DE112020000853T5 - Leistungshalbleiterbauelement und Stromrichtervorrichtung - Google Patents

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Kazunari Nakata
Kensuke TAGUCHI
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Abstract

Eine Leistungshalbleiterkomponente (101) weist einen Anschlussbereich (RT), der eine Ecke (CN) umfasst, und innerhalb des Anschlussbereichs (RT) einen Komponentenbereich (RE) auf. Ein SiC-Substrat (10) erstreckt sich über den Komponentenbereich (RE) und den Anschlussbereich (RT). Eine isolierende Zwischenschicht (52) besitzt auf dem SiC-Substrat (10) im Anschlussbereich (RT) eine Außenkante (B1). Eine Sourceelektrode (21) kontaktiert das SiC-Substrat (10) im Komponentenbereich (RE) und weist im Anschlussbereich (RT) auf der isolierenden Zwischenschicht (52) eine Außenkante (B3) auf. Eine isolierende Schutzschicht (60) bedeckt die Außenkante (B1) der isolierenden Zwischenschicht (52) und die Außenkante (B3) der Sourceelektrode (21) und weist auf der Sourceelektrode (21) eine Innenkante (B2) auf. An der Ecke (CN) des Anschlussbereichs (RT) weist die Außenkante (B1) der isolierenden Zwischenschicht (52) einen Krümmungsradius (R1) und die Innenkante (B2) der isolierenden Schutzschicht (60) einen Krümmungsradius (R2) auf. Der Krümmungsradius (R2) ist größer als der Krümmungsradius (R1).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungshalbleiterbauelement und einen Stromrichter.
  • Technischer Hintergrund
  • Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2017-168602 (Patentdokument 1) offenbart einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) als Leistungshalbleiterbauelement. Der MOSFET umfasst ein Substrat aus Siliciumcarbid (SiC). Einer der Vorteile von SiC ist dessen hohe Durchbruchfeldstärke. Die Oberfläche des MOSFETs ist mit einer Polyimidschicht bedeckt. Die Polyimidschicht weist eine Öffnung zum Freilegen eines Source-Kontaktteils und eines Gate-Kontaktteils einer Oberflächenelektrode auf.
  • Stand-der-Technik-Dokument
  • Patentdokument
  • Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2017-168602
  • Kurzbeschreibung
  • Durch die Erfindung zu lösende Problemstellung
  • Die oben erwähnte Polyimidschicht (eine isolierende Schutzschicht) ist Beanspruchungen und insbesondere einer Beanspruchung ausgesetzt, die von einem Versiegelungselement zum Versiegeln der isolierenden Schutzschicht ausgeht. Beispielsweise geht von dem Versiegelungselement über lange Zeit mehrmals eine thermische Belastung aus, die von der durch die Wärmeerzeugung beim Betrieb des Leistungshalbleiterbauelements bedingten Temperaturwechselbeanspruchung herrührt. Bei der Bildung des Versiegelungselements wird die isolierende Schutzschicht einer großen Beanspruchung ausgesetzt.
  • Wie oben beschriebene Beanspruchungen können zu einem Reißen der isolierenden Schutzschicht führen. Ein durch ein Reißen der isolierenden Schutzschicht verursachtes Problem besteht z. B. darin, dass die ursprüngliche Durchbruchspannung nicht mehr gewährleistet werden kann. Die in dem oben angeführten Dokument dargelegte Technologie trägt einem Reißen der isolierenden Schutzschicht nicht vollständig Rechnung.
  • Die vorliegende Erfindung entstand angesichts des oben angegebenen Problems, wobei eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Angabe eines Leistungshalbleiterbauelements besteht, bei dem ein Reißen der isolierenden Schutzschicht unterbunden werden kann.
  • Mittel zur Lösung der Problemstellung
  • Ein Leistungshalbleiterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Anschlussbereich, der eine Ecke umfasst, und innerhalb des Anschlussbereichs einen Komponentenbereich auf. Das Leistungshalbleiterbauelement weist ein Halbleitersubstrat, eine isolierende Zwischenschicht, eine Elektrode und eine isolierende Schutzschicht auf. Das Halbleitersubstrat erstreckt sich über den Komponentenbereich und den Anschlussbereich. Die isolierende Zwischenschicht weist auf dem Halbleitersubstrat im Anschlussbereich eine Außenkante auf. Die Elektrode kontaktiert das Halbleitersubstrat im Komponentenbereich und weist im Anschlussbereich auf der isolierenden Zwischenschicht eine Außenkante auf. Die isolierende Schutzschicht bedeckt die Außenkante der isolierenden Zwischenschicht und die Außenkante der Elektrode und weist auf der Elektrode eine Innenkante auf. An der Ecke des Anschlussbereichs weist die Außenkante der isolierenden Zwischenschicht einen Krümmungsradius R1 und die Innenkante der isolierenden Schutzschicht einen Krümmungsradius R2 auf, wobei der Krümmungsradius R2 größer als der Krümmungsradius R1 ist.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Üblicherweise liegt der Ausgangspunkt für einen Riss in der isolierenden Schutzschicht an der Innenkante der isolierenden Schutzschicht, bei der vorliegenden Erfindung ist es jedoch weniger wahrscheinlich, dass der Ausgangspunkt für einen Riss in der isolierenden Schutzschicht an der Innenkante liegt, da der Krümmungsradius R2 größer als der Krümmungsradius R1 ist. Da der Krümmungsradius R1 kleiner als der Krümmungsradius R2 ist, wird außerdem sichergestellt, dass der Teil der isolierenden Schutzschicht, der aufgrund der isolierenden Zwischenschicht und der Elektrode höher liegt, an der Ecke des Anschlussbereichs eine größere Breite aufweist. Dadurch wird die Beständigkeit der Innenkante der isolierenden Schutzschicht gegenüber Spannungen an der Elektrode erhöht. Dadurch kann einem Reißen der isolierenden Schutzschicht entgegengewirkt werden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Leistungsmoduls (Leistungshalbleiterbauelements) gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht.
    • 2 zeigt eine schematische Darstellung des Teilbereichs II von 1 in einer Querschnittsansicht.
    • 3 zeigt die räumliche Anordnung von Anschlussbereich und Komponentenbereich einer in dem Leistungsmodul von 1 aufgenommenen Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) schematisch in einer Draufsicht.
    • 4 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer in dem Leistungsmodul von 1 aufgenommenen Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) in einer Draufsicht.
    • 5 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus von 4 ohne die isolierende Schutzschicht in einer Draufsicht.
    • 6 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus im Teilbereich VI von 4 in einer Draufsicht.
    • 7 zeigt eine schematische Darstellung des sich entlang der Linie VII-VII von 3 und 6 erstreckenden Teils in einer Querschnittsansicht.
    • 8 zeigt ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
    • 9 zeigt eine Teilansicht eines Querschnitts zur schematischen Darstellung des ersten Schritts des Verfahrens zur Herstellung einer Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
    • 10 zeigt eine Teilansicht eines Querschnitts zur schematischen Darstellung des zweiten Schritts des Verfahrens zur Herstellung der Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
    • 11 zeigt eine Teilansicht eines Querschnitts zur schematischen Darstellung des dritten Schritts des Verfahrens zur Herstellung der Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
    • 12 zeigt eine Teilansicht eines Querschnitts zur schematischen Darstellung des vierten Schritts des Verfahrens zur Herstellung der Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
    • 13 zeigt eine Teilansicht eines Querschnitts zur schematischen Darstellung des fünften Schritts des Verfahrens zur Herstellung der Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
    • 14 zeigt einen Kurvenverlauf, der die experimentell erhaltene Beziehung zwischen dem Verhältnis R2/R1 der Krümmungsradien der in 7 dargestellten Leistungshalbleiterkomponente und der Ausfallrate des Leistungsmoduls nach einer Temperaturwechselbeanspruchung zeigt.
    • 15 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Leistungsmoduls (Leistungshalbleiterbauelements) gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht.
    • 16 zeigt eine schematische Teildarstellung eines Bereichs von 15 im Querschnitt.
    • 17 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus einer in dem Leistungsmodul von 15 aufgenommenen Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) in einer Querschnittsansicht.
    • 18 zeigt ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
    • 19 zeigt einen Kurvenverlauf, der die experimentell erhaltene Beziehung zwischen der Dicke der Metallschicht der Leistungshalbleiterkomponente des in 16 dargestellten Leistungsmoduls und der Zeit bis zum Ausfall der Leistungshalbleiterkomponente bei einem Kurzschluss darstellt.
    • 20 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus einer Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht.
    • 21 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus eines Leistungsmoduls (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht, wobei der Bildausschnitt in etwa dem von 16 entspricht.
    • 22 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus einer in dem Leistungsmodul von 21 enthaltenen Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelements) in einer Querschnittsansicht.
    • 23 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Bereichs von 22.
    • 24 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus einer Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht, wobei der Bildausschnitt in etwa dem von 22 entspricht.
    • 25 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus einer Leistungshalbleiterkomponente (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht, wobei der Bildausschnitt in etwa dem von 24 entspricht.
    • 26 zeigt ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung des Aufbaus eines Stromrichtersystems, bei dem ein Stromrichter gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung eingesetzt wurde.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. In den unten beschriebenen Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen und es erfolgt keine Wiederholung von deren Beschreibung.
  • < Ausführungsform 1 >
  • (Aufbau)
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Leistungsmoduls 301 (Leistungshalbleiterbauelements) gemäß Ausführungsform 1 in einer Querschnittsansicht. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Teilbereichs II (1) in einer Querschnittsansicht. Das Leistungsmodul 301 weist eine Leistungshalbleiterkomponente 101 (Leistungshalbleiterbauelement), ein Versiegelungselement 390, einen Leitungsträger 371 (lead frame), einen Leitungsträger 372, einen Bonddraht 350 und eine Lötschicht 361 auf.
  • Bei der Leistungshalbleiterkomponente 101 handelt es sich um ein vertikales Halbleiterelement und in der vorliegenden Ausführungsform um ein MOSFET-Element. Zu diesem Zweck weist die Leistungshalbleiterkomponente 101 eine an einer Oberseite angeordnete Sourceelektrode 21 (2) und eine an der Unterseite angeordnete Drainelektrode 31 auf. Der Bonddraht 350 verbindet die Sourceelektrode 21 mit dem Leitungsträger 371. Die Drainelektrode 31 ist über die Lötschicht 361 mit dem Leitungsträger 372 verbunden. Das Versiegelungselement 390 versiegelt die Leistungshalbleiterkomponente 101, den Bonddraht 350, einen Teil des Leitungsträgers 371 und einen Teil des Leitungsträgers 372. Konkret bedeckt das Versiegelungselement 390 wie aus 2 ersichtlich die Sourceelektrode 21 und eine isolierende Schutzschicht 60 der Leistungshalbleiterkomponente 101. Der Bonddraht 350 besteht beispielsweise aus Aluminium, Silber oder Gold.
  • 3 zeigt die räumliche Anordnung von Anschlussbereich RT und Komponentenbereich RE der Leistungshalbleiterkomponente 101 schematisch in einer Draufsicht. Die Leistungshalbleiterkomponente 101 umfasst den Anschlussbereich RT, der zumindest eine Ecke CN aufweist, und den Komponentenbereich RE, der sich innerhalb des Anschlussbereichs RT befindet. Die Leistungshalbleiterkomponente 101 ist üblicherweise rechteckig (unter Einbezug von quadratisch), sodass der Anschlussbereich RT vier Ecken CN besitzt. Der Anschlussbereich RT umgibt den Komponentenbereich RE vorzugsweise vollständig.
  • Im Komponentenbereich RE befindet sich die Struktur zur Erfüllung einer Hauptfunktion der Leistungshalbleiterkomponente 101. Wenn es sich bei der Leistungshalbleiterkomponente 101 wie in der vorliegenden Ausführungsform um einen MOSFET handelt, befindet sich im Komponentenbereich RE wenigstens eine MOS-Gate-Struktur, wobei im Komponentenbereich RE üblicherweise mehrere Zellbereiche regelmäßig angeordnet sind, in denen sich jeweils eine MOS-Gate-Struktur befindet. Die Bestromung erfolgt im Komponentenbereich RE. Die MOS-Gate-Struktur befindet sich nicht im Anschlussbereich RT, in dem hauptsächlich eine Struktur zur Gewährleistung der Durchbruchspannung angeordnet ist.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus der Leistungshalbleiterkomponente 101 in einer Draufsicht. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus von 4 ohne die isolierende Schutzschicht 60 in einer Draufsicht. Die Leistungshalbleiterkomponente 101 umfasst ein SiC-Substrat 10 (ein Halbleitersubstrat), eine isolierende Zwischenschichtschicht 52, die isolierende Schutzschicht 60, die Sourceelektrode 21, einen Gateelektrodenanschluss 92, eine Temperatursensordiode 40 und einen Sensorelektrodenanschluss 93.
  • Das SiC-Substrat 10 erstreckt sich über den Komponentenbereich RE und den Anschlussbereich RT (3). Die isolierende Schutzschicht 60 bedeckt das SiC-Substrat 10, über dem die isolierende Zwischenschicht 52, die Sourceelektrode 21, der Gateelektrodenanschluss 92, die Temperatursensordiode 40 und der Sensorelektrodenanschluss 93 angeordnet sind. Die isolierende Schutzschicht 60 weist Öffnungen OP zum zumindest teilweise Freilegen von Sourceelektrode 21, Gateelektrodenanschluss 92 und Sensorelektrodenanschluss 93 auf. Die
    Öffnungen OP besitzen vorzugsweise eine Größe, die der Hälfte der Fläche des SiC-Substrats 10 entspricht oder größer ist.
  • Der Sensorelektrodenanschluss 93 umfasst einen Anodenelektrodenanschluss 93a und einen Kathodenelektrodenanschluss 93c. Wie aus 5 ersichtlich weist ein von dem Anodenelektrodenanschluss 93a ausgehendes Leitungsstück ein nahe der Mitte des SiC-Substrats 10 angeordnetes Ende auf. Wie in 5 dargestellt weist auch ein von dem Kathodenelektrodenanschluss 93c ausgehendes Leitungsstück ein nahe der Mitte des SiC-Substrats 10 angeordnetes Ende auf. Die Temperatursensordiode 40 befindet sich an diesen Enden. Zur Bildung eines pn-Übergangs weist die Temperatursensordiode 40 einen Anodenbereich und einen Kathodenbereich auf. Die isolierende Schutzschicht 60 bedeckt die Temperatursensordiode 40. Die Temperatur der Temperatursensordiode 40 kann über die Erfassung der Durchlassspannung der Temperatursensordiode 40 gemessen werden. Eine für die Leistungshalbleiterkomponente 101 repräsentative Temperatur lässt sich durch eine Anordnung der Temperatursensordiode 40 in der Mitte des SiC-Substrats 10 genauer erfassen. Bei einer Erfassung einer überhöhten Temperatur kann zum Schutz der Leistungshalbleiterkomponente 101 vor einem anormalen Zustand eine Steuerung zur Stromunterbrechung in der Leistungshalbleiterkomponente 101 vorgenommen werden.
  • 6 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus nahe der Ecke CN (des Bereichs VI von 4) der Leistungshalbleiterkomponente 101 in einer Draufsicht. 7 zeigt eine schematische Darstellung des sich entlang der Linie VII-VII (3 und 6) erstreckenden Teils in einer Querschnittsansicht. Der Bildausschnitt von 7 entspricht in etwa dem von 2. Zusätzlich zu den oben angegebenen Elementen weist die Leistungshalbleiterkomponente 101 noch eine Gateisolationsschicht 41, eine Gateelektrode 42, eine isolierende Zwischenschicht 51 und die Drainelektrode 31 auf. Die isolierende Zwischenschicht 51 und die isolierende Zwischenschicht 52 können in einem Arbeitsgang aus demselben Material gebildet werden und werden nachfolgend auch zusammen als isolierende Zwischenschicht 50 bezeichnet.
  • Das SiC-Substrat 10 (7) weist ein n-leitendes Substrat 11 (ein monokristallines Substrat), eine n-leitende Pufferschicht 12 und eine Halbleiterschicht 13 auf. Die Dicke des SiC-Substrats 10 kann 100 µm oder weniger betragen. Das Aufbringen der Pufferschicht 12 auf der oberen Oberfläche des n-leitenden Substrats 11 erfolgt mittels Epitaxie. Die Halbleiterschicht 13 wird oberhalb des n-leitenden Substrats 11 auf der Pufferschicht 12 gebildet. Die Halbleiterschicht 13 umfasst eine n-leitende Driftschicht 13a, die sich über den Komponentenbereich RE und den Anschlussbereich RT erstreckt, einen p-leitendenden Basisbereich 13b, einen n-leitendenden Sourcebereich 13c, der sich im Komponentenbereich RE befindet, und einen p-leitendenden Schutzringbereich 13d, der sich im Anschlussbereich RT befindet. Der Basisbereich 13b trennt den Sourcebereich 13c von der Driftschicht 13a ab. Die Drainelektrode 31 befindet sich an der Unterseite des n-leitenden Substrats 11. Die Leistungshalbleiterkomponente 101 handhabt den Stromfluss zwischen der Drainelektrode 31 und der Sourceelektrode 21, wobei das Schalten des Stroms über eine Steuerung der Spannung an der Gateelektrode 42 erfolgt.
  • Die Gateisolationsschicht 41 überdeckt den Basisbereich 13b zwischen dem Sourcebereich 13c und der Driftschicht 13a. Die Gateelektrode 42 befindet sich oberhalb des Basisbereichs 13b zwischen dem Sourcebereich 13c und der Driftschicht 13a auf der Gateisolationsschicht. Eine so ausgebildete MOS-Struktur ermöglicht eine Verwendung des Basisbereichs 13b zwischen dem Sourcebereich 13c und der Driftschicht 13a als MOSFET-Kanal. Die Sourceelektrode 21 kontaktiert den Source-Bereich 13c des SiC-Substrats 10 im Komponentenbereich RE.
  • Die isolierenden Zwischenschicht 52 weist eine sich auf dem SiC-Substrat 10 im Anschlussbereich RT befindende Außenkante B1 auf. Bei dem in 7 dargestellten Fall ist die Seitenwand der isolierenden Zwischenschicht 52 insgesamt senkrecht; ist die Seitenwand jedoch geneigt, dann kann die Außenkante B1 durch das untere Ende der Seitenwand definiert sein. Die Sourceelektrode 21 weist eine sich auf der isolierenden Zwischenschicht 52 im Anschlussbereich RT befindende Außenkante B3 auf. Die Außenkante B3 befindet sich einwärts der Außenkante B1. Die isolierende Schutzschicht 60 überdeckt die Außenkante B1 der isolierenden Zwischenschicht 52 und die Außenkante B3 der Sourceelektrode 21 und weist an der Sourceelektrode 21 eine Innenkante B2 auf. Die isolierende Schutzschicht 60 weist eine sich außerhalb der Außenkante B1 der isolierenden Zwischenschicht 52 befindende Außenkante auf. Die in 6 dargestellte Gestaltung lässt sich mit Hilfe optischer Mikroskopie der Leistungshalbleiterkomponente 101 erfassen.
  • An der Ecke CN (6) des Anschlussbereichs RT weist die Außenkante B1 der isolierenden Zwischenschicht 52 einen Krümmungsradius R1, die Innenkante B2 der isolierenden Schutzschicht 60 einen Krümmungsradius R2 und die Außenkante B3 der Sourceelektrode 21 einen Krümmungsradius R3 auf. Der Krümmungsradius R2 ist größer als der Krümmungsradius R1. Vorzugsweise ist der Krümmungsradius R2 um 105 % oder mehr größer als der Krümmungsradius R1. Der Krümmungsradius R2 beträgt vorzugsweise 100 µm oder mehr und 2000 µm oder weniger. Der Krümmungsradius R3 ist vorzugsweise kleiner als der Krümmungsradius R1.
  • In 6 teilt eine gedachte Linie HA die Ecke CN, die einen Winkel von 90° aufweist, in zwei gleiche Teile, die jeweils einen Winkel von 45° aufweisen. Das bedeutet, dass die imaginäre Linie HA der Winkelhalbierenden an die Ecke CN des Anschlussbereichs RT entspricht.
  • Der Krümmungsradius eines gekrümmten Abschnitts der Außenkante B1 der isolierenden Zwischenschicht 52 weist auf der imaginären Linie HA an der Stelle L1 einen Minimalwert auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Außenkante B1 einen konstanten Krümmungsradius auf, der dem Minimalwert nicht nur an der Stelle L1, sondern auch in deren Umgebung entspricht. Der gekrümmte Abschnitt der Außenkante B1 stellt somit einen Bogen an der Ecke CN dar, wobei der Krümmungsradius R1 auf der Grundlage der Form des Bogens berechnet werden kann.
  • Ebenso weist der Krümmungsradius eines gekrümmten Abschnitts der Innenkante B2 der isolierenden Schutzschicht 60 auf der imaginären Linie HA an der Stelle L2 einen Minimalwert auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Innenkante B2 einen konstanten Krümmungsradius auf, der dem Minimalwert nicht nur an der Stelle L2, sondern auch in deren Umgebung entspricht. Der gekrümmte Abschnitt der Innenkante B2 stellt somit einen Bogen an der Ecke CN dar, wobei der Krümmungsradius R2 auf Grundlage der Form des Bogens berechnet werden kann.
  • Ebenso weist der Krümmungsradius eines gekrümmten Abschnitts der Außenkante B3 der Sourceelektrode 21 auf der imaginären Linie HA an der Stelle L3 einen Minimalwert auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Außenkante B3 einen konstanten Krümmungsradius auf, der dem Minimalwert nicht nur an der Stelle L3, sondern auch in deren Umgebung entspricht. Der gekrümmte Abschnitt der Außenkante B3 stellt somit einen Bogen an der Ecke CN dar, sodass der Krümmungsradius R3 auf Grundlage der Form des Bogens berechnet werden kann.
  • Die Formen der Außenkante B1, der Innenkante B2 und der Außenkante B3 sind indes nicht auf die in 6 dargestellten Formen beschränkt. Modifikationen der Kantenformen werden später beschrieben.
  • Die isolierende Schutzschicht 60, die isolierende Zwischenschicht 52 und das Versiegelungselement 390 (2) sind aus verschiedenen Materialien gefertigt. Die isolierende Schutzschicht 60 enthält einen organischen Stoff und kann aus einem organischen Stoff gefertigt sein. Die isolierende Schutzschicht 60 enthält vorzugsweise Polyimid und kann aus Polyimid gefertigt sein. Anstelle von Polyimid kann auch ein Siliconharz verwendet werden. Die isolierende Schutzschicht 60 trennt zumindest einen Teil der Außenkante B3 der Sourceelektrode 21 von dem Versiegelungselement 390 ab (2). Dies wirkt Spannungen entgegen, die vom Versiegelungselement 390 auf die Außenkante B3 der Sourceelektrode 21 ausgeübt werden.
  • Die isolierende Zwischenschicht 52 enthält einen anorganischen Stoff und kann aus einem anorganischen Stoff gefertigt sein. Der thermische Längenausdehnungskoeffizient der isolierenden Schutzschicht 60 ist größer als der der isolierenden Zwischenschicht 52. Das Versiegelungselement 390 enthält ein wärmehärtendes Harz. Das wärmehärtende Harz umfasst vorzugsweise ein Epoxidharz. Das Versiegelungselement 390 kann einen anorganischen Füllstoff enthalten, der im Harz dispergiert ist. Die isolierende Zwischenschicht 52 isoliert die Außenkante B3 der Sourceelektrode 21 und das SiC-Substrat 10. An der isolierenden Zwischenschicht 52 kann eine der Durchbruchspannung der Leistungshalbleiterkomponente 101 entsprechend hohe Spannung (von z. B. ca. 1200 V) anliegen, sodass die isolierende Zwischenschicht 52 eine hohe Durchbruchspannungsgüte aufweisen muss. Die isolierende Zwischenschicht 52 besteht daher vorzugsweise aus einem Material mit einer hohen Durchschlagfeldstärke und, in Verbindung damit, vorzugsweise aus einem Material mit geringem Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen.
  • Der thermische Längenausdehnungskoeffizient des Versiegelungselements 390 ist größer als der thermische Längenausdehnungskoeffizient der isolierenden Schutzschicht 60. Der thermische Längenausdehnungskoeffizient der isolierenden Zwischenschicht 52 ist kleiner als der thermische Längenausdehnungskoeffizient des Versiegelungselements 390.
  • (Herstellungsverfahren)
  • 8 zeigt ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung einer Verfahrens zur Herstellung einer Leistungshalbleiterkomponente 101 (7). Die 9 bis 13 zeigen eine Teilansicht eines Querschnitts zur schematischen Darstellung des ersten bis fünften Schritts des Verfahrens zur Herstellung einer Leistungshalbleiterkomponente 101.
  • Wie aus 9 ersichtlich erfolgt in Schritt S1 die Herstellung des SiC-Substrats 10 (8). Konkret werden die n-leitende Pufferschicht 12 und die n-leitende Halbleiterschicht 13 in der angegebenen Reihenfolge epitaktisch auf die obere Oberfläche des n-leitenden Substrats 11 aufgebracht. Ein Teil der Halbleiterschicht 13 wird unter den gegebenen Umständen als Driftschicht 13a (7) verwendet. Die Dotierstoffkonzentration und die Dicke der Halbleiterschicht 13 können der erforderlichen Durchbruchspannung entsprechend festgelegt werden. Die Pufferschicht 12 verringert die Wahrscheinlichkeit, dass der Einfluss eines Defekts des n-leitenden Substrats 11 und dergleichen auf die Halbleiterschicht 13 übertragen wird, wobei die Dicke der Pufferschicht 12 vorzugsweise 0,1 µm oder mehr, und noch bevorzugter 0,3 µm oder mehr beträgt. Für die Pufferschicht 12 wird üblicherweise eine Dicke von lediglich 10 µm oder weniger verlangt.
  • Die aus 10 ersichtliche Herstellung des p-leitenden Basisbereichs 13b, des p-leitenden Schutzringbereichs 13d und des n-leitenden Sourcebereichs 13c erfolgt in Schritt S2 (8) durch Implantation von Ionen in die Halbleiterschicht 13. Die Implantation von Ionen in die Halbleiterschicht 13 kann selektiv unter Verwendung einer Implantationsmaske, wie beispielsweise eines Photolacks erfolgen. Als Dotierstoffe zur Ausbildung einer p-Leitungseigenschaft werden beispielsweise Bor (B) oder Aluminium (Al) verwendet. Als Dotierstoffe zur Ausbildung einer n-Leitungseigenschaft werden beispielsweise Phosphor (P) oder Stickstoff (N) verwendet. Der Basisbereich 13b und der Schutzringbereich 13d können gleichzeitig erstellt werden, ihre Herstellung erfolgt aber vorzugsweise separat, um den Schutzringbereich 13d mit einer größeren Tiefe als der des Basisbereichs 13b auszubilden. Zur elektrischen Aktivierung der implantierten Dotierstoffe wird das SiC-Substrat 10 anschließend unter Verwendung einer (nicht dargestellten) Wärmebehandlungsvorrichtung thermisch behandelt.
  • Als Nächstes erfolgt in Schritt S3 (8) die Herstellung einer Gatestruktur. Konkret wird dabei zunächst die Gateisolationsschicht 41 mittels thermischer Oxidation oder durch Abscheiden gebildet. Die Abscheidung erfolgt z. B. mittels chemischer Gasphasenabscheidung. Die Ausbildung der Gateelektrode 42 erfolgt z. B. durch Abscheiden einer n-leitenden Polysiliciumschicht auf der Gateisolationsschicht 41. Anschließend wird die Gateelektrode 42 strukturiert. Bei der Strukturierung wird die Gateelektrode 42 im Komponentenbereich RE von einem Teil des Source-Bereichs 13c entfernt. Die Gateelektrode 42 wird auch im Anschlussbereich RT entfernt. Außerdem wird mit Hilfe einer Photolithographietechnik und einer Ätztechnik ein freiliegender Teil der Gateisolationsschicht 41 entfernt.
  • Die Herstellung der in 11 dargestellten isolierenden Zwischenschicht 50 erfolgt anschließend durch Abscheiden und Strukturieren. Als Abscheidematerial eignen sich beispielsweise Siliciumnitrid (SixNy) oder Siliciumoxid (SiO2). Die isolierende Zwischenschicht 52 weist vorzugsweise eine Dicke von 0,5 µm oder mehr und 2,0 µm oder weniger auf, um eine zuverlässige Unterbrechung eines Stroms in einer Umgebung mit einer hohen Temperatur (150°C oder mehr) und/oder hoher Feuchtigkeit (70 % r.F. oder mehr) zu ermöglichen.
  • Die Temperatursensordiode 40 (5) kann mit Hilfe eines Teilbereichs der oben angegebenen n-leitenden Polysiliciumschicht und einer p-leitenden Polysiliciumschicht gebildet werden, zu deren Herstellung Bor (B) und dergleichen in einen Teil des Teilbereichs implantiert wird. Bei einer Modifikation kann die Ausbildung der Temperatursensordiode 40 mit Hilfe eines Teilbereichs einer anstelle der n-leitenden Polysiliciumschicht abgeschieden p-leitenden Polysiliciumschicht und einer n-leitenden Polysiliciumschicht, zu deren Herstellung ein Dotierstoff in einen Teil des Teilbereichs implantiert wird, erfolgen. Bei einer weiteren Modifikation kann die Temperatursensordiode 40 auf der isolierenden Zwischenschicht 50 ausgebildet sein.
  • Die in 12 dargestellte Sourceelektrode 21 wird in Schritt S4 (8) durch Abscheiden und Strukturieren von Metall (das eine Legierung mit einschließt) gebildet. Konkret können beispielsweise Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder Nickel abgeschieden werden. Eine Aluminium-Silicium-Legierung (Al-Si) und eine Aluminium-Silicium-Kupfer-Legierung (Al-Si-Cu) stellen Beispiele für eine Aluminiumlegierung dar. Um eine Interdiffusion zwischen dem in diesem Fall abzuscheidenden Material und dem SiC des SiC-Substrats 10 zu verhindern, kann zuvor eine Sperrmetallschicht aus Titan oder einer Titanverbindung wie beispielsweise Titannitrid (TiN) ausgebildet werden. Dadurch lässt sich die Zuverlässigkeit weiter verbessern.
  • In Schritt S5 (8) wird die in 13 dargestellte isolierende Schutzschicht 60 hergestellt. Als Material für die isolierende Schutzschicht 60 eignen sich z. B. ein Polyimidharz oder ein Siliconharz. Um die isolierende Schutzschicht 60 mit einer hohen Genauigkeit in der gewünschten Form auszubilden, findet vorzugsweise eine Photolithographietechnik Verwendung, wobei auch eine Ätztechnik eingesetzt werden kann. Wenn als Material für die isolierende Schutzschicht 60 ein Photolack verwendet wird, kann das Ätzen entfallen. Wenn es sich bei dem Photolack um einen Positivlack handelt, konkret der Bereich der Photolackschicht (der Bereich, der sich in 6 einwärts der Außenkante B3 der Sourceelektrode 21 befindet), der die isolierende Schutzschicht 60 auf der Sourceelektrode 21 bilden soll, in einem photolithographietechnischen Belichtungsschritt aufgrund der Reflexion des Lichts an dem die Sourceelektrode 21 bildenden Metall einer relativ großen Lichtmenge ausgesetzt. Dagegen wird der Bereich des Photolacks, der die isolierende Schutzschicht 60 weg von der Sourceelektrode 21 bilden soll (der Bereich der sich in 6 außerhalb der Außenkante B3 der Sourceelektrode 21 befindet) einer relativ geringen Lichtmenge ausgesetzt. Infolge der Belichtungsunterschiede wird der Krümmungsradius an der Ecke an der Seite der Außenkante der isolierenden Schutzschicht 60 (der Krümmungsradius der Außenkante der isolierenden Schutzschicht 60 nahe des Schnittpunkts der Außenkante mit der imaginären Linie HA in 6) eher kleiner, während der Krümmungsradius R2 (6) an der Ecke an der Seite der Innenkante B2 der isolierenden Schutzschicht 60 eher größer wird. Mit Hilfe eines Photolacks lässt sich eine die oben angegebene Beziehung R2 > R1 erfüllende isolierende Schutzschicht 60 einfach herstellen. Das Herstellungsverfahren ist jedoch nicht auf dieses Verfahren beschränkt, wobei auch eine Siebdrucktechnik oder eine Schreibtechnik verwendet werden können. Als Nächstes wird zur Verringerung der Dicke des SiC-Substrats 10 ein Teil des SiC-Substrats 10 an dessen Unterseite dem Erfordernis entsprechend maschinell entfernt. Die Unterseite des SiC-Substrats 10 wird beispielsweise mit einer Aluminiumoxid- oder Diamantschleifkörner enthaltenden Schleifscheibe geschliffen.
  • In Schritt S6 (8) erfolgt die Herstellung der in 7 dargestellten Drainelektrode 31 an der unteren Oberfläche des SiC-Substrats 10. Beispielsweise wird mittels Kathodenzerstäubung (Sputtern) eine etwa 600 nm dicke Nickelschicht aufgebracht. Hierzu wird vorzugsweise zunächst eine etwa 100 nm dicke Nickelschicht aufgebracht, die Schicht mittels Laserbestrahlung getempert und darauf anschließend eine etwa 500 nm dicke Nickelschicht aufgebracht. Durch ein solches Tempern lässt sich eine bessere Verbindung zwischen dem SiC-Substrat 10 und der Drainelektrode 31 erzielen und somit der Durchlasswiderstand der Leistungshalbleiterkomponente 101 verringern. Um eine Oxidation zu verhindern, wird auf die Nickelschicht vorzugsweise z. B. eine Oberflächenschutzschicht aus Gold oder Silber aufgebracht. Dies verhindert, dass beim Löten der
    Drainelektrode 31 deren Benetzbarkeit mit einem Lot aufgrund einer Oxidation der Oberfläche der Drainelektrode 31 abnimmt. Dadurch wird ein besserer Kontaktzustand erreicht. Die Oberflächenschutzschicht besteht z. B. aus Gold oder Silber.
  • Die Leistungshalbleiterkomponente 101 wird durch die oben erwähnten Schritte erhalten.
  • (Experimentelles Ergebnis)
  • 14 zeigt einen Kurvenverlauf, der die experimentell erhaltene Beziehung zwischen dem Verhältnis R2/R1 (siehe 6) der Krümmungsradien und der Ausfallrate des Leistungsmoduls 301 nach einer Temperaturwechselbeanspruchung zeigt. Im Einzelnen wurde das Leistungsmodul 301 1.000 Mal einem Temperaturwechsel von -50°C bis 175°C unterzogen, woraufhin der Leckstrom gemessen wurde. Das Leistungsmodul 301 wurde als ausgefallen bewertet, wenn der Wert des Leckstroms einen Normalwert um drei oder mehr Größenordnungen überschritten hatte.
  • Aus den experimentellen Ergebnissen geht hervor, dass die Ausfallrate reduziert werden kann, wenn das Verhältnis R2/R1 Eins oder größer ist, d. h. wenn der Krümmungsradius R2 dem Krümmungsradius R1 entspricht oder größer ist. Die Ausfallrate steigt rasch an, sobald das Verhältnis R2/R1 unter Eins sinkt, woraus sich ergibt, dass das Verhältnis R2/R1 vorzugsweise größer als Eins ist, d. h., dass der Krümmungsradius R2 vorzugsweise größer als der Krümmungsradius R1 ist, damit die Ausfallrate zuverlässiger reduziert wird.
  • Bei der Untersuchung der isolierenden Schutzschicht 60 eines schadhaften Produkts wurde ein von der Innenkante B2 ausgehender Riss beobachtet. Der Riss ist vermutlich auf den Unterschied der thermischen Längenausdehnungskoeffizienten der Elemente und vor allem auf die von dem Versiegelungselement 390, das von der isolierenden Schutzschicht 60 umgeben ist, auf die isolierende Schutzschicht 60 bei erhöhter Temperatur ausgeübte Spannung ST (2) zurückzuführen.
  • (Wirkungen)
  • Wie oben beschrieben geht ein Riss in der isolierenden Schutzschicht 60 üblicherweise eher vom gekrümmten Abschnitt der Innenkante B2 (6) der isolierenden Schutzschicht 60 aus. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Riss in der isolierenden Schutzschicht 60 von der Innenkante B2 ausgeht, geringer, da der Krümmungsradius R2 größer als der Krümmungsradius R1 ist. Da der Krümmungsradius R1 kleiner als der Krümmungsradius R2 ist, wird zudem sichergestellt, dass der Bereich der isolierenden Schutzschicht 60, der wegen der isolierenden Zwischenschicht 52 und der Sourceelektrode 21 höher liegt, an der Ecke CN des Anschlussbereichs RT eine größere Breite aufweist. In 2 wird konkret eine größere Breite WD des oberen Bereichs der isolierenden Schutzschicht 60 sichergestellt. Dadurch erhöht sich die Beständigkeit der isolierenden Schutzschicht 60 gegenüber einer Spannung ST (2). Einem Reißen der isolierenden Schutzschicht 60 kann hierdurch entgegengewirkt werden.
  • Das Versiegelungselement 390 kann ein wärmehärtendes Harz enthalten. In diesem Fall ist das Versiegelungselement 390 härter als ein Gelmaterial, sodass die vom Versiegelungselement 390 auf die isolierende Schutzschicht 60 ausgeübte Spannung eher groß ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann einem Reißen der isolierenden Schutzschicht 60 auch bei einer solch großen Spannung entgegengewirkt werden. Das Versiegelungselement 390 kann einen in dem wärmehärtenden Harz dispergierten anorganischen Füllstoff enthalten. In diesem Fall kann die von dem Versiegelungselement 390 auf die isolierende
    Schutzschicht 60 ausgehende Spannung größer sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform lässt sich ein Reißen der isolierenden Schutzschicht 60 auch unter einer solchen größeren Spannungen verhindern.
  • Der thermische Längenausdehnungskoeffizient des
  • Versiegelungselements 390 kann größer sein als der thermische Längenausdehnungskoeffizient der isolierenden Schutzschicht 60. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann ein Reißen der isolierenden Schutzschicht 60, das auf durch die unterschiedlichen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten erzeugte Spannungen zurückgeht, wirksam unterdrückt werden.
  • Der thermische Längenausdehnungskoeffizient der isolierenden Zwischenschicht 52 kann kleiner sein als der des Versiegelungselements 390.
  • Dadurch wird ein Reißen der isolierenden Schutzschicht 60 außerhalb der Außenkante der isolierenden Zwischenschicht 52 verhindert.
  • Bei SiC als Material für das SiC-Substrat 10 ist die Durchbruchfeldstärke hoch. Unter Ausnutzung dieser Eigenschaften lässt sich die Breite (seitliche Abmessungen in den 2 und 4) des Bereichs des SiC-Substrats 10 im Anschlussbereich RT auf etwa ein Zehntel der bei Si erforderlichen Breite verringern. Unter diesen Umständen muss auch die Breite der isolierenden Schutzschicht 60 auf etwa ein Zehntel der bei Si erforderlichen Breite verringert werden. Die mechanische Festigkeit der isolierenden Schutzschicht 60 allein durch eine Vergrößerung der Breite der isolierenden Schutzschicht 60 zu gewährleisten, stößt daher auf Schwierigkeiten. Bei der vorliegenden Ausführungsform lässt sich ein spannungsbedingtes Reißen der isolierenden Schutzschicht 60 auch unter diesen Randbedingungen verhindern. Anders ausgedrückt ist die vorliegende Ausführungsform bei einer Verwendung eines SiC-Substrats 10 als Halbleitersubstrat besonders effektiv. Wie nachfolgend im Detail erläutert ist das Material für das Halbleitersubstrat nicht auf SiC beschränkt. Der oben erwähnte Effekt einer höheren Beständigkeit der isolierenden Schutzschicht 60 gegenüber einer Spannung ST (2) wird unabhängig vom Material des Halbleitersubstrats erzielt.
  • Die Dicke des SiC-Substrats 10 kann 100 µm oder weniger betragen. Dies bietet den Vorteil, dass der Widerstand entlang eines in Dickenrichtung verlaufenden elektrischen Pfads gering gehalten werden kann. Andererseits kann sich ein dünnes SiC-Substrat 10 verziehen, wobei der Verzug zu einer Zunahme der auf die isolierende Schutzschicht 60 ausgeübten Spannung führen kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform lässt sich ein durch die Spannungszunahme bedingtes Reißen der isolierenden Schutzschicht 60 verhindern.
  • Die Fläche der Öffnungen OP (4) in der isolierenden Schutzschicht 60 ist vorzugsweise gleich der Hälfte der Fläche des SiC-Substrats 10 oder größer. Dadurch steht für eine elektrische Verbindung nach außen (z. B. eine Bonddrahtverbindung) ein breiterer Bereich der Leistungshalbleiterkomponente 101 zur Verfügung.
  • Der Krümmungsradius R3 (6) ist vorzugsweise kleiner als der Krümmungsradius R1. Erstens ist dadurch an der Ecke CN des Anschlussbereichs RT die Breite des wegen der Sourceelektrode 21 höher liegenden Bereichs der isolierenden Schutzschicht 60 größer (siehe 2). Dies erhöht die Beständigkeit gegenüber einer Spannung ST (2), die auf die Innenkante der sich auf der Sourceelektrode 21 befindenden isolierenden Schutzschicht 60 einwirkt. Dadurch lässt sich einem Reißen der isolierenden Schutzschicht 60 noch weiter entgegenwirken. Zweitens lässt sich die Außenkante B3 der Sourceelektrode 21 auch dann zuverlässiger auf der isolierenden Zwischenschicht 52 (siehe 7) anbringen, wenn es bei einem Fertigungsschritt an der Ecke CN des Anschlussbereichs RT zu einem großen Strukturierungsfehler kommt.
  • Der Krümmungsradius R2 ist größer als der Krümmungsradius R1 (siehe 6), sodass das Auftreten einer Flüssigkeitsansammlung in der Nähe des gekrümmten Abschnitts der Innenkante B2 der isolierenden Schutzschicht 60 nach einem Benetzungsschritt während der Herstellung weniger wahrscheinlich ist. Beispielsweise ist es weniger wahrscheinlich, dass sich nach einem Entwicklungsschritt, bei dem eine die isolierende Schutzschicht 60 bildende Polyimidschicht photolithographisch strukturiert wird, eine Entwickleransammlung ausbildet. Ein durch die Ansammlung bedingtes Problem, üblicherweise ein anormales Erscheinungsbild, kann dadurch entschärft werden. Unter diesem Gesichtspunkt beträgt der Krümmungsradius R2 vorzugsweise wenigstens das 1,5-fache des Krümmungsradius R1.
  • (Modifikationen der Kantenformen)
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzen die Außenkante B1, die Innenkante B2 und die Außenkante B3 in der Nähe der imaginären Linie HA, wie oben unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wurde, jeweils Bogenform, wobei der Krümmungsradius R1, der Krümmungsradius R2 und der Krümmungsradius R3 auf Grundlage der jeweiligen Bogenform berechnet werden können. Die Formen der Kanten sind jedoch nicht auf die in 6 dargestellten beschränkt.
  • Konkret kann der an der Ecke CN gekrümmte Abschnitt der Außenkante B1 der isolierenden Zwischenschicht 52 eine Form besitzen, die im Wesentlichen nicht mehr als Bogen angesehen werden kann. Der Krümmungsradius des an der Ecke CN gekrümmten Abschnitts der Außenkante B1 weist an der auf der imaginären Linie HA gelegenen Stelle L1 auch in diesem Fall üblicherweise einen Minimalwert auf. Auf diese Weise lässt sich der Krümmungsradius R1 an der
    Stelle L1 berechnen. Befindet sich der Minimalwert des gekrümmten Abschnitts der Außenkante B1 dagegen an einer Stelle abseits der gedachten Linie HA, dann kann der Minimalwert als Krümmungsradius R1 berechnet werden. Der Krümmungsradius einer bestimmten Stelle einer Kurve kann hierbei durch Anpassen eines Bogens an die Kurve in einem Bereich von 10 µm Durchmesser um die Stelle herum bestimmt werden.
  • Ebenso kann der an der Ecke CN gekrümmte Abschnitt der Innenkante B2 der isolierenden Schutzschicht 60 eine Form aufweisen, die im Wesentlichen nicht mehr als Bogen angesehen werden kann. Der Krümmungsradius des an der Ecke CN gekrümmten Abschnitts der Innenkante B2 weist an der auf der imaginären Linie HA gelegenen Stelle L2 auch in diesem Fall üblicherweise einen Minimalwert auf. Auf diese Weise lässt sich der Krümmungsradius R2 an der auf der gedachten Linie HA gelegenen Stelle berechnen. Befindet sich der Minimalwert des gekrümmten Abschnitts der Innenkante B2 dagegen an einer Stelle abseits der imaginären Linie HA, dann kann der Minimalwert als Krümmungsradius R2 berechnet werden. Der Krümmungsradius einer bestimmten Stelle einer Kurve kann hierbei durch Anpassen eines Bogens an die Kurve in einem Bereichs von 10 µm Durchmesser um die Stelle herum bestimmt werden.
  • Ebenso kann der an der Ecke CN gekrümmte Abschnitt der Außenkante B3 der Sourceelektrode 21 eine Form aufweisen, die im Wesentlichen nicht mehr als Bogen angesehen werden kann. Der Krümmungsradius des an der Ecke CN gekrümmten Abschnitts der Außenkante B3 weist an der auf der imaginären Linie HA gelegenen Stelle L3 auch in diesem Fall üblicherweise einen Minimalwert auf. Auf diese Weise kann der Krümmungsradius R3 an der auf der imaginären Linie HA gelegenen Stelle berechnet werden. Befindet sich der Minimalwert des gekrümmten Abschnitts der Außenkante B3 dagegen an einer Stelle abseits der imaginären Linie HA, dann kann der Minimalwert als Krümmungsradius R3 berechnet werden. Der Krümmungsradius einer bestimmten Stelle einer Kurve kann hier durch Anpassen eines Bogens an die Kurve in einem Bereich von 10 µm Durchmesser um die Stelle herum bestimmt werden.
  • Die Werte für den Krümmungsradius R1, den Krümmungsradius R2 und den Krümmungsradius R3 an der Ecke CN stellen Werte für in Richtung des Rands des SiC-Substrats 10 hin konvexe Kurvenformen dar. In entgegengesetzter Richtung konvexe Formen werden bei der Berechnung der o. g. Krümmungsradien ignoriert.
  • (Andere Modifikationen)
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde der Fall ausführlich beschrieben, bei dem die Gatestruktur als planare Gatestruktur ausgebildet ist, die Gatestruktur kann jedoch auch als grabenförmige Gatestruktur (Trench-Gate) ausgeführt sein. Bisher wurde ein n-Kanal-MOSFET beschrieben, durch Vertauschen der p-Leitungseigenschaft und der n-Leitungseigenschaft kann aber auch ein p-Kanal-MOSFET hergestellt werden. Es wurde der Fall beschrieben, bei dem die Halbleiterschicht 13 im Anschlussbereich RT den Schutzringbereich 13d aufweist, es kann jedoch auch eine Struktur für einen Dotierungsbereich im Anschlussbereich RT gewählt werden, die sich für die Durchbruchspannung eignet, die für die Leistungshalbleiterkomponente 101 gefordert ist.
  • Es wurde ein Fall beschrieben, bei dem ein SiC-Substrat das Halbleitersubstrat bildet, d. h. ein Substrat, das vollständig aus SiC besteht, anstelle des SiC-Substrats kann jedoch auch ein Halbleitersubstrat mit einem SiC-Anteil und einem Anteil aus einem von SiC verschiedenen Halbleiter verwendet werden. Alternativ kann auch ein keinen SiC-Anteil enthaltendes Halbleitersubstrat, üblicherweise ein Silicium (Si)-Substrat, verwendet werden.
  • Es wurde eine als MOSFET ausgebildete Leistungshalbleiterkomponente ausführlich beschrieben, die Leistungshalbleiterkomponente ist jedoch nicht auf einen MOSFET beschränkt. Bei der Leistungshalbleiterkomponente handelt es sich z. B. um ein Schaltelement, ein Diodenelement oder eine Kombination aus beiden. Bei dem Schaltelement handelt es sich beispielsweise um einen Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MISFET) oder einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT). Das Diodenelement ist z. B. eine Schottky-Sperrschichtdiode.
  • Anstelle der Temperatursensordiode 40 kann ein anderes Messelement vorgesehen sein. Der Sensorelektrodenanschluss 93 und die Temperatursensordiode 40 können weggelassen werden.
  • <Ausführungsform 2 >
  • (Aufbau)
  • 15 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Leistungsmoduls 302 (Leistungshalbleiterbauelements) gemäß Ausführungsform 2 in einer Querschnittsansicht. 16 zeigt eine schematische Teildarstellung eines Bereichs von 15 im Querschnitt. 17 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus einer in dem Leistungsmodul 301 aufgenommenen Leistungshalbleiterkomponente 102 (Leistungshalbleiterbauelement) in einer Querschnittsansicht.
  • Auf der Sourceelektrode 21 der Leistungshalbleiterkomponente 102 (17) befindet sich eine Metallschicht 22. Die Metallschicht 22 besitzt eine äußere Endfläche (die rechte Seitenfläche der Metallschicht 22 in den 16 und 17). Die äußere Endfläche und die innere Endfläche der isolierenden Schutzschicht 60 (die linke Seitenfläche der isolierenden Schutzschicht 60 in den 16 und 17) liegen einander gegenüber. Die äußere Endfläche der Metallschicht 22 und die innere Endfläche der isolierenden Schutzschicht 60 berühren sich bei der vorliegenden Ausführungsform. Konkret berührt die Metallschicht 22 die Innenkante B2 der isolierenden Schutzschicht 60. Ferner kann sich bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 16 und 17 dargestellt ist, die gesamte äußere Endfläche der Metallschicht 22 in Kontakt mit der inneren Endfläche der isolierenden Schutzschicht 60 befinden. Die Metallschicht 22 füllt einen durch die Öffnungen OP in der isolierenden Schutzschicht 60 gebildeten Raum teilweise aus. Vorzugsweise befindet sich die Metallschicht 22 nur innerhalb der Öffnungen OP in der isolierenden Schutzschicht 60. Die Metallschicht 22 ist vorzugsweise eine galvanisch aufgebrachte Schicht. Die Sourceelektrode 21 besteht beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und die Metallschicht 22 aus Nickel und/oder Kupfer. Vorzugsweise ragt die isolierende Schutzschicht 60 in Dickenrichtung (eine in 17 vertikale Richtung) über die Metallschicht 22 hinaus. Die Seitenfläche der isolierenden Schutzschicht 60 an der Innenkante B2 schließt mit einer Richtung in der Ebene (in 16 eine horizontale Richtung) einen Winkel AG 1 ein, an der Außenkante den Winkel AG2. Der Winkel AG 1 ist vorzugsweise kleiner als 90°, bevorzugter 60° oder kleiner, und noch bevorzugter 45° oder kleiner. Der Winkel AG1 entspricht üblicherweise im Wesentlichen dem Winkel AG2. Der übrige Aufbau entspricht im Wesentlichen dem der oben angegebenen Leistungshalbleiterkomponente 101 (7: Ausführungsform 1), sodass gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und diese nicht erneut beschrieben werden.
  • Das Leistungsmodul 302 weist eine Lötschicht 351 auf (15). Die Lötschicht 351 verbindet den Leitungsträger 371 mit der Metallschicht 22 (16). Das Versiegelungselement 390 (16) bedeckt die Sourceelektrode 21 der Leistungshalbleiterkomponente 102 vermittelt über die Metallschicht 22. Somit sind die Leitungsträger des Leistungsmoduls 302 über Lötschichten mit der Oberseite und der Unterseite der Leistungshalbleiterkomponente 102 verbunden. Der übrige Aufbau entspricht im Wesentlichen dem des oben angegebenen Leistungsmoduls 301 (1 und 2: Ausführungsform 1), sodass gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht noch einmal beschrieben werden.
  • (Herstellungsverfahren)
  • 18 zeigt ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Leistungshalbleiterkomponente 102 gemäß Ausführungsform 2. Schritte, die denen von Ausführungsform 1 ähneln (8) können vor und in Schritt S6 ausgeführt werden. Bei der Ausführungsform 2 wird in Schritt S7 die Metallschicht 22 auf die Sourceelektrode 21 aufgebracht (18). Der Fall, bei dem in diesem Schritt eine Galvanotechnik eingesetzt wird, wird weiter unten ausführlich beschrieben.
  • Zunächst wird die Oberfläche der Sourceelektrode 21 mittels Plasmareinigung oder Sputtern gereinigt. Hierbei werden organische Rückstände auf der Sourceelektrode 21 durch die von dem Plasma oder Sputtern bewirkte oxidative Zersetzung entfernt. Anschließend wird die Oberfläche der Sourceelektrode 21 mit einem säurehaltigen Reinigungsmittel oder dergleichen entfettend geätzt. Dies führt zu einem Aufrauen der Oberfläche der Sourceelektrode 21, wodurch die Reaktivität gegenüber einer Prozessflüssigkeit in einem nachfolgenden Schritt höher ist. Als Nächstes wird die Oberfläche mit Zinkat behandelt. Konkret wird eine Zinkschicht unter gleichzeitigem Entfernen einer Oberflächenoxidschicht der Sourceelektrode 21 aufgebracht.
  • Als Nächstes wird eine stromlose Vernickelung der Beschichtung vorgenommen. Konkret wird die Oberfläche (z. B. eine mit Zn beschichtete Al-Legierung) der Sourceelektrode 21 zunächst in eine Lösung zur stromlosen Vernickelung getaucht. Zn ist aufgrund seines niedrigeren Standard-Redoxpotentials unedler als Ni, sodass auf der Al-Legierung Ni abgeschieden wird. Sobald die Oberfläche mit Ni bedeckt ist, wird Ni aufgrund der Wirkung eines in der Beschichtungslösung enthaltenen Reduktionsmittels autokatalytisch abgeschieden. Bei der autokatalytischen Abscheidung wird in die abgeschiedene Schicht jedoch eine Komponente des Reduktionsmittels so eingebaut, dass die stromlos abgeschiedene Ni-Schicht zu einer Legierung und bei hoher Konzentration des Reduktionsmittels amorph wird. Als Reduktionsmittel wird üblicherweise Phosphinsäure verwendet, sodass die stromlos abgeschiedene Ni-Schicht P enthält. Die Dicke der stromlos abgeschiedenen Ni-Schicht beträgt vorzugsweise 1 µm oder mehr, besonders bevorzugt 3 µm oder mehr, und entspricht beispielsweise etwa 5 µm.
  • Die wie oben angegeben stromlos aufgebrachte Ni-Schicht wird einer stromlosen Au-Substitutions-Beschichtung unterzogen. Mit der stromlosen Au-Substitutions-Beschichtung eine Dicke von mehr als 0,1 µm zu erreichen ist schwierig, sodass eine mit der stromlosen Au-Substitutions-Beschichtung geschaffene Dicke üblicherweise etwa 0,05 µm beträgt, eine stromlos geschaffene Au-Substitutions-Beschichtung mit dieser Dicke reicht jedoch als Unterlage für die Lotschicht 351 aus.
  • Damit hat man die Leistungshalbleiterkomponente 102 erhalten. Um mit der so hergestellten Leistungshalbleiterkomponente 102 ein Leistungsmodul 302 zu erhalten, werden zunächst der Leitungsträger 371 und der Leitungsträger 372 mit Hilfe der Lötschicht 351 und der Lötschicht 361 mit der Oberseite bzw. der Unterseite der Leistungshalbleiterkomponente 102 verbunden. Anschließend wird das Versiegelungselement 390 durch Versiegeln mit einem Gießharz gebildet.
  • (Experimentelles Ergebnis)
  • 19 zeigt einen Kurvenverlauf, der die experimentell erhaltene Beziehung zwischen der Dicke der Metallschicht 22 der Leistungshalbleiterkomponente 102 des Leistungsmoduls 302 (16) und der Zeit bis zum Ausfall der Leistungshalbleiterkomponente 102 bei einem Kurzschluss darstellt. Aus dem Ergebnis ergab sich, dass die Dicke der Metallschicht 22 vorzugsweise 1 µm oder mehr, und noch bevorzugter 3 µm oder mehr betragen sollte um eine längere Standzeit zu erhalten.
  • (Wirkungen)
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform lässt sich die Zeit, bis die Leistungshalbleiterkomponente 102 bei einem Kurzschluss ausfällt, aufgrund der Wärmekapazität der sich auf der Sourceelektrode 21 befindenden Metallschicht 22 verlängern. Dadurch nimmt die Beständigkeit gegenüber einem kurzzeitigen Kurzschluss zu. Auch bei einem langandauernden Kurzschlusses kann, wenn die Zeit bis zum Ausfall hinreichend lang ist, gewährleistet werden, dass ein an die Leistungshalbleiterkomponente 102 angeschlossener Schaltkreis eine Schutzfunktion ausübt. Hierdurch lässt sich ein Ausfall der Leistungshalbleiterkomponente 102 verhindern.
  • Bei der Metallschicht 22 handelt es sich vorzugsweise um eine galvanisch aufgebrachte Schicht. Dadurch lässt sich die Metallschicht 22 mit einer im Vergleich zu einer Abscheidung im Vakuum wie z. B. Aufdampfen oder Sputtern höheren Abscheiderate aufbringen. Dadurch kann die Metallschicht 22 auch dann, wenn sie sehr dick ist, mit hoher Produktivität gebildet werden.
  • Die Metallschicht 22 besitzt eine Außenkante, die sich in Kontakt mit der Innenkante B2 der isolierenden Schutzschicht 60 befindet. Anders als bei der Sourceelektrode 21 führt die Metallschicht 22 somit nicht zu einem Höherlegen des obersten Bereichs der isolierenden Schutzschicht 60. Dadurch lässt sich das Aspektverhältnis im Vergleich zu einem Fall, bei dem zum Erhöhen der Wärmekapazität lediglich die Sourceelektrode 21 dicker ausgeführt wird, gering halten. Folglich wird eine durch die Vergrößerung des Aspektverhältnisses bedingte Minderung der Festigkeit der isolierenden Schutzschicht 60 vermieden. Dementsprechend kann einem Reißen der isolierenden Schutzschicht 60 so zuverlässiger entgegengewirkt werden.
  • Die Metallschicht 22 füllt den durch die Öffnungen OP in der isolierenden Schutzschicht 60 gebildeten Raum teilweise aus. Dadurch fällt die vom Versiegelungselement 390 auf die isolierende Schutzschicht 60 ausgeübte Spannung ST1 (16) kleiner aus als die Spannung ST (2) bei der Ausführungsform 1. Ein Reißen der isolierenden Schutzschicht 60 kann dadurch zuverlässiger verhindert werden.
  • Der Krümmungsradius R2 ist größer als der Krümmungsradius R1 (siehe 6), sodass einem Reißen der isolierenden Schutzschicht 60 aufgrund der von der Metallschicht 22 auf sie ausgeübten Spannung ST2 (16) aus einem ähnlichen Grund entgegengewirkt wird wie beim Verhindern eines Reißens der isolierenden Schutzschicht 60 aufgrund der von dem Versiegelungselement 390 auf sie ausgeübten Spannung ST (2: Ausführungsform 1).
  • Der Winkel AG1 der isolierenden Schutzschicht beträgt vorzugsweise 60° oder weniger und besonders bevorzugt 45° oder weniger. Unter diesen Umständen kann eine Verringerung oben angegebene Spannung ST2 erreicht werden.
  • Wenn für die Metallschicht 22 ein zum Löten geeignetes Material verwendet wird, kann der Leitungsträger 371 mit der Leistungshalbleiterkomponente 102 über eine Lotschicht 351 anstatt über einen Bonddraht 350 verbunden werden. Dadurch lässt sich ein geringerer Übergangswiderstand erreichen. Durch die Ausbildung der Lötschicht 351 und des Leitungsträgers 371 wird der Leistungshalbleiterkomponente 102 an deren Oberseite und Unterseite die Wärmekapazität der Lötschicht und des Leitungsträgers hinzugefügt. Die Zeit bis zum Ausfall der Leistungshalbleiterkomponente 102 bei einem Kurzschluss kann dadurch weiter verlängert werden.
  • Da der Krümmungsradius R2 größer ist als der Krümmungsradius R1 (siehe 6), ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass sich in der Nähe des gekrümmten Abschnitts der Innenkante B2 der isolierenden Schutzschicht 60 während der Herstellung bei der galvanischen Beschichtung in den Öffnungen OP der isolierenden Schutzschicht 60 eine Flüssigkeitsansammlung bildet. Ein durch die lokale Oxidation in der Flüssigkeitsansammlung bedingtes anormales Erscheinungsbild kann dadurch entschärft werden. Nach Maßgabe des von den verantwortlichen Erfindern durchgeführten Experiments, beträgt der Krümmungsradius R2 unter diesem Gesichtspunkt vorzugsweise wenigstens das 1,5-fache des Krümmungsradius R1.
  • Vorzugsweise ragt die isolierende Schutzschicht 60 in Dickenrichtung (vertikale Richtung in 17) über die Metallschicht 22 hinaus. Die Gefahr eines Auslaufens von geschmolzenem Lot aus den Öffnungen OP der isolierenden Schutzschicht 60 während der Ausbildung der Lotschicht 351 (15) auf der Metallschicht 22 ist somit geringer. Eine übermäßige Ausbreitung der Lotschicht 351 wird dadurch verhindert.
  • <Ausführungsform 3 >
  • 20 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus einer Leistungshalbleiterkomponente 103 (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 3 in einer Querschnittsansicht. Die vorliegende Ausführungsform weist anstelle der isolierenden Zwischenschicht 51 und der isolierenden Zwischenschicht 52 (7) eine isolierenden Zwischenschicht 51A und eine isolierende Zwischenschicht 52A auf. Die isolierende Zwischenschicht 51A und die isolierende Zwischenschicht 52A enthalten Silicium, Bor und Phosphor. Die isolierende Zwischenschicht 51A und die isolierende Zwischenschicht 52A enthalten vorzugsweise ein aus den oben genannten Materialien hergestelltes Glas, d. h. Borphosphorsilicatglas (BPSG), sie können auch aus BPSG gebildet sein. Die Sourceelektrode 21A weist Korngrenzen auf, wobei ihre Oberfläche Vertiefungen DT aufweist, die sich an den Korngrenzen CB befinden.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der Leistungshalbleiterkomponente 103 beschrieben. Zunächst werden die Schritte vor und in dem in 10 dargestellten Schritt wie bei Ausführungsform 1 ausgeführt. Danach werden die isolierende Zwischenschicht 51A und die isolierende Zwischenschicht 52A unter Einsatz von Silikatglas gebildet, das etwa 1,5 bis 3,5 Gew.-% Bor und etwa 6,0 bis 9,0 Mol-% Phosphor enthält. Als Nächstes erfolgt die Herstellung der Sourceelektrode 21A wie bei Ausführungsform 1. Anschließend wird die Sourceelektrode 21A getempert. Dadurch erhält die Sourceelektrode 21 die oben bezeichnete Struktur. Die Wärmebehandlung erfolgt vorzugsweise mit einer Temperatur von 400 °C oder mehr. Die anschließenden Schritte zur Herstellung der Leistungshalbleiterkomponente 103 ähneln denen für die Ausführungsform 1. Das Tempern der Sourceelektrode 21A erfolgt vorzugsweise nach dem Abscheiden der Sourceelektrode 21A und vor der Ausbildung der isolierenden Schutzschicht 60.
  • Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren kann die Oberflächenrauheit der isolierenden Zwischenschicht 52A größer sein als die der Halbleiterschicht 13, und die Oberflächenrauheit der Sourceelektrode 21A kann größer sein als die der isolierenden Zwischenschicht 52A. Durch die größere Oberflächenrauheit der isolierenden Zwischenschicht 52A erhöht sich die Haftung zwischen der isolierenden Zwischenschicht 52A und der isolierenden Schutzschicht 60. Durch die größere Oberflächenrauheit der Sourceelektrode 21A erhöht sich die Haftung zwischen der Sourceelektrode 21A und der isolierenden Schutzschicht 60. Ein Ablösen der isolierenden Schutzschicht 60 bei einer Temperaturwechselbeanspruchung wird dadurch verhindert.
  • Zur Berechnung der Oberflächenrauheit kann eine in einem dem Ausschnitt von 20 entsprechenden optischen Mikroskopbild erkennbare Grenzfläche verwendet werden. Der Bereich zum Messen der Oberflächenrauheit wird so gewählt, dass er nicht durch Unebenheiten beeinflusst wird, die durch eine Kombination von Elementen der Leistungshalbleiterkomponente 103 bedingt sind. Beispielsweise darf sich eine durch die Gegenwart einer MOS-Gatestruktur bedingte Stufe auf der Oberfläche der Sourceelektrode 21A nicht in einem Oberflächenrauheitswert widerspiegeln. Daher darf die Oberflächenrauheit der Sourceelektrode 21A beispielsweise nur in einen Bereich gemessen werden, in dem sich die MOS-Gatestruktur nicht befindet. Eine Referenzlänge für die Berechnung der Oberflächenrauheit hängt von der Größe des oben erwähnten Messbereichs ab und beträgt z. B. etwa 10 µm. Bei einer Halbleiterschicht mit Grabenstruktur wird der Messbereich für die Oberflächenrauheit so gewählt, dass er nicht durch die Grabenstruktur beeinträchtigt wird.
  • (Wirkungen)
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind in der isolierenden Zwischenschicht 52 Silicium, Bor und Phosphor enthalten. Die Dickenänderung an der Kante der isolierenden Zwischenschicht 52 verläuft daher wahrscheinlich glatt. Dadurch lassen sich Unregelmäßigkeiten in der Form der die isolierende Zwischenschicht 52 bedeckenden Schicht in der Nähe der Kante der isolierenden Zwischenschicht 52 vermeiden. Ein Ablösen der die isolierende Zwischenschicht 52 bedeckenden Schicht in der Nähe der Kante der isolierenden Zwischenschicht 52 lässt sich hierdurch vermeiden. Insbesondere kann ein Ablösen der isolierenden Schutzschicht 60 in der Nähe des Außenkante der isolierenden Zwischenschicht 52 vermieden werden.
  • Andererseits verläuft die Kante der isolierenden Zwischenschicht 52 wie oben beschrieben stufenlos, wodurch sich an der Sourceelektrode 21 keine ausgeprägte, durch die Kante bedingte Stufe VL (7 und 17: Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2) bildet. Dadurch geht der durch die Stufe VL bewirkte Verankerungseffekt zwischen der Sourceelektrode 21 und der isolierenden Schutzschicht 60 nahezu verloren. Dies führt zu einer Verringerung der Adhäsion zwischen der Sourceelektrode 21 und der isolierenden Schutzschicht 60, die der vorliegenden Ausführungsform gemäß jedoch aus folgendem Grund ausgeglichen wird.
  • Die Sourceelektrode 21 weist eine Oberfläche mit Vertiefungen DT auf, die sich an den Korngrenzen CB befinden. Die Vertiefungen DT können der Sourceelektrode 21 eine ausreichend große Oberflächenrauheit verleihen. Hierdurch lässt sich die Adhäsion zwischen der Sourceelektrode 21 und der isolierenden Schutzschicht 60 verbessern.
  • <Ausführungsform 4>
  • (Aufbau)
  • 21 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus eines Leistungsmoduls 304 (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht, wobei der Bildausschnitt in etwa dem von 16 entspricht (Ausführungsform 2). 22 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus einer in dem Leistungsmodul 304 (21) enthaltenen Leistungshalbleiterkomponente 104 (Leistungshalbleiterbauelements) in einer Querschnittsansicht.
  • Die Metallschicht 22 besitzt eine äußere Endfläche FE. Die isolierende Schutzschicht 60 besitzt eine der äußeren Endfläche FE der Metallschicht 22 gegenüber liegende innere Endfläche FI. Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich zwischen der inneren Endfläche FI der isolierenden Schutzschicht 60 und der dieser gegenüber liegenden äußeren Endfläche FE der Metallschicht 22 ein Spalt 70. Der Spalt 70 trennt die innere Endfläche FI der isolierenden Schutzschicht 60 von der äußeren Endfläche FE der Metallschicht 22 zumindest teilweise, wobei der Spalt 70 in dem in den 21 und 22 dargestellten Beispiel die innere Endfläche FI der isolierenden Schutzschicht 60 und die äußere Endfläche FE der Metallschicht 22 vollständig trennt. Der Spalt 70 bildet hierbei einen Raum, der eine kleine Distanz zwischen der inneren Endfläche FI der isolierenden Schutzschicht 60 und der äußeren Endfläche FE der Metallschicht 22 schafft, wobei der kleine Abstand beispielsweise 0,01 µm oder mehr und 10 µm oder weniger beträgt.
  • Der übrige Aufbau entspricht im Wesentlichen dem der oben angegebenen Leistungshalbleiterkomponente 102 (17: Ausführungsform 2), sodass gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht noch einmal beschrieben werden.
  • (Herstellungsverfahren)
  • Schritte, die denen in Ausführungsform 2 ähneln, können vor und in Schritt S6 (18) durchgeführt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die unten beschriebene Bearbeitung in Schritt S7 (18).
  • Zunächst wird die Oberfläche der Sourceelektrode 21 wie in Ausführungsform 2 mittels Plasmareinigen oder Sputtern gereinigt. Hierbei werden organische Rückstände auf der Sourceelektrode 21 durch die von dem Plasma oder Sputtern bewirkte oxidative Zersetzung entfernt.
  • Als Nächstes wird die Oberfläche zur Ausbildung einer Zinkbeschichtung verzinkt. Auf diese Schicht wird mit einem stromlosen Galvanisierungsprozess eine Nickelschicht aufgebracht. Auf die stromlos aufgebrachte Ni-Schicht wird eine stromlos geschaffene Au-Substitutions-Schicht aufgebracht. Die Herstellung der Metallschicht 22 erfolgt wie oben beschrieben durch galvanische Abscheidung. In diesem Fall lässt sich die Metallschicht 22 mit einer höheren Abscheiderate aufbringen als mit Aufdampfen oder Sputtern. Dadurch kann die Metallschicht 22 auch dann, wenn sie sehr dick ist, mit hoher Produktivität gebildet werden. Wenn es auf eine solche Produktivität nicht ankommt, kann auch ein anderes Verfahren, wie z. B. Aufdampfen und Sputtern, eingesetzt werden.
  • Als Nächstes wird die Galvanisierungslösung in einem Reinigungsvorgang entfernt. Die bei der Reinigung verwendete Flüssigkeit (z. B. reines Wasser) wird anschließend durch Schleudern und Ähnliches entfernt.
  • Anschließend erfolgt eine Wärmebehandlung in z. B. einem Brennofen. Dabei wird der Spalt 70 zwischen der isolierenden Schutzschicht 60 und der sich auf der Sourceelektrode 21 befindenden Metallschicht 22 gebildet. Wenn die Temperatur der Wärmebehandlung zu niedrig ist, kann sich der Spalt 70 möglicherweise gar nicht oder nur unzureichend ausbilden. Die Temperatur der Wärmebehandlung beträgt daher vorzugsweise 60°C oder mehr, und noch bevorzugter 80°C oder mehr. Wenn die Temperatur der Erwärmung andererseits zu hoch ist, wird die Benetzbarkeit der Metallschicht 22 für ein Lot möglicherweise aufgrund einer Oxidation der Oberfläche zu stark verringert. Außerdem kann sich bei einer zu hohen Wärmebehandlungstemperatur ein zu großer Spalt 70 bilden. Die Temperatur der Wärmebehandlung beträgt daher vorzugsweise 250 °C oder weniger, und noch bevorzugter 150 °C oder weniger.
  • 23 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Bereichs von 22. Die in 23 erkennbare Schicht 71 wurde aus elektronenmikroskopischen Gründen gebildet und ist kein Bestandteil der Leistungshalbleiterkomponente.
  • (Wirkungen)
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der Spalt 70 zwischen der Metallschicht 22 und der isolierenden Schutzschicht 60. Dadurch lässt sich der oben bei Ausführungsform 2 unter Bezugnahme auf 16 beschriebene Effekt einer Reduzierung der Spannung ST2 deutlich verbessern. Ein Reißen der isolierenden Schutzschicht 60 kann dadurch noch besser verhindert werden.
  • <Ausführungsform 5>
  • 24 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus einer Leistungshalbleiterkomponente 105 (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 5 in einer Querschnittsansicht, wobei der Bildausschnitt in etwa dem von 22 entspricht.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform werden anstelle der isolierenden Zwischenschicht 50 (22: Ausführungsform 4) die isolierenden Zwischenschichten 51A und 52A (20: Ausführungsform 3) verwendet. Zudem wird anstelle der Sourceelektrode 21 (22: Ausführungsform 4) die Sourceelektrode 21A (20: Ausführungsform 3) verwendet.
  • Der übrige Aufbau entspricht im Wesentlichen dem der oben angegebenen Leistungshalbleiterkomponente 104 (22: Ausführungsform 4), sodass gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht noch einmal beschrieben werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Leistungshalbleiterkomponente 105 im Wesentlichen ähnlich wie die Leistungshalbleiterkomponente 104 (21: Ausführungsform 4), die das Leistungsmodul 304 bildet, ein Leistungsmodul bilden.
  • <Ausführungsform 6>
  • 25 zeigt eine schematische Teildarstellung des Aufbaus einer Leistungshalbleiterkomponente 106 (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß Ausführungsform 6 in einer Querschnittsansicht, wobei der Bildausschnitt in etwa dem von 24 entspricht. Bei der vorliegenden Ausführungsform berühren sich die innere Endfläche FI der isolierenden Schutzschicht 60 und die äußere Endfläche FE der Metallschicht 22 nur zum Teil. Der Spalt 70 trennt die innere Endfläche FI der isolierenden Schutzschicht 60 somit nur teilweise von der äußeren Endfläche FE der Metallschicht 22. Vorzugsweise sind dem Spalt 70 bezogen auf die Dickenrichtung (in 25 die vertikale Richtung) 50 % oder mehr der äußeren Endfläche FE der Metallschicht 22 zugewandt. Noch bevorzugter reicht der Spalt 70 nicht bis zur Oberfläche (in 25 die Oberseite) der Sourceelektrode 21A und weist somit einen wie in 25 dargestellten Abstand zu dieser Oberfläche auf. In diesem Fall berühren sich die Metallschicht 22 und die isolierende Schutzschicht 60 auf der Sourceelektrode 21A.
  • Der übrige Aufbau entspricht im Wesentlichen dem der oben angegebenen Leistungshalbleiterkomponente 105 (24: Ausführungsform 5), sodass gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht noch einmal beschrieben werden. Das Merkmal, gemäß dem sich die Metallschicht 22 und die isolierende Schutzschicht 60 berühren und gleichzeitig einen Spalt 70 wie in Ausführungsform 6 (25) ausbilden, kann auf die Leistungshalbleiterkomponente 104 der Ausführungsform 4 (22) angewandt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Leistungshalbleiterkomponente 106 im Wesentlichen ähnlich wie die Leistungshalbleiterkomponente 104 (21: Ausführungsform 4), die das Leistungsmodul 304 bildet, ein Leistungsmodul bilden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform berühren sich die innere Endfläche FI der isolierenden Schutzschicht 60 und die äußere Endfläche FE der Metallschicht 22. Ein solcher Berührungsbereich verhindert, dass Feuchtigkeit von außen in die Oberfläche der Sourceelektrode 21A eindringt. Dadurch wird ein Korrodieren der Sourceelektrode 21A verhindert. Die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleiterkomponente 106 kann dadurch verbessert werden.
  • Konkret ist, wenn sich die Metallschicht 22 und die isolierende Schutzschicht 60 auf der Sourceelektrode 21A wie in 25 dargestellt berühren, die Oberfläche der Sourceelektrode 21A zwischen der Metallschicht 22 und der isolierenden Schutzschicht 60 abgedeckt. Eine durch Eindringen von Feuchtigkeit bedingte Korrosion der Sourceelektrode 21A wird dadurch noch besser verhindert. Dies kann zu einer weiteren Verbesserung der Zuverlässigkeit der Leistungshalbleiterkomponente 106 führen.
  • <Ausführungsform 7>
  • Als Ausführungsform 7 wird ein Stromrichter beschrieben, bei dem ein Leistungsmodul (Leistungshalbleiterbauelement) gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 6 verwendet wird. Die Verwendung ist nicht auf den Einsatz für einen bestimmten Stromrichter beschränkt, jedoch wird nachfolgend ein Stromrichter in Form eines Dreiphasen-Inverters ausführlich beschrieben.
  • 26 zeigt ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung des Aufbaus eines Stromrichtersystems, bei dem ein Stromrichter 500 gemäß Ausführungsform 7 eingesetzt wurde. Das Stromrichtersystem umfasst eine Energieversorgung 400, den Stromrichter 500 und eine Last 600.
  • Die Energieversorgung 400 ist eine Gleichspannungsversorgung, die den Stromrichter 500 mit einer Gleichspannung versorgt. Die Energieversorgung 400 kann in verschieden Ausgestaltungen ausgebildet sein und beispielsweise von einem Gleichstromsystem, einer Solarzelle oder einer Speicherbatterie gebildet sein, als Gleichrichterschaltung oder als Gleichrichter ausgebildet sein, der an ein Wechselstromsystem angeschlossen ist. Die Energieversorgung 400 kann als ein Gleichspannungswandler ausgebildet sein, um die eine vom Gleichspannungssystem ausgegebenen Gleichspannung in eine vorgegebene Spannung umzuwandeln.
  • Bei dem Stromrichter 500 handelt es sich um einen Dreiphasen-Inverter, der zwischen die Energieversorgung 400 und die Last 600 geschaltet ist. Der Stromrichter 500 wandelt die von der Energieversorgung 400 zugeführte Gleichspannung in Wechselspannung um und führt die Wechselspannung der Last 600 zu. Der Stromrichter 500 enthält eine Wechselrichterhauptschaltung 501 zur Umwandlung der Gleichspannung in die Ausgangswechselspannung und eine Steuerschaltung 503 für die Ausgabe eines Steuersignals an die Wechselrichterhauptschaltung zum Steuern der Wechselrichterhauptschaltung 501.
  • Bei der Last 600 handelt es sich um einen Drehstrommotor, der über die vom Stromrichter 500 zugeführte Wechselspannung angesteuert wird. Der Motor ist nicht auf eine bestimmte Anwendung beschränkt und kann bei diversen Arten elektrischer Anlagen angebracht sein. Der Motor kann z. B. bei Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Aufzügen oder Klimaanlagen eingesetzt werden.
  • Nachfolgend wird der Stromrichter 500 ausführlich beschrieben. Die Wechselrichterhauptschaltung 501 enthält Schaltelemente und Freilaufdioden (nicht dargestellt). Durch Schalten der Schaltelemente wird die von der Energieversorgung 400 zugeführte Gleichspannung in Wechselspannung umgewandelt und der Last 600 zugeführt. Die Wechselrichterhauptschaltung 501 kann verschiedene konkrete Schaltungskonfigurationen aufweisen, wobei die Wechselrichterhauptschaltung 501 der Ausführungsform 7 eine zweistufige Dreiphasen-Vollbrückenschaltung ist und sechs Schaltelemente und sechs antiparallel zu den jeweiligen Schaltelementen geschaltete Freilaufdioden enthalten kann. Die Schaltelemente und/oder die Freilaufdioden der Wechselrichterhauptschaltung 501 sind in Form eines Halbleitermoduls 502 ausgebildet, das einem der oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 6 entspricht. Jeweils zwei der sechs Schaltelemente sind so in Reihe geschaltet, dass drei Paare mit einem oberen und unteren Zweig gebildet werden. Die oberen und unteren Zweige bilden die jeweiligen Phasen (eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase) der Vollbrückenschaltung. Die Last 600 ist mit den Ausgangsanschlüssen der jeweiligen oberen und unteren Zweige, d. h. den drei Ausgangsanschlüssen der Wechselrichterhauptschaltung 501 verbunden.
  • Die Wechselrichterhauptschaltung 501 enthält eine Ansteuerschaltung (nicht dargestellt) zum Ansteuern von jedem der Schaltelemente der Wechselrichterhauptschaltung 501. Die Ansteuerschaltung kann in das Halbleitermodul 502 integriert ausgeführt oder getrennt vom Halbleitermodul 502 in der Wechselrichterhauptschaltung 501 angeordnet sein. Die Ansteuerschaltung erzeugt ein Ansteuersignal zum Ansteuern der Schaltelemente und führt das Ansteuersignal der Steuerelektrode eines jeweiligen Schaltelements zu. Konkret gibt die Ansteuerschaltung an die Steuerelektrode der jeweiligen Schaltelemente ein einem Steuersignal der der weiter unten beschriebenen Steuerschaltung 503 entsprechendes Ansteuersignal zum Überführen eines Schaltelements in den Ein-Zustand und ein Ansteuersignal zum Überführen des Schaltelements in den Aus-Zustand aus. Bei dem Ansteuersignal handelt es sich um ein Spannungssignal (ein Ein-Signal), das zum Aufrechterhalten des Ein-Zustands eines Schaltelements einer Schwellenspannung des Schaltelements entspricht oder größer ist, bzw. um ein Spannungssignal (ein Aus-Signal), das zum Aufrechterhalten des Aus-Zustands eines Schaltelements kleiner als die Schwellenspannung des Schaltelements ist.
  • Die Steuerschaltung 503 steuert die Schaltelemente der Wechselrichterhauptschaltung 501 so, dass an der Last 600 die gewünschte Spannung anliegt. Konkret wird die Zeit (Einschaltzeit), während der sich die jeweiligen Schaltelemente der Wechselrichterhauptschaltung 501 im Ein-Zustand befinden sollen, auf Basis der an die Last 600 anzulegenden Spannung berechnet. Die Wechselrichterhauptschaltung 501 kann beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert werden, um die Einschaltzeit der jeweiligen Schaltelemente einer auszugebenden Spannung entsprechend zu regulieren. An die Ansteuerschaltung der Wechselrichterhauptschaltung 501 wird zu dem jeweiligen Zeitpunkt ein Steuerbefehl (das Steuersignal) so ausgegeben, dass das Ein-Signal an ein Schaltelement ausgegeben wird, das sich im Ein-Zustand befinden soll, und das Aus-Signal an ein Schaltelement ausgegeben wird, das sich im Aus-Zustand befinden soll. Als Ansteuersignal an die Steuerelektrode eines jeweiligen Schaltelements gibt die Ansteuerschaltung ein dem Steuersignal entsprechendes Ein-Signal oder Aus-Signal aus.
  • Bei einem der Ausführungsform 7 gemäßen Stromrichter 500 sind die Schaltelemente und/oder die Freilaufdioden der Wechselrichterhauptschaltung 501 als Halbleitermodul gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 6 ausgebildet. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Stromrichters 500 verbessert werden.
  • Der Stromrichter von Ausführungsform 7 wurde oben ausführlich als zweistufiger Dreiphasen-Inverter beschrieben, der Stromrichter ist jedoch nicht auf einen zweistufigen Dreiphasen-Inverter beschränkt. Beispielsweise kann der Stromrichter statt als zweistufiger Inverter als drei- oder mehrstufiger Inverter ausgebildet sein. Die Anzahl der Phasen des Stromrichters ist nicht auf drei beschränkt, und der Stromrichter kann auch ein einphasiger Stromrichter sein. Wenn die Last nicht mit Wechselstrom, sondern mit Gleichstrom betrieben wird, kann der Stromrichter in diesem Fall als Gleichspannungswandler oder als Gleichrichter ausgebildet sein. Bezüglich der Last gibt es keine Beschränkung auf einen Motor, wobei diese beispielsweise auch eine Funkenerosionsmaschine, eine Lasermaschine, ein Induktionsherd oder ein berührungsloses Stromversorgungssystem sein kann. Der Stromrichter kann auch als Spannungsstabilisator einer Photovoltaikanlage, eines Speichersystems und dergleichen verwendet werden.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können frei miteinander kombiniert werden, und können innerhalb des Umfangs der Erfindung in geeigneter Weise modifiziert oder weggelassen werden. Trotz der ausführlichen Beschreibung der Erfindung, dient die vorhergehende Beschreibung in allen Aspekten der Veranschaulichung und ist nicht einschränkend. Selbstverständlich lassen sich daher zahlreiche nicht beschriebene Modifikationen konzipieren, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • CB
    Korngrenze,
    CN
    Ecke,
    RE
    Komponentenbereich,
    OP
    Öffnung,
    RT
    Anschlussbereich,
    10
    SiC-Substrat (Halbleitersubstrat),
    21, 21A
    Sourceelektrode (Elektrode),
    22
    Metallschicht,
    31
    Drainelektrode,
    40
    Temperatursensordiode,
    41
    Gateisolationsschicht,
    42
    Gateelektrode,
    50, 51, 51A, 52, 52A
    isolierende Zwischenschicht,
    60
    isolierende Schutzschicht,
    70
    Spalt,
    92
    Gateelektrodenanschluss,
    93
    Sensorelektrodenanschluss,
    93a
    Anodenelektrodenanschluss,
    93c
    Kathodenelektrodenanschluss,
    101 bis 106
    Leistungshalbleiterkomponente,
    301, 302, 304
    Leistungsmodul,
    350
    Bonddraht,
    351, 361
    Lötschicht,
    371, 372
    Leitungsträger,
    390
    Versiegelungselement,
    400
    Energieversorgung,
    500
    Stromrichter,
    501
    Wechselrichterhauptschaltung,
    502
    Halbleitermodul,
    503
    Steuerschaltung,
    600
    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 2017168602 [0002, 0003]

Claims (20)

  1. Leistungshalbleiterbauelement, das einen Anschlussbereich, der eine Ecke umfasst, und innerhalb des Anschlussbereichs einen Komponentenbereich aufweist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement umfasst: ein Halbleitersubstrat, das sich über den Komponentenbereich und den Anschlussbereich erstreckt, eine isolierende Zwischenschicht, die auf dem Halbleitersubstrat im Anschlussbereich eine Außenkante aufweist, eine Elektrode, die das Halbleitersubstrat im Komponentenbereich kontaktiert und auf der isolierenden Zwischenschicht im Anschlussbereich eine Außenkante aufweist, und eine isolierende Schutzschicht, die die Außenkante der isolierenden Zwischenschicht und die Außenkante der Elektrode bedeckt und auf der Elektrode eine Innenkante aufweist, wobei an der Ecke des Anschlussbereichs die Außenkante der isolierenden Zwischenschicht einen Krümmungsradius R1 und die Innenkante der isolierenden Schutzschicht einen Krümmungsradius R2 aufweist, wobei der Krümmungsradius R2 größer ist als der Krümmungsradius R1.
  2. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die isolierende Schutzschicht einen organischen Stoff aufweist.
  3. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die isolierende Zwischenschicht einen anorganischen Stoff aufweist.
  4. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der thermische Längenausdehnungskoeffizient der isolierenden Schutzschicht größer ist als der thermische Längenausdehnungskoeffizient der isolierenden Zwischenschicht.
  5. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner aufweist: ein Versiegelungselement, das die Elektrode und die isolierende Schutzschicht bedeckt.
  6. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 5, wobei das Versiegelungselement ein wärmehärtendes Harz aufweist.
  7. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 6, wobei das wärmehärtende Harz ein Epoxidharz umfasst.
  8. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der thermische Längenausdehnungskoeffizient des Versiegelungselements größer ist als der thermische Längenausdehnungskoeffizient der isolierenden Schutzschicht.
  9. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der thermische Längenausdehnungskoeffizient der isolierenden Zwischenschicht kleiner ist als der thermische Längenausdehnungskoeffizient des Versiegelungselements.
  10. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zumindest ein Teil des Halbleitersubstrats Siliciumcarbid aufweist.
  11. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Dicke des Halbleitersubstrats 100 µm oder weniger beträgt.
  12. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die isolierende Schutzschicht eine Öffnung aufweist, deren Fläche der Hälfte der Fläche des Halbleitersubstrats entspricht oder größer ist.
  13. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Außenkante der Elektrode an der Ecke des Anschlussbereichs einen Krümmungsradius R3 aufweist, wobei der Krümmungsradius R3 kleiner als der Krümmungsradius R1 ist.
  14. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Krümmungsradius eines gekrümmten Abschnitts der Außenkante der isolierenden Zwischenschicht und der Krümmungsradius der Innenkante der isolierenden Schutzschicht jeweils einen Minimalwert auf einer imaginären Linie aufweisen, die der Winkelhalbierenden an der Ecke des Anschlussbereichs entspricht.
  15. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, das ferner aufweist: eine Metallschicht, die auf der Elektrode eine äußere Endfläche aufweist, wobei die isolierende Schutzschicht eine der äußeren Endfläche der Metallschicht gegenüberliegende innere Endfläche aufweist.
  16. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 15, wobei sich die innere Endfläche der isolierenden Schutzschicht und die äußere Endfläche der Metallschicht zumindest teilweise berühren.
  17. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 15 oder 16, wobei sich zwischen der inneren Endfläche der isolierenden Schutzschicht und der dieser gegenüberliegenden äußere Endfläche der Metallschicht ein Spalt befindet, wobei der Spalt die innere Endfläche der isolierenden Schutzschicht zumindest teilweise von der äußere Endfläche der Metallschicht trennt.
  18. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die isolierende Zwischenschicht Silicium, Bor und Phosphor enthält.
  19. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 18, wobei die Elektrode eine Korngrenze und eine Oberfläche mit einer Vertiefung aufweist, die sich an der Korngrenze befindet.
  20. Stromrichter, der aufweist: eine Wechselrichterhauptschaltung, die eine Eingangsspannung zum Ausgeben umwandelt, wobei die Wechselrichterhauptschaltung ein Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19 umfasst, und eine Steuerschaltung zum Ausgeben eines Steuersignals an die Wechselrichterhauptschaltung zum Steuern der Wechselrichterhauptschaltung.
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