. Anschliessend wird in einem vorbestimmten Prozess ein Leistungsmodul hergestellt. Auf der Rückseite (der Seite der kaltverfestigten Schicht) des Leistungsmoduls wird über eine Wärmeleitpaste mittels Schrauben eine Kühlrippe montiert.
  • [Druckschriftenverzeichnis]
  • [Patentliteratur]
    • PTL 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2006 - 332 084 A (Zusammenfassung, Anspruch 1, 6)
    • PTL 2: Japanische Patentanmeldung JP 3 971 296 B2 (Absatz 0011, 1 bis 3)
    • PTL 3: US 2014/0 035 123 A1
    • PTL 4: US 2008 / 0 079 145 A1
    • PTL 5: EP 1 434 266 A1
  • [Kurzbeschreibung der Erfindung]
  • [Technisches Problem]
  • Wie oben beschrieben, wird sich die Metallplatte einer Halbleitervorrichtung wegen des Unterschieds im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den zusammengebauten Teilen wahrscheinlich wölben. Beim Befestigen einer solchen Halbleitervorrichtung mit einer konkav gewölbten Metallplatte auf einer ebenen Oberfläche eines Kühlers unter Verwendung von Wärmeleitpaste führt die Wölbung der Metallplatte wie der in 7(b) gezeigten zur Entstehung eines Spalts zwischen der näheren Umgebung der Mitte der Metallplatte und der Oberfläche des Kühlers. Dieser Spalt, welcher ein Ergebnis der Wölbung der Metallplatte (als „konkave Wölbung“ oder „negative Wölbung“ bezeichnet) ist, lässt sich auch nach Einsetzen von Schrauben in die um die Metallplatte vorgesehenen Löcher und Festziehen der Schrauben nicht leicht beseitigen, was eine Verschlechterung der Wärmeabstrahlung der Halbleitervorrichtung zur Folge hat.
  • Es ist auch ein Verfahren zum Verhindern einer solchen negativen Wölbung der Metallplatte einer Halbleitervorrichtung durch Erzeugen einer der negativen Wölbung entgegengesetzten positiven Wölbung im Voraus als anfängliche Wölbung in der Metallplatte, wie in 7(c) gezeigt, und dann Ebnen der Metallplatte oder Erzeugen einer geringen positiven Wölbung in der Metallplatte nach dem Lötprozess, wie in 7(d) gezeigt, bekannt. Eines der Probleme bei diesem in den 7(c) und 7(d) gezeigten Positivwölbungs-Korrekturverfahren ist, dass die Verwendung einer anfänglich gewölbten Metallplatte einen Spalt zwischen der Metallplatte und isolierenden Leiterplatten erzeugt, was die Möglichkeit, ein Lötergebnis guter Qualität zu erzielen, verringert.
  • Wegen eines kleine, leichte Halbleitervorrichtungen mit hervorragenden Wärmeabstrahlungs-Eigenschaften verlangenden Markts wird das vor allem aus Aluminiumnitrid oder Siliciumnitrid bestehende Isoliersubstrat häufig eingesetzt werden. Wegen seiner besseren Wärmeleitfähigkeit und seines niedrigeren linearen Ausdehnungskoeffizienten, gegenüber dem herkömmlichen Aluminiumoxid-Isoliersubstrat, wird jedoch der große Unterschied im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen diesem Isoliersubstrat und einer Metallplatte die Wölbung der Metallplatte wahrscheinlich vergrößern.
  • Die Erfinder sind auf ein noch zu entdeckendes technisches Problem gestoßen, dass in einer Halbleitervorrichtung mit einer Vielzahl von miteinander verlöteten isolierenden Leiterplatten eine komplizierte Wölbung verursacht wird, wohingegen in einer Halbleitervorrichtung, in welcher eine einzige isolierende Leiterplatte an eine Seite der Metallplatte gelötet ist, die ganze Metallplatte sich als eine einzige Platte wölbt. Zum Beispiel zeigt 8(a) Gebiete (4a bis 4f) der rückseitigen Oberfläche der Metallplatte 3, in welchen eine Vielzahl von isolierenden Leiterplatten angeordnet ist, und zeigt 8(b) die Metallplatte 3 mit gestrichelten Linien, wobei der Wölbungsgrad der Metallplatte 3 durch Konturen dargestellt ist. Wie in diesen Schaubildern gezeigt, wird in jedem der Gebiete, wo die Vielzahl von isolierenden Leiterplatten angeordnet ist, eine lokale Wölbung erzeugt.
  • Das Phänomen, welches eine Wölbung der ganzen Metallplatte und die lokalen konkaven Wölbungen darin bezüglich der isolierenden Leiterplatten verursacht, hindert nicht nur die Wärmeleitpaste daran, sich auszubreiten, sondern erzeugt auch einen Bereich, wo die Wärmeleitpaste dick ist, was eine Verschlechterung der Wärmeabstrahlung zur Folge hat.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb, eine Halbleitervorrichtung, welche so konstruiert ist, dass sie eine Wölbung ihrer ganzen an einen Kühler anzufügenden Metallplatte und eine lokale Wölbung, welche durch Anfügen einer Vielzahl von isolierenden Leiterplatten erzeugt wird, verringert, und ein Verfahren zum Herstellen dieser Halbleitervorrichtung bereitzustellen.
  • [Problemlösung]
  • Um diese Aufgabe zu erfüllen, enthält eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Vielzahl von isolierenden Leiterplatten, welche jeweils ein Isoliersubstrat, einen mit einem Halbleiterelement verbundenen Schaltungsteil auf einer vorderseitigen Oberfläche des Isoliersubstrats und einen Metallteil auf einer rückseitigen Oberfläche des Isoliersubstrats enthalten; eine Metallplatte, welche größer als die isolierenden Leiterplatten ist und an die Metallteile der Vielzahl von isolierenden Leiterplatten angefügt ist; und ein Fügeelement zum Anfügen der isolierenden Leiterplatten an die Metallplatte, wobei die isolierenden Leiterplatten getrennt voneinander auf einer vorderseitigen Oberfläche der Metallplatte angeordnet sind und den Positionen der Metallteile entsprechende erste Gebiete und von den ersten Gebieten verschiedene zweite Gebiete sich auf einer rückseitigen Oberfläche der Metallplatte befinden, mindestens ein Teil einer Oberfläche jedes der ersten Gebiete eine kaltgehärtete Oberflächenschicht aufweist und die zweiten Gebiete eine andere Härte als diejenige der kaltgehärteten Oberflächenschicht haben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die kaltgehärtete Oberflächenschicht in mindestens einem Teil jedes einzelnen den Positionen der Vielzahl von isolierenden Leiterplatten der Metallplatte entsprechender erster Gebiete gebildet. Deshalb ist es nicht nur möglich, eine Wölbung der ganzen Metallplatte zu verhindern, sondern kann auch eine lokale negative Wölbung der Metallplatte unterdrückt werden, was den Spalt zwischen der Metallplatte und dem Kühler verengt und die Wärmeabstrahlung der Halbleitervorrichtung verbessert.
  • Bei der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die kaltgehärtete Oberflächenschicht bevorzugt über eine Vielzahl der ersten Gebiete.
  • Bei der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Richtung, in welcher sich die kaltgehärtete Oberflächenschicht über die Vielzahl von ersten Gebieten erstreckt, bevorzugt eine Richtung, in welcher eine Breite der Metallplatte kurz ist.
  • Gemäß dem vorhergehenden Aspekt kann eine kaltgehärtete Oberflächenschicht mit einem einfachen Muster, welches die Vielzahl von ersten Gebieten enthält, gebildet werden.
  • Bei der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Wölbungsgrad der ersten Gebiete bevorzugt kleiner als oder gleich 50 µm. Der Wölbungsgrad entspricht hier dem Höhenunterschied zwischen der Mitte der gewölbten Oberfläche und deren Rändern.
  • Gemäß dem vorhergehenden Aspekt ist es nicht nur möglich, eine lokale Wölbung jedes ersten Gebiets zu verhindern, sondern kann auch der Spalt zwischen der Metallplatte und dem Kühler verengt werden, was die Wärmeabstrahlung der Halbleitervorrichtung verbessert.
  • Bei der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Fläche der kaltgehärteten Oberflächenschicht in jedem der ersten Gebiete bevorzugt größer als oder gleich 30% einer Fläche des ersten Gebiets.
  • Gemäß dem vorhergehenden Aspekt kann der lokale Wölbungsgrad der ersten Gebiete auf einen Wert kleiner als oder gleich 50 µm verringert werden.
  • Bei der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht das Isoliersubstrat bevorzugt vor allem aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliciumnitrid.
  • Gemäß dem vorhergehenden Aspekt kann selbst bei einer kleinen Abstrahlungsfläche genügend Wärme abgegeben werden, indem die Wärmeleitfähigkeit der Isoliersubstrate verbessert wird, was eine Verkleinerung der Vorrichtung zur Folge hat.
  • Bei der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Metallplatte bevorzugt ein Kühlkörper zum Kühlen des Halbleiterelements.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, welche enthält: eine Vielzahl von isolierenden Leiterplatten, welche jeweils ein Isoliersubstrat, einen mit einem Halbleiterelement verbundenen Schaltungsteil auf einer vorderseitigen Oberfläche des Isoliersubstrats und einen Metallteil auf einer rückseitigen Oberfläche des Isoliersubstrats enthalten; eine Metallplatte, welche größer als die isolierenden Leiterplatten ist, wobei die isolierenden Leiterplatten getrennt voneinander auf einer vorderseitigen Oberfläche der Metallplatte angeordnet sind und den Positionen der Metallteile entsprechende erste Gebiete und von den ersten Gebieten verschiedene zweite Gebiete sich auf einer rückseitigen Oberfläche der Metallplatte befinden; und ein Fügeelement zum Anfügen der isolierenden Leiterplatten an die Metallplatte, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: Bilden einer Maske auf der rückseitige Oberflächen der Metallplatte, abgesehen von mindestens einem Teil jedes der ersten Gebiete; und Durchführen eines Kugelstrahlprozesses zum Bilden einer kaltgehärteten Oberflächenschicht in Bereichen der ersten Gebiete, wo die Maske nicht gebildet ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die kaltgehärtete Oberflächenschicht in mindestens einem Teil jedes der ersten Gebiete gebildet. Deshalb ist es nicht nur möglich, eine lokale negative Wölbung der Metallplatte zu unterdrücken, sondern kann auch der Spalt zwischen der Metallplatte und dem Kühler verengt werden, was die Wärmeabstrahlung der Halbleitervorrichtung verbessert.
  • Das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält bevorzugt außerdem einen Schritt des Durchführens eines Erwärmungsprozesses zum Erwärmen der Halbleitervorrichtung nach dem Bilden der kaltgehärteten Oberflächenschicht.
  • Gemäß dem vorhergehenden Aspekt können zeitliche Veränderungen des Wölbungsgrads der Metallplatte während des Gebrauchs der Halbleitervorrichtung verhindert werden.
  • Im Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Erwärmungsprozess bevorzugt bei einer Temperatur größer als oder gleich 60° C, aber kleiner als oder gleich 175° C durchgeführt.
  • Gemäß dem vorhergehenden Aspekt können zeitliche Veränderungen des Wölbungsgrads der Metallplatte in der Halbleitervorrichtung, welche bei einer Temperatur größer als oder gleich 60° C, aber kleiner als oder gleich 175° C betrieben wird, wirkungsvoll verhindert werden.
  • Im Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kühlprozess bevorzugt im Anschluss an den Erwärmungsprozess durchgeführt und werden der Erwärmungsprozess und der Kühlprozess bevorzugt abwechselnd wiederholt.
  • Im Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl von Zyklen, in welchen der Erwärmungsprozess und der Kühlprozess durchgeführt werden, bevorzugt größer als oder gleich eins.
  • Im Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Erwärmungsprozess bevorzugt bei 150° C durchgeführt und wird der Kühlprozess bevorzugt bei -40° C durchgeführt.
  • [Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die kaltgehärtete Oberflächenschicht in mindestens einem Teil jedes der den Positionen der Vielzahl von isolierenden Leiterplatten der Metallplatte entsprechenden ersten Gebiete gebildet. Deshalb ist es nicht nur möglich, eine Wölbung der ganzen Metallplatte zu verhindern, sondern kann auch eine lokale negative Wölbung der Metallplatte unterdrückt werden, was den Spalt zwischen der Metallplatte und dem Kühler verengt und die Wärmeabstrahlung der Halbleitervorrichtung verbessert.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine schematische Schnittansicht, welche eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • [2] 2 ist ein Schaubild, welches ein Beispiel einer Verteilung von Wölbungswerten einer Metallplatte der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • [3] 3 ist eine vergrößerte Ansicht von 2(a);
    • [4] 4 ist eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung eines Kugelstrahlprozesses nach Stand der Technik;
    • [5] 5 ist eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung eines Kugelstrahlprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung;
    • [6] 6 ist eine Schnittansicht einer allgemeinen Halbleitervorrichtung;
    • [7] 7 ist eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung einer Wölbung der Metallplatte der Halbleitervorrichtung;
    • [8] 8 ist eine Konturendarstellung, welche ein Beispiel einer Wölbung einer Metallplatte einer Halbleitervorrichtung nach Stand der Technik zeigt;
    • [9] 9 ist ein Schaubild, welches ein Beispiel einer Verteilung von Wölbungswerten einer Metallplatte nach Stand der Technik zeigt;
    • [10] 10 ist eine vergrößerte Ansicht von 9(a);
    • [11] 11 ist ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel der Verteilung von Wölbungswerten der Metallplatte nach Stand der Technik zeigt;
    • [12] 12 ist eine vergrößerte Ansicht von 11(a);
    • [13] 13 ist ein Schaubild, welches Abweichungen der Wölbungswerte bezüglich der in einem Erwärmungsversuch an der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Erwärmungstemperaturen zeigt; und
    • [14] 14 ist ein Schaubild, welches Abweichungen der Wölbungswerte bezüglich der Anzahl von Erwärmungs-/Kühlzyklen eines Erwärmungs-/Kühlversuchs an der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • [Beschreibung von Ausführungsformen)
  • Nachfolgend wird nun eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. In den folgenden Beschreibungen der Ausführungsform und den beigefügten Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten; somit wird auf wiederholte Beschreibungen verzichtet. Die in den folgenden Beschreibungen genannten beigefügten Zeichnungen sind zur besseren Übersichtlichkeit und zum leichteren Verständnis nicht genau maßstäblich oder proportional. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beschreibungen der Ausführungsform beschränkt, sofern sie nicht über den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung hinausgehen.
  • Die Ausführungsform der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine Schnittansicht, welche die an einem Kühler 1 befestigte Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Die Halbleitervorrichtung 100 ist, mit dazwischen eingebrachter Wärmeleitpaste 2, am Kühler 1 befestigt. Die Halbleitervorrichtung 100 ist mit einer Metallplatte 20, Halbleitervorrichtungsstrukturen 30, einer Außenklemme 8 und einem diese Elemente aufnehmenden Klemmengehäuse 9 konfiguriert, wobei das Klemmengehäuse 9 mit einem Vergussharz 10 gefüllt ist.
  • Die Halbleitervorrichtungsstrukturen 30 sind jeweils mit einem Halbleiterchip 6 wie einem IGBT, einem MOSFET oder einer Freilaufdiode und einer isolierenden Leiterplatte 21, bei welcher ein Schaltungsteil 25 auf einer vorderseitigen Oberfläche eines Isoliersubstrats 7 und ein Metallteil 26 auf einer rückseitigen Oberfläche desselben angeordnet sind, konfiguriert. Eine rückseitige Oberfläche des Halbleiterchips 6 ist mit Lot 5 an den Schaltungsteil 25 der isolierenden Leiterplatte 21 angefügt. Die auf der Seite der vorderseitigen Oberfläche des Halbleiterchips 6 vorgesehene Elektrode ist über einen nicht gezeigten Kontaktierungsdraht mit der Außenklemme 8 elektrisch verbunden. Das Isoliersubstrat 7 besteht bevorzugt aus einem Werkstoff mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit wie Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliciumnitrid. Der Schaltungsteil 25 und der Metallteil 26 bestehen bevorzugt vor allem aus einem Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit wie einer Kupferplatte oder einer Kupferfolie.
  • Die Vielzahl von Halbleitervorrichtungsstrukturen 30 ist getrennt voneinander auf der Metallplatte 20 angeordnet, wobei die Metallteile 26 der jeweiligen isolierenden Leiterplatten 21 an die Metallplatte 20 gelötet sind.
  • Die Positionen der Halbleitervorrichtungsstrukturen 30 sind nicht besonders beschränkt. Obwohl in 1 sechs Halbleitervorrichtungsstrukturen 30 in gleichen Abständen in einer Reihe angeordnet sind, können die Metallteile 26 der jeweiligen isolierenden Leiterplatten 21 zum Beispiel auch in zwei Reihen, mit drei Metallteilen 26 in jeder Reihe, angeordnet sein. Wenn es mehr Halbleitervorrichtungsstrukturen gibt, können die Halbleitervorrichtungsstrukturen auf eine andere Weise angeordnet sein. Die die Halbleitervorrichtungsstrukturen 30 konfigurierenden isolierenden Leiterplatten 21 müssen nicht alle die gleiche Form haben, und einige der isolierenden Leiterplatten 21 können eine zusammenhängende Form haben. Bei den zusammenhängenden isolierenden Leiterplatten 21 können die Halbleitervorrichtungsstrukturen 30 auch in der kurzen Richtung der Metallplatte 20 angeordnet sein.
  • Auf einer rückseitigen Oberfläche der Metallplatte 20 (der der Oberfläche, auf welcher die isolierenden Leiterplatten 21 angeordnet sind, entgegengesetzten Seite oder der mit dem Kühler 1 in Kontakt stehenden Seite) stellen erste Gebiete 13 die den Positionen der Metallteile 26 der jeweiligen isolierenden Leiterplatten 21 entsprechenden Gebiete dar und stellen zweite Gebiete 14 die von den ersten Gebieten 13 verschiedenen Gebiete dar.
  • Bei der Halbleitervorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung ist eine kaltgehärtete Oberflächenschicht 11 in mindestens einem Teil jedes der ersten Gebiete 13 gebildet und unterscheidet sich die Härte der zweiten Gebiete 14 von derjenigen der kaltgehärteten Oberflächenschichten 11. Eine der Wirkungen der kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 ist, dass sie eine lokale negative Wölbung der ersten Gebiete 13 verringern. Das Verfahren zum Bilden der kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 ist nicht besonders beschränkt; somit können die kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 zum Beispiel mittels eines Kugelstrahlprozesses oder dergleichen, wie im Folgenden beschrieben, gebildet werden.
  • Wie in 1 gezeigt, haben die kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 die gleiche Form und Größe wie die ersten Gebiete 13. In einem weiteren Aspekt können die kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 jedoch teilweise an den Innenseiten der ersten Gebiete 13 gebildet sein. In noch einem weiteren Aspekt können die kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 so gebildet sein, dass sie sich über eine Vielzahl der ersten Gebiete 13 erstrecken. Zum Beispiel kann, innerhalb des akzeptablen Wölbungsbereichs, ein Gebiet zum Bilden einer kaltgehärteten Oberflächenschicht 11 ein vereinfachtes Muster aufweisen, welches eine Vielzahl von ersten Gebieten 13 enthält. Da die Wölbung in der Richtung, in welcher die Breite der Metallplatte 20 kurz ist, gering ist, ist die Richtung, in welcher sich die kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 über die ersten Gebiete 13 erstrecken, bevorzugt die gleiche wie die Richtung, in welcher die Breite der Metallplatte 20 kurz ist.
  • Im Hinblick auf die Wärmeabstrahlung ist die Höhe einer lokalen Wölbung jedes der ersten Gebiete 13 in der Metallplatte 20 (der Höhenunterschied zwischen der Mitte der gewölbten Oberfläche und deren Rändern) bevorzugt kleiner als oder gleich 50 µm. Deshalb ist die Fläche jeder der kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 in den ersten Gebieten 13 bevorzugt größer als oder gleich 30% der Fläche jedes der ersten Gebiete 13.
  • Nun wird eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
  • 5 ist eine schematische Schnittansicht der Halbleitervorrichtung, in welcher ein Kugelstrahlprozess durchgeführt wird, um die kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 in den ersten Gebieten 13 der Metallplatte 20 zu bilden.
  • In der vorliegenden Erfindung wird die Vielzahl von isolierenden Leiterplatten 21 auf der ebenen Metallplatte 20, welche noch nicht einem Wölbungsprozess unterzogen wurde, angeordnet, und dann werden die Halbleiterchips 6, die jeweiligen isolierenden Leiterplatten 21 und die Metallplatte 20 durch das Lot 5 miteinander verbunden. Anschließend werden die Halbleiterchips 6 durch Kontaktierungsdrähte miteinander verbunden und werden außerdem die Halbleiterchips 6 und eine Außenklemme (nicht gezeigt) durch Kontaktierungsdrähte miteinander verbunden. Das resultierende Produkt wird dann in einem Klemmengehäuse (nicht gezeigt) untergebracht, welches dann mit einem Vergussharz (nicht gezeigt) gefüllt wird, wodurch ein Halbleitermodul fertiggestellt wird. Danach wird das Gebiet, welches nicht behandelt wird, mit einer Maske 12 abgedeckt, so dass die kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 an der Oberfläche der Metallplatte 20 selektiv gebildet werden können. Der Werkstoff der Maske ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann eine Abdecklack-Maske oder eine Metallmaske verwendet werden.
  • 5 zeigt ein den Kugelstrahlprozess betreffendes Verfahren, bei welchem ein Strahlmaterial 27, welches durch eine Ultraschallschwingungsvorrichtung 28 mit kinetischer Energie versehen wird, heftig auf die unmaskierte, freigelegte Oberfläche der Metallplatte 20 geschleudert wird und dann die Oberflächenschicht verdichtet wird, um die kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 zu bilden, in jeder von welchen eine Rest-Druckspannung zurückbleibt. Das Strahlmaterial 27 ist nicht besonders beschränkt, und es können Metallpartikel, Keramikpartikel, Glaspartikel oder dergleichen mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von zum Beispiel 1 bis 3 mm verwendet werden. Das Verfahren zum Versehen des Strahlmaterials 27 mit kinetischer Energie ist nicht besonders beschränkt, und außer der Ultraschallschwingungsvorrichtung kann ein Verfahren zum Sprühen eines Gemischs aus Druckluft und dem Strahlmaterial 27 verwendet werden.
  • Infolge des Kugelstrahlprozesses werden die kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 mit einer Dicke von einigen µm bis einigen hundert µm an einer unteren Oberfläche der Metallplatte 20 gebildet. Die Druckspannung, welche die kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 dazu bringt, sich zu einer konvexen Wölbung zu wölben, wird gemäß dem Härteunterschied zwischen den gebildeten kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 und dem Innern der Metallplatte 20 erzeugt. Folglich verformt sich die ganze Metallplatte 20 zu einer positiven Wölbung, was eine lokale negative Wölbung jedes der ersten Gebiete 13 verringert.
  • Einer der Unterschiede zu einem herkömmlichen Kugelstrahlprozess ist, dass der Kugelstrahlprozess der Ausführungsform die Maske 12 nutzt, um die kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 selektiv und mindestens teilweise in den ersten Gebieten 13 zu bilden, statt dass der Kugelstrahlprozess an der gesamten Oberfläche der Metallplatte 20 durchgeführt wird. Ein einfaches Durchführen des Kugelstrahlprozesses an der gesamten Oberfläche der Metallplatte 20 kann die negative Wölbung der den isolierenden Leiterplatten 21 entsprechenden ersten Gebiete 13 nicht verbessern. Dies liegt daran, dass ein Durchführen des Kugelstrahlprozesses an der gesamten Oberfläche dazu führt, dass die lokale Unebenheit der Metallplatte 20 sich in der gleichen Richtung um die gleiche Höhe wölbt.
  • Im Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Kugelstrahlprozess selektiv durchgeführt, um die lokale negative Wölbung der Stellen, wo die isolierenden Leiterplatten 21 angeordnet sind, zu verringern. Deshalb braucht die Metallplatte 20 nicht im Voraus zu einer positiven Wölbung verformt zu werden, wie es nach Stand der Technik durchgeführt wird. Die Verwendung der aus Kupfer bestehenden Metallplatte 20, welche nicht im Voraus gewölbt wird, kann zu einer Verbesserung der Möglichkeit, ein Lötergebnis guter Qualität zu erzielen, führen.
  • Das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann im Anschluss an den Prozess des Bildens der kaltgehärteten Oberflächenschichten 11 auf der Metallplatte 20 einen Prozess des Erwärmens der Halbleitervorrichtung enthalten. Somit kann das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Spannung der Lötverbindungen entspannen und die zeitlichen Veränderungen des Wölbungsgrads der Metallplatte während des Gebrauchs der Halbleitervorrichtung verhindern.
  • Der oben erwähnte Erwärmungsprozess wird bevorzugt bei einer Temperatur durchgeführt, bei welcher das Lot nicht schmilzt, und die Erwärmungstemperatur ist bevorzugt größer als oder gleich 60° C, aber kleiner als oder gleich 175° C. Dieser Temperaturbereich kann die zeitlichen Veränderungen des Wölbungsgrads der Metallplatte 20 wirkungsvoll verhindern.
  • Der Erwärmungsprozess kann ein Erwärmungsprozess zum Konstanthalten der Temperatur der Halbleitervorrichtung oder ein Erwärmungs-/Kühlprozess, in welchem der Erwärmungsprozess und der Kühlprozess abwechselnd wiederholt werden, sein. Der Erwärmungs-/Kühlprozess wird bevorzugt wiederholt, bis der Wölbungsgrad der Metallplatte 20 gesättigt ist.
  • Gemäß diesem oben beschriebenen Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung können, da die Wölbung der Metallplatte merklich zur positiven Wölbung hin gesteuert werden kann, isolierende Leiterplatten mit Isoliersubstraten, welche vor allem aus Aluminiumnitrid oder Siliciumnitrid bestehen, verwendet werden. Diese isolierenden Leiterplatten haben einen niedrigeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als die isolierenden Leiterplatten mit vor allem aus Aluminiumoxid bestehenden Isoliersubstraten, haben aber eine bessere Wärmeleitfähigkeit. Deshalb können Größe und Gewicht der Halbleitervorrichtung verringert werden. Darüber hinaus können durch Steuern der Wölbung der Metallplatte zur positiven Wölbung hin und Verringern der negativen Wölbung der Gebiete auf der entgegengesetzten Seite der Metallplatte, welche den Positionen innerhalb der Vielzahl von isolierenden Leiterplatten entsprechen, das Benetzungsvermögen und das Ausbreitungsverhalten der Wärmeleitpaste verbessert werden, was eine weitere Verringerung der Dicke der Wärmeleitpaste und eine Verbesserung der Wärmeabstrahlung zur Folge hat.
  • Beispiele
  • Die Auswirkungen des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Kugelstrahlprozesses werden nun ausführlicher beschrieben.
  • [Beispiel 1]
  • Ein Versuchsmuster wurde hergestellt, in welchem sechs isolierende Leiterplatten 21 auf der aus Kupfer bestehenden Metallplatte 20 angeordnet waren wie in 5 gezeigt (wie planar in 8(b) gezeigt). Anschließend wurden von den den isolierenden Leiterplatten 21 entsprechenden ersten Gebieten 13 verschiedene Gebiete mit einer Abdecklack-Maske überzogen und selektiv dem Kugelstrahlprozess unterzogen. Danach wurden die Wölbungswerte mit einem 3D-Laser-Entfernungsmesser gemessen. Der in 2(a) gezeigte Grad der Längswölbung (der Höhenunterschied zwischen der Mitte der gewölbten Oberfläche und deren Rändern) lässt einen Grad positiver Gesamtwölbung von 500 µm erkennen, bei welchem die durch die isolierenden Leiterplatten 21 verursachte lokale Wölbung fast ganz beseitigt wurde. Die in 2(b) gezeigte Wölbung in der kurzen Richtung lässt einen Grad positiver Gesamtwölbung von 200 µm erkennen, bei welchem es keine durch die isolierenden Leiterplatten 21 verursachte lokale Wölbung gab. 3 ist eine vergrößerte Ansicht von 2(a).
  • [Vergleichsbeispiel 1]
  • Ein Versuchsmuster wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, bei welchem die Wölbungswerte mit dem 3D-Laser-Entfernungsmesser gemessen wurden, ohne den Kugelstrahlprozess durchzuführen. Die in 9(a) gezeigte Längswölbung lässt einen Grad positiver Gesamtwölbung von etwa 200 µm erkennen, bei welchem ein durch die isolierenden Leiterplatten 21 bedingter Grad lokaler negativer Wölbung von etwa 50 µm erzeugt wurde. Die in 9(b) gezeigte Wölbung in der kurzen Richtung lässt andererseits einen Grad positiver Gesamtwölbung von etwa 100 µm erkennen, bei welchem ein durch die isolierenden Leiterplatten 21 bedingter Grad lokaler negativer Wölbung von etwa 50 µm erzeugt wurde. 10 ist eine vergrößerte Ansicht von 9(a).
  • [Vergleichsbeispiel 2]
  • Ein Versuchsmuster wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, bei welchem die Wölbungswerte nach Durchführen des Kugelstrahlprozesses an der gesamten Oberfläche der Metallplatte 20 mit dem 3D-Laser-Entfernungsmesser gemessen wurden. Die in 11(a) gezeigte Längswölbung lässt einen Grad positiver Gesamtwölbung von etwa 600 µm erkennen, bei welchem ein durch die isolierenden Leiterplatten 21 bedingter Grad lokaler negativer Wölbung von etwa 30 µm erzeugt wurde. Die in 11(b) gezeigte Wölbung in der kurzen Richtung lässt einen Grad positiver Gesamtwölbung von 200 µm erkennen, bei welchem keine durch die isolierenden Leiterplatten 21 bedingte lokale Wölbung erzeugt wurde. 12 ist eine vergrößerte Ansicht von 11(a).
  • Wie oben beschrieben, wurde in der Vergangenheit, da der Kugelstrahlprozess an der gesamten Oberfläche der Metallplatte 20 durchgeführt wurde, gegenüber dem Fall, in welchem der Kugelstrahlprozess gar nicht durchgeführt wurde, nur etwa die Hälfte der den isolierenden Leiterplatten 21 entsprechenden lokalen negativen Wölbung verbessert. Der bei der vorliegenden Erfindung durchgeführte selektive Kugelstrahlprozess kann fast die gesamte lokale negative Wölbung beseitigen. Gemäß der vorliegenden Erfindung könnte die positive Gesamtwölbung vergrößert werden, aber dies stellt kein Problem dar, weil die vier Ecken der Metallplatte 20 mit Schrauben fest am Kühler 1 befestigt werden können.
  • [Wölbungsstabilisierung mit dem Erwärmungsprozess]
  • 13 ist ein Schaubild, welches Abweichungen der Wölbungswerte der Metallplatte 20 bezüglich der Temperaturen zeigt, wobei die Abweichungen auftreten, wenn die Erwärmungstemperatur wieder auf Raumtemperatur (25° C) gesenkt wird, nachdem der Erwärmungsprozess durchgeführt wurde. Der Erwärmungsprozess wurde eine Stunde lang durchgeführt. Jede Wölbungswert-Abweichung ist die Differenz zwischen dem durch Subtrahieren des minimalen Wölbungswerts der Metallplatte 20 bei Raumtemperatur (25° C) vom maximalen Wölbungswert derselben erhaltenen Wert und dem durch Subtrahieren des minimalen Wölbungswerts vom maximalen Wölbungswert bei jeder Temperatur (125° C, 150° C, 175° C) erhaltenen Wert. Bei einer Toleranz der Wölbungswert-Abweichungen kleiner als oder gleich 100 µm auf der Grundlage der Wölbungswert-Abweichung bei 175° C, was die maximale Betriebstemperatur der der Halbleitervorrichtung ist, können die Zunahmen der Wölbungswerte der Metallplatte 20 nach dem Einschalten der Halbleitervorrichtung durch Durchführen des Erwärmungsprozesses innerhalb des Temperaturbereichs von 60° C bis 175° C innerhalb des akzeptablen Bereichs gehalten werden.
  • [Wölbungsstabilisierung mit dem Erwärmungs-/Kühlprozess]
  • Um die Stabilisierung der Wölbung mittels des Erwärmungs-/Kühlprozesses zu untersuchen, wurde ein Wärmezyklusversuch, welcher eine einstündige Aufrechterhaltung von -40° C und eine einstündige Aufrechterhaltung von 150° C wiederholt, an dem in Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Muster durchgeführt. Die Ergebnisse sind in 14 dargestellt. Obwohl die positive Wölbung im ersten Zyklus insgesamt vergrößert wurde, veränderte sich die Wölbung in den anschließenden Zyklen nicht sonderlich. Deshalb können die Abweichungen der Wölbungswerte der Metallplatte 20 durch Durchführen mindestens eines Zyklus des Erwärmungs-/Kühlprozesses stabilisiert werden.
  • Infolge des Durchführens des Erwärmungsprozesses nach dem Kugelstrahlprozess ist es, da die Wölbung der Metallplatte 20 stabilisiert ist, nicht nur möglich, eine teilweise Wölbung zu verhindern, sondern kann auch verhindert werden, dass der Wölbungsgrad der mit Schrauben am Kühler befestigten Halbleitervorrichtung beim Einschalten der Halbleitervorrichtung zunimmt. Folglich können Veränderungen der Verteilung der Wärmeleitpaste beim Einschalten der Halbleitervorrichtung eine Verschlechterung der Gleichmäßigkeit der Wärmeabstrahlung verhindern.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kühler
    2
    Wärmeleitpaste
    3
    Metallplatte
    4
    Isolierende Leiterplatte
    4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f
    Gebiete auf der rückseitigen Oberfläche der Metallplatte 3, wo eine Vielzahl von isolierenden Leiterplatten 4 angeordnet ist
    5
    Lot
    6
    Halbleiterchip
    7
    Isoliersubstrat
    8
    Außenklemme
    9
    Klemmengehäuse
    10
    Vergussharz
    11
    Kaltgehärtete Oberflächenschicht
    12
    Maske
    13
    Erstes Gebiet
    14
    Zweites Gebiet
    20
    Metallplatte
    21
    Isolierende Leiterplatte
    25
    Schaltungsteil
    26
    Metallteil
    27
    Strahlmaterial
    28
    Ultraschallschwingungsvorrichtung
    30
    Struktur der Halbleitervorrichtung
    31
    Kontaktierungsdraht
    100
    Halbleitervorrichtung

Claims (13)

  1. Halbleitervorrichtung, enthaltend: eine Vielzahl von isolierenden Leiterplatten (21), welche jeweils ein Isoliersubstrat (7), einen mit einem Halbleiterelement verbundenen Schaltungsteil (25) auf einer vorderseitigen Oberfläche des Isoliersubstrats (7) und einen Metallteil (26) auf einer rückseitigen Oberfläche des Isoliersubstrats (7) enthalten; eine Metallplatte (20), welche größer als die isolierenden Leiterplatten (21) ist und an die Metallteile (26) der Vielzahl von isolierenden Leiterplatten (21) angefügt ist; und ein Fügeelement zum Anfügen der isolierenden Leiterplatten (21) an die Metallplatte (20), gekennzeichnet dadurch, dass die isolierenden Leiterplatten (21) getrennt voneinander auf einer vorderseitigen Oberfläche der Metallplatte (20) angeordnet sind und den Positionen der Metallteile (26) entsprechende erste Gebiete (13) und von den ersten Gebieten (13) verschiedene zweite Gebiete (14) sich auf einer rückseitigen Oberfläche der Metallplatte (20) befinden, mindestens ein Teil einer Oberfläche jedes der ersten Gebiete (13) eine kaltgehärtete Oberflächenschicht aufweist, und die zweiten Gebiete (14) eine andere Härte als diejenige der kaltgehärteten Oberflächenschicht haben.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die kaltgehärtete Oberflächenschicht sich über eine Vielzahl der ersten Gebiete (13) erstreckt.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Richtung, in welcher sich die kaltgehärtete Oberflächenschicht über die Vielzahl von ersten Gebieten (13) erstreckt, eine Richtung ist, in welcher eine Breite der Metallplatte (20) kurz ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Wölbungsgrad der ersten Gebiete (13) kleiner als oder gleich 50 µm ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Fläche der kaltgehärteten Oberflächenschicht in jedem der ersten Gebiete (13) größer als oder gleich 30% einer Fläche des ersten Gebiets (13) ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Isoliersubstrat (7) vor allem aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliciumnitrid besteht.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Metallplatte (20) ein Kühlkörper zum Kühlen des Halbleiterelements ist.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, welche enthält: eine Vielzahl von isolierenden Leiterplatten (21), welche jeweils ein Isoliersubstrat (7), einen mit einem Halbleiterelement verbundenen Schaltungsteil (25) auf einer vorderseitigen Oberfläche des Isoliersubstrats (7) und einen Metallteil (26) auf einer rückseitigen Oberfläche des Isoliersubstrats (7) enthalten; eine Metallplatte (20), welche größer als die isolierenden Leiterplatten (21) ist, wobei die isolierenden Leiterplatten (21) getrennt voneinander auf einer vorderseitigen Oberfläche der Metallplatte (20) angeordnet sind und den Positionen der Metallteile (26) entsprechende erste Gebiete (13) und von den ersten Gebieten (13) verschiedene zweite Gebiete (14) sich auf einer rückseitigen Oberfläche der Metallplatte (20) befinden; und ein Fügeelement zum Anfügen der isolierenden Leiterplatten (21) an die Metallplatte (20), gekennzeichnet dadurch, dass das Verfahren die folgenden Schritte enthält: Bilden einer Maske auf der rückseitigen Oberfläche der Metallplatte (20), abgesehen von mindestens einem Teil jedes der ersten Gebiete (13); und Durchführen eines Kugelstrahlprozesses zum Bilden einer kaltgehärteten Oberflächenschicht in Bereichen der ersten Gebiete (13), wo die Maske nicht gebildet ist.
  9. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, ferner enthaltend einen Schritt des Durchführens eines Erwärmungsprozesses zum Erwärmen der Halbleitervorrichtung nach dem Bilden der kaltgehärteten Oberflächenschicht.
  10. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Erwärmungsprozess bei einer Temperatur größer als oder gleich 60° C, aber kleiner als oder gleich 175° C durchgeführt wird.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei im Anschluss an den Erwärmungsprozess ein Kühlprozess durchgeführt wird und der Erwärmungsprozess und der Kühlprozess abwechselnd wiederholt werden.
  12. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Anzahl von Zyklen, in welchen der Erwärmungsprozess und der Kühlprozess durchgeführt werden, größer als oder gleich eins ist.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Erwärmungsprozess bei 150° C durchgeführt wird und der Kühlprozess bei -40° C durchgeführt wird.
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