DE112017007599T5 - Halbleiterelement-Bondingplatine, Halbleitervorrichtung und Leistungsumwandlungsvorrichtung - Google Patents

Halbleiterelement-Bondingplatine, Halbleitervorrichtung und Leistungsumwandlungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Halbleiterelement-Bondingsubstrat, eine Halbleitervorrichtung und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung vorzusehen, die ein Auftreten eines Lunkers zur Zeit eines Bondens eines Halbleiterelements mittels eines Lötmetalls unterdrückt und eine Wärmeabstrahleigenschaft des Halbleiterelements verbessert. Ein Halbleiterelement-Bondingsubstrat (100) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine isolierende Platte (1) und eine Metallstruktur (2), die an eine Hauptoberfläche der isolierenden Platte (1) gebondet ist. Eine Hauptoberfläche (6) der Metallstruktur (2) auf einer entgegengesetzten Seite der isolierenden Platte (1) enthält einen Bondingbereich (6a), an den ein Halbleiterelement (4) mittels eines Lötmetalls (5) gebondet ist. Die Metallstruktur (2) enthält zumindest einen, in der Hauptoberfläche (6) gelegenen konkaven Teil (7). Der zumindest eine konkave Teil (7) ist im Bondingbereich (6a) in Bezug auf einen zentralen Teil des Bondingbereichs (6a) näher zu einem Rand des Bondingbereichs (6a) gelegen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterelement-Bondingsubstrat, eine Halbleitervorrichtung und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Als Lötmetall zum Bonden eines Halbleiterelements und eines isolierenden Substrats wird ein nicht-eutektisches Lötmetall, das vorwiegend aus einer Sn-Cu-basierten, Sn-Agbasierten, Sn-Sb-basierten, Sn-ln-basierten oder Sn-Bi-basierten Komponente besteht, verwendet, um eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Diese Arten von Lötmetallen haben ein Problem, dass ein Lötmetalllunker leicht auftritt.
  • In der letzten Zeit wird ein unter hoher Temperatur arbeitendes Halbleiterelement intensiv entwickelt, und eine Verkleinerung, hohe Toleranz und ein starker Zuwachs der Stromdichte des Halbleiterelements werden vorangetrieben. Insbesondere weist ein Halbleiter mit breiter Bandlücke wie etwa SiC und GaN eine größere Bandlücke als ein Si-Halbleiter auf, so dass man eine hohe Toleranz, eine Verkleinerung, einen starken Zuwachs der Stromdichte und einen Betrieb unter hoher Temperatur einer Halbleitervorrichtung erwartet (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Wenn jedoch unmittelbar unter dem Halbleiterelement ein Lötmetalllunker auftritt, wird eine Wärmeabstrahleigenschaft zur Zeit eines Auftretens von Wärme im Halbleiterelement reduziert, und dies führt zu einer Reduzierung der Eigenschaften. Dementsprechend ist es notwendig, das Auftreten des Lötmetalllunkers zu unterdrücken und einen stabilen Betrieb der Halbleitervorrichtung sicherzustellen.
  • Dokumente nach dem Stand der Technik
  • Patentdokumente
  • Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2005-260181
  • Zusammenfassung
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Eine planare Metallstruktur zum Lötmetallbonden des Halbleiterelements ist auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrats einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung ausgebildet. Zur Zeit des Lötmetallbondens des Halbleiterelements an die Metallstruktur entsteht tendenziell ein Lunker in einem geronnenen Lötmetall. Wenn der Lötmetalllunker unmittelbar unter einem Endteilbereich des Halbleiterelements entsteht, nimmt die Wärmeabstrahleigenschaft des Halbleiterelements ab, so dass der Lötmetalllunker eine Reduzierung elektrischer Eigenschaften und der Wärmebeständigkeit in dem Halbleiterelement bewirkt. Folglich ist es notwendig, das Lötmetall erneut zu schmelzen, um den Lunker zu korrigieren, oder das Halbleiterelement zu entsorgen, so dass der Lunker eine Verringerung der Produktivität verursacht.
  • Die vorliegende Erfindung wurde daher gemacht, um Probleme wie oben beschrieben zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleiterelement-Bondingsubstrat, eine Halbleitervorrichtung und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung vorzusehen, die ein Auftreten eines Lunkers zur Zeit eines Bondens eines Halbleiterelements an ein Substrat mittels eines Lötmetalls unterdrücken und eine Wärmeabstrahleigenschaft des Halbleiterelements verbessern.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Ein Halbleiterelement-Bondingsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine isolierende Platte und eine Metallstruktur, die an eine Hauptoberfläche der isolierenden Platte gebondet ist. Eine Hauptoberfläche der Metallstruktur auf einer entgegengesetzten Seite der isolierenden Platte enthält einen Bondingbereich, an den ein Halbleiterelement mittels eines Lötmetalls gebondet ist. Die Metallstruktur enthält zumindest einen in der Hauptoberfläche gelegenen konkaven Teil. Der zumindest eine konkave Teil ist im Bondingbereich in Bezug auf einen zentralen Teil des Bondingbereichs näher zu einem Rand des Bondingbereichs gelegen.
  • Ein Halbleiterelement-Bondingsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine isolierende Platte; und eine Metallstruktur, die an eine Hauptoberfläche der isolierenden Platte gebondet ist. Eine Hauptoberfläche der Metallstruktur auf einer entgegengesetzten Seite der isolierenden Platte enthält einen Bondingbereich, an den ein Halbleiterelement mittels eines Lötmetalls gebondet ist, und im Bondingbereich weist die Hauptoberfläche der Metallstruktur eine zwischen einem zentralen Teil des Bondingbereichs und einer umgebenden Fläche des zentralen Teils unterschiedliche Höhe auf.
  • Effekte der Erfindung
  • In dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung ist der konkave Teil nahe dem Rand des Bondingbereichs in der Hauptoberfläche der Metallstruktur vorgesehen. Das Lötmetall wird einer Innenseite des konkaven Teils zugeführt, wenn das Halbleiterelement mit Lötmetall an den Bondingbereich gebondet wird. Wenn man das geschmolzene Lötmetall gerinnen lässt, schrumpft das die Innenseite des konkaven Teils füllende Lötmetall, wodurch eine Schrumpfung eines Kehlungsteils des Lötmetalls reduziert wird. Folglich kann man unterdrücken, dass ein Lunker im Kehlungsteil des Lötmetalls auftritt und der Lunker in eine untere Seite des Halbleiterelements eindringt. Das Auftreten des Lunkers im Lötmetall wird unterdrückt, so dass eine Wärmeabstrahleigenschaft in der Halbleitervorrichtung verbessert werden kann.
  • Gemäß dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat in der vorliegenden Ausführungsform ist die Höhe der Hauptoberfläche der Metallstruktur zwischen dem zentralen Teil des Bondingbereichs und der umgebenden Fläche des zentralen Teilbereichs verschieden ausgebildet, so dass ein Zeitpunkt eines Gerinnens des Lötmetalls zwischen dem zentralen Teil des Bondingbereichs und der umgebenden Fläche des zentralen Teils verschieden eingerichtet werden kann. Beispielsweise ist die Höhe des zentralen Teils des Bondingbereichs 6a gegenüber der umgebenden Fläche des zentralen Teils abgesenkt, so dass das Lötmetall dem vertieften Teil in einer Mitte des Bondingbereichs zugeführt wird und das den vertieften Teil füllende Lötmetall eine Wärmekapazität in einem Teilbereich unmittelbar unterhalb des zentralen Teilbereichs des Halbleiterelements erhöht. Dementsprechend kann man das nahe dem Rand des Bondingbereichs gelegene Lötmetall zuerst gerinnen lassen. Das heißt, der zentrale Teil des Bondingbereichs ist ein Teil, wo man das Lötmetall zuletzt gerinnen lässt, so dass ein Auftreten eines Lunkers in einem Kehlungsteil, wo man das Lötmetall früh gerinnen lässt, unterdrückt werden kann. Der zentrale Teil des Bondingbereichs hat die Höhe, die höher als die umgebende Fläche des zentralen Teils ist, und verglichen mit dem zentralen Teil wird der umgebenden Fläche des zentralen Teilbereichs des Bondingbereichs eine größere Menge eines Lötmetalls zugeführt. Wenn man das geschmolzene Lötmetall gerinnen lässt, schrumpft somit das Lötmetall in der umgebenden Fläche des zentralen Teilbereichs des Bondingbereichs, wodurch eine Schrumpfung eines Kehlungsteils des Lötmetalls reduziert wird. Somit kann ein Auftreten eines Lunkers in einem Kehlungsteil des Lötmetalls unterdrückt werden. Das Auftreten des Lunkers im Lötmetall wird unterdrückt, so dass die Wärmeabstrahleigenschaft in der Halbleitervorrichtung verbessert werden kann.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung ersichtlicher werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.
  • Figurenliste
    • [1] Eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats gemäß einer Ausführungsform 1.
    • [2] Eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 1.
    • [3] Eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats gemäß einer Ausführungsform 2.
    • [4] Eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 2.
    • [5] Eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats gemäß einer Ausführungsform 3.
    • [6] Eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 3.
    • [7] Eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats gemäß einer Ausführungsform 4.
    • [8] Eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 4.
    • [9] Eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats gemäß einer Ausführungsform 5.
    • [10] Eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 5.
    • [11] Eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats gemäß einer Ausführungsform 6.
    • [12] Eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 6.
    • [13] Eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats gemäß einer Ausführungsform 7.
    • [14] Eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 7.
    • [15] Ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 8 veranschaulicht.
  • Beschreibung einer (von) Ausführungsform(en)
  • <Ausführungsform 1 >
  • 1 ist eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats 100 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform 1. 2 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1. In der in 2 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 101 ist ein Halbleiterelement 4 mittels eines Lötmetalls 5 an einen Bondingbereich 6a im Halbleiterelement-Bondingsubstrat 100 gebondet. Ein Querschnitt der in 2 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 101 entspricht einem Querschnitt entlang einem Liniensegment A-A in 1.
  • Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 100 umfasst eine isolierende Platte 1 und eine Metallstruktur 2. Die Metallstruktur 2 ist an eine Hauptoberfläche der isolierenden Platte 1 gebondet. Eine Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 auf einer entgegengesetzten Seite der isolierenden Platte 1 enthält den Bondingbereich 6a, an den das Halbleiterelement 4 mittels des Lötmetalls 5 gebondet ist. Eine Vielzahl konkaver Teile 7 ist im Bondingbereich 6a in der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 ausgebildet. Im Bondingbereich 6a ist die Vielzahl konkaver Teile 7 in Bezug auf einen zentralen Teil des Bondingbereichs 6a näher zu einem Rand des Bondingbereichs 6a gelegen. Wie in 2 veranschaulicht ist, ist der konkave Teil 7 an einer Position in der Metallstruktur 2 ausgebildet, die unmittelbar unterhalb eines Endteilbereichs des Halbleiterelements 4 liegt.
  • Die Vielzahl konkaver Teile 7 ist in 1 ausgebildet, und, wenn zumindest ein konkaver Teil 7 ausgebildet ist, kann ein Effekt einer Reduzierung eines Auftretens eines Lunkers, der im Folgenden beschrieben wird, erhalten werden.
  • Auf der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 kann ein Plattieren durchgeführt werden, um die Metallstruktur 2 und das Halbleiterelement 4 noch erfolgreicher zu bonden. Wie in 2 veranschaulicht ist, kann eine Metallstruktur 3 einer rückwärtigen Oberfläche an eine Oberfläche der isolierenden Platte 1 auf einer entgegengesetzten Seite der Metallstruktur 2 gebondet werden.
  • Das Halbleiterelement 4 ist ein Leistungs-Halbleiterelement, das zum Beispiel einen SiC-Halbleiter enthält. Das Halbleiterelement 4 ist zum Beispiel ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET).
  • <Effekt>
  • Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 100 in der vorliegenden Ausführungsform 1 umfasst die isolierende Platte 1 und die an die Hauptoberfläche der isolierenden Platte 1 gebondete Metallstruktur 2. Die Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 auf der entgegengesetzten Seite der isolierenden Platte 1 enthält den Bondingbereich 6a, an den das Halbleiterelement 4 mittels des Lötmetalls 5 gebondet wird. Die Metallstruktur 2 enthält zumindest einen in der Hauptoberfläche 6 gelegenen konkaven Teil 7. Zumindest ein konkaver Teil 7 ist im Bondingbereich 6a in Bezug auf den zentralen Teil des Bondingbereichs 6a näher zum Rand des Bondingbereichs 6a gelegen.
  • In dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1 ist der konkave Teil 7 nahe dem Rand des Bondingbereichs 6a in der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 vorgesehen. Das Lötmetall wird einer Innenseite des konkaven Teils 7 zugeführt, wenn das Halbleiterelement 4 an den Bondingbereich 6a mit Lötmetall gebondet wird. Wenn man das geschmolzene Lötmetall 5 gerinnen lässt, schrumpft das die Innenseite des konkaven Teils 7 füllende Lötmetall 5, wodurch eine Schrumpfung eines Kehlungsteils 5a des Lötmetalls 5 reduziert wird. Folglich kann unterdrückt werden, dass ein Lunker im Kehlungsteil 5a des Lötmetalls 5 auftritt und der Lunker in eine untere Seite des Halbleiterelements 4 eindringt. Das Auftreten des Lunkers im Lötmetall 5 wird unterdrückt, so dass die Wärmeabstrahleigenschaft in der Halbleitervorrichtung 101 verbessert werden kann.
  • In dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1 umfasst zumindest ein konkaver Teil die Vielzahl konkaver Teile 7, und die Vielzahl konkaver Teile 7 ist entlang dem Rand des Bondingbereichs 6a gelegen. Dementsprechend ist die Vielzahl konkaver Teile 7 entlang dem Rand des Bondingbereichs 6a gelegen, so dass das Auftreten des Lunkers über einen äußeren Umfang des das Halbleiterelement 4 bondenden Lötmetalls 5 unterdrückt werden kann.
  • <Ausführungsform 2>
  • 3 ist eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats 200 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform 2. 4 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 2. In der in 4 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 201 ist ein Halbleiterelement 4 mittels eines Lötmetalls 5 an einen Bondingbereich 6a in dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 200 gebondet. Ein Querschnitt der in 4 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 201 entspricht einem Querschnitt entlang einem Liniensegment B-B in 3.
  • Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 200 umfasst eine isolierende Platte 1 und eine Metallstruktur 2. Die Metallstruktur 2 ist an eine Hauptoberfläche der isolierenden Platte 1 gebondet. Eine Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 auf einer entgegengesetzten Seite der isolierenden Platte 1 enthält den Bondingbereich 6a, an den das Halbleiterelement 4 mittels des Lötmetalls 5 gebondet ist. Im Bondingbereich 6a ist in der Hauptoberfläche der Metallstruktur 2 eine durchgehende Rille 8 ausgebildet. Die durchgehende Rille 8 ist im Bondingbereich 6a entlang einem Rand des Bondingbereichs 6a gelegen. Wie in 4 veranschaulicht ist, ist die durchgehende Rille 8 an einer Position in der Metallstruktur 2 ausgebildet, die unmittelbar unterhalb eines Endteilbereichs des Halbleiterelements 4 liegt.
  • Auf der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 kann eine Plattierung durchgeführt werden, um die Metallstruktur 2 und das Halbleiterelement 4 erfolgreicher zu bonden. Wie in 4 veranschaulicht ist, kann eine Metallstruktur 3 einer rückwärtigen Oberfläche an eine Oberfläche der isolierenden Platte 1 auf einer entgegengesetzten Seite der Metallstruktur 2 gebondet werden.
  • <Effekt>
  • In dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 2 ist der in der Ausführungsform 1 beschriebene konkave Teil 7 die entlang dem Rand des Bondingbereichs 6a gelegene durchgehende Rille 8. Dementsprechend ist die durchgehende Rille 8 entlang dem Rand des Bondingbereichs 6a gelegen, so dass verglichen mit dem Fall, in dem der konkave Teil 7 wie in der Ausführungsform 1 beschrieben vorgesehen ist, eine größere Menge eines Lötmetalls 5 einer Innenseite der Rille 8 zugeführt wird. Somit kann man effektiver unterdrücken, dass ein Lunker im Kehlungsteil 5a des Lötmetalls 5 auftritt und der Lunker in eine untere Seite des Halbleiterelements 4 eindringt.
  • <Ausführungsform 3>
  • 5 ist eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats 300 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform 3. 6 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 301 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 3. In der in 6 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 301 ist ein Halbleiterelement 4 mittels eines Lötmetalls 5 an einen Bondingbereich 6a im Halbleiterelement-Bondingsubstrat 300 gebondet. Ein Querschnitt der in 6 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 300 entspricht einem Querschnitt entlang einem Liniensegment C-C in 5.
  • Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 300 enthält verglichen mit dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 100 (1) in der Ausführungsform 1 ferner ein Metallbauteil 9, das in jedem der Vielzahl konkaver Teile 7 gelegen ist. Das Metallbauteil 9 besteht aus einem Material mit einer größeren Wärmeleitfähigkeit als das Lötmetall 5. Das Metallbauteil 9 hat eine sphärische Form. Das Metallbauteil 9 besteht beispielsweise aus Cu, Ni, Au, Ag, mit Ni plattiertem Cu oder mit Ni plattiertem AI. Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 300 hat mit Ausnahme des Metallbauteils 9 die gleiche Konfiguration wie das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 100 (1), so dass die Beschreibung weggelassen wird.
  • <Effekt>
  • Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 3 enthält ferner ein Metallbauteil 9, das in jedem der Vielzahl konkaver Teile 7 im Halbleiterelement-Bondingsubstrat 100 in der Ausführungsform 1 gelegen ist, und die Wärmeleitfähigkeit des Metallbauteils 9 ist größer als diejenige des Lötmetalls 5.
  • In dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 3 ist der konkave Teil 7 nahe dem Rand des Bondingbereichs 6a in der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 vorgesehen, und das Metallbauteil 9 ist im konkaven Teil 7 gelegen. Wenn das Halbleiterelement 4 mit Lötmetall an den Bondingbereich 6a gebondet wird und man das geschmolzene Lötmetall 5 gerinnen lässt, kann man das Lötmetall 5, das nahe dem Rand des Bondingbereichs 6a gelegen ist, wo das Metallbauteil 9 mit der großen Wärmeleitfähigkeit liegt, zuerst gerinnen lassen. Das heißt, ein zentraler Teil des Bondingbereichs 6a ist ein Teil, wo man das Lötmetall 5 zuletzt gerinnen lässt, so dass ein Auftreten eines Lunkers in einem Kehlungsteil 5a, wo man das Lötmetall 5 früh gerinnen lässt, unterdrückt werden kann. Das Auftreten des Lunkers im Lötmetall 5 wird unterdrückt, so dass die Wärmeabstrahleigenschaft in der Halbleitervorrichtung 301 verbessert werden kann.
  • <Ausführungsform 4>
  • 7 ist eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats 400 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform 4. 8 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 401 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 4. In der in 8 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 401 ist ein Halbleiterelement 4 mittels eines Lötmetalls 5 an einen Bondingbereich 6a im Halbleiterelement-Bondingsubstrat 400 gebondet. Ein Querschnitt der in 8 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 401 entspricht einem Querschnitt entlang einem Liniensegment D-D in 7.
  • Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 400 enthält verglichen mit dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 200 (3) in der Ausführungsform 2 ferner ein in einer Rille 8 gelegenes Metallbauteil 10. Das Metallbauteil 10 wird von einem Material mit einer größeren Wärmeleitfähigkeit als das Lötmetall 5 gebildet. Das Metallbauteil 10 hat eine rahmenartige Form. Das Metallbauteil 10 besteht beispielsweise aus Cu, Ni, Au, Ag, mit Ni plattiertem Cu oder mit Ni plattiertem AI. Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 400 hat mit Ausnahme des Metallbauteils 10 die gleiche Konfiguration wie das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 200 (3), so dass die Beschreibung weggelassen wird.
  • < Effekt>
  • Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 4 enthält ferner das Metallbauteil 10, das in der Rille 8 in dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 200 in der Ausführungsform 2 gelegen ist, und die Wärmeleitfähigkeit des Metallbauteils 10 ist größer als diejenige des Lötmetalls 5.
  • In dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 4 ist die durchgehende Rille 8 entlang dem Rand des Bondingbereichs 6a in der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 vorgesehen, und das Metallbauteil 10 ist in der Rille 8 gelegen. Wenn das Halbleiterelement 4 mit Lötmetall an den Bondingbereich 6a gebondet wird und man das geschmolzene Lötmetall 5 gerinnen lässt, kann man das Lötmetall 5, das nahe dem Rand des Bondingbereichs 6a gelegen ist, wo das Metallbauteil 10 mit der großen Wärmeleitfähigkeit gelegen ist, zuerst gerinnen lassen. Das heißt, ein zentraler Teil des Bondingbereichs 6a ist ein Teil, wo man das Lötmetall 5 zuletzt gerinnen lässt, so dass ein Auftreten eines Lunkers in einem Kehlungsteil 5a, wo man das Lötmetall 5 früh gerinnen lässt, unterdrückt werden kann. Das Auftreten des Lunkers im Lötmetall 5 wird unterdrückt, so dass die Wärmeabstrahleigenschaft in der Halbleitervorrichtung 401 verbessert werden kann.
  • <Ausführungsform 5>
  • 9 ist eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats 500 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform 5. 10 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 501 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 5. In der in 10 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 501 ist ein Halbleiterelement 4 mittels eines Lötmetalls 5 an einen Bondingbereich 6a in dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 500 gebondet. Ein Querschnitt der in 10 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 501 entspricht einem Querschnitt entlang einem Liniensegment E-E in 9.
  • Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 500 umfasst eine isolierende Platte 1 und eine Metallstruktur 2. Die Metallstruktur 2 ist an eine Hauptoberfläche der isolierenden Platte 1 gebondet. Eine Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 auf einer entgegengesetzten Seite der isolierenden Platte 1 enthält einen Bondingbereich 6a, an den das Halbleiterelement 4 mittels des Lötmetalls 5 gebondet ist.
  • Im Bondingbereich 6a in der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 weist die Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 eine zwischen dem zentralen Teil des Bondingbereichs 6a und einer umgebenden Fläche des zentralen Teils unterschiedliche Höhe auf. In der vorliegenden Ausführungsform 5 ist, wie in 10 veranschaulicht ist, in der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 ein vertiefter Teil 11 ausgebildet, so dass der zentrale Teil des Bondingbereichs 6a eine niedrigere Höhe als die umgebende Fläche des zentralen Teils aufweist.
  • Auf der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 kann eine Plattierung durchgeführt werden, um die Metallstruktur 2 und das Halbleiterelement 4 erfolgreicher zu bonden. Wie in 10 veranschaulicht ist, kann eine Metallstruktur 3 einer rückwärtigen Oberfläche an eine Oberfläche der isolierenden Platte 1 auf einer entgegengesetzten Seite der Metallstruktur 2 gebondet werden.
  • <Effekt>
  • Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 500 in der vorliegenden Ausführungsform 5 umfasst die isolierende Platte 1 und die an die Hauptoberfläche der isolierenden Platte 1 gebondete Metallstruktur 2. Die Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 auf der entgegengesetzten Seite der isolierenden Platte 1 enthält den Bondingbereich 6a, an den das Halbleiterelement 4 mittels des Lötmetalls 5 gebondet ist. Die Hauptoberfläche 6 weist die zwischen dem zentralen Teil des Bondingbereichs 6a und der umgebenden Fläche des zentralen Teils unterschiedliche Höhe auf.
  • Gemäß dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 500 in der vorliegenden Ausführungsform 5 ist die Höhe der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 zwischen dem zentralen Teil des Bondingbereichs 6a und der umgebenden Fläche des zentralen Teils verschieden eingerichtet, so dass ein Zeitpunkt eines Gerinnens des Lötmetalls 5 zwischen dem zentralen Teil des Bondingbereichs 6a und der umgebenden Fläche des zentralen Teils verschieden eingerichtet werden kann. Beispielsweise ist die Höhe des zentralen Teils des Bondingbereichs 6a niedriger als die umgebende Fläche des zentralen Teils, so dass man das Lötmetall 5 in der umgebenden Fläche des zentralen Teils des Bondingbereichs 6a früh gerinnen lassen kann.
  • Im Bondingbereich 6a in dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 5 weist der zentrale Teil des Bondingbereichs 6a die gegenüber der umgebenden Fläche des zentralen Teils niedrigere Höhe auf. Wenn das Halbleiterelement 4 mit Lötmetall an den Bondingbereich 6a gebondet wird und man das geschmolzene Lötmetall 5 gerinnen lässt, wird das Lötmetall 5 dem vertieften Teil 11 in einer Mitte des Bondingbereichs 6a zugeführt, und das den vertieften Teil 11 füllende Lötmetall 5 erhöht eine Wärmekapazität in einem Teilbereich unmittelbar unterhalb des zentralen Teils des Halbleiterelements 4. Dementsprechend kann man das nahe dem Rand des Bondingbereichs 6a gelegene Lötmetall 5 zuerst gerinnen lassen. Das heißt, ein zentraler Teil des Bondingbereichs 6a ist ein Teil, wo man das Lötmetall 5 zuletzt gerinnen lässt, so dass ein Auftreten eines Lunkers in einem Kehlungsteil 5a, wo man das Lötmetall 5 früh gerinnen lässt, unterdrückt werden kann. Das Auftreten des Lunkers im Lötmetall 5 wird unterdrückt, so dass die Wärmeabstrahleigenschaft in der Halbleitervorrichtung 501 verbessert werden kann.
  • <Ausführungsform 6>
  • 11 ist eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats 600 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform 6. 12 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 6. In der in 12 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 601 ist ein Halbleiterelement 4 mittels eines Lötmetalls 5 an einen Bondingbereich 6a im Halbleiterelement-Bondingsubstrat 600 gebondet. Ein Querschnitt der in 12 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 601 entspricht einem Querschnitt entlang einem Liniensegment F-F in 11.
  • Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 600 umfasst verglichen mit dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 500 (9) in der Ausführungsform 5 ferner ein Metallbauteil 12, das in einem vertieften Teil 11 in einem zentralen Teil des Bondingbereichs 6a gelegen ist. Das Metallbauteil 12 ist aus einem Material mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als das Lötmetall 5 gebildet. Das Metallbauteil 12 ist eine Legierung, die beispielsweise vorwiegend Ni enthält. Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 600 hat mit Ausnahme des Metallbauteils 12 die gleiche Konfiguration wie das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 500 (9), so dass die Beschreibung weggelassen wird.
  • <Effekt>
  • In dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 600 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 6 ist das Metallbauteil 12 im vertieften Teil 11 in dem zentralen Teil des Bondingbereichs 6a gelegen, und die Wärmeleitfähigkeit des Metallbauteils 12 ist geringer als diejenige des Lötmetalls 5.
  • Das Metallbauteil 12 mit der geringen Wärmeleitfähigkeit ist im zentralen Teil des Bondingbereichs 6a eingebettet, an den das Halbleiterelement 4 gebondet ist, so dass, wenn das Halbleiterelement 4 mit Lötmetall an den Bondingbereich 6a gebondet wird und man das geschmolzene Lötmetall 5 gerinnen lässt, die Wärmekapazität im Teilbereich unmittelbar unterhalb des zentralen Teils des Halbleiterelements 4 zunimmt. Dementsprechend kann man das nahe dem Rand des Bondingbereichs 6a gelegene Lötmetall 5 zuerst gerinnen lassen. Das heißt, der zentrale Teil des Bondingbereichs 6a ist ein Teil, wo man das Lötmetall 5 zuletzt gerinnen lässt, so dass ein Auftreten eines Lunkers in einem Kehlungsteil 5a, wo man das Lötmetall 5 früh gerinnen lässt, unterdrückt werden kann. Das Auftreten des Lunkers im Lötmetall 5 wird unterdrückt, so dass die Wärmeabstrahleigenschaft in der Halbleitervorrichtung 601 verbessert werden kann.
  • <Ausführungsform 7>
  • 13 ist eine Draufsicht eines Halbleiterelement-Bondingsubstrats 700 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform 7. 14 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 701 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 7. In der in 14 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 701 ist ein Halbleiterelement 4 mittels eines Lötmetalls 5 an einen Bondingbereich 6a im Halbleiterelement-Bondingsubstrat 700 gebondet. Ein Querschnitt der in 14 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 701 entspricht einem Querschnitt entlang einer Linie E-E in 13.
  • Das Halbleiterelement-Bondingsubstrat 700 umfasst eine isolierende Platte 1 und eine Metallstruktur 2. Die Metallstruktur 2 ist an eine Hauptoberfläche der isolierenden Platte 1 gebondet. Eine Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 auf einer entgegengesetzten Seite der isolierenden Platte 1 enthält den Bondingbereich 6a, an den das Halbleiterelement 4 mittels des Lötmetalls 5 gebondet ist.
  • Im Bondingbereich 6a in der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 weist die Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 eine zwischen dem zentralen Teil des Bondingbereichs 6a und einer umgebenden Fläche des zentralen Teils unterschiedliche Höhe auf. In der vorliegenden Ausführungsform 7 ist, wie in 14 veranschaulicht ist, ein konvexer Teil 13 in der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 so ausgebildet, dass der zentrale Teil des Bondingbereichs 6a eine größere Höhe als die umgebende Fläche des zentralen Teils aufweist.
  • Auf der Hauptoberfläche 6 der Metallstruktur 2 kann eine Plattierung durchgeführt werden, um die Metallstruktur 2 und das Halbleiterelement 4 erfolgreicher zu bonden. Wie in 14 veranschaulicht ist, kann eine Metallstruktur 3 einer rückwärtigen Oberfläche an eine Oberfläche der isolierenden Platte 1 auf einer entgegengesetzten Seite der Metallstruktur 2 gebondet werden.
  • <Effekt>
  • Im Bondingbereich 6a in dem Halbleiterelement-Bondingsubstrat 700 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 7 weist der zentrale Teil des Bondingbereichs 6a die größere Höhe als die umgebende Fläche des zentralen Teils auf. Verglichen mit dem zentralen Teil wird, wenn das Halbleiterelement 4 mit Lötmetall an den Bondingbereich 6a gebondet wird, der umgebenden Fläche des zentralen Teils des Bondingbereichs 6a eine größere Menge eines Lötmetalls 5 zugeführt. Folglich schrumpft, wenn man das geschmolzene Lötmetall 5 gerinnen lässt, das Lötmetall 5 in der umgebenden Fläche des zentralen Teils des Bondingbereichs 6a, wodurch eine Schrumpfung eines Kehlungsteils 5a des Lötmetalls 5 reduziert wird. Folglich kann unterdrückt werden, dass ein Lunker im Kehlungsteil 5a des Lötmetalls 5 auftritt und der Lunker in eine untere Seite des Halbleiterelements 4 eindringt. Das Auftreten des Lunkers im Lötmetall 5 wird unterdrückt, so dass die Wärmeabstrahleigenschaft in der Halbleitervorrichtung 701 verbessert werden kann.
  • Eine Plattierung kann auf der Oberfläche des Bondingbereichs 6a in der Metallstruktur 2 in jedem der Halbleiterelement-Bondingsubstrate 100, 200, 300, 400, 500, 600 und 700, die in den Ausführungsformen 1 bis 7 beschrieben wurden, durchgeführt werden. Ein dünner Film aus Ni beispielsweise wird auf der Oberfläche des Bondingbereichs 6a in der Metallstruktur 2 gebildet, und das Bonden mittels des Lötmetalls 5 kann erfolgreicher durchgeführt werden.
  • In den Halbleitervorrichtungen 101, 201, 301, 401, 501, 601 und 701, die in den Ausführungsformen 1 bis 7 beschrieben wurden, enthält das Halbleiterelement 4 einen SiC oder GaN enthaltenden Leistungshalbleiter. Eine besonders hohe Wärmeabstrahleigenschaft wird beispielsweise in einem Schaltelement für eine Leistungsumwandlung verlangt, worin ein großer Strom und eine hohe Spannung genutzt werden und ein Schaltvorgang mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird. Es ist besonders effektiv, dass die Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung die den SiC oder GaN enthaltenden Leistungshalbleiter einschließende Konfiguration aufweist.
  • <Ausführungsform 8>
  • In einer vorliegenden Ausführungsform 8 wird die Halbleitervorrichtung 101, 201, 301, 401, 501, 601 oder 701 gemäß einer der oben erwähnten Ausführungsformen 1 bis 7 für eine Leistungsumwandlungsvorrichtung verwendet. Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 800, die ein Dreiphasen-Inverter ist, wird als ein Beispiel der Leistungsumwandlungsvorrichtung beschrieben.
  • 15 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Leistungsumwandlungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform 8 veranschaulicht. Das in 15 veranschaulichte Leistungsumwandlungssystem 800 ist mit einer Stromquelle 901 und einer Last 902 verbunden. Die Stromquelle 901, die eine Gleichstromquelle ist, stellt der Leistungsumwandlungsvorrichtung 800 Gleichstromleistung bereit. Die Stromquelle 901 kann aus verschiedenen Arten von Komponenten wie beispielsweise etwa einem Gleichstromsystem, einer Solarbatterie und einer wiederaufladbaren Batterie aufgebaut sein. Die Stromquelle 901 kann zum Beispiel aus einer mit einem Wechselstromsystem verbundenen Gleichrichterschaltung oder einem AC/DC-Wandler aufgebaut sein. Die Stromquelle 901 kann auch aus einem DC/DC-Wandler aufgebaut sein, der eine Gleichstromleistung, die vom Gleichstromsystem abgegeben wird, in eine vorbestimmte Leistung umwandelt.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 800 ist ein zwischen die Stromquelle 901 und die Last 902 geschalteter Dreiphasen-Inverter. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 800 wandelt die von der Stromquelle 901 bereitgestellte Gleichstromleistung in die Wechselstromleistung um und stellt der Last 902 die Wechselstromleistung bereit. Wie in 15 veranschaulicht ist, enthält die Leistungsumwandlungsvorrichtung 800 eine Leistungsumwandlungsschaltung 801 und eine Steuerschaltung 802. Die Steuerschaltung 802 gibt ein Steuersignal zum Steuern einer Schaltoperation der Leistungsumwandlungsschaltung 801 an die Leistungsumwandlungsschaltung 801 ab. Die Leistungsumwandlungsschaltung 801 wandelt die Gleichstromleistung basierend auf dem Steuersignal in die Wechselstromleistung um und gibt die Wechselstromleistung ab.
  • Die Leistungsumwandlungsschaltung 801 ist beispielsweise eine Dreiphasen-Vollbrückenschaltung mit zwei Niveaus. Zum Beispiel entsprechen je zwei, in Reihe geschaltete Halbleitervorrichtungen 101 einer U-Phase, einer V-Phase bzw. einer W-Phase. In diesem Fall enthält die Leistungsumwandlungsschaltung 801 insgesamt sechs Halbleitervorrichtungen 101. Die Halbleitervorrichtung 101 kann jede beliebige der Halbleitervorrichtungen 201, 301, 401, 501, 601 und 701 sein.
  • Die Last 902 ist ein Dreiphasen-Elektromotor, der durch die von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 800 bereitgestellte Wechselstromleistung angetrieben wird. Die Last 902 dient nicht für einen spezifischen Verwendungszweck, sondern ist der auf verschiedene Arten elektrischer Vorrichtungen montierte Elektromotor. Die Last 902 ist beispielsweise der Elektromotor für ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Schienenfahrzeug, einen Lift oder eine Klimaanlage.
  • In der obigen Beschreibung ist die Leistungsumwandlungsschaltung 801 eine Dreiphasen-Vollbrückenschaltung, ist aber nicht darauf beschränkt. Folglich kann die Leistungsumwandlungsschaltung 801 eine Schaltung sein, die zumindest eine der Halbleitervorrichtungen 101, 201, 301, 401, 501, 601 und 701 enthält, und wandelt die elektrische Leistung um.
  • <Effekt>
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 800 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 8 enthält die Leistungsumwandlungsschaltung 801, die die eingespeiste elektrische Leistung umwandelt und die elektrische Leistung abgibt, und die Steuerschaltung 802, die das Steuersignal an die Leistungsumwandlungsschaltung 801 abgibt. Die Leistungsumwandlungsschaltung 801 enthält zumindest eine der Halbleitervorrichtungen 101, 201, 301, 401, 501, 601 und 701.
  • Wie in den Ausführungsformen 1 bis 7 beschrieben wurde, wird das Auftreten des Lunkers im Lötmetall 5 unterdrückt, so dass die Wärmeabstrahleigenschaft in den Halbleitervorrichtungen 101, 201, 301, 401, 501, 601 und 701 verbessert werden kann. Dementsprechend kann auch die Wärmeabstrahleigenschaft der die Halbleitervorrichtung enthaltenden Leistungsumwandlungsvorrichtung 800 verbessert werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die obigen Ausführungsformen beliebig kombiniert werden oder kann innerhalb des Umfangs der Erfindung jede Ausführungsform geeignet variiert oder weggelassen werden. Die vorliegende Erfindung wurde im Detail dargestellt und beschrieben, und die vorhergehende Beschreibung ist in allen Aspekten veranschaulichend und nicht beschränkend. Verschiedene, nicht beispielhaft dargestellte Modifikationen werden so ausgelegt, dass sie, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, geschaffen werden.
  • Erläuterung der Bezugszeichen
  • 1 Isolierende Platte, 2 Metallstruktur, 3 Metallstruktur einer rückwärtigen Oberfläche, 4 Halbleiterelement, 5 Lötmetall, 5a Kehlungsteil, 6 Hauptoberfläche, 7 konkaver Teil, 8 Rille, 9, 10, 12 Metallbauteil, 11 vertiefter Teil, 13 konvexer Teil, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700 Halbleiterelement-Bondingsubstrat, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701 Halbleitervorrichtung, 800 Leistungsumwandlungsvorrichtung, 801 Leistungsumwandlungsschaltung, 802 Steuerschaltung, 901 Stromquelle, 902 Last
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2005260181 [0004]

Claims (17)

  1. Halbleiterelement-Bondingsubstrat (100), aufweisend: eine isolierende Platte (1); und eine Metallstruktur (2), die an eine Hauptoberfläche der isolierenden Platte (1) gebondet ist, wobei eine Hauptoberfläche (6) der Metallstruktur (2) auf einer entgegengesetzten Seite der isolierenden Platte (1) einen Bondingbereich (6a) enthält, an den ein Halbleiterelement (4) mittels eines Lötmetalls (5) gebondet ist, die Metallstruktur (2) zumindest einen, in der Hauptoberfläche (6) gelegenen konkaven Teil (7) enthält, und der zumindest eine konkave Teil (7) im Bondingbereich (6a) in Bezug auf einen zentralen Teil des Bondingbereichs (6a) näher zu einem Rand des Bondingbereichs (6a) gelegen ist.
  2. Halbleiterelement-Bondingsubstrat (100) nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine konkave Teil (7) eine Vielzahl konkaver Teile (7) umfasst, und die Vielzahl konkaver Teile (7) entlang einem Rand des Bondingbereichs (6a) gelegen ist.
  3. Halbleiterelement-Bondingsubstrat (200) nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine konkave Teil (7) eine entlang dem Rand des Bondingbereichs (6a) gelegene durchgehende Rille (8) ist.
  4. Halbleiterelement-Bondingsubstrat (300) nach Anspruch 2, ferner aufweisend: ein Metallbauteil (9), das in jedem der Vielzahl konkaver Teile (7) gelegen ist, und wobei das Metallbauteil (9) eine größere Wärmeleitfähigkeit als das Lötmetall (5) aufweist.
  5. Halbleiterelement-Bondingsubstrat (400) nach Anspruch 3, ferner aufweisend: ein Metallbauteil (10), das in der Rille (8) gelegen ist, und wobei das Metallbauteil (10) eine größere Wärmeleitfähigkeit als das Lötmetall (5) aufweist.
  6. Halbleiterelement-Bondingsubstrat (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Plattierung auf einer Oberfläche des Bondingbereichs (6a) in der Metallstruktur (2) durchgeführt wird.
  7. Halbleitervorrichtung (101, 201, 301, 401), aufweisend: das Halbleiterelement-Bondingsubstrat (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; und ein Halbleiterelement (4), das mittels eines Lötmetalls (5) an den Bondingbereich (6a) in der Metallstruktur (2) gebondet ist.
  8. Halbleitervorrichtung (101, 201, 301, 401) nach Anspruch 7, wobei das Halbleiterelement (4) einen SiC oder GaN enthaltenden Leistungshalbleiter enthält.
  9. Leistungsumwandlungsvorrichtung (800), aufweisend: eine Leistungsumwandlungsschaltung (801), die elektrische Leistung, welche eingespeist wurde, umwandelt und die elektrische Leistung abgibt; und eine Steuerschaltung (802), die ein Steuersignal an die Leistungsumwandlungsschaltung abgibt, wobei die Leistungsumwandlungsschaltung (801) zumindest eine Halbleitervorrichtung (101, 201, 301, 401) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8 enthält.
  10. Halbleiterelement-Bondingsubstrat (500), aufweisend: eine isolierende Platte (1); und eine Metallstruktur (2), die an eine Hauptoberfläche der isolierenden Platte (1) gebondet ist, wobei eine Hauptoberfläche (6) der Metallstruktur (2) auf einer entgegengesetzten Seite der isolierenden Platte (1) einen Bondingbereich (6a) enthält, an den ein Halbleiterelement (4) mittels eines Lötmetalls (5) gebondet ist, und im Bondingbereich (6a) die Hauptoberfläche (6) der Metallstruktur (2) eine zwischen einem zentralen Teil des Bondingbereichs (6a) und einer umgebenden Fläche des zentralen Teils unterschiedliche Höhe aufweist.
  11. Halbleiterelement-Bondingsubstrat (500) nach Anspruch 10, wobei im Bondingbereich (6a) der zentrale Teil des Bondingbereichs (6a) eine niedrigere Höhe als die umgebende Fläche des zentralen Teils aufweist.
  12. Halbleiterelement-Bondingsubstrat (600) nach Anspruch 11, wobei ein Metallbauteil (12) im zentralen Teil des Bondingbereichs (6a) gelegen ist, und das Metallbauteil (12) eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das Lötmetall (5) aufweist.
  13. Halbleiterelement-Bondingsubstrat (700) nach Anspruch 10, wobei im Bondingbereich (6a) der zentrale Teil des Bondingbereichs (6a) eine größere Höhe als die umgebende Fläche des zentralen Teils aufweist.
  14. Halbleiterelement-Bondingsubstrat (500, 600, 700) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei eine Plattierung auf einer Oberfläche des Bondingbereichs (6a) in der Metallstruktur (2) durchgeführt wird.
  15. Halbleitervorrichtung (501, 601, 701), aufweisend: das Halbleiterelement-Bondingsubstrat (500, 600, 700) nach einem der Ansprüche 10 bis 14; und ein Halbleiterelement (4), das mittels eines Lötmetalls (5) an den Bondingbereich (6a) in der Metallstruktur (2) gebondet ist.
  16. Halbleitervorrichtung (501, 601, 701) nach Anspruch 15, wobei das Halbleiterelement (4) einen SiC oder GaN enthaltenden Leistungshalbleiter enthält.
  17. Leistungsumwandlungsvorrichtung (800), aufweisend: eine Leistungsumwandlungsschaltung (801), die elektrische Leistung, welche eingespeist wurde, umwandelt und die elektrische Leistung abgibt; und eine Steuerschaltung (802), die ein Steuersignal an die Leistungsumwandlungsschaltung abgibt, wobei die Leistungsumwandlungsschaltung (801) zumindest eine Halbleitervorrichtung (501, 601, 701) nach Anspruch 15 oder Anspruch 16 enthält.
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