DE112021002694T5

DE112021002694T5 - Halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung des halbleiterbauteils

Info

Publication number: DE112021002694T5
Application number: DE112021002694.1T
Authority: DE
Inventors: Koshun SAITO
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2023-03-16
Also published as: US20230245954A1; JPWO2022014300A1; CN115769351A; DE212021000205U1; WO2022014300A1

Abstract

Halbleiterbauteil, das ein Die-Pad, ein Halbleiterelement, eine erste Verbindungsschicht, ein erstes leitendes Element und eine zweite Verbindungsschicht aufweist. Das Die-Pad hat eine Vorderfläche, die in eine Dickenrichtung weist. Das Halbleiterelement hat eine erste Elektrode, die der Vorderfläche gegenüber liegt, und eine zweite Elektrode, die auf der der ersten Elektrode gegenüberliegenden Seite in Dickenrichtung angeordnet ist. Die erste Elektrode ist elektrisch mit der Vorderfläche verbunden. Die erste Verbindungsschicht verbindet die erste Elektrode und die Vorderfläche elektrisch miteinander. Das erste leitende Element ist elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden. Die zweite Verbindungsschicht verbindet das erste leitende Element und die zweite Elektrode elektrisch miteinander. Der Schmelzpunkt der ersten Verbindungsschicht ist höher als der Schmelzpunkt der zweiten Verbindungsschicht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Halbleiterbauteil, das mit einem Halbleiterelement, wie z.B. einem MOSFET, versehen ist, und ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauteils.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmliche Halbleiterbauteile mit einem Halbleiterelement, wie z.B. einem MOSFET, sind weithin bekannt. Solche Halbleiterbauteile werden in elektronischen Geräten und dergleichen verwendet, die mit einer Leistungswandlerschaltung (z.B. einem DC-DC-Konverter) versehen sind. Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel für ein Halbleiterbauteil mit einem MOSFET. Das Halbleiterbauteil weist ein Drain-Terminal auf, an das eine Leistungsquellenspannung angelegt wird, ein Gate-Terminal zum Eingeben eines elektrischen Signals in den MOSFET und ein Source-Terminal, durch das ein Strom fließt, der einer Leistungsquellenspannung nach Wandlung basierend auf dem elektrischen Signal entspricht. Der MOSFET weist eine Drain-Elektrode auf, die elektrisch mit dem Drain-Terminal verbunden ist, und eine Source-Elektrode, die elektrisch mit dem Source-Terminal verbunden ist. Die Drain-Elektrode ist durch ein erstes leitendes Verbindungsmaterial (Lot) elektrisch mit einem Die-Pad verbunden, das mit dem Drain-Terminal verbunden ist. Die Source-Elektrode ist durch ein zweites leitendes Verbindungsmaterial (Lot) mit einem leitenden Element (einem Metallclip in Patentdokument 1) verbunden. Außerdem ist das leitende Element auch mit dem Source-Terminal verbunden. Bei einer solchen Ausgestaltung kann ein großer Strom durch das Halbleiterbauteil fließen.
In den letzten Jahren haben sich Halbleiterbauteile verbreitet, die mit einem MOSFET mit einem Verbund-Halbleitersubstrat ausgestattet sind. Solche Verbund-Halbleitersubstrate bestehen aus einem Material wie Siliziumkarbid. Im Vergleich zu herkömmlichen MOSFETs ermöglichen diese MOSFETs eine weitere Verbesserung der Umwandlungseffizienz eines Stroms bei gleichzeitiger weiterer Verkleinerung des Bauteils. Bei dem im Patentdokument 1 offenbarten Halbleiterbauteil kann bei Verwendung eines solchen kleinen MOSFETs das elektrische Verbinden der Drain-Elektrode mit einem Die-Pad unter Verwendung des ersten leitenden Verbindungsmaterials und das elektrische Verbinden des leitenden Elements mit der Source-Elektrode unter Verwendung des zweiten leitenden Verbindungsmaterials im gleichen Schritt dazu führen, dass die Position des MOSFETs relativ zum Die-Pad verschoben wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das erste leitende Verbindungsmaterial und das zweite leitende Verbindungsmaterial durch Reflow(-Löten) zur gleichen Zeit geschmolzen werden. In diesem Fall ist, selbst wenn die Position des MOSFETs relativ zum Die-Pad leicht verschoben ist, aufgrund der vergleichsweise geringen Größe des MOSFETs der Verbindungsbereich des leitenden Elements mit der Source-Elektrode reduziert, und ein zum Source-Terminal fließender Strom kann beeinträchtigt sein.
DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
Patentdokument
Patentdokument 1: JP-A-2016-192450
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll
Vor diesem Hintergrund ist die vorliegende Offenbarung darauf gerichtet, ein Halbleiterbauteil bereitzustellen, das eine Verringerung des Verbindungsbereichs eines leitenden Elements mit einer Elektrode eines Halbleiterelements unterdrücken kann, während es einen großen Strom leitet. Außerdem ist die vorliegende Offenbarung auf die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für ein solches Halbleiterbauteil gerichtet.
Mittel zur Lösung des Problems
Ein Halbleiterbauteil gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist auf: ein Die-Pad, das eine in einer Dickenrichtung weisende Vorderfläche aufweist; ein Halbleiterelement, das eine erste Elektrode aufweist, die der Vorderfläche gegenüberliegt, und eine zweite Elektrode, die auf der der ersten Elektrode in der Dickenrichtung entgegengesetzten Seite vorgesehen ist, wobei die erste Elektrode elektrisch mit der Vorderfläche verbunden ist; eine erste Verbindungsschicht, die die erste Elektrode und die Vorderfläche elektrisch miteinander verbindet; ein erstes leitendes Element, das elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist; und eine zweite Verbindungsschicht, die das erste leitende Element und die zweite Elektrode elektrisch miteinander verbindet. Der Schmelzpunkt der ersten Verbindungsschicht ist höher als der Schmelzpunkt der zweiten Verbindungsschicht.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die folgenden Schritte auf: Anordnen eines leitenden ersten Verbindungsmaterials auf einer Vorderfläche eines Die-Pads; Anordnen eines Halbleiterelements auf dem ersten Verbindungsmaterial, so dass eine erste Elektrode dem ersten Verbindungsmaterial gegenüberliegt, wobei die erste Elektrode und eine zweite Elektrode des Halbleiterelements auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind; elektrisches Verbinden der ersten Elektrode mit der Vorderfläche durch Schmelzen und Verfestigen des ersten Verbindungsmaterials; Anordnen eines leitenden zweiten Verbindungsmaterials auf der zweiten Elektrode; und Anordnen eines leitenden Elements auf dem zweiten Verbindungsmaterial und elektrisches Verbinden des leitenden Elements mit der zweiten Elektrode durch Schmelzen und Verfestigen des zweiten Verbindungsmaterials. Der Schmelzpunkt des ersten Verbindungsmaterials ist höher als der Schmelzpunkt des zweiten Verbindungsmaterials.
Vorteile der Erfindung
Mit dem obigen Halbleiterbauteil und Verfahren kann eine Verkleinerung des Verbindungsbereichs des leitenden Elements mit der Elektrode des Halbleiterelements unterdrückt werden, während ein größerer Strom geleitet wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Diagramme/Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Halbleiterbauteil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 ist eine Draufsicht auf das in 1 dargestellte Halbleiterbauteil.
3 ist eine Draufsicht entsprechend 2, in der das Dichtungsharz transparent dargestellt ist.
4 ist eine Ansicht von unten auf das in 1 dargestellte Halbleiterbauteil.
5 ist eine Vorderansicht des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
6 ist eine Ansicht von der rechten Seite des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII in 3.
8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII in 3.
9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX in 3.
10 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 3.
11 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 7.
12 ist eine weitere, teilweise vergrößerte Ansicht von 7.
13 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleiterbauteils gemäß einer Variante der ersten Ausführungsform.
14 ist eine Draufsicht zur Beschreibung eines Herstellungsschritts des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
15 ist eine Draufsicht zur Beschreibung eines Herstellungsschritts des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
16 ist eine Draufsicht zur Beschreibung eines Herstellungsschritts des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
17 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Herstellungsschritts des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
18 ist eine Draufsicht zur Beschreibung eines Herstellungsschritts des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
19 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Herstellungsschritts des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
20 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Herstellungsschritts des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
21 ist eine Draufsicht zur Beschreibung eines Herstellungsschritts des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
22 ist eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, in der Dichtungsharz in transparenter Weise dargestellt ist.
23 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXIII-XXIII in 22.
24 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 23.
25 ist eine weitere, teilweise vergrößerte Ansicht von 23.

MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Ein Halbleiterbauteil A10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird anhand der 1 bis 13 beschrieben. Das Halbleiterbauteil A10 wird in elektronischen Geräten und dergleichen verwendet, die mit einer Leistungswandlerschaltung (z. B. einem DC-DC-Konverter) ausgestattet sind. Das Halbleiterbauteil A10 weist ein Die-Pad 10, einen ersten Anschluss 11, einen zweiten Anschluss 12, einen dritten Anschluss 13, ein Halbleiterelement 20, eine erste Verbindungsschicht 21, eine zweite Verbindungsschicht 22, eine dritte Verbindungsschicht 23, ein erstes leitendes Element 31, einen Draht 33 und Dichtungsharz 40 auf. In 3 ist das Dichtungsharz 40 transparent dargestellt und mit einer imaginären Linie (Zweipunkt-Kettenlinie) gekennzeichnet, um das Verständnis zu erleichtern.
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird die Dickenrichtung des Die-Pads 10 als „Dickenrichtung z“ bezeichnet. Die Richtung, die orthogonal zur Dickenrichtung z ist, wird als „erste Richtung x“ bezeichnet. Die Richtung, die sowohl zur Dickenrichtung z als auch zur ersten Richtung x orthogonal ist, wird als „zweite Richtung y“ bezeichnet. In den in den Zeichnungen gezeigten Beispielen ist das Halbleiterbauteil A10 entlang der ersten Richtung x langgestreckt, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht hierauf beschränkt.
Wie in 3, 7 und 8 gezeigt, ist das Die-Pad 10 ein leitendes Element, auf dem das Halbleiterelement 20 montiert ist. Das Die-Pad 10 besteht aus demselben Anschlussrahmen wie der erste Anschluss 11, der zweite Anschluss 12 und der dritte Anschluss 13. Der Anschlussrahmen ist aus Kupfer (Cu) oder einer Kupferlegierung hergestellt. Somit weisen die Zusammensetzungen des Die-Pads 10, des ersten Anschlusses 11, des zweiten Anschlusses 12 und des dritten Anschlusses 13 jeweils Kupfer auf (d. h. jedes Element enthält Kupfer). Wie in 8 dargestellt, hat das Die-Pad 10 eine Vorderfläche 101, eine Rückfläche 102 und eine Durchgangsbohrung 103. Die Vorderfläche 101 ist der Richtung der Dicke z zugewandt. Das Halbleiterelement 20 ist auf der Vorderfläche 101 angebracht. Die Rückfläche 102 weist in Dickenrichtung z auf die der Vorderfläche 101 gegenüberliegende Seite. Die Rückfläche 102 ist z. B. mit Zinn (Sn) beschichtet. Die Durchgangsbohrung 103 erstreckt sich durch das Die-Pad 10 in Dickenrichtung z von der Vorderfläche 101 zur Rückfläche 102. Die Durchgangsbohrung 103 ist in der Dickenrichtung z gesehen kreisförmig. Wie in 7 gezeigt, ist die Dicke T des Die-Pads 10 größer als die maximale Dicke t_max des ersten Anschlusses 11.
Wie in 3, 7 und 8 gezeigt, ist das Halbleiterelement 20 auf der Vorderfläche 101 des Die-Pads 10 montiert. Das Halbleiterelement 20 ist zum Beispiel ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor). In der Beschreibung des Halbleiterbauteils A10 ist das Halbleiterelement 20 ein n-Kanal-MOSFET mit vertikaler Struktur. Das Halbleiterelement 20 weist ein Verbund-Halbleitersubstrat auf. Das Hauptmaterial des Verbund-Halbleitersubstrats ist Siliziumkarbid (SiC). Galliumnitrid (GaN) kann auch als Hauptmaterial des Verbund-Halbleitersubstrats verwendet werden. In dem Halbleiterbauteil A10 beträgt die Fläche des Halbleiterelements 20, in Dickenrichtung z gesehen, nicht mehr als 40 % der Fläche der Vorderfläche 101 des Die-Pads 10. Die Fläche des Halbleiterelements 20, in Dickenrichtung z gesehen, kann 20% oder weniger oder sogar 10% oder weniger der Fläche der Vorderfläche 101 betragen. Dieses Verhältnis kann durch geeignete Änderung der Fläche des Halbleiterelements 20 und der Fläche der Vorderfläche 101 verändert werden. Wie in 10 und 11 dargestellt, weist das Halbleiterelement 20 eine erste Elektrode 201, eine zweite Elektrode 202 und eine dritte Elektrode 203 auf.
Wie in 11 gezeigt, ist die erste Elektrode 201 der Vorderfläche 101 des Die-Pads 10 gegenüberliegend angeordnet. An die erste Elektrode 201 wird die Leistungsquellenspannung eines Gleichstroms angelegt, der einer Leistungsumwandlung unterzogen werden soll. Die erste Elektrode 201 entspricht einer Drain-Elektrode.
Wie in 10 und 11 gezeigt, ist die zweite Elektrode 202 auf der der ersten Elektrode 201 in Dickenrichtung z gegenüberliegenden Seite vorgesehen. Durch das Halbleiterelement 20 gewandelte Ströme fließen zu der zweiten Elektrode 202. Die zweite Elektrode 202 entspricht einer Source-Elektrode.
Wie in 10 und 11 gezeigt, ist die dritte Elektrode 203 auf der der ersten Elektrode 201 in Dickenrichtung z gegenüberliegenden Seite vorgesehen und ist von der zweiten Elektrode 202 beabstandet. An die dritte Elektrode 203 wird eine Gate-Spannung zur Ansteuerung des Halbleiterelements 20 angelegt. Das heißt, die dritte Elektrode 203 entspricht einer Gate-Elektrode. Auf der Grundlage der Gate-Spannung wandelt das Halbleiterelement 20 einen Strom um, der der an der ersten Elektrode 201 angelegten Leistungsquellenspannung entspricht. Wie in der Dickenrichtung z zu sehen ist, ist die Fläche der dritten Elektrode 203 kleiner als die Fläche der zweiten Elektrode 202.
Wie in 11 dargestellt, weist die erste Verbindungsschicht 21 einen Abschnitt auf, der zwischen der Vorderfläche 101 des Die-Pads 10 und der ersten Elektrode 201 des Halbleiterelements 20 angeordnet ist. Die erste Verbindungsschicht 21 ist leitend. Die erste Verbindungsschicht 21 verbindet die erste Elektrode 201 und die Vorderfläche 101 elektrisch miteinander. Dementsprechend wird in dem Halbleiterbauteil A10 eine Konfiguration verwendet, bei der die erste Elektrode 201 mit der Vorderfläche 101 elektrisch verbunden ist und auch mit dem Die-Pad 10 elektrisch verbunden ist. Die erste Verbindungsschicht 21 enthält Zinn. Die erste Schicht 21 ist z. B. ein bleifreies Lot. Der Schmelzpunkt der ersten Verbindungsschicht 21 beträgt 290°C oder mehr und 300°C oder weniger. Die erste Verbindungsschicht 21 kann auch ein bleihaltiges Lot sein.
Wie in 3 und 7 gezeigt, ist der erste Anschluss 11 von dem Die-Pad 10 beabstandet. Der erste Anschluss 11 erstreckt sich entlang der ersten Richtung x. Der erste Anschluss 11 ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 202 des Halbleiterelements 20 verbunden. Somit entspricht der erste Anschluss 11 einem Source-Terminal des Halbleiterbauteils A10. Der erste Anschluss 11 weist einen abgedeckten Abschnitt 111, einen freiliegenden Abschnitt 112 und eine erste Verbindungsfläche 113 auf. Der abgedeckte Abschnitt 111 ist von dem Dichtungsharz 40 bedeckt. Der freiliegende Abschnitt 112 ist mit dem abgedeckten Abschnitt 111 verbunden und liegt vom Dichtungsharz 40 frei. Der freiliegende Abschnitt 112 erstreckt sich in der ersten Richtung x weg von dem Die-Pad 10. Die Fläche des freiliegenden Abschnitts 112 ist z.B. mit Zinn beschichtet. Die erste Verbindungsfläche 113 weist in Dickenrichtung z auf die gleiche Seite wie die Vorderfläche 101 des Die-Pads 10. Die erste Verbindungsfläche 113 ist ein Abschnitt des abgedeckten Abschnitts 111. In der Dickenrichtung z liegt die erste Verbindungsfläche 113 näher am Halbleiterelement 20 als an der Vorderfläche 101.
Wie in 3 gezeigt, ist der zweite Anschluss 12 sowohl von dem Die-Pad 10 als auch von dem ersten Anschluss 11 beabstandet. Der zweite Anschluss 12 erstreckt sich entlang der ersten Richtung x. Im Halbleiterbauteil A10 ist der zweite Anschluss 12 auf der dem ersten Anschluss 11 gegenüberliegenden Seite in der zweiten Richtung y relativ zum dritten Anschluss 13 angeordnet. Dir zweite Anschluss 12 ist elektrisch mit der dritten Elektrode 203 des Halbleiterelements 20 verbunden. Somit entspricht der zweite Anschluss 12 einem Gate-Terminal des Halbleiterbauteils A10. Der zweite Anschluss 12 weist einen abgedeckten Abschnitt 121, einen freiliegenden Abschnitt 122 und eine zweite Verbindungsfläche 123 auf. Der abgedeckte Abschnitt 121 ist von dem Dichtungsharz 40 bedeckt. Der freiliegende Abschnitt 122 ist mit dem abgedeckten Abschnitt 121 verbunden und liegt vom Dichtungsharz 40 frei. Der freiliegende Abschnitt 122 erstreckt sich in der ersten Richtung x von dem Die-Pad 10 weg. Die Fläche des freiliegenden Abschnitts 122 ist z.B. mit Zinn beschichtet. Die zweite Verbindungsfläche 123 weist in Dickenrichtung z auf die gleiche Seite wie die Vorderfläche 101 des Die-Pads 10. Die zweite Verbindungsfläche 123 ist ein Abschnitt des abgedeckten Abschnitts 121. In Dickenrichtung z ist die zweite Verbindungsfläche 123 näher am Halbleiterelement 20 positioniert als an der Vorderfläche 101. Wie in 9 gezeigt, ist die Position der zweiten Verbindungsfläche 123 die gleiche wie die Position der ersten Verbindungsfläche 113 des ersten Anschlusses 11 in der Dickenrichtung z.
Wie in 3 und 8 gezeigt, weist der dritte Anschluss 13 einen Abschnitt auf, der sich in der ersten Richtung x erstreckt und mit dem Die-Pad 10 verbunden ist. Der dritte Anschluss 13 ist aus dem gleichen Material wie das Die-Pad 10 hergestellt. Der dritte Anschluss 13 weist einen abgedeckten Abschnitt 131 und einen freiliegenden Abschnitt 132 auf. Der abgedeckte Abschnitt 131 ist mit dem Die-Pad 10 verbunden und mit dem Dichtungsharz 40 abgedeckt. Der abgedeckte Abschnitt 131 ist in der zweiten Richtung y gesehen gebogen. Der freiliegende Abschnitt 132 ist mit dem abgedeckten Abschnitt 131 verbunden und liegt vom Dichtungsharz 40 frei. Der freiliegende Abschnitt 132 erstreckt sich in der ersten Richtung x weg von dem Die-Pad 10. Die Fläche des freiliegenden Abschnitts 132 ist z.B. mit Zinn beschichtet.
Wie in 5 gezeigt, sind in dem Halbleiterbauteil A10 die Höhen h des freiliegenden Abschnitts 112 des ersten Anschlusses 11, des freiliegenden Abschnitts 122 des zweiten Anschlusses 12 und des freiliegenden Abschnitts 132 des dritten Anschlusses 13 alle gleich hoch. Somit überlappt zumindest ein Abschnitt (der freiliegende Abschnitt 132) des dritten Anschlusses 13 den ersten Anschluss 11 und den zweiten Anschluss 12, gesehen entlang der zweiten Richtung y (siehe 6).
Wie in 3 und 7 gezeigt, ist das erste leitende Element 31 elektrisch mit der zweiten Elektrode 202 des Halbleiterelements 20 und der ersten Verbindungsfläche 113 des ersten Anschlusses 11 verbunden. Dementsprechend ist der erste Anschluss 11 elektrisch mit der zweiten Elektrode 202 verbunden. Das erste leitende Element 31 enthält Kupfer. In dem Halbleiterbauteil A10 ist das erste leitende Element 31 ein Metallclip. Wie in 11 und 12 dargestellt, weist das erste leitende Element 31 einen ersten Verbindungsabschnitt 311 und einen zweiten Verbindungsabschnitt 312 auf. Der erste Verbindungsabschnitt 311 ist ein Abschnitt, der an einem Ende des ersten leitenden Elements 31 angeordnet ist und das erste leitende Element 31 elektrisch mit der zweiten Elektrode 202 verbindet. Der zweite Verbindungsabschnitt 312 ist ein Abschnitt, der am anderen Ende des ersten leitenden Elements 31 angeordnet ist und das erste leitende Element 31 elektrisch mit der ersten Verbindungsfläche 113 verbindet.
Wie in 11 dargestellt, weist die zweite Verbindungsschicht 22 einen Abschnitt auf, der zwischen der zweiten Elektrode 202 des Halbleiterelements 20 und dem ersten Verbindungsabschnitt 311 des ersten leitenden Elements 31 liegt. Die zweite Verbindungsschicht 22 ist leitend. Die zweite Verbindungsschicht 22 verbindet den ersten Verbindungsabschnitt 311 und die zweite Elektrode 202 elektrisch miteinander. Dementsprechend wird in dem Halbleiterbauteil A10 eine Konfiguration verwendet, bei der das erste leitende Element 31 mit der zweiten Elektrode 202 elektrisch verbunden ist und auch mit der zweiten Elektrode 202 elektrisch verbunden ist. Die zweite Verbindungsschicht 22 enthält Zinn. Die zweite Schicht 22 ist z. B. ein bleifreies Lot. Der Schmelzpunkt der zweiten Verbindungsschicht 22 beträgt 260°C oder mehr und 270°C oder weniger. Der Schmelzpunkt der ersten Verbindungsschicht 21 ist also höher als der Schmelzpunkt der zweiten Verbindungsschicht 22. Außerdem ist die Dicke t1 der ersten Verbindungsschicht 21 größer als die Dicke t2 der zweiten Verbindungsschicht 22. Die zweite Verbindungsschicht 22 kann auch ein bleihaltiges Lot sein.
Wie in 12 gezeigt, weist die dritte Verbindungsschicht 23 einen Abschnitt auf, der zwischen der ersten Verbindungsfläche 113 des ersten Anschlusses 11 und dem zweiten Verbindungsabschnitt 312 des ersten leitenden Elements 31 angeordnet ist. Die dritte Verbindungsschicht 23 ist leitend. Die dritte Verbindungsschicht 23 verbindet den zweiten Verbindungsabschnitt 312 und die erste Verbindungsfläche 113 elektrisch miteinander. Dementsprechend wird in dem Halbleiterbauteil A10 eine Konfiguration verwendet, bei der das erste leitende Element 31 sowohl mit der ersten Verbindungsschicht 113 als auch mit dem ersten Anschluss 11 elektrisch verbunden ist. Die dritte Verbindungsschicht 23 besteht aus demselben Material wie die zweite Verbindungsschicht 22.
Wie in 3 und 10 gezeigt, ist der Draht 33 elektrisch mit der dritten Elektrode 203 des Halbleiterelements 20 und der zweiten Verbindungsfläche 123 des zweiten Anschlusses 12 verbunden. Dementsprechend ist der zweite Anschluss 12 elektrisch mit der dritten Elektrode 203 verbunden. Der Draht 33 enthält Gold (Au). Der Draht 33 kann auch so ausgebildet sein, dass er Kupfer oder Aluminium (Al) enthält.
Wie in 3 und 7 bis 9 gezeigt, deckt das Dichtungsharz 40 das Halbleiterelement 20, das erste leitende Element 31 und den Draht 33 ab. Außerdem deckt das Dichtungsharz 40 die entsprechenden Abschnitte des Die-Pads 10, den ersten Anschluss 11, den zweiten Anschluss 12 und den dritten Anschluss 13 ab. Das Dichtungsharz 40 hat elektrisch isolierende Eigenschaften. Das Dichtungsharz 40 besteht aus einem Material, das z.B. ein schwarzes Epoxidharz aufweist. Das Dichtungsharz 40 weist eine Oberseite 41, eine Unterseite 42, ein Paar erster Seitenflächen 43, ein Paar zweiter Seitenflächen 44, ein Paar Öffnungen 45 und ein Befestigungsloch 46 auf.
Wie in den 7 bis 9 gezeigt, ist die Oberseite 41 der gleichen Seite zugewandt wie die Vorderfläche 101 des Die-Pads 10 in der Dickenrichtung z. Wie in den 7 bis 9 dargestellt, weist die Unterseite 42 in Dickenrichtung z auf die der Oberseite 41 gegenüberliegende Seite. Wie in 4 gezeigt, liegt die Rückfläche 102 des Die-Pads 10 von der Unterseite 42 aus frei.
Wie in 2, 4 und 6 gezeigt, ist das Paar der ersten Seitenflächen 43 in der ersten Richtung x voneinander beabstandet. Das Paar der ersten Seitenflächen 43 ist mit der Oberseite 41 und der Unterseite 42 verbunden. Wie in 5 gezeigt, sind der freiliegende Abschnitt 112 des ersten Anschlusses 11, der freiliegende Abschnitt 122 des zweiten Anschlusses 12 und der freiliegende Abschnitt 132 des dritten Anschlusses 13 von einer ersten Seitenfläche 43 des Paares der ersten Seitenflächen 43 aus freigelegt.
Wie in 2, 4 und 5 gezeigt, ist das Paar der zweiten Seitenflächen 44 in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. Das Paar der zweiten Seitenflächen 44 ist mit der Oberseite 41 und der Unterseite 42 verbunden. Wie in 2 und 6 gezeigt, ist das Paar von Öffnungen 45 in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. Jede Öffnung 45 ist zur Innenseite des Dichtungsharzes 40 von der Oberseite 41 und der entsprechenden des Paares der zweiten Seitenflächen 44 vertieft. Abschnitte der Vorderfläche 101 des Die-Pads 10 werden durch das Paar von Öffnungen 45 freigelegt. Wie in 2, 4 und 8 gezeigt, erstreckt sich das Befestigungsloch 46 durch das Dichtungsharz 40 in der Dickenrichtung z von der Oberseite 41 zur Unterseite 42. Entlang der Dickenrichtung z betrachtet, wird das Befestigungsloch 46 von der Durchgangsbohrung 103 des Die-Pads 10 umschlossen. Die umlaufende Oberfläche des Die-Pads 10, die die Durchgangsbohrung 103 definiert, ist mit dem Dichtungsharz 40 abgedeckt. Dementsprechend ist, entlang der Dickenrichtung z gesehen, die größte Größe des Befestigungslochs 46 kleiner als die Größe der Durchgangsbohrung 103.
13 zeigt ein Halbleiterbauteil A11, das eine Variante des Halbleiterbauteils A10 ist. Die Konfiguration der ersten Verbindungsschicht 21 des Halbleiterbauteils A11 unterscheidet sich von der des Halbleiterbauteils A10. Außerdem weist das Halbleiterbauteil A11 eine Plattierungsschicht 19 auf.
In dem Halbleiterbauteil A11 ist die erste Verbindungsschicht 21 aus einem Material hergestellt, das gesinterte Metallpartikel aufweist. Die gesinterten Metallpartikel enthalten Silber (Ag). Daher ist auch in dem Halbleiterbauteil A11 der Schmelzpunkt der ersten Verbindungsschicht 21 höher als der Schmelzpunkt der zweiten Verbindungsschicht 22.
Wie in 13 dargestellt, deckt die Plattierungsschicht 19 die Vorderfläche 101 des Die-Pads 10 ab. Die Plattierungsschicht 19 enthält Silber. Die erste Verbindungsschicht 21 weist einen Abschnitt auf, der zwischen der Plattierungsschicht 19 und der ersten Elektrode 201 des Halbleiterelements 20 liegt.
Nachfolgend wird ein Beispiel für das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauteils A10 anhand der 14 bis 21 beschrieben. Die Position der Abschnitte in 17 und 19 ist die gleiche wie die des Abschnitts in 11. Die Position des Abschnitts in 20 ist die gleiche wie die des Abschnitts in 12.
Zunächst wird, wie in 14 gezeigt, ein erstes Verbindungsmaterial 81 auf der Vorderfläche 101 des Die-Pads 10 angeordnet. Der erste Anschluss 11, der zweite Anschluss 12 und der dritte Anschluss 13 sind durch einen Verbindungssteg 80 miteinander verbunden, der einen Anschlussrahmen bildet. Der Verbindungssteg 80 erstreckt sich entlang der zweiten Richtung y. Das erste Verbindungsmaterial 81 ist leitend. Bei dem ersten Verbindungsmaterial 81 handelt es sich um ein Drahtlot. Der Schmelzpunkt des ersten Verbindungsmaterials 81 beträgt 290°C oder mehr und 300°C oder weniger. Das erste Verbindungsmaterial 81 wird auf die Vorderfläche 101 geheftet.
Als nächstes wird, wie in 15 gezeigt, das Halbleiterelement 20 auf dem ersten Verbindungsmaterial 81 angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt liegt die erste Elektrode 201 des Halbleiterelements 20 dem ersten Verbindungsmaterial 81 gegenüber. Die erste Elektrode 201 wird auf das erste Verbindungsmaterial 81 geheftet.
Wie in 16 und 17 gezeigt, wird dann, nachdem das erste Verbindungsmaterial 81 durch Reflow geschmolzen wurde, das geschmolzene erste Verbindungsmaterial 81 abgekühlt, um zu erstarren, und so wird die erste Elektrode 201 des Halbleiterelements 20 mit der Vorderfläche 101 des Die-Pads 10 elektrisch verbunden. In diesem Schritt wird das durch Abkühlung erstarrte erste Verbindungsmaterial 81 zu der ersten Verbindungsschicht 21.
Als nächstes wird, wie in 19 und 20 gezeigt, ein zweites Verbindungsmaterial 82 auf der zweiten Elektrode 202 des Halbleiterelements 20 und ein drittes Verbindungsmaterial 83 auf der ersten Verbindungsfläche 113 des ersten Anschlusses 11 angeordnet. Das zweite Verbindungsmaterial 82 und das dritte Verbindungsmaterial 83 sind leitend. Das zweite Verbindungsmaterial 82 und das dritte Verbindungsmaterial 83 sind beide Cremelote. Zum Auftragen des zweiten Verbindungsmaterials 82 und des dritten Verbindungsmaterials 83 wird ein Spender oder dergleichen verwendet. Der Schmelzpunkt des zweiten Verbindungsmaterials 82 beträgt 260°C oder mehr und 270°C oder weniger. Somit ist der Schmelzpunkt des ersten Verbindungsmaterials 81 höher als der Schmelzpunkt des zweiten Verbindungsmaterials 82. Das dritte Verbindungsmaterial 83 besteht aus demselben Material wie das zweite Verbindungsmaterial 82. Dann wird der erste Abschnitt 311 des ersten leitenden Elements 31 auf dem zweiten Verbindungsmaterial 82 angeordnet. Auch der zweite Abschnitt 312 des ersten leitenden Elements 31 ist auf dem dritten Verbindungsmaterial 83 angeordnet. Nachdem das zweite Verbindungsmaterial 82 und das dritte Verbindungsmaterial 82 im Reflow-Verfahren geschmolzen wurden, werden das geschmolzene zweite Verbindungsmaterial 82 und das dritte Verbindungsmaterial 83 abgekühlt, um sich zu verfestigen, und so wird der erste Verbindungsabschnitt 311 elektrisch mit der zweiten Elektrode 202 verbunden. Auch der zweite Abschnitt 312 wird elektrisch mit der ersten Verbindungsfläche 113 verbunden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Reflow-Temperatur niedriger als der Schmelzpunkt des ersten Verbindungsmaterials 81 eingestellt. In diesem Schritt verfestigt sich das zweite Verbindungsmaterial 82 durch Abkühlung und bildet die zweite Schicht 22. Auch das dritte Verbindungsmaterial 83, das durch Abkühlung verfestigt wird, bildet die dritte Schicht 23. Wie in 18 dargestellt, ist der Draht 33 durch Drahtbonden elektrisch mit der dritten Elektrode 203 des Halbleiterelements 20 und der zweiten Verbindungsfläche 123 des zweiten Anschlusses 12 verbunden.
Als nächstes wird, wie in 21 gezeigt, Dichtungsharz 84 gebildet, das das Halbleiterelement 20, das erste leitende Element 31, den Draht 33 und Abschnitte des Die-Pads 10, den ersten Anschluss 11, den zweiten Anschluss 12 und den dritten Anschluss 13 abdeckt. Das Dichtungsharz 84 wird durch Spritzgießen hergestellt. Begleitend zur Bildung des Dichtungsharzes 84 werden Harzgrate 841 gebildet. Die Harzgrate 841 werden von dem freiliegenden Abschnitt 112 des ersten Anschlusses 11, dem freiliegenden Abschnitt 122 des zweiten Anschlusses 12, dem freiliegenden Abschnitt 132 des dritten Anschlusses 13 und der Verbindungssteg 80 umschlossen. Danach werden die Harzgrate 841 mit Hochdruckwasser oder ähnlichem entfernt. Dann werden die Oberflächen des freiliegenden Abschnitts 112 des ersten Anschlusses 11, des freiliegenden Abschnitts 122 des zweiten Anschlusses 12 und des freiliegenden Abschnitts 132 des dritten Anschlusses 13 sowie die Rückfläche 102 des Die-Pads 10 durch Galvanisieren mit einer Zinnschicht überzogen, wobei der Verbindungssteg 80 als Leiterbahn dient. Schließlich wird das Halbleiterbauteil A10 durch Schneiden des Verbindungsstegs 80 hergestellt.
Als nächstes werden die Funktionsweise und die Effekte des Halbleiterbauteils A10 beschrieben.
Das Halbleiterbauteil A10 ist mit der ersten Verbindungsschicht 21 und der zweiten Verbindungsschicht 22 versehen. Die erste Verbindungsschicht 21 ist leitend und ist elektrisch mit der ersten Elektrode 201 des Halbleiterelements 20 und der Vorderfläche 101 des Die-Pads 10 verbunden. Die zweite Verbindungsschicht 22 ist leitend und mit dem ersten leitenden Element 31 und der zweiten Elektrode 202 des Halbleiterelements 20 elektrisch verbunden. Der Schmelzpunkt der ersten Verbindungsschicht 21 ist höher als der Schmelzpunkt der zweiten Verbindungsschicht 22. Daher schmilzt beim Herstellungsschritt des in 19 dargestellten Halbleiterbauteils A10 die erste Verbindungsschicht 21 nicht, wenn das zweite Verbindungsmaterial 82, das die zweite Verbindungsschicht 22 bildet, geschmolzen wird. Dementsprechend kann verhindert werden, dass sich die Position des Halbleiterelements 20 relativ zum Die-Pad 10 verschiebt, und somit kann beim elektrischen Verbinden des ersten leitenden Elements 31 mit der zweiten Elektrode 202 über die zweite Verbindungsschicht 22 in dem in 19 dargestellten Herstellungsschritt ein größerer Verbindungsbereich des ersten leitenden Elements 31 mit der zweiten Elektrode 202 sichergestellt werden. Dementsprechend kann bei dem Halbleiterbauteil A10 der Verbindungsbereich eines leitenden Elements (erstes leitendes Element 31) mit einer Elektrode (zweite Elektrode 202) des Halbleiterelements 20 nicht verringert werden, während es einen größeren Strom leiten kann.
Das Halbleiterbauteil A10 weist ferner die dritte Verbindungsschicht 23 auf. Die dritte Verbindungsschicht 23 ist leitend und verbindet das erste leitende Element 31 und die erste Verbindungsfläche 113 des ersten Anschlusses 11 elektrisch miteinander. Die dritte Verbindungsschicht 23 besteht aus demselben Material wie die zweite Verbindungsschicht 22. Dementsprechend wird bei den Herstellungsschritten des in 19 und 20 dargestellten Halbleiterbauteils A10, wenn das zweite Verbindungsmaterial 82, das die zweite Verbindungsschicht 22 bildet, geschmolzen wird, gleichzeitig das dritte Verbindungsmaterial 83, das die dritte Verbindungsschicht 23 bildet, geschmolzen. Dementsprechend kann bei der Herstellung des Halbleiterbauteils A10, wenn das erste leitende Element 31 mit der zweiten Elektrode 202 des Halbleiterelements 20 elektrisch verbunden wird, das erste leitende Element 31 gleichzeitig auch mit der ersten Verbindungsfläche 113 elektrisch verbunden werden, und somit kann die Herstellungseffizienz des Halbleiterbauteils A10 verbessert werden.
Das erste leitende Element 31 enthält Kupfer. Dementsprechend kann der elektrische Widerstand des ersten leitenden Elements 31 im Vergleich zu einem Draht, der Aluminium enthält, reduziert werden. Dies ist vorteilhaft, um größere Ströme an das Halbleiterelement 20 anzulegen.
Die Dicke t1 der ersten Verbindungsschicht 21 ist größer als die Dicke t2 der zweiten Verbindungsschicht 22. Dementsprechend kann bei der Verwendung des Halbleiterbauteils A10 die von dem Halbleiterelement 20 abgegebene Wärme schneller an das Die-Pad 10 geleitet werden. Im Herstellungsprozess des Halbleiterbauteils A10 kann durch die Herstellung des ersten Verbindungsmaterials 81 als Drahtlot eine erste Verbindungsschicht 21 mit einer konstanten Dicke gebildet werden.
In der Dickenrichtung z ist die erste Verbindungsfläche 113 des ersten Leiters 11 näher am Halbleiterelement 20 positioniert als an der Vorderfläche 101 des Die-Pads 10. Dementsprechend ist die Länge des ersten leitenden Elements 31 verkürzt, und somit kann die Induktivität des ersten leitenden Elements 31 verringert werden.
Das Die-Pad 10 enthält Kupfer. Außerdem ist die Dicke T des Die-Pads 10 größer als die maximale Dicke t_max des ersten Anschlusses 11. Dementsprechend kann die Effizienz der Wärmeleitung in einer Richtung orthogonal zur Dickenrichtung z verbessert werden, während die Wärmeleitfähigkeit des Die-Pads 10 verbessert wird. Dies trägt zu einer Verbesserung der Wärmeableitung des Die-Pads 10 bei.
Ein Halbleiterbauteil A20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird anhand der 22 bis 25 beschrieben. In diesen Figuren sind Elemente, die mit denen des obigen Halbleiterbauteils A10 übereinstimmen oder ihnen ähnlich sind, mit denselben Bezugsziffern versehen, und ihre Beschreibung entfällt. 22 zeigt das Dichtungsharz 40 in transparenter Form und ist zum besseren Verständnis mit einer imaginären Linie gekennzeichnet.
Das Halbleiterbauteil A20 unterscheidet sich von dem Halbleiterbauteil A10 dadurch, dass es anstelle des Drahtes 33 ein zweites leitendes Element 32, eine vierte Verbindungsschicht 24 und eine fünfte Verbindungsschicht 25 aufweist.
Wie in 22 und 23 gezeigt, ist das zweite leitende Element 32 elektrisch mit der dritten Elektrode 203 des Halbleiterelements 20 und der zweiten Verbindungsfläche 123 des zweiten Anschlusses 12 verbunden. Dementsprechend ist der zweite Anschluss 12 elektrisch mit der dritten Elektrode 203 verbunden. Das zweite leitende Element 32 enthält Kupfer. In dem Halbleiterbauteil A20 ist das zweite leitende Element 32 ein Metallclip. Wie in 24 und 25 dargestellt, weist das zweite leitende Element 32 einen dritten Verbindungsabschnitt 321 und einen vierten Verbindungsabschnitt 322 auf. Der dritte Verbindungsabschnitt 321 ist ein Abschnitt, der an einem Ende des zweiten leitenden Elements 32 angeordnet ist und das zweite leitende Element 32 elektrisch mit der dritten Elektrode 203 verbindet. Der vierte Verbindungsabschnitt 322 ist ein Abschnitt, der am anderen Ende des zweiten leitenden Elements 32 angeordnet ist und das zweite leitende Element 32 elektrisch mit der zweiten Verbindungsfläche 123 verbindet.
Wie in 24 dargestellt, weist die vierte Verbindungsschicht 24 einen Abschnitt auf, der zwischen der dritten Elektrode 203 des Halbleiterelements 20 und dem dritten Verbindungsabschnitt 321 des zweiten leitenden Elements 32 angeordnet ist. Die vierte Verbindungsschicht 24 ist leitfähig. Die vierte Verbindungsschicht 24 verbindet den dritten Verbindungsabschnitt 321 und die dritte Elektrode 203 elektrisch miteinander. Dementsprechend wird in dem Halbleiterbauteil A20 eine Konfiguration verwendet, bei der das zweite leitende Element 32 mit der dritten Elektrode 203 elektrisch verbunden ist und auch mit der dritten Elektrode 203 elektrisch verbunden ist. Die vierte Verbindungsschicht 24 besteht aus demselben Material wie die zweite Verbindungsschicht 22.
Wie in 25 gezeigt, weist die fünfte Verbindungsschicht 25 einen Abschnitt auf, der zwischen der zweiten Verbindungsfläche 123 des zweiten Anschlusses 12 und dem vierten Verbindungsabschnitt 322 des zweiten leitenden Elements 32 liegt. Die fünfte Verbindungsschicht 25 ist leitend. Die fünfte Verbindungsschicht 25 verbindet den vierten Verbindungsabschnitt 322 und die zweite Verbindungsfläche 123 elektrisch miteinander. Dementsprechend wird in dem Halbleiterbauteil A20 eine Konfiguration verwendet, bei der das zweite leitende Element 32 elektrisch mit der zweiten Verbindungsfläche 123 verbunden ist und auch elektrisch mit dem zweiten Anschluss 12 verbunden ist. Die fünfte Verbindungsschicht 25 besteht aus demselben Material wie die zweite Verbindungsschicht 22.
Als nächstes werden die Funktionsweise und die Auswirkungen des Halbleiterbauteils A20 beschrieben.
Das Halbleiterbauteil A20 weist die erste Verbindungsschicht 21 und die zweite Verbindungsschicht 22 auf. Die erste Verbindungsschicht 21 ist leitend und verbindet die erste Elektrode 201 des Halbleiterelements 20 und die Vorderfläche 101 des Die-Pads 10 elektrisch miteinander. Die zweite Verbindungsschicht 22 ist leitend und verbindet das erste leitende Element 31 und die zweite Elektrode 202 des Halbleiterelements 20 elektrisch miteinander. Der Schmelzpunkt der ersten Verbindungsschicht 21 ist höher als der Schmelzpunkt der zweiten Verbindungsschicht 22. Dementsprechend kann auch bei dem Halbleiterbauteil A20 der Verbindungbereich eines leitenden Elements mit einer Elektrode des Halbleiterelements 20 nicht verkleinert werden, während es einen größeren Strom leiten kann.
Das Halbleiterbauteil A20 weist das zweite leitende Element 32 auf, das mit der dritten Elektrode 203 des Halbleiterelements 20 und der zweiten Verbindungsfläche 123 des zweiten Anschlusses 12 verbunden ist. Ferner weist das Halbleiterbauteil A20 die vierte Verbindungsschicht 24 und die fünfte Verbindungsschicht 25 auf. Die vierte Verbindungsschicht 24 ist leitend und verbindet das zweite leitende Element 32 und die dritte Elektrode 203 elektrisch miteinander. Die fünfte Verbindungsschicht 25 ist leitend und verbindet das zweite leitende Element 32 und die zweite Verbindungsfläche 123 elektrisch miteinander. Die vierte Verbindungsschicht 24 und die fünfte Verbindungsschicht 25 bestehen jeweils aus dem gleichen Material wie die zweite Verbindungsschicht 22. Dementsprechend können bei der Herstellung des Halbleiterbauteils A20 das zweite leitende Element 32 und das erste leitende Element 31 gleichzeitig miteinander verbunden werden. Außerdem kann verhindert werden, dass sich die Position des Halbleiterelements 20 beim Verbinden des zweiten leitenden Elements 32 relativ zum Die-Pad 10 verschiebt, und somit ist der Verbindungsbereich des zweiten leitenden Elements 32 mit der dritten Elektrode 203 gesichert.
Das zweite leitende Element 32 enthält Kupfer. Darüber hinaus ist die zweite Verbindungsfläche 123 des zweiten Leiters 12 in der Dickenrichtung z näher am Halbleiterelement 20 positioniert als an der Vorderfläche 101 des Die-Pads 10. Dementsprechend ist der elektrische Widerstand des zweiten leitenden Elements 32 relativ gering und die Länge des zweiten leitenden Elements 32 ist reduziert, so dass der Durchlasswiderstand der dritten Elektrode 203 des Halbleiterelements 20 reduziert werden kann.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen oder Varianten beschränkt. Die spezifische Konfiguration der einzelnen Abschnitte der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Weise frei ausgebildet werden.
Das Halbleiterbauteil und das Herstellungsverfahren der vorliegenden Offenbarung weisen die in den folgenden Klauseln beschriebenen Konfigurationen auf.
Klausel 1.
Halbleiterbauteil, das Folgendes aufweist:

ein Die-Pad, das eine in eine Dickenrichtung weisende Vorderfläche aufweist;
ein Halbleiterelement, das eine erste Elektrode aufweist, die der Vorderfläche gegenüberliegt, und eine zweite Elektrode, die auf der der ersten Elektrode in Dickenrichtung gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist, wobei die erste Elektrode elektrisch mit der Vorderfläche verbunden ist;
eine erste Verbindungsschicht, die die erste Elektrode und die Vorderfläche elektrisch miteinander verbindet;
ein erstes leitendes Element, das elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist; und
eine zweite Verbindungsschicht, die das erste leitende Element und die zweite Elektrode elektrisch miteinander verbindet,
wobei ein Schmelzpunkt der ersten Verbindungsschicht höher ist als ein Schmelzpunkt der zweiten Verbindungsschicht.

Klausel 2.
Halbleiterbauteil nach Klausel 1, bei dem das Die-Pad und das erste leitende Element jeweils Kupfer enthalten.
Klausel 3.
Das Halbleiterbauteil nach Klausel 2, bei dem die zweite Verbindungsschicht Zinn enthält.
Klausel 4.
Halbleiterbauteil nach Klausel 3, bei dem die erste Verbindungsschicht Zinn enthält.
Klausel 5.
Halbleiterbauteil nach Klausel 3 oder 4, bei dem eine Dicke der ersten Verbindungsschicht größer ist als eine Dicke der zweiten Verbindungsschicht.
Klausel 6.
Halbleiterbauteil nach Klausel 3, bei dem die erste Verbindungsschicht aus einem Material besteht, das gesinterte Metallpartikel aufweist.
Klausel 7.
Halbleiterbauteil nach Klausel 6, bei dem die gesinterten Metallpartikel Silber enthalten.
Klausel 8.
Halbleiterbauteil nach Klausel 7, das ferner eine Plattierungsschicht aufweist, die die Vorderfläche abdeckt, wobei die Plattierungsschicht Silber enthält, und
die erste Verbindungsschicht zwischen der Plattierungsschicht und der ersten Elektrode angeordnet ist.
Klausel 9.
Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 2 bis 8, bei dem die Fläche des Halbleiterelements 40 % oder weniger der Fläche der Vorderfläche in Dickenrichtung gesehen beträgt.
Klausel 10.
Halbleiterbauteil gemäß Klausel 9, wobei das Halbleiterelement ein Verbund-Halbleitersubstrat aufweist.
Klausel 11.
Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 2 bis 10, das ferner folgendes aufweist:

einen ersten Anschluss, der eine erste Verbindungsfläche aufweist, die der gleichen Seite wie die Vorderfläche in der Dickenrichtung zugewandt und von dem Die-Pad beabstandet ist; und
eine dritte Verbindungsschicht, die das erste leitende Element und die erste Verbindungsfläche elektrisch miteinander verbindet,
wobei der erste Anschluss Kupfer enthält, und
die dritte Verbindungsschicht aus demselben Material besteht wie die zweite Verbindungsschicht.

Klausel 12.
Halbleiterbauteil nach Klausel 11, bei dem die erste Verbindungsfläche in Dickenrichtung näher am Halbleiterelement angeordnet ist als an der Vorderfläche.
Klausel 13.
Halbleiterbauteil nach Klausel 11 oder 12, bei dem die Dicke des Die-Pads größer ist als die maximale Dicke des ersten Anschlusses.
Klausel 14.
Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 11 bis 13, das ferner einen zweiten Anschluss, ein zweites leitendes Element, eine vierte Verbindungsschicht und eine fünfte Verbindungsschicht aufweist,
wobei das Halbleiterelement eine dritte Elektrode aufweist, die auf der der ersten Elektrode in der Dickenrichtung gegenüberliegenden Seite vorgesehen und von der zweiten Elektrode beabstandet ist,
der zweite Anschluss eine zweite Verbindungsfläche aufweist, die der gleichen Seite wie die Vorderfläche in der Dickenrichtung zugewandt ist und sowohl von dem Die-Pad als auch dem ersten Anschluss beabstandet ist,
das zweite leitende Element ist elektrisch mit der dritten Elektrode und der zweiten Verbindungsfläche verbunden,
die vierte Verbindungsschicht verbindet das zweite leitende Element und die dritte Elektrode elektrisch miteinander,
die fünfte Verbindungsschicht verbindet das zweite leitende Element und die zweite Verbindungsfläche elektrisch miteinander,
das zweite leitende Element und der zweite Anschluss Kupfer enthalten, und
die vierte Verbindungsschicht und die fünfte Verbindungsschicht jeweils aus dem gleichen Material bestehen wie die zweite Verbindungsschicht.
Klausel 15.
Halbleiterbauteil nach Klausel 14, bei dem die zweite Verbindungsfläche in Dickenrichtung näher am Halbleiterelement angeordnet ist als an der Vorderfläche.
Klausel 16.
Halbleiterbauteil nach Klausel 14 oder 15, das ferner einen dritten Anschluss aufweist, die einen Abschnitt aufweist, der sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, die orthogonal zur Dickenrichtung ist, und mit dem Die-Pad verbunden ist,
wobei der erste Anschluss und der zweite Anschluss sich jeweils entlang der ersten Richtung erstrecken,
der dritte Anschluss aus dem gleichen Material wie das Die-Pad hergestellt ist, und
mindestens ein Abschnitt des dritten Anschlusses den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss überlappt, gesehen entlang einer zweiten Richtung, die orthogonal zu der Dickenrichtung und der ersten Richtung ist.
Klausel 17.
Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 1 bis 16, das ferner Dichtungsharz aufweist, das das Halbleiterelement, das erste leitende Element und einen Abschnitt des Die-Pads abdeckt.
Klausel 18.
Halbleiterbauteil nach Klausel 17, bei dem das Die-Pad eine Rückfläche aufweist, die in der Dickenrichtung der Vorderfläche gegenüberliegt, und
die Rückfläche von dem Dichtungsharz freigelegt ist. Klausel 19.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils, das die folgenden Schritte aufweist
Anordnen eines leitenden ersten Verbindungsmaterials auf einer Vorderfläche eines Die-Pads;
Anordnen eines Halbleiterelements auf dem ersten Verbindungsmaterial, so dass eine erste Elektrode dem ersten Verbindungsmaterial gegenüberliegt, wobei das Halbleiterelement die erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweist, die auf einander entgegengesetzten Seiten angeordnet sind;
elektrisches Verbinden der ersten Elektrode mit der Vorderfläche durch Schmelzen und Verfestigen des ersten Verbindungsmaterials;
Anordnen eines leitenden zweiten Verbindungsmaterials auf der zweiten Elektrode; und
Anordnen eines leitenden Elements auf dem zweiten Verbindungsmaterial und elektrisches Verbinden des leitenden Elements mit der zweiten Elektrode durch Schmelzen und Verfestigen des zweiten Verbindungsmaterials,
wobei der Schmelzpunkt des ersten Verbindungsmaterials höher ist als der Schmelzpunkt des zweiten Verbindungsmaterials.
Klausel 20.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils gemäß Klausel 19, bei dem das erste Verbindungsmaterial ein Drahtlot ist.
Bezugszeichenliste

A10, A11, A20: Halbleiterbauteil
10: Die-Pad
101: Vorderfläche
102: Rückfläche
103: Durchgangsbohrung
11: Erster Anschluss
111: Abgedeckter Abschnitt
112: Freiliegender Abschnitt
113: Erste Verbindungsfläche
12: Zweiter Anschluss
121: Abgedeckter Abschnitt
122: Freiliegender Abschnitt
123: Zweite Verbindungsfläche
13: Dritter Anschluss
131: Abgedeckter Abschnitt
132: Freiliegender Abschnitt
19: Plattierungsschicht
20: Halbleiterelement
201: Erste Elektrode
202: Zweite Elektrode
203: Dritte Elektrode
21: Erste Verbindungsschicht
22: Zweite Verbindungsschicht
23: Dritte Verbindungsschicht
24: Vierte Verbindungsschicht
25: Fünfte Verbindungsschicht
31: Erstes leitendes Element
311: Erster Verbindungsabschnitt
312: Zweiter Verbindungsabschnitt
32: Zweites leitendes Element
321: Dritter Verbindungsabschnitt
322: Vierter Verbindungsabschnitt
33: Draht
40: Dichtungsharz
41: Oberseite
42: Unterseite
43: Erste Seitenfläche
44: Zweite Seitenfläche
45: Öffnung
46: Befestigungsloch
80: Verbindungssteg
81: Erstes Verbindungsmaterial
82: Zweites Verbindungsmaterial
83: Drittes Verbindungsmaterial
z: Dickenrichtung
x: Erste Richtung
y: Zweite Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016192450 A [0004]

Claims

Halbleiterbauteil, aufweisend: ein Die-Pad, das eine in eine Dickenrichtung weisende Vorderfläche aufweist; ein Halbleiterelement, das eine erste Elektrode aufweist, die der Vorderfläche gegenüberliegt, und eine zweite Elektrode, die der ersten Elektrode in der Dickenrichtung gegenüberliegt, wobei die erste Elektrode elektrisch mit der Vorderfläche verbunden ist; eine erste Verbindungsschicht, die die erste Elektrode und die Vorderfläche elektrisch miteinander verbindet; ein erstes leitendes Element, das elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist; und eine zweite Verbindungsschicht, die das erste leitende Element und die zweite Elektrode elektrisch miteinander verbindet, wobei ein Schmelzpunkt der ersten Verbindungsschicht höher ist als ein Schmelzpunkt der zweiten Verbindungsschicht.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, wobei das Die-Pad und das erste leitende Element jeweils Kupfer enthalten.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 2, wobei die zweite Verbindungsschicht Zinn enthält.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 3, wobei die erste Verbindungsschicht Zinn enthält.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 3 oder 4, wobei eine Dicke der ersten Verbindungsschicht größer ist als eine Dicke der zweiten Verbindungsschicht.
Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei eine Fläche des Halbleiterelements 40 % oder weniger eines Bereichs der Vorderfläche beträgt, gesehen entlang der Dickenrichtung.
Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, ferner aufweisend: einen ersten Anschluss, der eine erste Verbindungsfläche aufweist, die in Dickenrichtung derselben Seite wie die Vorderfläche zugewandt ist und von dem Die-Pad beabstandet ist; und eine dritte Verbindungsschicht, die das erste leitende Element und die erste Verbindungsfläche elektrisch miteinander verbindet, wobei der erste Anschluss Kupfer enthält, und die dritte Verbindungsschicht aus dem gleichen Material wie die zweite Verbindungsschicht besteht.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 7, wobei die erste Verbindungsfläche in Dickenrichtung näher an dem Halbleiterelement liegt als an der Vorderfläche.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 7 oder 8, wobei eine Dicke des Die-Pads größer ist als eine maximale Dicke des ersten Anschlusses.
Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner aufweisend einen zweiten Anschluss, ein zweites leitendes Element, eine vierte Verbindungsschicht und eine fünfte Verbindungsschicht, wobei das Halbleiterelement eine dritte Elektrode aufweist, die der ersten Elektrode in der Dickenrichtung gegenüberliegt und von der zweiten Elektrode beabstandet ist, der zweite Anschluss eine zweite Verbindungsfläche aufweist, die in Dickenrichtung derselben Seite wie die Vorderfläche zugewandt ist und von dem Die-Pad und dem ersten Anschluss beabstandet ist, das zweite leitende Element elektrisch mit der dritten Elektrode und der zweiten Verbindungsfläche verbunden ist, die vierte Verbindungsschicht das zweite leitende Element und die dritte Elektrode elektrisch miteinander verbindet, die fünfte Verbindungsschicht das zweite leitende Element und die zweite Verbindungsfläche elektrisch miteinander verbindet, das zweite leitende Element und der zweite Anschluss Kupfer enthalten, und die vierte Verbindungsschicht und die fünfte Verbindungsschicht jeweils aus demselben Material bestehen wie die zweite Verbindungsschicht.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 10, wobei die zweite Verbindungsfläche in Dickenrichtung näher an dem Halbleiterelement liegt als an der Vorderfläche.
Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend Dichtungsharz, das das Halbleiterelement, das erste leitende Element und einen Abschnitt des Die-Pads abdeckt.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 12, wobei das Die-Pad eine Rückfläche aufweist, die der Vorderfläche in der Dickenrichtung gegenüberliegt, und die Rückfläche von dem Dichtungsharz freigelegt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils, das die folgenden Schritte aufweist: Anordnen eines leitenden ersten Verbindungsmaterials auf einer Vorderfläche eines Die-Pads; Anordnen eines Halbleiterelements auf dem ersten Verbindungsmaterial, so dass eine erste Elektrode dem ersten Verbindungsmaterial gegenüberliegt, wobei das Halbleiterelement die erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten zueinander angeordnet sind; elektrisches Verbinden der ersten Elektrode mit der Vorderfläche durch Schmelzen und Verfestigen des ersten Verbindungsmaterials; Anordnen eines leitenden zweiten Verbindungsmaterials auf der zweiten Elektrode; und Anordnen eines leitenden Elements auf dem zweiten Verbindungsmaterial und elektrisches Verbinden des leitenden Elements mit der zweiten Elektrode durch Schmelzen und Verfestigen des zweiten Verbindungsmaterials, wobei der Schmelzpunkt des ersten Verbindungsmaterials höher ist als der Schmelzpunkt des zweiten Verbindungsmaterials.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils nach Anspruch 14, wobei das erste Verbindungsmaterial ein Drahtlot ist.