DE112022000167T5 - Halbleitereinrichtung - Google Patents

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Akio Yamano
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

Eine Halbleitereinrichtung umfasst eine erste leitende Struktur und eine zweite leitende Struktur, die an einer Hauptfläche eines Isolationssubstrats bereitgestellt werden, und eine erste Halbleitervorrichtung und eine zweite Halbleitervorrichtung, die jeweils an der ersten leitenden Struktur bereitgestellt werden. Die erste leitende Struktur umfasst einen ersten Eingangsbereich, der die erste Halbleitervorrichtung überlappt, und einen zweiten Eingangsbereich, der die zweite Halbleitervorrichtung überlappt, Eine Ausgangselektrode der ersten Halbleitervorrichtung und eine Ausgangselektrode der zweiten Halbleitervorrichtung sind durch ein erstes Verdrahtungselement miteinander verbunden. Die Ausgangselektrode der zweiten Halbleitervorrichtung und die zweite leitende Struktur sind durch ein zweites Verdrahtungselement miteinander verbunden. Ein Verhältnis eines Stroms, der von dem zweiten Eingangsbereich zu der zweiten leitenden Struktur über die zweite Halbleitervorrichtung fließt, in Bezug auf einen Strom, der von dem ersten Eingangsbereich zu der zweiten leitenden Struktur über die erste Halbleitervorrichtung fließt, ist größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Halbleitereinrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Nach dem Stand der Technik wurde eine Technik entwickelt, bei der zur Verringerung der Größe und zur Erzielung eines großen Stroms in einer Halbleitereinrichtung Halbleitervorrichtungen auf einer leitenden Struktur mit hoher Flächeneffizienz angeordnet sind. Das folgende Patentdokument 1 offenbart beispielsweise eine Anordnung, bei der eine leitende Struktur auf einem Isolationssubstrat und Halbleitervorrichtungen in eine Richtung ausgerichtet sind. In der Halbleitervorrichtung ist eine erste Hauptelektrode auf einer rückwärtigen Fläche dem Isolationssubstrat gegenüberliegend ausgebildet und eine zweite Hauptelektrode ist auf einer vorderen Fläche ausgebildet. Die zweiten Hauptelektroden der Halbleitervorrichtungen sind durch Stitchbonding von Drähten miteinander verbunden. Die zweiten Hauptelektroden der Halbleitervorrichtungen und die leitende Struktur sind durch weiteres Stitchbonding von Drähten, welches die zweiten Hauptelektroden der Halbleitervorrichtungen miteinander verbindet, mit der leitenden Struktur verbunden.
  • Dokument zur verwandten Technik
  • Patentdokument
  • Patentdokument 1: WO 2019/044748
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Unter dem oben beschriebenen Stand der Technik wird, weil die Drähte, die die zweiten Hauptelektroden mit einer leitenden Struktur verbinden, für Halbleitervorrichtungen nicht individuell bereitgestellt werden müssen, eine montierbare Fläche der Halbleitervorrichtungen groß und es wird eine hohe Kapazität der Halbleitereinrichtung realisiert. Andererseits wird ein Widerstandswert in einem Pfad von der zweiten Hauptelektrode jeder der Halbleitervorrichtungen zu der leitenden Struktur ungleichmäßig und ein Strom, der durch jede der Halbleitervorrichtungen fließt, wird ungleichmäßig. Dementsprechend wird die Temperatur eines Drahtverbindungsabschnitts in der Halbleitervorrichtung, in der der Strom relativ groß ist, relativ hoch, eine Leistungszyklustoleranz (die Anzahl der Zerstörungszyklen durch Wiederholung des Ein- und Ausschaltens eines vorbestimmten Stroms), eine Kurzschlusstoleranz, eine I2t Toleranz usw. der Halbleitervorrichtung werden verringert. Infolgedessen besteht die Möglichkeit, dass die langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitereinrichtung nicht aufrechterhalten werden kann.
  • Mittel zur Lösung des Problems
  • Zur Lösung der oben genannten Probleme umfasst eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Offenbarung: eine leitende Struktur mit einer ersten leitenden Struktur und einer zweiten leitenden Struktur; und eine erste Halbleitervorrichtung und eine zweite Halbleitervorrichtung, die jeweils an der ersten leitenden Struktur angeordnet sind, wobei die erste leitende Struktur einen ersten Eingangsbereich umfasst, der die erste Halbleitervorrichtung überlappt, und einen zweiten Eingangsbereich, der die zweite Halbleitervorrichtung überlappt, wobei die erste Halbleitervorrichtung und die zweite Halbleitervorrichtung jeweils umfassen: eine erste Hauptelektrode, die auf einer ersten Hauptfläche der ersten leitenden Struktur gegenüberliegend bereitgestellt wird und elektrisch mit der ersten leitenden Struktur verbunden ist, und eine zweite Hauptelektrode, die auf einer zweiten Hauptfläche der ersten Hauptfläche gegenüberliegend bereitgestellt wird, wobei die zweite Hauptelektrode der ersten Halbleitervorrichtung und die zweite Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung durch ein erstes Verdrahtungselement, das mit einem Draht oder einem Bandkabel gebildet wird, miteinander verbunden sind, wobei die zweite Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung und die zweite leitende Struktur durch ein zweites Verdrahtungselement, das aus einem Draht oder einem Bandkabel gebildet wird, miteinander verbunden sind, und ein Verhältnis (12/11) eines Stroms (i2), der von dem zweiten Eingangsbereich zu der zweiten leitenden Struktur über die zweite Halbleitervorrichtung fließt, relativ zu einem Strom (i1), der von dem ersten Eingabebereich zu der zweiten leitenden Struktur über die erste Halbleitervorrichtung fließt, größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10 ist.
  • Darüber hinaus umfasst eine Halbleitereinrichtung der vorliegenden Offenbarung: eine leitende Struktur mit einer ersten leitenden Struktur und einer zweiten leitenden Struktur; und eine erste Halbleitervorrichtung und eine zweite Halbleitervorrichtung, die jeweils auf der ersten leitenden Struktur angeordnet sind, wobei die erste leitende Struktur einen ersten Eingabebereich umfasst, der die erste Halbleitervorrichtung überlappt, und einen zweiten Eingabebereich, der die zweite Halbleitervorrichtung überlappt, wobei die erste Halbleitervorrichtung und die zweite Halbleitervorrichtung jeweils umfassen: eine erste Hauptelektrode, die an einer ersten der ersten leitenden Struktur gegenüberliegenden Hauptfläche bereitgestellt wird und mit der ersten leitenden Struktur verbunden ist; und eine zweite Hauptelektrode, die auf einer zweiten Hauptfläche auf einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite bereitgestellt wir, wobei die zweite Hauptelektrode der ersten Halbleitervorrichtung und die zweite Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung durch ein erstes Verdrahtungselement, das aus einem Draht oder einem Bandkabel gebildet wird, miteinander verbunden sind, wobei die zweite Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung und die zweite leitende Struktur durch ein zweites Verdrahtungselement, das aus dem Draht oder dem Bandkabel gebildet ist, miteinander verbunden sind, und ein Verhältnis (R1/R2) eines Widerstands (R1) eines ersten Pfads in Bezug auf einen Widerstand (R2) eines zweiten Pfads größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10 ist, wobei der erste Pfad ab dem ersten Eingangsbereich beginnt und einen Verbindungspunkt zwischen der zweiten Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung und dem zweiten Verdrahtungselement erreicht, während er durch die erste Halbleitervorrichtung und das erste Verdrahtungselement fließt, und der zweite Pfad an dem zweiten Eingabebereich beginnt und den Verbindungspunkt zwischen der zweiten Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung und das zweite Verdrahtungselement erreicht, während er durch die zweite Halbleitervorrichtung verläuft.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Draufsicht auf eine Halbleitereinrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 ist eine Draufsicht auf eine Halbleitereinheit 20 gemäß der Ausführungsform.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitereinheit 20 gemäß der Ausführungsform.
    • 4 ist ein Schaltungskonfigurationsdiagramm einer Schaltung, die mit Halbleitereinheit 20 ausgelegt ist, gemäß der Ausführungsform.
    • 5 ist eine Querschnittsansicht, in der ein Bereich Z in der Querschnittsansicht der in 3 veranschaulichten Halbleitereinheit vergrößert ist.
    • 6 ist eine Querschnittsansicht, in der der Bereich Z in der in 3 veranschaulichten Querschnittsansicht der Halbleitereinheit vergrößert ist.
    • 7 ist eine Querschnittsansicht, in der der Bereich Z in der in 3 veranschaulichten Querschnittsansicht der Halbleitereinheit vergrößert ist.
    • 8 ist ein Ersatzschaltbild einer in 5 veranschaulichten Konfiguration.
    • 9 ist eine Draufsicht auf die Halbleitereinrichtung 10, an der Gräben T bereitgestellt werden.
    • 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer I-V-Kurve der Halbleitervorrichtung bei Raumtemperatur darstellt.
    • 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der 1-V-Kurve der Halbleitervorrichtung bei 175°C darstellt.
    • 12 ist ein Diagramm, das einen Bereich von Widerständen Rwire1 und r + Rp2 darstellt.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass in den Zeichnungen Abmessungen und Maßstab einzelner Teile von tatsächlichen Abmessungen und dem Maßstab abweichen. Darüber hinaus ist die im Folgenden beschriebene Ausführungsform ein bevorzugtes konkretes Beispiel für die vorliegende Offenbarung. Somit werden diverse Einschränkungen, die technisch vorzuziehen sind, auf die folgende Ausführungsform angewendet. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Formen beschränkt, sofern in der folgenden Beschreibung nicht ausdrücklich Beschreibungen angeführt sind, die die vorliegende Offenbarung einschränken.
  • 1 ist eine Draufsicht auf eine Halbleitereinrichtung 10 gemäß der Ausführungsform. Die Halbleitereinrichtung 10 hat ein Wärmeableitungssubstrat 11 und Halbleitereinheiten 20a bis 20f, die durch Bonddrähte 12a bis 12e elektrisch miteinander verbunden sind. Das Wärmeableitungssubstrat 11 ist beispielsweise aus Aluminium, Eisen, Silber oder Kupfer hergestellt, die eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit aufweisen, oder aus einer Legierung, die mindestens eines davon enthält. Darüber hinaus kann eine Fläche des Wärmeableitungssubstrats 11 zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit mit einem Material, wie etwa Nickel, plattiert oder dergleichen sein. Für das Plattieren oder dergleichen kann anstatt von Nickel als Material auch eine Nickel-Phosphor-Legierung, eine Nickel-Bor-Legierung oder dergleichen verwendet werden. In dem Wärmeableitungssubstrat 11 werden Befestigungslöcher zum Anbringen einer externen Vorrichtung, Kontaktbereiche zum Eingeben und Ausgeben eines Stroms zu und von den Halbleitereinheiten 20a bis 20f usw. auf geeignete Weise gebildet.
  • Die Halbleitereinheiten 20a bis 20f werden mittels Lötmittel, Silberlot oder dergleichen in einer Linie an einer vorderen Fläche des Wärmeableitungssubstrats 11 angeordnet. Halbleitervorrichtungen (beispielsweise Halbleitervorrichtungen 25 bis 28, die später beschrieben werden) sind auf jeder der Halbleitereinheiten 20a bis 20f angeordnet und die Halbleitereinheiten 20a bis 20f realisieren die benötigten Funktionen. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Halbleitereinheiten 20a bis 20f, die in 1 angegeben ist, nur ein Beispiel ist. Es kann aber eine benötigte Anzahl von Halbleitereinheiten installiert werden. Darüber hinaus werden die Halbleitereinheiten 20a bis 20f im Folgenden generell als eine Halbleitereinheit 20 bezeichnet und Einzelheiten dazu werden später beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Bonddrähte 12a bis 12e aus Metall, wie etwa Aluminium oder Kupfer, die eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit aufweisen, einer Legierung, die mindestens eines davon enthält, oder dergleichen gebildet werden.
  • Als nächstes wird eine Konfiguration der Halbleitereinheit 20 unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben. 2 ist eine Draufsicht auf die Halbleitereinheit 20 gemäß der Ausführungsform und 3 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitereinheit 20 gemäß der Ausführungsform. Es ist zu beachten, dass 3 eine Querschnittsansicht entlang einer Ein-Punkt-Kettenlinie C-C in 2 veranschaulicht. Allerdings veranschaulicht 3 nicht die Bonddrähte 29. Darüber hinaus ist 4 ein Schaltbild einer Schaltung, die mit der Halbleitereinheit 20 ausgelegt ist, gemäß der Ausführungsform.
  • In der vorliegenden Ausführungsform hat die Halbleitereinheit 20 in der Draufsicht eine rechteckige Form. Genauer gesagt hat ein Isolationssubstrat 22, das die Halbleitereinheit 20 konstituiert, in der Draufsicht eine rechteckige Form mit einem Paar einander gegenüberliegenden langen Seiten und einem Paar einander gegenüberliegenden kurzen Seiten und die anderen Komponenten der Halbleitereinheit 20 sind auf den Hauptflächen (vordere Fläche und rückwärtige Fläche) des Isolationssubstrats 22 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine X-Achse entlang der kurzen Seite der Halbleitereinheit 20 in der Draufsicht gesetzt und eine Y-Achse wird entlang der langen Seite gesetzt. Die Y-Achse ist ein Beispiel für eine erste Achse. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform eine Draufsicht die gleiche Bedeutung hat, wie die Betrachtung eines Zielobjekts in einer vertikalen Richtung auf die vordere Fläche des Isolationssubstrats 22.
  • Die Halbleitereinheit 20 umfasst einen ersten Armabschnitt (oberer Armabschnitt) A und einen zweiten Armabschnitt (unterer Armabschnitt) B und es werden obere und untere Armabschnitte gebildet. Wie in 4 veranschaulicht, wird ein externer Verbindungsanschluss P (Eingang P), der mit einer positiven Elektrode einer externen Stromquelle (nicht veranschaulicht) verbunden ist, mit dem ersten Armabschnitt A verbunden und der erste Armabschnitt A konstituiert eine Schaltung, die einen Strom von der positiven Elektrode (Hochspannungsabschnitt) der externen Stromquelle an eine Last zuführt. Es ist zu beachten, dass die Last mit einem externen Verbindungsanschluss U (Ausgang U) verbunden ist. Ein externer Verbindungsabschnitt N (Eingang N), der mit einer negativen Elektrode der externen Stromquelle verbunden ist, ist mit dem zweiten Armabschnitt B verbunden und der zweite Armabschnitt B konstituiert eine Schaltung, die einen Strom von der Last zu der negativen Elektrode (Niederspannungsanschluss) der externen Stromquelle zieht. Wie in 2 und 3 veranschaulicht, weist die Halbleitereinheit 20 ein Schaltungssubstrat 21 auf und die Halbleitervorrichtungen 25 bis 28, die an einer vorderen Fläche des Schaltungssubstrats 21 bereitgestellt werden. Die Halbleitervorrichtungen 26 und 27 sind jeweils ein Beispiel für eine „erste Halbleitervorrichtung“ und die Halbleitervorrichtungen 25 und 28 sind jeweils ein Beispiel für eine „zweite Halbleitervorrichtung“. Eine rückwärtige Fläche des Schaltungssubstrats 21 ist mit dem Wärmeableitungssubstrat 11 durch Lötmittel, Silberlot oder dergleichen (nicht veranschaulicht) verbunden und die Halbleitereinheit 20 ist dadurch auf dem Wärmeableitungssubstrat 11 angeordnet (siehe 1).
  • In der vorliegenden Ausführungsform umfasst jede der Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 Silizium oder Siliziumkarbid und ist ein Schaltelement eines RC-IGBT (Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor; rückwärts leitender Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode), der einen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor; Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode) und eine FWD (Freewheeling Diode; Freilaufdiode) umfasst, die in einem Chip konfiguriert sind. Ein RC-IGBT hat eine Schaltung, in der ein IGBT und eine FWD antiparallel geschaltet sind.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weist jede der Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 in der Draufsicht eine rechteckige Form auf. Genauer gesagt: Bei Betrachtung in der Draufsicht zeigt die vordere Fläche und rückwärtige Fläche jeder der Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 eine rechteckige Form mit einem Paar einander gegenüberliegenden langen Seiten und einem Paar einander gegenüberliegenden kurzen Seiten auf. Jede der Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 ist derart angeordnet, dass sich ihre langen Seiten entlang der X-Achse und ihre kurzen Seiten entlang der Y-Achse erstrecken.
  • Die Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 umfassen beispielsweise jeweils eine Eingangselektrode (Kollektorelektroden zum Beispiel, eine Eingangselektrode 25d der Halbleitervorrichtung 25 und eine Eingangselektrode 26d der Halbleitervorrichtung 26 sind in 5 veranschaulicht) als eine erste Hauptelektrode auf der rückwärtigen Fläche (erste Hauptfläche). Darüber hinaus umfassen die Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 auf der jeweiligen vorderen Fläche (zweite Hauptfläche) Steuerelektroden, d.h. jeweils Gate-Elektroden 25a bis 28a, und Ausgangselektroden, d.h. jeweils Emitterelektroden 25b bis 28b. Eine Ausgangselektrode ist eine zweite Hauptelektrode. Die Gate-Elektroden 25a bis 28a sind jeweils neben einer der langen Seiten der vorderen Fläche der entsprechenden Halbleitervorrichtung 25 bis 28 und um die Mitte der langen Seite angeordnet. Darüber hinaus sind die Ausgangselektroden 25b bis 28b jeweils in einem anderen Abschnitt ausgebildet als die entsprechende Gate-Elektrode 25a bis 28a der vorderen Fläche der entsprechenden Halbleitervorrichtung 25 bis 28. Darüber hinaus werden auf der vorderen Fläche der entsprechenden Halbleitervorrichtung 25 bis 28 jeweils Gate-Runner 25c bis 28c bereitgestellt. Die Gate-Runner 25c bis 28c sind jeweils elektrisch mit den Gate-Elektorden 25a bis 28a verbunden. Die Gate-Runner 25c bis 28c werden bereitgestellt, um ein Gate-Steuersignal, das von der entsprechenden Gate-Elektrode 25a bis 28a zugeführt wird, ohne Verzögerung durch die entsprechende Halbleitervorrichtung 25 bis 28 zu übertragen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Gate-Runner 25c bis 28c jeweils parallel zu den langen Seiten der entsprechenden Halbleitervorrichtung 25 bis 28 um die Mitte der kurzen Seiten der entsprechenden Halbleitervorrichtung 25 bis 28 angeordnet.
  • Das Schaltungssubstrat 21 verfügt über das Isolationssubstrat 22 und eine Metallplatte 23, die mit der rückwärtigen Fläche des Isolationssubstrats 22 verbunden ist. Das Isolationssubstrat 22 wird aus Keramik mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet, wie etwa Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliziumnitrid, welche eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit haben. Die Metallplatte 23 wird aus Metall mit einer ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit gebildet, wie etwa Aluminium, Eisen, Silber, Kupfer oder eine Legierung, die mindestens eines davon enthält. Zusätzlich verfügt das Schaltsubstrat 21 über leitende Strukturen 24a bis 24e, die jeweils auf der vorderen Fläche des Isolationssubstrat 22 ausgebildet sind. Die leitenden Strukturen 24a bis 24e werden aus Metall gebildet, wie etwa Kupfer oder eine Kupferlegierung, die über eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit verfügen. Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit kann beispielsweise eine Plattierung unter Verwendung eines Materials, wie etwa Nickel, auf Flächen der leitenden Strukturen 24a bis 24e aufgebracht werden. Als ein anderes Material als Nickel kann für das Plattieren oder dergleichen eine Nickel-Phosphor-Legierung, eine Nickel-Boron-Legierung oder dergleichen verwendet werden. Darüber hinaus ist eine Dicke jeder der leitenden Strukturen 24a bis 24e beispielsweise größer oder gleich 0,1 mm und kleiner oder gleich 1 mm. Da das Schaltungssubstrat 21 solch eine Konfiguration aufweist, kann beispielsweise ein DCB-Substrat (Direct Copper Bonding Substrat) oder ein AMB-Substrat (Active Metal Brazed Substrat) verwendet werden. Das Schaltungssubstrat 21 kann Wärme, die in den Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 erzeugt wird, über die leitenden Strukturen 24a und 24c, das Isolationssubstrat 22 und die Metallplatte 23 zu dem Wärmeableitungssubstrat 11 übertragen. Es ist zu beachten, dass das Schaltungssubstrat 21 ein Substrat auf Metallbasis oder ein Leadframe sein kann, in dem beispielsweise ein Die-Pad ausgebildet ist.
  • Die leitende Struktur 24a umfasst eine Kollektorstruktur des ersten Armabschnitts A. Die leitende Struktur 24a ist ein Beispiel für eine „erste leitende Struktur“ in dem ersten Armabschnitt A. Die Kollektorstruktur ist eine leitende Struktur, mit der die Eingangselektroden (Kollektorelektroden) der Halbleitervorrichtungen (die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 in dem ersten Armabschnitt A) verbunden sind. Die leitende Struktur 24a bildet eine allgemein rechteckige Form und ein Abschnitt, der einen Kontaktbereich 24a1 umfasst, steht in 2 an einer unteren Seite hervor. Wie in 4 usw. veranschaulicht, ist der mit der positiven Elektrode der externen Stromquelle zu verbindende externe Verbindungsanschluss P mit dem Kontaktbereich 24a1 verbunden. Auf der leitenden Struktur 24a sind die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 in einem Abstand entlang der Y-Achse angeordnet. Insbesondere verfügt jede der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 über eine erste lange Seite und eine zweite lange Seite. Die erste lange Seite der Halbleitervorrichtung 25 grenzt an die Gate-Elektroden 25a an und ist an einen Verbindungsbereich 24b1 der leitenden Struktur 24b, der noch zu beschreiben ist, angrenzend angeordnet. Die erste lange Seite der Halbleitervorrichtung 26 grenzt an die Gate-Elektrode 26a an und ist an den Verbindungsbereich 24b1 angrenzend angeordnet. Die zweite lange Seite der Halbleitervorrichtung 25 ist an einer Position beabstandet von der Gate-Elektrode 25a und angrenzend an einen Verbindungsbereich 24c3 der leitenden Struktur 24c, der noch zu beschreiben ist, angeordnet. Die zweite lange Seite der Halbleitervorrichtung 26 ist an einer Position beabstandet von der Gate-Elektrode 26a und angrenzend an den Verbindungsbereich 24c3 angeordnet. Folglich sind die Gate-Elektroden 25a und 26a auf die kurze Seite (auf der unteren Seite in 2) des Isolationssubstrats 22 gerichtet. Die leitende Struktur 24a und die Halbleitervorrichtungen 25 und 25 sind jeweils über Lötschichten 30 (30A und 30B) miteinander verbunden und die Kollektorelektroden, die auf den jeweiligen rückwärtigen Flächen der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 ausgebildet sind, sind mit der leitenden Struktur 24a elektrisch verbunden.
  • Es ist zu beachten, dass auf dem ersten Armabschnitt A drei oder mehr Halbleitervorrichtungen angeordnet sind. Auch in solch einem Fall sind die Halbleitervorrichtungen derart angeordnet, dass die Gate-Elektroden in einer Linie gruppiert sind, während sie auf den Verbindungsbereich 24b1 der leitenden Struktur 24b, mit dem die Gate-Elektroden verbunden sind, gerichtet sind.
  • Die leitende Struktur 24b umfasst eine Steuerstruktur des ersten Armabschnitts A. Die Steuerstruktur ist eine leitende Struktur, mit der die Steuerelektroden (Gate-Elektroden) der Halbleitervorrichtungen (die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 in dem ersten Armabschnitt A) verbunden sind. Die leitende Struktur 24b hat den Verbindungsbereich 24b1, der auf einer verlängerten Linie der Gate-Elektroden 25a und 26a der Halbleitervorrichtungen 25 und 26, die entlang der Y-Achse ausgerichtet ist, angeordnet ist. Ein Bonddraht 29a, der mit den Gate-Elektroden 25a und 26a der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 verbunden ist, ist mit dem Verbindungsbereich 24b1 verbunden. Darüber hinaus hat die leitende Struktur 24b einen Kontaktbereich 24b2, mit dem ein externer Verbindungsanschluss G1 für die Gate-Elektroden verbunden ist. In 2 erstreckt sich die leitende Struktur 24b von einem Abschnitt, der den Verbindungsbereich 24b1 umfasst, entlang der unteren kurzen Seite (X-Achse) des Isolationssubstrats 22 und vertikal in Bezug auf eine Anordnung der Halbleitervorrichtungen 25 und 26.
  • Die leitende Struktur 24c umfasst eine Emitterstruktur des ersten Armabschnitts A und eine Kollektorstruktur des zweiten Armabschnitts B. Die leitende Struktur 24c ist ein Beispiel für eine „zweite leitende Struktur“ in dem ersten Armabschnitt A. Darüber hinaus ist die leitende Struktur 24c ein Beispiel für die „erste leitende Struktur“ in dem zweiten Armabschnitt B. Die Emitterstruktur ist eine leitende Struktur, mit der die Ausgangselektroden (Emitterelektroden) der Halbleitervorrichtungen (die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 in dem ersten Armabschnitt A) verbunden sind. Die leitende Struktur 24c hat einen ersten Bereich 24c1, der sich entlang der rechten langen Seite des Isolationssubstrats 22 erstreckt und eine allgemein rechteckige Form aufweist, und einen zweiten Bereich 24c2, der sich entlang der oberen kurzen Seite des Isolationssubstrats 22 erstreckt und eine allgemein rechteckige Form aufweist. Die leitende Struktur 24c weist als Ganzes eine allgemeine L-Form auf.
  • Der zweite Bereich 24c2 umfasst die Emitterstruktur des ersten Armabschnitts A. In dem zweiten Bereich 24c2 wird der Verbindungsbereich 24c3 auf einer verlängerten Linie von den Halbleitervorrichtungen 25 und 26 entlang der Y-Achse bereitgestellt. Bonddrähte 29c, die sich von den Ausgangselektroden 25b und 26b der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 aus erstrecken, und ein Einzelbonddraht 29cx, der sich von der Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 aus erstreckt, sind mit dem Verbindungsbereich 24c3 verbunden. Ein Kontaktbereich 24c4 wird in dem zweiten Bereich 24c2 bereitgestellt und der mit der Last zu verbindende externe Verbindungsanschluss U, ist mit dem Kontaktbereich 24c4 verbunden.
  • Der erste Bereich 24c1 umfasst die Kollektorstruktur des zweiten Armabschnitts B. Auf dem ersten Bereich 24c1 sind die Halbleitervorrichtungen 27 und 28 mit einem Abstand entlang der Y-Achse angeordnet. Insbesondere verfügt jede der Halbleitervorrichtungen 27 und 28 über eine dritte lange Seite und eine vierte lange Seite. Die dritte lange Seite der Halbleitervorrichtung 27 ist angrenzend an die Gate-Elektrode 27a angeordnet. Die dritte lange Seite der Halbleitervorrichtung 28 ist angrenzend an die Gate-Elektrode 28a angeordnet. Die vierte lange Seite der Halbleitervorrichtung 27 ist angrenzend an einen Verbindungsbereich 24d1 einer leitenden Struktur 24d, die später zu beschreiben ist, und von der Gate-Elektrode 27a fort beabstandet angeordnet. Die vierte lange Seite der Halbleitervorrichtung 28 ist angrenzend an den Verbindungsbereich 24d1 und von der Gate-Elektrode 28a fort beabstandet angeordnet. Folglich sind die Gate-Elektroden 27a und 28a auf die kurze Seite (auf einer oberen Seite in 2) des Isolationssubstrats 22 gerichtet. Der erste Bereich 24c1 der leitenden Struktur 24c und die Halbleitervorrichtungen 27 und 28 sind über Lötschichten (nicht veranschaulicht) miteinander verbunden und die Kollektorelektroden, die auf den rückwärtigen Flächen der Halbleitervorrichtungen 27 und 28 ausgebildet sind, sind mit der leitenden Struktur 24c elektrisch verbunden.
  • Es ist zu beachten, dass auf dem zweiten Armabschnitt B drei oder mehr Halbleitervorrichtungen angeordnet sein können. Auch in solch einem Fall sind die Halbleitervorrichtungen derart angeordnet, dass die Gate-Elektroden in einer Linie gruppiert sind, während sie auf einen Verbindungsbereich 24e1 der leitenden Struktur 24e, mit dem die Gate-Elektroden verbunden sind, gerichtet sind.
  • Die leitende Struktur 24d umfasst eine Steuerstruktur des zweiten Armabschnitts B. Die leitende Struktur 24d hat den Verbindungsbereich 24d1 und der Verbindungsbereich 24d1 ist auf einer verlängerten Linie der Gate-Elektroden 27a und 28a der Halbleitervorrichtungen 27 und 28 angeordnet, die entlang der Y-Achse ausgerichtet ist. Mit dem Verbindungsbereich 24d1 ist ein Bonddraht 29b verbunden, der mit den Gate-Elektroden 27a und 28a der Halbleitervorrichtungen 27 und 28 verbunden ist. Darüber hinaus verfügt die leitende Struktur 24d über einen Kontaktbereich 24d2 und ein externer Verbindungsanschluss G2 für die Gate-Elektroden ist mit dem Kontaktbereich 24d2 verbunden. In 2 erstreckt sich die leitende Struktur 24d von einem Abschnitt, der den Verbindungsbereich 24d1 umfasst, entlang der oberen kurzen Seite (X-Achse) des Isolationssubstrats 22 und vertikal zu einer Anordnung der Halbleitervorrichtungen 27 und 28.
  • Die leitende Struktur 24e umfasst eine Emitterstruktur des zweiten Armabschnitts B. Die leitende Struktur 24e ist ein Beispiel für die „zweite leitende Struktur“ in dem zweiten Armabschnitt B. In der leitenden Struktur 24e wird der Verbindungsbereich 24e1 auf einer verlängerten Linie von den Halbleitervorrichtungen 27 und 28 entlang der Y-Achse bereitgestellt. Bonddrähte 29d, die sich von den Ausgangselektroden 27b und 28b der Halbleitervorrichtungen 27 und 28 aus erstrecken, und ein Einzelbonddraht 29dx, der sich von der Ausgangselektrode 28b der Halbleitervorrichtung 28 aus erstreckt, sind mit dem Verbindungsbereich 24e1 verbunden. Ein Kontaktbereich 24e2 wird in der leitenden Struktur 24e bereitgestellt und ein externer Verbindungsanschluss (nicht veranschaulicht) ist mit dem Kontaktbereich 24e2 verbunden. Wie in 4 usw. veranschaulicht, ist der mit der negativen Elektrode der externen Stromquelle zu verbindende externe Verbindungsanschluss N mit dem Kontaktbereich 24e2 verbunden.
  • Die Bonddrähte 29a bis 29d (einschließlich der Einzelbonddrähte 29cx und 29dx) sind Beispiele für Verdrahtungselemente, die die Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 mit den leitenden Strukturen 24 verbinden. Die Bonddrähte 29a bis 29d sind aus Metall hergestellt, wie etwa Aluminium oder Kupfer, die eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit haben, oder eine Legierung, die mindestens eines davon enthält, oder dergleichen. Darüber hinaus ist es vorzuziehen, dass ein Durchmesser jedes der Bonddrähte 29a bis 29d größer oder gleich 100 µm und kleiner oder gleich 1 mm ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann, obwohl ein Draht als Verdrahtungselement verwendet wird, ein Bandkabel (Banddraht) als das Verdrahtungselement verwendet werden. Ein Draht ist ein lineares Element und ein Strom fließt eindimensional in dem Draht. Ein Bandkabel ist ein riemenförmiges Element mit einer vorbestimmten Breite und in dem Bandkabel fließt ein Strom zweidimensional. Es ist zu beachten, dass davon abgesehen ein Leadframe als ein Verdrahtungselement in einer Halbleitereinrichtung bekannt ist. Ein Leadframe ist ein plattenförmiges Element und in dem Leadframe fließt ein Strom dreidimensional. Ein Leadframe hat im Vergleich zu einem Draht und ein Bandkabel Vorteile, wie etwa einen geringen Widerstand; in der vorliegenden Ausführungsform ist die Anwendung aufgrund der Komplikation von Prozessen bei der Verbindung mit den Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 oder der leitenden Struktur 24 jedoch schwierig. Daher werden in der vorliegenden Ausführungsform Drähte und Bandkabel als Verdrahtungselemente verwendet.
  • Der Bonddraht 29a wird aus einem einzelnen Drahtstitch, der mit der Gate-Elektrode 25a der Halbleitervorrichtung 25, der Gate-Elektrode 26a der Halbleitervorrichtung 26 und dem Verbindungsbereich 24b 1 gebondet ist, gebildet. Es ist zu beachten, dass beim Stitchbonden drei oder mehr Punkte derart gebondet werden, dass die Punkte sukzessive durch einen einzelnen Draht vom ersten bis zum letzten Bonden durch Bonden an einem oder mehreren Zwischenpunkten gebondet werden. Der Bonddraht 29a wird sukzessive mit der Gate-Elektrode 25a, der Gate-Elektrode 26a und dem Verbindungsbereich 24b1 verbunden und verbindet diese elektrisch miteinander. Der Bonddraht 29a fungiert als ein Gate-Draht, durch den ein Steuerstrom zu den Gate-Elektroden 25a und 26a fließt. Wie in 2 veranschaulicht, sind die Gate-Elektrode 25a, die Gate-Elektrode 26a und der Verbindungsbereich 24b1 in einer Linie entlang der Y-Achse angeordnet. Somit erstreckt sich der Bonddraht 29a auch entlang der Y-Achse.
  • Der Bonddraht 29b wird aus einem einzelnen Drahtstitch, der mit der Gate-Elektrode 28a der Halbleitervorrichtung 28, der Gate-Elektrode 27a der Halbleitervorrichtung 27 und dem Verbindungsbereich 24d1 gebondet ist, gebildet. Der Bonddraht 29b wird sukzessive mit der Gate-Elektrode 28a, der Gate-Elektrode 27a und dem Verbindungsbereich 24d1 verbunden und verbindet diese elektrisch miteinander. Der Bonddraht 29b fungiert als ein Gate-Draht, durch den ein Steuerstrom zu den Gate-Elektroden 27a und 28a fließt. Wie in 2 veranschaulicht, sind die Gate-Elektrode 28a, die Gate-Elektrode 27a und der Verbindungsbereich 24d1 in einer Linie entlang der Y-Achse angeordnet. Somit erstreckt sich der Bonddraht 29b auch entlang der Y-Achse.
  • Der Bonddraht 29c verbindet die Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25, die Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 und die leitende Struktur 24c elektrisch miteinander. Der Bonddraht 29c fungiert als ein Emitterdraht, durch den ein Ausgangsstrom von den Ausgangselektroden (Emitterelektroden) 25b und 26b fließt. Insbesondere ist ein Draht mit zwei Punkten an der Ausgangselektrode 26b, zwei Punkten an der Ausgangselektrode 25b und einem Punkt an dem Verbindungsbereich 24c3, insgesamt fünf Punkten, stitchgebondet und dadurch wird der Bonddraht 29c gebildet. Die Punkte, an denen die Stitches durch Stitchbonden (nachfolgend als „Stitchpunkt“ bezeichnet) gebildet werden, sind entlang der kurzen Seiten der Halbleitervorrichtungen 25 und 26, d.h. die Y-Achse, angeordnet und der Bonddraht 29c erstreckt sich daher, ähnlich wie der Bonddraht 29a, entlang der Y-Achse. Die Stitchpunkte in der Ausgangselektrode 25b sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Gate-Runner 25c angeordnet. Die Stitchpunkte in der Ausgangselektrode 26b sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Gate-Runner 26c angeordnet.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, in der ein Bereich Z in der Querschnittsansicht der in 3 veranschaulichten Halbleitereinheit vergrößert ist. Wie in 5 veranschaulicht, hat beispielsweise ein Bonddraht 29c fünf Bondingpunkte ist in vier Teildrähte 29c1 bis 29c4 unterteilt, während drei Stitchpunkte unter den fünf Stitchpunkten Grenzen darstellen. Der Teildraht 29c1 ist ein Abschnitt in dem Bonddraht 29c zwischen einem Bondingpunkt P1 an der Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 und einem Stitchpunkt P2 an der Ausgangselektrode 26b, wobei der Stitchpunkt P2 von dem Bondingpunkt P1 entlang der Y-Achse beabstandet ist. Der Teildraht 29c2 ist ein Abschnitt in dem Bonddraht 29c zwischen dem Stitchpunkt P2 an der Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 und einem Stitchpunkt P3 an der Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25. Der Teildraht 29c2 ist ein Beispiel für ein „erstes Verdrahtungselement“. Der Teildraht 29c3 ist ein Abschnitt in dem Bonddraht 29c zwischen dem Stitchpunkt P3 an der Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 und einem Stitchpunkt P4 an der Ausgangselektrode 25b, wobei der Stitchpunkt P4 von dem Stitchpunkt P3 entlang der Y-Achse beabstandet ist. Der Teildraht 29c4 ist ein Abschnitt in dem Bonddraht 29c zwischen dem Stitchpunkt P4 an der Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 und einem Bondingpunkt P5 an dem Verbindungsbereich 24c3 der leitenden Struktur 24c. Der Teildraht 29c4 ist ein Beispiel für ein „zweites Verdrahtungselement“. Es ist zu beachten, dass 2 einen Fall veranschaulicht, in dem vier Bonddrähte 29c bereitgestellt werden, es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Bonddrähten 29c verwendet werden.
  • Darüber hinaus wird Stitchbonding in 2 und 5 mit einem Draht (Bonddraht 29c) an zwei Punkten an der Ausgangselektrode 26b, zwei Punkten an der Ausgangselektrode 25b und einem Punkt an dem Verbindungsbereich 24c3, insgesamt fünf Punkten, durchgeführt wird, das Stitchbonding ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es ist ausreichend, dass Stitchbonding an einem oder mehreren Punkten an der Ausgangselektrode 26b, einem oder mehreren Punkten an der Ausgangselektrode 25b und einem oder mehreren Punkten an dem Verbindungsbereich 24c3 durchgeführt wird. Auch in diesem Fall kann ein „erstes Verdrahtungselement“ ein Teildraht zwischen einem Bondingpunkt an der Ausgangselektrode 26b sein, der am nähesten an der Ausgangselektrode 25b liegt, und einem Bondingpunkt an der Ausgangselektrode 25b, der am nähesten an der Ausgangselektrode 26b liegt. Darüber hinaus kann das „zweite Verdrahtungselement“ ein Teildraht zwischen einem Bondingpunkt an der Ausgangselektrode 25b sein, der am nähesten an der leitenden Struktur 24c (Verbindungsbereich 24c3) liegt, und einem Bondingpunkt an dem Verbindungsbereich 24c3, der am nähesten an der Ausgangselektrode 25b liegt.
  • Der Bonddraht 29d verbindet die Ausgangselektrode 27b der Halbleitervorrichtung 27, die Ausgangselektrode 28b und die leitende Struktur 24e elektrisch miteinander. Der Bonddraht 29d fungiert als ein Emitterdraht, durch den ein Ausgangsstrom von den Ausgangselektroden (Emitterelektroden) 27b und 28b fließt. Genauer gesagt, ist ein Draht mit zwei Punkten an der Ausgangselektrode 27b, zwei Punkten an der Ausgangselektrode 28b und einem Punkt an dem Verbindungsbereich 24e1, insgesamt fünf Punkten, stitchgebondet und dadurch wird der Bonddraht 29d gebildet. Die Stitchpunkte sind entlang der kurzen Seiten der Halbleitervorrichtungen 27 und 28, d.h. die Y-Achse, angeordnet und der Bonddraht 29d erstreckt sich daher, ähnlich wie der Bonddraht 29b, entlang der Y-Achse. Die Stitchpunkte in der Ausgangselektrode 27b sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Gate-Runner 27c angeordnet. Die Stitchpunkte in der Ausgangselektrode 28b sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Gate-Runner 28c angeordnet.
  • Der Einzelbonddraht 29cx ist mit einem Punkt an der Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 und einem Punkt an dem Verbindungsbereich 24c3 der leitenden Struktur 24c verbunden und verbindet die Ausgangselektrode 25b und die leitende Struktur 24c elektrisch miteinander. Der Einzelbonddraht 29cx ist ein Beispiel für ein „drittes Verdrahtungselement“. Der Einzelbonddraht 29cx fungiert als ein Emitterdraht, durch den ein Ausgangsstrom von der Ausgangselektrode (Emitterelektrode) 25b fließt. Der Einzelbonddraht 29cx ist in der Ausgangselektrode 25b an einer Position auf einer der Gate-Elektrode 25 gegenüberliegenden Seite des Gate-Runner 25c und mit dem Verbindungsreich 24c3 gebondet. Die Bondingpunkte sind entlang der kurzen Seite der Halbleitervorrichtung 25, d.h. der Y-Achse, angeordnet und der Einzelbonddraht 29cx erstreckt sich somit, ähnlich dem Bonddraht 29c, entlang der Y-Achse. 2 veranschaulicht einen Fall, in dem ein Einzelbonddraht 29cx bereitgestellt wird, es können aber auch zwei oder mehr Einzelbonddrähte 29cx bereitgestellt werden.
  • Der Einzelbonddraht 29dx ist mit einem Punkt an der Ausgangselektrode 28b der Halbleitervorrichtung 28 und einem Punkt an dem Verbindungsbereich 24e1 der leitenden Struktur 24e verbunden und verbindet die Ausgangselektrode 28b und die leitende Struktur 24e elektrisch miteinander. Der Einzelbonddraht 29dx fungiert als ein Emitterdraht, durch den ein Ausgangsstrom von der Ausgangselektrode (Emitterelektrode) 28b fließt. Der Einzelbonddraht 29dx ist in der Ausgangselektrode 28b an einer Position auf einer der Gate-Elektrode 25 gegenüberliegenden Seite des Gate-Runner 25c und mit dem Verbindungsreich 24e1 gebondet. Die Bondingpunkte sind entlang der kurzen Seite der Halbleitervorrichtung 28, d.h. der Y-Achse, angeordnet und der Einzelbonddraht 29cx erstreckt sich somit, ähnlich dem Bonddraht 29d, entlang der Y-Achse. 2 veranschaulicht einen Fall, in dem ein Einzelbonddraht 29dx bereitgestellt wird, es können aber auch zwei oder mehr Einzelbonddrähte 29dx bereitgestellt werden.
  • Eine in 4 veranschaulichte Umkehrschaltung ist mit den Halbleitervorrichtungen 25 bis 28, den leitenden Strukturen 24a bis 24e, den Bonddrähten 29a, 29b, 29c und 29d und den Einzelbonddrähten 29cx und 29dx ausgelegt. Der erste Armabschnitt (oberer Armabschnitt) A ist mit den Halbleitervorrichtungen 25 und 26, den leitenden Strukturen 24a, 24b und 24c und den Bonddrähten 29a und 29c (einschließlich dem Einzelbonddraht 29cx) ausgelegt. Darüber hinaus ist der zweite Armabschnitt (unterer Armabschnitt) B mit den Halbleitervorrichtungen 27 und 28, den leitenden Strukturen 24c, 24d und 24e und den Bonddrähten 29b und 29d (einschließlich dem Einzelbonddraht 29dx) ausgelegt. Darüber hinaus ist in der Halbleitereinheit 20 der mit der positiven Elektrode der externen Stromquelle zu verbindende externe Verbindungsanschluss P mit dem Kontaktbereich 24a1 verbunden und der mit der negativen Elektrode der externen Stromquelle zu verbindende externe Verbindungsanschluss N ist mit dem Kontaktbereich 24e2 verbunden. Darüber hinaus ist in der Halbleitereinheit 20 der mit der Last außerhalb der Halbleitereinrichtung 10 zu verbindende externe Verbindungsanschluss U mit dem Kontaktbereich 24c4 verbunden. Dementsprechend funktioniert die Halbleitereinheit 20 als ein Inverter. In der Halbleitereinheit 20 sind externe Verbindungsanschlüsse (nicht veranschaulicht) beispielsweise jeweils mit den Kontaktbereichen 24a1, 24c4 und 24e2 verbunden und die Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 und die Bonddrähte 29a bis 29d an dem Schaltungssubstrat 21 können durch ein Verschlusselement verschlossen werden. Als das Verschlusselement können in diesem Fall beispielsweise ein wärmehärtendes Harz verwendet werden, wie etwa ein Maleimid-modifiziertes Epoxidharz, ein Maleimid-modifiziertes Phenolharz oder ein Maleimidharz.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind in der Halbleitereinheit 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25, die Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 und der Verbindungsbereich 24c3 der leitenden Struktur 24c, die den ersten Armabschnitt A konstituieren, so angeordnet, das sie auf eine Linie ausgerichtet sind. Sie sind durch die Bonddrähte 29c, die an die Ausgangselektrode 26b, die Ausgangselektrode 25b und den Verbindungsbereich 24c3 der leitenden Struktur 24c stitchgebondet sind, miteinander verbunden. Das heißt, in der Halbleitereinrichtung 10 ist die Halbleitervorrichtung 25 mit einem Abstand von der leitenden Struktur 24c entlang der Y-Achse angeordnet, die Halbleitervorrichtung 26 ist mit einem Abstand von der Halbleitervorrichtung 25 entlang der Y-Achse angeordnet und der Teildraht 29c2 und der Teildraht 29c4 erstrecken sich entlang der Y-Achse. Somit dient der Bonddraht 29c sowohl als der Emitterdraht der Halbleitervorrichtung 25 als auch als der Emitterdraht der Halbleitervorrichtung 26. Dementsprechend kann die Größe des Verbindungsbereichs 24c3 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Verbindung zwischen der Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 und der leitenden Struktur 24c und die Verbindung zwischen der Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 und der leitenden Struktur 24c jeweils aus separaten Drähten hergestellt wird, verringert werden und Montagebereiche der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 können um den Betrag der Größenreduzierung erweitert werden.
  • Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform die Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25, die Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 und der Verbindungsbereich 24c3 der leitenden Struktur 24c durch Stitchbonding eines Bonddrahtes 29c miteinander verbunden. Das heißt, in der Halbleitereinrichtung 10 werden der Teildraht 29c2 und der Teildraht 29c4 mit einem Einzeldraht (Bonddraht 29c) gebildet, der an die Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26, die Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 und die leitende Struktur 24c stitchgebondet wird. Dementsprechend können die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 einfach miteinander verbunden werden und die Fertigungseffizienz der Halbleitereinrichtung 10 kann verbessert werden.
  • Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform, zusätzlich zu den Bonddrähten 29c, der Einzelbonddraht 29cx bereitgestellt, der nur die Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 und die leitende Struktur 24c miteinander verbindet. Das heißt, in der Halbleitereinrichtung 10 wird, zusätzlich zu den Bonddrähten 29c, die die Teildrähte 29c2 und die Teildrähte 29c4 umfassen, ferner der Einzelbonddraht 29cx bereitgestellt, der ein Draht ist, um die Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 und die leitenden Struktur 24c miteinander zu verbinden. Dementsprechend kann ein Teil eines Stroms, der über die Halbleitervorrichtung 25 zu der leitenden Struktur 24c fließt, veranlasst werden, durch den Einzelbonddraht 29cx zu fließen, und ein Temperaturanstieg in verbundenen Abschnitten der Teildrähte 29c4 zu der Halbleitervorrichtung 25 kann somit gesteuert werden.
  • Darüber hinaus stellt jede der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 in der Draufsicht eine rechteckige Form dar und die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 sind entlang der kurzen Seiten der rechteckigen Formen angeordnet. Das heißt, in der Halbleitereinrichtung 10 stellt jede von der Halbleitervorrichtung 26 und der Halbleitervorrichtung 25 bei Betrachtung in der Draufsicht eine rechteckige Form dar, die ein Paar langer Seiten aufweist, die einander gegenüberliegen, und ein Paar kurzer Seiten, die einander gegenüberliegen, und sie ist auf der leitenden Struktur 24a derart angeordnet, dass die kurzen Seiten entlang der Y-Achse angeordnet sind. Wie vorstehend beschrieben, sind die Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25, die Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 und der Verbindungsbereich 24c3 der leitenden Struktur 24c so angeordnet, dass sie in eine Richtung ausgerichtet sind, und die Bonddrähte 29c sind daran entlang angeordnet. Somit erstrecken sich die Bonddrähte 29c parallel zu den kurzen Seiten der Halbleitervorrichtungen 25 und 26. Daher können die Bonddrähte 29c so angeordnet werden, dass sie entlang der langen Seiten der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 ausgerichtet sind, und es ist möglich, die Anzahl der Bonddrähte 29c im Vergleich zu einem Fall zu erhöhen, in dem die Bonddrähte 29c entlang der kurzen Seiten ausgerichtet angeordnet sind.
  • Darüber hinaus werden in der vorliegenden Ausführungsform die Gate-Runner 25c und 26c an den jeweiligen vorderen Flächen der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 bereitgestellt und der Gate-Runner 25c ist parallel zu den langen Seiten der Halbleitervorrichtung 25 angeordnet und der Gate-Runner 26c ist parallel zu den langen Seiten der Halbleitervorrichtung 26 angeordnet. Das heißt, in der Halbleitervorrichtung 10 werden die Gate-Elektrode 26a und der Gate-Runner 26c, der elektrisch mit der Gate-Elektrode 26a verbunden ist, der Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 bereitgestellt, die Gate-Elektrode 25a und der Gate-Runner 25c, der elektrisch mit der Gate-Elektrode 25a verbunden ist, werden der Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 bereitgestellt, und die Gate-Runner 26c und 25c sind parallel zu den langen Seiten der vorderen Flächen angeordnet. Der Gate-Runner 25c ist parallel zu den langen Seiten der Halbleitervorrichtung 25 angeordnet, der Gate-Runner 26c ist parallel zu den langen Seiten der Halbleitervorrichtung 26 angeordnet und die Übertragungsverzögerung eines Steuerstroms zu jedem Abschnitt der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 kann dadurch verringert werden. Darüber hinaus ist der Gate-Runner 25c parallel zu den langen Seiten der Halbleitervorrichtung 25 angeordnet, der Gate-Runner 26c ist parallel zu den langen Seiten der Halbleitervorrichtung 26 angeordnet und Drähte können dadurch effizient angeordnet werden, wenn die Bonddrähte 29c entlang der langen Seiten der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 ausgerichtet angeordnet sind. Bei dem Vorstehenden ist zu beachten, dass eine Beschreibung unter Heranziehung des ersten Armabschnitts A als ein Beispiel erfolgte, das gleiche gilt aber auch für den zweiten Armabschnitt B.
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 bis 8 ein Stromfluss in der Halbleitereinheit 20 beschrieben. In der folgenden Beschreibung erfolgt die Erläuterung durch Betrachtung eines Stromflusses in dem ersten Armabschnitt A als ein Beispiel, das gleiche gilt jedoch auch für einen Stromfluss in dem zweiten Armabschnitt B.
  • 6 ist ein Diagramm, das einen Stromfluss in der Querschnittsansicht in 5 schematisch veranschaulicht. 5 und 6 veranschaulichen das Isolationssubstrat 22, die leitenden Strukturen 24a und 24c, die auf dem Isolationssubstrat 22 ausgebildet sind, die Halbleitervorrichtungen 25 und 26, die an der leitenden Struktur 24a angeordnet sind, die Lötschicht 30A, die die Halbleitervorrichtung 25 und die leitende Struktur 24a miteinander verbindet, die Lötschicht 30B, die die Halbleitervorrichtung 26 und die leitende Struktur 24a miteinander verbindet, und den Bonddraht 29c. Die Lötschichten 30A und 30B sind Beispiele für eine „Verbindungsschicht“.
  • Ein Strom I, der von dem externen Verbindungsanschluss P in den Kontaktbereich 24a1 der leitenden Struktur 24a eingegeben wird, fließt durch die leitende Struktur 24a und erreicht zuerst einen Eingangsbereich 24a2. Der Eingangsbereich 24a2 ist ein Bereich, in dem sich die leitende Struktur 24a, die die Halbleitervorrichtung 26 überlappt, in einer Position relativ nahe an dem Kontaktbereich 24a1 befindet (eine Position relativ weit von der leitenden Struktur 24c). Der Eingangsbereich 24a2 ist ein Beispiel für einen „ersten Eingangsbereich“. Ein Strom i1 ist ein Teil des Stroms I, der den Eingangsbereich 24a2 erreicht, über die Lötschicht 30B zu der Eingangselektrode 26d der Halbleitervorrichtung 26 fließt und zu der Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 fließt. Der Strom i1 fließt ferner zu dem Teildraht 29c2, der die Ausgangselektrode 26b und die Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 miteinander verbindet. Es ist zu beachten, dass der Strom i1 von der Halbleitervorrichtung 26 zu einem Verbindungspunkt (dem Stitchpunkt P2, einem Punkt ξ, der später noch beschrieben wird) des Teildrahts 29c2 durch den Teildraht 20c1 fließt, der interne Abschnitte der Ausgangselektrode 26b miteinander verbindet. Anschließend fließt der Strom i1 durch den Teildraht 29c3, der mehrere Punkte der Ausgangselektrode 25b miteinander verbindet, und erreicht einen Verbindungspunkt (den Stitchpunkt P4, einen Punkt θ, der später noch beschrieben wird) an der Ausgangselektrode, wobei der Verbindungspunkt am nähesten an der leitenden Struktur 24c (Verbindungsbereich 24c3) ist. Es ist zu beachten, dass ein Teil des Stroms i1 in die Ausgangselektrode 25b anstatt dem Teildraht 29c3 fließen kann. Dann fließt der Strom i1 mit einem Strom i2 (siehe unten) an der Ausgangselektrode 25b zusammen, der zusammengeflossene Strom I läuft durch den Teildraht 29c4, der die Ausgangselektrode 25b und den Verbindungsbereich 24c3 der leitenden Struktur 24c miteinander verbindet, fließt durch die leitende Struktur 24c und erreicht den Kontaktbereich 24c4, der mit dem externen Verbindungsanschluss U verbunden ist. Hier wird ein Fließweg des geteilten Stroms i1 als Pfad L1 bezeichnet. Das heißt, der Pfad L1 kann von dem Eingangsbereich 24a2, über die Halbleitervorrichtung 26 zu der Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 reichen. Genauer gesagt, der Pfad L1 kann von dem Eingangsbereich 24a2 über die Lötschicht 30B, einem Abschnitt zwischen den Elektroden (die Eingangselektrode 26d und die Ausgangselektrode 26b) der Halbleitervorrichtung 26, und dem Teildraht 20c2, der die Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 und die Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 miteinander verbindet, zu dem Stitchpunkt P4, der der Verbindungspunkt an der Ausgangselektrode 25b mit dem Teildraht 29c4 ist, reichen.
  • Wenn der Strom I den Eingangsbereich 24a2 erreicht hat, erreicht der Strom i2, der ein anderer ist als der Strom i1, der an die Halbleitervorrichtung 26 zuzuführen ist, über einen Zwischenbereich 24a3 einen Eingangsbereich 24a4. Der Eingangsbereich 24a4 ist ein Beispiel für einen „zweiten Eingangsbereich“. Der Eingangsbereich 24a4 ist ein Bereich, in dem sich die leitende Struktur 24a, die die Halbleitervorrichtung 25 überlappt, in einer Position relativ weit von dem Kontaktbereich 24a1 befindet (eine Position relativ nah an der leitenden Struktur 24c). Der Zwischenbereich 24a3 ist ein Bereich der leitenden Struktur 24a zwischen dem Eingangsbereich 24a2 und dem Eingangsbereich 24a4. Nachdem der Strom i2 den Eingangsbereich 24a4 erreicht hat, fließt er zu der Eingangselektrode 25d der Halbleitervorrichtung 25 über die Lötschicht 30A, fließt zu der Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 und erreicht den Verbindungspunkt (den Stitchpunkt P4, den Punkt θ, der später beschrieben wird) an der Ausgangselektrode 25b, wobei der Verbindungspunkt der naheste an der leitenden Struktur 24c (Verbindungsbereich 24c3) ist. Es ist zu beachten, dass der Strom i2 von der Halbleitervorrichtung 25 zu dem Stitchpunkt P4 (dem unten beschriebenen Punkt θ) durch den Teildraht 29c3 fließen kann, der interne Abschnitte der Ausgangselektrode 25b miteinander verbindet. Dann fließt der Strom i2 an der Ausgangselektrode 25b mit dem Strom i1 zusammen. Der zusammengeflossene Strom I läuft durch den Teildraht 29c4, der die Ausgangselektrode 25b und den Verbindungsbereich 24c3 der leitenden Struktur 24c miteinander verbindet, fließt durch die leitende Struktur 24c und erreicht den Kontaktbereich 24c4, der mit dem externen Verbindungsanschluss U verbunden ist. Hier wird ein Fließweg des geteilten Stroms i2 als Pfad L2 bezeichnet. Das heißt, der Pfad L2 kann von dem Eingangsbereich 24a2, über die Halbleitervorrichtung 25 zu der Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 reichen. Genauer gesagt, der Pfad L2 kann von dem Eingangsbereich 24a2 über den Zwischenbereich 24a3, den Eingangsbereich 24a4, die Lötschicht 30A und einen Abschnitt zwischen den Elektroden (die Eingangselektrode 25d und die Ausgangselektrode 25b) der Halbleitervorrichtung 25 zu dem Stitchpunkt P4 als dem Verbindungspunkt an der Ausgangselektrode 25b mit dem Teildraht 29c4 reichen.
  • In 6 kann ein Punkt α ein Punkt sein, der an den Kontaktbereich 24a1 in dem Eingangsbereich 24a2 angrenzt, und er kann in etwa direkt unter dem Bondingpunkt P1 bereitgestellt werden. Ein Punkt β kann ein Punkt sein, der an den Zwischenbereich 24a3 in dem Eingangsbereich 24a2 angrenzt, und er kann in etwa direkt unter dem Stitchpunkt P2 bereitgestellt werden. Ein Punkt γ kann ein Punkt sein, der an den Zwischenbereich 24a3 in dem Eingangsbereich 24a4 angrenzt, und er kann in etwa direkt unter dem Stitchpunkt P3 bereitgestellt werden. Ein Punkt δ kann ein Punkt sein, der an die leitende Struktur 24c in dem Eingangsbereich 24a4 angrenzt, und er kann in etwa direkt unter dem Stitchpunkt P4 bereitgestellt werden.
  • In 6 ist ein Punkt ε ein Anfangspunkt des Teildrahts 29c1 und er ist der Bondingpunkt P1 in der vorliegenden Ausführungsform. Der Punkt S, ist ein Endpunkt des Teildrahts 29c1 und ein Anfangspunkt des Teildrahts 29c2 (das erste Verdrahtungselement) und er ist der Stitchpunkt P2 in der vorliegenden Ausführungsform. Ein Punkt η ist ein Endpunkt des Teildrahts 29c2 und ein Anfangspunkt des Teildrahts 29c3 und er ist der Stitchpunkt P3 in der vorliegenden Ausführungsform. Der Punkt θ ist ein Endpunkt des Teildrahts 29c3 und ein Anfangspunkt des Teildrahts 29c4 (das zweite Verdrahtungselement) und ist der Stitchpunkt P4 in der vorliegenden Ausführungsform.
  • Die oben genannten Punkte α bis θ sind jeweils konzeptionelle Punkte, bei denen Widerstände in den Eingangselektroden 25d und 26d und in den Ausgangselektroden 25b und 26b der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 ignoriert werden.
  • Ein Widerstand zwischen dem Kontaktbereich 24a1 und dem Punkt α wird als ein Widerstand Rp1 festgelegt. Ein Widerstand zwischen dem Punkt α und dem Punkt β wird als ein Widerstand Rp2 festgelegt. Ein Widerstand zwischen dem Punkt β und dem Punkt γ wird als ein Widerstand Rp3 festgelegt. Ein Widerstand zwischen dem Punkt γ und dem Punkt δ wird als ein Widerstand Rp4 festgelegt. Demzufolge können die Widerstände Rp1 bis Rp4 Widerstände in der leitenden Struktur 24a sein. Ein Widerstand zwischen dem Punkt α und dem Punkt ε wird als ein Widerstand Rc1a festgelegt. Ein Widerstand zwischen dem Punkt β und dem Punkt S, wird als ein Widerstand Reib festgelegt. Demzufolge können die Widerstände Rc1a und Rc1b ein Widerstand zwischen den Elektroden (ein Widerstand zwischen der Eingangselektrode 26d und der Ausgangselektrode 26b) der Halbleitervorrichtung 26 und ein Widerstand der Lötschicht 30B zwischen der Halbleitervorrichtung 26 und der leitenden Struktur 24a sein. Ein Widerstand zwischen dem Punkt γ und dem Punkt η wird als ein Widerstand Rc2a festgelegt. Ein Widerstand zwischen dem Punkt δ und dem Punkt θ wird als ein Widerstand Rc2b festgelegt. Demzufolge können die Widerstände Rc2a und Rc2b ein Widerstand zwischen den Elektroden (ein Widerstand zwischen der Eingangselektrode 25d und der Ausgangselektrode 25b) der Halbleitervorrichtung 25 und ein Widerstand der Lötschicht 30A zwischen der Halbleitervorrichtung 25 und der leitenden Struktur 24a sein. Ein Widerstand zwischen dem Punkt ε und dem Punkt S, wird als ein Widerstand Rw1 festgelegt. Ein Widerstand zwischen dem Punkt S, und dem Punkt η wird als ein Widerstand Rw2 festgelegt. Ein Widerstand zwischen dem Punkt η und dem Punkt θ wird als ein Widerstand Rw3 festgelegt. Ein Widerstand zwischen dem Punkt θ und einem Punkt P5 wird als ein Widerstand Rw4 festgelegt. Demzufolge können die Widerstände Rw1 bis Rw4 Widerstände in den Teildrähten 29c1 bis 29c4 sein.
  • Hier können, wenn Ungleichmäßigkeit eines Stroms, der durch die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 fließt, besprochen wird, Widerstände in Bezug auf die Verdrahtung in den gleichen Halbleitervorrichtungen, insbesondere die Widerstände Rw1, Rp2, Rw3 und Rp4, ignoriert werden. Der Grund dafür ist, dass die Widerstände in Bezug auf die Verdrahtung in den gleichen Halbleitervorrichtungen kaum zur Ungleichmäßigkeit eines Stroms zwischen den Halbleitervorrichtungen beiträgt. Darüber hinaus können die Widerstände Rc1a und Reib, die der Widerstand zwischen den Elektroden der gleichen Halbleitervorrichtung 25 und der Widerstand der Lötschicht 30A sind, als die gleichen erachtet werden. Somit werden die Widerstände Rc1a und Rc1b als ein Widerstand Rc1 festgelegt. Darüber hinaus können die Widerstände Rc2a und Rc2b, die der Widerstand zwischen den Elektroden der gleichen Halbleitervorrichtung 26 und der Widerstand der Lötschicht 30B sind, als gleich erachtet werden. Somit werden die Widerstände Rc2a und Rc2b als ein Widerstand Rc2 festgelegt.
  • 7 ist ein Diagramm, das sich aus der Entfernung der Widerstände in Bezug auf die Verdrahtung in den gleichen Halbleitervorrichtungen aus 6 ergibt. Darüber hinaus ist 8 ein Äquivalent zu dem Schaltbild in 7. Wie vorstehend beschrieben, fließt in dem ersten Armabschnitt A der Strom i1, der durch den Pfad L1 fließt, der an dem Eingangsbereich 24a2 beginnt, durch die Halbleitervorrichtung 26 und erreicht den Stitchpunkt P4, und der Strom i2, der durch den Pfad L2 fließt, der an dem Eingangsbereich 24a4 beginnt, fließt durch die Halbleitervorrichtung 25 und erreicht den Stitchpunkt P4. Unter Bezugnahme auf 7 und 8, liegen auf dem Pfad L1 der Widerstand Rc1 und der Widerstand Rw2 vor. Der Widerstand Rc1 und der Widerstand Rc2 tragen zur Ungleichmäßigkeit eines Stroms in den Halbleitervorrichtungen 25 und 26 bei. Darüber hinaus liegen auf dem Pfad L2 der Widerstand Rp3 und der Widerstand Rc2 vor. Der Widerstand Rp3 und der Widerstand Rc2 tragen zur Ungleichmäßigkeit eines Stroms in den Halbleitervorrichtungen 25 und 26 bei. Somit lässt sich gemäß dem Ohmschen Gesetz usw. ein Verhältnis i2/i1 des Stroms i2, der durch den Pfad L2 fließt, in Bezug auf den Strom i1, der durch den Pfad L1 fließt, durch die folgende Formel (1) ausdrücken.
  • i 2 i 1 = R c 1 + R w 2 R c 2 + R p 3
    Figure DE112022000167T5_0001
  • In der vorstehenden Formel (1) umfasst der Widerstand Rc1 den Widerstand zwischen den Elektroden (der Widerstand zwischen der Eingangselektrode 26d und der Ausgangselektrode 26b) der Halbleitervorrichtung 26 und den Widerstand der Lötschicht 30B. Der Widerstand Rw2 umfasst einen Widerstand des Teildrahtes 29c2, der das erste Verdrahtungselement ist. Der Widerstand Rc2 umfasst den Widerstand zwischen den Elektroden (der Widerstand zwischen der Eingangselektrode 25d und der Ausgangselektrode 25b) der Halbleitervorrichtung 25 und den Widerstand der Lötschicht 30A. Der Widerstand Rp3 umfasst einen Widerstand des Zwischenbereichs 24a3.
  • Im Allgemeinen ist der spezifische Widerstand des Bonddrahtes 29c im Vergleich zu einem spezifischen Widerstand der leitenden Struktur 24a hoch. Darüber hinaus ist der Widerstand Rc1, unter der Annahme, dass die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 Elemente des gleichen Typs sind, bei dem Eigenschaften, wie etwa Materialien oder Strukturen, die gleichen sind, äquivalent zu dem Widerstand Rc2. Somit ist der Strom i2, der durch den Pfad L2 fließt, im allgemeinen Entwurf im Vergleich zu dem Strom i1, der durch den Pfad L1 fließt, groß (Strom i1 < Strom i2). Wenn solch eine Ungleichmäßigkeit eines Stroms in der Halbleitervorrichtung auftritt, in der ein fließender Strom relativ groß ist (die Halbleitervorrichtung 25 in der vorliegenden Offenbarung), wird die Temperatur eines Abschnitts, an dem die Halbleitervorrichtung und der Draht miteinander verbunden sind (nachfolgend als „Drahtverbindungsabschnitt“ bezeichnet) relativ hoch. Infolgedessen werden eine Leistungszyklustoleranz, eine Kurzschlusstoleranz, eine I2t Toleranz usw. der Halbleitervorrichtung 25 verringert und darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitereinrichtung 10 nicht aufrechterhalten werden kann.
  • Hier wird ein Bereich des Stroms diskutiert, der eine Vermeidung oder Verringerung der Reduzierung der verschiedenen Toleranzen der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 ermöglicht. Wie vorstehend erläutert, tritt die Reduzierung verschiedener Toleranzen der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 aufgrund eines Temperaturanstiegs in dem Drahtverbindungsabschnitt auf. Vorzugsweise liegt eine Temperaturdifferenz zwischen den Drahtverbindungsabschnitten in den Halbleitervorrichtungen 25 und 26 innerhalb von 20°C. Das heißt, wenn ein Temperaturanstieg in dem Drahtverbindungsabschnitt zwischen den Halbleitervorrichtungen 25 und 26, die parallel geschaltet sind, in der Halbleitervorrichtung, durch die ein größerer Strom fließt, als T2 festgelegt wird und ein Temperaturanstieg in der Halbleitervorrichtung, durch die ein kleinerer Strom fließt, als T1 festgelegt wird, trifft vorzugsweise T2 - T1 = ΔT ≤ 20°C zu. In diesem Fall muss T2 beispielsweise bei T1 = 100°C auf 120°C oder weniger begrenzt werden (mit anderen Worten, T2 ≤ T1 × 1,20). Ein Temperaturanstieg des Drahtes ist proportional zum Quadrat eines Stroms. Die Quadratwurzel aus 1,20 ist etwa 1,10. Somit muss der Strom i2 in der Halbleitervorrichtung, in der der Strom größer ist, auf 110% oder weniger (i2 ≤ i1 × 1.10) in Bezug auf den Strom i1 in der Halbleitervorrichtung, in der der Strom kleiner ist, begrenzt werden. Dementsprechend wird in der vorliegenden Ausführungsform das Verhältnis i2/i1 des Stroms i2, der durch den Pfad L2 fließt, in Bezug auf den Strom i1, der durch den Pfad L1 fließt, auf einen Wert festgelegt, der größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10 ist. In dem ersten Armabschnitt A ist das Verhältnis i2/i1 des Stroms i2, der von dem Eingangsbereich 24a4 zu der leitenden Struktur 24c über die Halbleitervorrichtung 25 fließt, in Bezug auf den Strom i1, der von dem Eingangsbereich 24a2 zu der leitenden Struktur 24c über die Halbleitervorrichtung 26 fließt beispielsweise größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10 sein.
  • Ferner liegt die Temperaturdifferenz zwischen den Drahtverbindungsabschnitten in den Halbleitervorrichtungen 25 und 26 vorzugsweise innerhalb von 15°C. Das heißt, vorzugsweise gilt T2 -T1 = ΔT ≤ 15°C. In diesem Fall muss T2 beispielsweise bei T1 = 100°C auf 115°C oder weniger begrenzt werden (mit anderen Worten, T2 ≤ T1 × 1,15). Die Quadratwurzel aus 1,15 ist etwa 1,07. Somit muss der Strom i2 in der Halbleitervorrichtung, in der der Strom größer ist, in diesem Fall auf 107% oder weniger (i2 ≤ i1 × 1.10) in Bezug auf den Strom η in der Halbleitervorrichtung, in der der Strom kleiner ist, begrenzt werden. Das heißt, es ist ferner zu bevorzugen, dass das Verhältnis i2/i1 des Stroms i2, der durch den Pfad L2 fließt, in Bezug auf den Strom i1, der durch den Pfad L1 fließt, auf einen Wert festgelegt wird, der größer oder gleich 0,93 und kleiner oder gleich 1,07 ist.
  • Es ist auch zu bevorzugen, dass die Temperaturdifferenz zwischen den Drahtverbindungsabschnitten in den Halbleitervorrichtungen 25 und 26 innerhalb von 10°C liegt. Das heißt, vorzugsweise gilt T2 - T1 = ΔT ≤ 10°C. In diesem Fall muss T2 beispielsweise bei T1 = 100°C auf 110°C oder weniger begrenzt werden (mit anderen Worten, T2 ≤ T1 × 1,10). Die Quadratwurzel aus 1,10 ist etwa 1,05. Somit muss der Strom i2 in der Halbleitervorrichtung, in der der Strom größer ist, in diesem Fall auf 105% oder weniger (i2 ≤ i1 × 1.10) in Bezug auf den Strom η in der Halbleitervorrichtung, in der der Strom kleiner ist, begrenzt werden. Das heißt, es ist noch weiterhin zu bevorzugen, dass das Verhältnis i2/i1 des Stroms i2, der durch den Pfad L2 fließt, in Bezug auf den Strom i1, der durch den Pfad L1 fließt, auf einen Wert festgelegt wird, der größer oder gleich 0,95 und kleiner oder gleich 1,05 ist.
  • Darüber hinaus gilt, wie vorstehend beschrieben, wenn ein Widerstand des Pfades L1 festgelegt wird R1, R1 = Rc1 + Rw2. Darüber hinaus gilt, wenn ein Widerstand des Pfades L2 festgelegt wird, R2, R2 = Rc2 + Rp3. Somit kann davon ausgegangen werden, dass die vorstehende Formel (1) ein Verhältnis R1/R2 des Widerstands R1 des Pfades L1 in Bezug auf den Widerstand R2 des Pfades L2 darstellt. Das heißt, wenn in der vorliegenden Ausführungsform das Verhältnis R1/R2 des Widerstandes R1 des Pfades L1 in Bezug auf den Widerstand R2 des Pfades L2 größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10 ist, kann auch ein ähnlicher Effekt erzielt werden.
  • Auch in diesem Fall ist es, weiterhin vorzugsweise, wünschenswert, dass das Verhältnis i2/i1 des Widerstands R1 in Bezug auf Widerstand R2 größer oder gleich 0,93 und kleiner oder gleich 1,07 ist. Es ist weiterhin vorzugsweise wünschenswert, dass das Verhältnis R1/R2 des Widerstandes R1 in Bezug auf den Widerstand R2 größer oder gleich 0,95 und kleiner oder gleich 1,05 ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden Parameterwerte in der vorstehenden Formel (1) derart angeglichen, dass der Strom generell gleichmäßig durch den Pfad L2 und den Pfad L1 fließt. Insbesondere werden die Parameterwerte, die in der vorstehenden Formel (1) enthalten sind, derart festgelegt, dass das Verhältnis i2/i1 des Stroms i2, der durch den Pfad L2 fließt, in Bezug auf den Strom i1, der durch den Pfad L1 fließt, größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10 wird. Es ist zu beachten, dass, wie vorstehend beschrieben, ein weiterhin bevorzugtes Verhältnis i2/i1 größer oder gleich 0,93 und kleiner oder gleich 1,07 ist und ein noch weiterhin bevorzugtes Verhältnis i2/i1 größer oder gleich 0,95 und kleiner oder gleich 1,05 ist.
  • Im Folgenden werden Verfahren zum Angleichen der Parameterwerte, die in der vorstehenden Formel (1) enthalten sind, im Einzelnen beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, ist der Strom i2, der durch den Pfad L2 fließt, aufgrund des spezifischen Widerstands des Bonddrahtes 29c im Vergleich zu dem spezifischen Widerstand der leitenden Struktur 24a, im allgemeinen Entwurf im Vergleich zu dem Strom i1, der durch den Pfad L1 fließt, groß (Strom i1 < Strom i2). Somit kann zum Eliminieren von Ungleichmäßigkeit des Stroms ein Verfahren A zum Erhöhen des Stroms i1 und/oder ein Verfahren B zum Verringern des Stroms i2 durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass Verfahren A und Verfahren B gleichzeitig angewendet werden können. Das heißt, der Strom i1 kann erhöht und der Strom i2 kann verringert werden.
  • Verfahren A: Erhöhen des Stroms i1
  • Zum Erhöhen des Stroms i1 kann der Widerstand des Pfades L1 verringert werden. Insbesondere kann ein Verfahren A-1 zum Verringern des Widerstands Rc1 und/oder ein Verfahren A-2 zum Verringern des Widerstands Rw2 durchgeführt werden.
  • Verfahren A-1: Verringern des Widerstands Rc1
  • Der Widerstand Rc1 umfasst die Summe des Widerstands der Lötschicht 30B und den Widerstand der Halbleitervorrichtung 26 (genauer gesagt, den Widerstand zwischen den Elektroden der Halbleitervorrichtung 26). Somit ist, zum Verringern des Widerstands Rc1, beispielsweise eine Konfiguration möglich, bei der der Widerstand der Halbleitervorrichtung 26 im Vergleich zu einem Widerstand der Halbleitervorrichtung 25 gesenkt wird, oder es ist eine Konfiguration möglich, bei der der Widerstand der Lötschicht 30B im Vergleich zu dem Widerstand der Lötschicht 30A gesenkt wird.
  • Beispiele für Verfahren zum Verringern des Widerstands Rc1 können die Folgenden umfassen:
    • Beispiel 1: Als die Halbleitervorrichtung 26 wird ein RC-IGBT mit niedriger Geschwindigkeit verwendet, bei dem der Leitungsverlust im Vergleich zu der Halbleitervorrichtung 25 gering ist.
    • Beispiel 2: Als die Halbleitervorrichtung 26 wird ein RC-IGBT, bei dem eine Sättigungsstromdichte im Vergleich zu der Halbleitervorrichtung 25 hoch ist.
    • Beispiel 3: Als die Halbleitervorrichtung 26 wird ein RC-IGBT verwendet, bei dem eine Schwellspannung Vth im Vergleich zu der Halbleitervorrichtung 25 gering ist.
    • Beispiel 4: Eine Dicke der Lötschicht 30B wird dünner als eine Dicke der Lötschicht 30A gemacht.
  • Verfahren A-2: Verringern des Widerstands Rw2
  • Der Widerstand Rw2 umfasst den Widerstand des Teildrahtes 29c2, der das erste Verdrahtungselement ist. Zum Verringern des Widerstands Rw2 kann beispielsweise eine Gesamtquerschnittsfläche, d.h. die Summe der Querschnittsflächen der Bonddrähte 29c, erhöht werden. In diesem Fall ist das Verhältnis i2/i1, wenn der Widerstand Rw2 der gleiche ist, wie der Widerstand Rp3, einschließlich des Widerstands des Zwischenbereichs 24a3, gleich eins und der Strom i2 entspricht dem Strom i1. Es ist zu beachten, dass sich aufgrund eines Faktors, wie etwa einer Temperatur, ein Widerstandswert verändert. Somit umfasst „gleich“ in diesem Fall einen Fall, in dem die Widerstände perfekt übereinstimmen, und auch einen Fall, in dem die Widerstände im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. Ein Fall, in dem die Widerstände im Wesentlichen miteinander übereinstimmen ist ein Fall, in dem die Widerstände unter einer vorbestimmten Bedingung als gleich vorausgesagt werden.
  • Beispiele für Verfahren zum Verringern des Widerstands Rw2 können die Folgenden umfassen:
    • Beispiel 1: Die Anzahl der Bonddrähte 29c wird erhöht.
    • Beispiel 2: Ein Durchmesser des Bonddrahtes 29c wird verdickt.
    • Beispiel 3: Anstatt des Drahtes wird ein aus Kupfer gebildetes Bandkabel oder dergleichen als das Verdrahtungselement verwendet.
  • Verfahren B: Verringern des Stroms i2
  • Zum Verringern des Stroms i2 kann der Widerstand auf dem Pfad L2 erhöht werden. Insbesondere kann ein Verfahren B-1 zum Erhöhen des Widerstands Rp3 und/oder ein Verfahren B-2 zum Erhöhen des Widerstands Rc2 durchgeführt werden.
  • Verfahren B-1: Erhöhen des Widerstands Rp3
  • Der Widerstand Rp3 umfasst den Widerstand des Zwischenbereichs 24a3. Zum Erhöhen des Widerstands Rp3 kann beispielsweise eine Querschnittsfläche des Zwischenbereichs 24a3 im Vergleich zu dem Eingangsbereich 24a2, der sich auf einer dem Zwischenbereich 24a3 vorgelagerten Seite befindet, verringert werden.
  • Insbesondere kann, wie in 9 veranschaulicht, beispielsweise ein Graben T bereitgestellt werden, in dem ein Teil der leitenden Struktur 24c des Zwischenbereichs 24a3 entfernt wurde. Das heißt, im Verfahren B-1 kann in dem Zwischenbereich ein Graben bereitgestellt werden, in dem ein Teil der ersten leitenden Struktur entfernt ist. Der in 9 veranschaulichte Graben T wird zwischen langen Seiten der angrenzenden Halbleitervorrichtungen 25 und 26 und entlang den langen Seiten gebildet. Da zentrale Abschnitte in den Halbleitervorrichtungen 25 und 26 wahrscheinlich Wärme erzeugen, ist es vorzuziehen, dass der Graben T um zentrale Abschnitte der langen Seiten der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 gebildet werden. Der Graben T kann beispielsweise zusammen mit den leitenden Strukturen 24a bis 24e gebildet werden. Das heißt, die leitenden Strukturen 24a bis 24e werden durch selektive Entfernung (z.B. Ätzen) einer auf dem Isolationssubstrat 22 ausgebildeten Metallschicht gebildet. Konkret wird ein Ätzvorgang durchgeführt, bei dem beispielsweise Abschnitte in der Metallschicht, die zu den leitenden Strukturen 24a bis 24e werden sollen, maskiert werden. In diesem Prozess wird die Metallschicht durch Ätzen eines Bereichs entfernt, der dem Graben T entspricht, ohne dass der Bereich maskiert ist, und dadurch kann der Graben T gebildet werden. In dem Graben T kann das Isolationssubstrat 22 durch vollständige Entfernung der Metallschicht freigelegt werden oder die Metallschicht kann soweit entfernt werden, dass eine Dicke im Vergleich zu anderen Bereichen (z.B. dem Eingangsbereich 24a2) der leitenden Struktur 24c dünn ist.
  • Verfahren B-2: Erhöhen des Widerstands Rc2
  • Der Widerstand Rc2 umfasst den Widerstand der Lötschicht 30A und den Widerstand der Halbleitervorrichtung 25. Zum Erhöhen des Widerstands Rc2 ist beispielsweise eine Konfiguration möglich, bei der der Widerstand der Halbleitervorrichtung 25 im Vergleich zu dem Widerstand der Halbleitervorrichtung 26 erhöht wird, oder es ist eine Konfiguration möglich, bei der der Widerstand der Lötschicht 30A im Vergleich zu dem Widerstand der Lötschicht 30B erhöht wird.
  • Beispiele für Verfahren zum Erhöhen des Widerstands Rc2 können die Folgenden umfassen:
    • Beispiel 1: Als die Halbleitervorrichtung 25 wird ein RC-IGBT mit hoher Geschwindigkeit verwendet, bei dem der Leitungsverlust im Vergleich zu der Halbleitervorrichtung 26 groß ist.
    • Beispiel 2: Als die Halbleitervorrichtung 25 wird ein RC-IGBT verwendet, bei dem die Sättigungsstromdichte im Vergleich zu der Halbleitervorrichtung 26 niedrig ist.
    • Beispiel 3: Als die Halbleitervorrichtung 25 wird ein RC-IGBT verwendet, bei dem die Schwellspannung Vth im Vergleich zu der Halbleitervorrichtung 26 hoch ist.
    • Beispiel 4: Die Dicke der Lötschicht 30A wird dicker als die Dicke der Lötschicht 30B gemacht.
  • Als nächstes werden Parameterbereiche in der vorstehenden Formel (1) erörtert. Zunächst werden die Widerstände Rc1 und Rc2 diskutiert. Der Widerstand Rc1 umfasst einen Widerstand Re1 zwischen den Elektroden der Halbleitervorrichtung 26 und einem Widerstand Rs1 der Lötschicht 30B. Der Widerstand Rc2 umfasst einen Widerstand Re2 zwischen den Elektroden der Halbleitervorrichtung 25 und einem Widerstand Rs2 der Lötschicht 30A.
  • 10 und 11 sind Diagramme, die Beispiele für 1-V-Kurven der Halbleitervorrichtung darstellen. 10 veranschaulicht eine I - V-Kurve in einer Situation, in der eine Vorrichtungstemperatur bei Raumtemperatur (25°C) liegt, und 11 veranschaulicht eine 1-V-Kurve bei einer Vorrichtungstemperatur von 175°C. In jedem der Diagramme repräsentiert die horizontale Achse eine angelegte Spannung und die vertikale Achse repräsentiert einen Strom, der durch die Halbleitervorrichtung fließt. Die für die Messung der 1-V-Kurve verwendete Halbleitervorrichtung ist ein RC-IGBT, der für eine Halbleitereinrichtung mit einer Nennspannung von 1.700 V und einem Nennstrom von 2.200 A verwendet wird, ein Nennstrom der Halbleitervorrichtung beträgt 183A und eine Chip-Größe beträgt 13,9 × 13,5 mm. Basierend auf den 1-V-Kurven bei einer angelegten Spannung von 1 V oder mehr beträgt der Widerstand dieser Halbleitervorrichtung bei Raumtemperatur 3,9 mΩ, und der Widerstand bei 175°C beträgt 7,5 mΩ. Somit beträgt der Widerstand dieser Halbleitervorrichtung für 1 Quadratzentimeter 2 mΩ/cm2 bei Raumtemperatur und 4 mΩ/cm2 bei 175°C.
  • Die Stromdichte der Halbleitereinrichtung, bei der diese Halbleitervorrichtung verwendet wird, beträgt etwa 150 A/cm2. Darüber hinaus liegen Stromdichten eines IGBT und eines FWD mit Nennspannungen von 650 V bis 3,3 kV im Allgemeinen zwischen 75 A/cm2 und 450 A/cm2. Es ist somit vorzuziehen, dass ein Widerstand für 1 Quadratzentimeter jeder der Halbleitervorrichtungen 25 bis 28, die für die Halbleitereinrichtung 10 verwendet werden sollen, in einem Bereich von 1 mΩ/cm2 bis 6 mΩ/cm2 bei Raumtemperatur und in einem Bereich von 2 mΩ/cm2 bis 12 mΩ/cm2 bei 175°C liegen.
  • Als nächstes werden der Widerstand Rw2 und der Widerstand Rp3 diskutiert. Wenn der Bereich (größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10) des o.a. Verhältnisses i2/i1 auf die obige Formel (1) angewendet wird, ergibt sich die folgende Formel (2).
  • 0.90 ≦ i 2 i 1 = R c 1 + R w 2 R c 2 + R p 3 ≦ 1.10
    Figure DE112022000167T5_0002
  • In der obigen Formel (2) kann, wenn angenommen wird, dass die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 vom gleichen Typ sind und die Dicken der Lötschichten 30A und 30B gleich sind, Rc1 = Rc2 = R gesetzt werden. Wenn Rw2 = y und Rp3 = x gesetzt werden, wird die obige Formel (2) zu der folgenden Formel (3).
  • 0,90 x − 0,10 R ≤ y ≤ 1,10 + 0,10 R
    Figure DE112022000167T5_0003
  • 12 veranschaulicht ein Diagramm der vorstehenden Formel (3). Weil ein Widerstand einen positiven Wert annimmt, wenn Rw2 und Rp3 in den schraffierten Bereich in 12 fallen, wird das Verhältnis i2/i1 des Stroms i2 in Bezug auf den Strom i1 größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10.
  • Es ist zu beachten, dass, wie vorstehend beschrieben, ein weiteres bevorzugtes Verhältnis i2/i1 größer oder gleich 0,93 und kleiner oder gleich 1,07 ist. Somit wird ein weiterer bevorzugter Bereich durch die folgende Formel (4) ausgedrückt, wenn Rc1 = Rc2 = R, Rw2 = y, und Rp3 + Rp4 = x gesetzt sind.
  • 0,93 x − 0,0 7R ≤ y ≤ 1,07 x + 0,07 R
    Figure DE112022000167T5_0004
  • Darüber hinaus ist ein weiteres bevorzugtes Verhältnis i2/i1 größer oder gleich 0,95 und kleiner oder gleich 1,05. Somit wird ein weiterer bevorzugter Bereich durch die folgende Formel (5) ausgedrückt, wenn Rc1 = Rc2 = R, Rw2 = y und Rp3 = x gesetzt sind.
  • 0,95 x − 0,05 R ≤ y ≤ 1,05 x + 0,5 R
    Figure DE112022000167T5_0005
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die Halbleitereinrichtung 10 gemäß der Ausführungsform derart konfiguriert, dass in Bezug auf die Paare von Halbleitervorrichtungen 25, 26 und 27, 28, die parallel geschaltet sind, das Verhältnis der Ströme, die durch jedes Paar fließen, in einen bestimmten Bereich fällt. Das heißt, wenn man den ersten Armabschnitt A als ein Beispiel heranzieht, umfasst die Halbleitereinrichtung 10 das Isolationssubstrat 22, die leitenden Strukturen, die an der Hauptfläche des Isolationssubstrats 22 bereitgestellt werden, und die leitende Struktur 24a und die leitende Struktur 24c, und die Halbleitervorrichtung 26 und die Halbleitervorrichtung 25, die jeweils auf der leitenden Struktur 24a angeordnet sind. Die leitende Struktur 24a umfasst den Eingangsbereich 24a2, der die Halbleitervorrichtung 26 überlappt, und den Eingangsbereich 24a4, der die Halbleitervorrichtung 25 überlappt. Die Halbleitervorrichtung 26 und die Halbleitervorrichtung 25 umfassen jeweils die Eingangselektroden 26d und 25d, die auf der rückwärtigen Fläche der leitenden Struktur 24a gegenüberliegend angeordnet und elektrisch mit der leitenden Struktur 24a verbunden sind, und die Ausgangselektroden 26b und 25b, die auf der vorderen Fläche auf der der rückwärtigen Fläche gegenüberliegenden Seite bereitgestellt werden. Die Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 und die Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 sind durch den Teildraht 29c2 miteinander verbunden. Die Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 und die leitende Struktur 24c sind durch den Teildraht 29c4 miteinander verbunden. Das Verhältnis i2/i1 des Stroms i2, der von dem Eingangsbereich 24a4 zu der leitenden Struktur 24c über die Halbleitervorrichtung 25 fließt, in Bezug auf den Strom i1, der von dem Eingangsbereich 24a2 zu der leitenden Struktur 24c über die Halbleitervorrichtung 26 fließt, ist größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10 sein. Dementsprechend kann die Halbleitereinrichtung 10 eine Verschlechterung des Drahtverbindungsabschnitts aufgrund von Ungleichmäßigkeit der Ströme, die durch die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 fließen, verringern und sie kann die Leistungszyklustoleranz, die Kurzschlusstoleranz, die I2t Toleranz usw. der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 verbessern. Darüber hinaus kann die Halbleitereinrichtung 10 eine langfristige Zuverlässigkeit aufrechterhalten.
  • Das weiterhin bevorzugte Verhältnis i2/i1 des Stroms i2 in Bezug auf den Strom i1 ist größer oder gleich 0,93 und kleiner oder gleich 1,07 und das noch bevorzugtere Verhältnis i2/i1 des Stroms i2 in Bezug auf den Strom i1 ist größer oder gleich 0,95 und kleiner oder gleich 1,05. Dementsprechend kann die Halbleitereinrichtung 10 die Ströme, die durch die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 fließen, gleichmäßiger machen und eine Verschlechterung aufgrund von Ungleichmäßigkeit der Ströme zuverlässiger verhindern.
  • Darüber hinaus kann in der Halbleitereinrichtung gemäß der Ausführungsform das Verhältnis R1/R2 des Widerstands R1 des Pfads L1, der an dem Eingangsbereich 24a2 beginnt, durch die Halbleitervorrichtung 26 und den Teildraht 29c2 verläuft und den Stitchpunkt P4 erreicht, in Bezug auf den Widerstand R2 des Pfades L2, der an dem Eingangsbereich 24a4 beginnt, durch die Halbleitervorrichtung 25 verläuft und den Stitchpunkt P4 als den Verbindungspunkt zwischen der Ausgangselektrode 25b der Halbleitervorrichtung 25 und dem Teildraht 29c4 erreicht, größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10 sein. Dementsprechend kann die Halbleitereinrichtung 10 eine Verschlechterung des Drahtverbindungsabschnitts aufgrund von Ungleichmäßigkeit der Ströme, die durch die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 fließen, verringern und sie kann die Leistungszyklustoleranz, die Kurzschlusstoleranz, die I2t Toleranz usw. der Halbleitervorrichtungen 25 und 26 verbessern. Darüber hinaus kann die Halbleitereinrichtung 10 eine langfristige Zuverlässigkeit aufrechterhalten.
  • Ein weiterhin bevorzugtes Verhältnis R1/R2 des Widerstands R1 in Bezug auf den Widerstand R2 ist größer oder gleich 0,93 und kleiner oder gleich 1,07 und ein weiterhin bevorzugtes Verhältnis R1/R2 des Widerstands R1 in Bezug auf den Widerstand R2 ist größer oder gleich 0,95 und kleiner oder gleich 1,05. Dementsprechend kann die Halbleitereinrichtung 10 die Ströme, die durch die Halbleitervorrichtungen 25 und 26 fließen, gleichmäßiger machen und kann mit größerer Gewissheit eine Verschlechterung aufgrund einer Ungleichmäßigkeit der Ströme verhindern.
  • Um das Verhältnis i2/i1 oder das Verhältnis R1/R2 zu veranlassen, in die oben genannten Bereiche zu fallen, kann beispielsweise der Widerstand Rc1 als die Summe des Widerstands der Lötschicht 30B und der Widerstand der Halbleitervorrichtung 26 verringert werden. Das heißt, in der Halbleitereinrichtung 10 kann die Summe aus (i) dem Widerstand zwischen der Eingangselektrode 26d und der Ausgangselektrode 26b in der Halbleitervorrichtung 26 und (ii) der Widerstand der Lötschicht 30B, die die Halbleitervorrichtung 26 mit der leitenden Struktur 24a verbindet, kleiner sein als die Summe aus (i) dem Widerstand zwischen der Eingangselektrode 25d und der Ausgangselektrode 25b in der Halbleitervorrichtung 25 und (ii) dem Widerstand der Lötschicht 30A, die die Halbleitervorrichtung 25 und die leitende Struktur 24a miteinander verbindet. Dementsprechend wird der Widerstand des Pfades L1, in dem der Widerstand Rc1 liegt, gering, und der Strom i1, der durch den Pfad L1 fließt, kann dadurch erhöht werden.
  • Darüber hinaus kann, um das Verhältnis i2/i1 oder das Verhältnis R1/R2 zu veranlassen, in die oben genannten Bereiche zu fallen, beispielsweise der Widerstand Rw2, der den Widerstand des Teildrahts 29c2 (das erste Verdrahtungselement), der die Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 26 und die Ausgangselektrode 26b der Halbleitervorrichtung 25 miteinander verbindet, verringert werden. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass der Widerstand R2 der gleiche ist wie der Widerstand Rp3, der den Widerstand des Zwischenbereichs 24a3 umfasst. Das heißt, in der Halbleitereinrichtung 10 kann der Widerstand Rw2 des Teildrahts 29c2 der gleiche sein, wie der Widerstand Rp3 des Zwischenbereichs 24a3, der der Bereich der leitenden Struktur 24a zwischen dem Eingangsbereich 24a2 und dem Eingangsbereich 24a4 ist. Dementsprechend wird der Widerstand des Pfades L1, in dem der Widerstand Rw2 liegt, gering, und der Strom i1, der durch den Pfad L1 fließt, kann dadurch erhöht werden.
  • Darüber hinaus kann, um das Verhältnis i2/i1 oder das Verhältnis R1/R2 zu veranlassen, in die oben genannten Bereiche zu fallen, beispielsweise der Widerstand Rp3 als der Widerstand des Zwischenbereichs 24a3 erhöht werden. Insbesondere kann, wie in 9 veranschaulicht, beispielsweise der Graben T bereitgestellt werden, in dem ein Teil der leitenden Struktur 24c des Zwischenbereichs 24a3 entfernt wurde. Das heißt, in der Halbleitereinrichtung 10 kann die Querschnittsfläche des Zwischenbereichs 24a3, der der Bereich der leitenden Struktur 24a zwischen dem Eingangsbereich 24a2 und dem Eingangsbereich 24a4 ist, kleiner sein als eine Querschnittsfläche des Eingangsbereichs 24a2. In dem Zwischenbereich 24a3 kann der Graben T bereitgestellt werden, in dem ein Teil der leitenden Struktur 24a entfernt wurde. Dementsprechend wird der Widerstand des Pfades L2, in dem der Widerstand Rp3 liegt, hoch, und der Strom i2, der durch den Pfad L2 fließt, kann dadurch verringert werden.
  • Darüber hinaus kann, um das Verhältnis i2/i1 oder das Verhältnis R1/R2 zu veranlassen, in die oben genannten Bereiche zu fallen, beispielsweise der Widerstand Rc2, der die Summe des Widerstands der Lötschicht 30A und der Widerstand der Halbleitervorrichtung 25 ist, erhöht werden. Das heißt, in der Halbleitereinrichtung 10 kann die Summe aus dem Widerstand zwischen der Eingangselektrode 25d und der Ausgangselektrode 25b in der Halbleitervorrichtung 25 und der Widerstand der Lötschicht 30A, die die Halbleitervorrichtung 25 mit der leitenden Struktur 24a verbindet, größer sein als die Summe aus dem Widerstand zwischen der Eingangselektrode 26d und der Ausgangselektrode 26b in der Halbleitervorrichtung 26 und dem Widerstand der Lötschicht 30B, die die Halbleitervorrichtung 26 und die leitende Struktur 24a miteinander verbindet. Dementsprechend wird der Widerstand des Pfades L2, in dem der Widerstand Rc2 liegt, hoch, und der Strom i2, der durch den Pfad L2 fließt, kann dadurch verringert werden.
  • Darüber hinaus muss in der vorliegenden Ausführungsform, weil die Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 RC-IGBTs sind, kein FWD verwendet werden. Eine Fläche in der Halbleitereinrichtung 10, auf der die Halbleitervorrichtungen montiert werden können, kann vergrößert werden und es lässt sich eine hohe Kapazität der Halbleitereinrichtung 10 realisieren.
  • Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform angenommen wird, dass die Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 RC-IGBTs sind; dies ist aber nicht einschränkend, und die Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 können auch andere Schaltelemente sein, wie etwa ein IGBT und ein Leistungs-MOSFET. Darüber hinaus können nach Bedarf Dioden, wie etwa eine SBD (Schottky Barrierendiode) und ein FWD, als die Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 aufgenommen werden.
  • Darüber hinaus ist die Anzahl der Halbleitervorrichtungen 25 bis 28 der Halbleitereinheit 20 nur ein Beispiel und nicht auf einen Fall beschränkt, in dem zwei Halbleitervorrichtungen in jedem der Armabschnitte angeordnet und die Halbleitereinheit 20 mit zwei Armabschnitten ausgelegt ist. In jedem der Armabschnitte können beispielsweise drei oder mehr Halbleitervorrichtungen angeordnet sein. Ebenfalls in solch einem Fall werden die Verhältnisse von Strömen, die über die Halbleitervorrichtungen fließen, auf Werte festgelegt, die größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10 sind. Darüber hinaus können beispielsweise ein IGBT-Chip und ein FWD-Chip als die Halbleitervorrichtungen gleichzeitig in jedem der Armabschnitte angeordnet werden. Ebenfalls in solch einem Fall sind IGBT-Chips derart angeordnet, dass Gate-Elektroden in einer Linie gruppiert sind, während die Gate-Elektroden auf eine Seite ausgerichtet sind, die parallel zu der Anordnung der IGBT-Chips verläuft. FWD-Chips können auf einer anderen Linie parallel zu der Linie der IGBT-Chips angeordnet sein oder sie können auf der gleichen Linie wie die IGBT-Chips angeordnet sein. Darüber hinaus kann die Halbleitereinheit 20 beispielsweise mit drei oder mehr Armabschnitten ausgelegt sein. In solch einem Fall sind drei oder mehr Armabschnitte vertikal auf eine Anordnung der Halbleitervorrichtungen ausgerichtet.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleitereinrichtung
    20 (20a bis 20f)
    Halbleitereinheit
    22
    Isolationssubstrat
    24 (24a bis 24e)
    leitende Struktur
    24a1
    Kontaktbereich
    24a2
    Eingangsbereich
    24a3
    Zwischenbereich
    24a4
    Eingangsbereich
    24b1
    Verbindungsbereich
    24c1
    Erster Bereich
    24c2
    Zweiter Bereich
    24c3
    Verbindungsbereich
    24c4
    Kontaktbereich
    24d1
    Verbindungsbereich
    24e1
    Verbindungsbereich
    24e2
    Kontaktbereich
    25 bis 28
    Halbleitervorrichtung
    25a bis 28a
    Gate-Elektrode
    25b bis 28b
    Ausgangselektrode (Emitterelektrode)
    25c bis 28c
    Gate-Runner
    26d, 25d
    Eingangselektrode (Kollektorelektrode)
    29 (29a bis 29d)
    Bonddraht
    29cx, 29dx
    Einzelbonddraht
    30 (30A, 30B)
    Lötschicht
    A
    Erster Armabschnitt
    B
    Zweiter Armabschnitt
  • 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
    • WO 2019/044748 [0003]

Claims (16)

  1. Halbleitereinrichtung, umfassend: eine leitende Struktur mit einer ersten leitenden Struktur und einer zweiten leitenden Struktur; und eine erste Halbleitervorrichtung und eine zweite Halbleitervorrichtung, die jeweils auf der ersten leitenden Struktur angeordnet sind, wobei: die erste leitende Struktur einen ersten Eingangsbereich umfasst, der die erste Halbleitervorrichtung überlappt, und einen zweiten Eingangsbereich, der die zweite Halbleitervorrichtung überlappt, jede von der ersten Halbleitervorrichtung und der zweiten Halbleitervorrichtung umfasst: eine erste Hauptelektrode, die an einer ersten Hauptfläche der ersten leitenden Struktur gegenüberliegend bereitgestellt wird und elektrisch mit der ersten leitenden Struktur verbunden ist, und eine zweite Hauptelektrode, die an einer zweiten Hauptfläche an einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite bereitgestellt wird, wobei die zweite Hauptelektrode der ersten Halbleitervorrichtung und die zweite Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung durch ein erstes Verdrahtungselement, das aus einem Draht oder einem Bandkabel gebildet ist, miteinander verbunden sind, die zweite Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung und die zweite leitende Struktur durch ein zweites Verdrahtungselement, das aus dem Draht oder dem Bandkabel gebildet ist, miteinander verbunden sind, und ein Verhältnis (i2/i1) eines Stroms (i2), der von dem zweiten Eingangsbereich zu der zweiten leitenden Struktur über die zweite Halbleitervorrichtung fließt, in Bezug auf einen Strom (i1), der von dem ersten Eingangsbereich zu der zweiten leitenden Struktur über die erste Halbleitervorrichtung fließt, größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10 ist.
  2. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis (i2/i1) des Stroms (i2) in Bezug auf den Strom (i1) größer oder gleich 0,93 und kleiner oder gleich 1,07 ist.
  3. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verhältnis (i2/i1) des Stroms (i2) in Bezug auf den Strom (i1) größer oder gleich 0,95 und kleiner oder gleich 1,05 ist.
  4. Halbleitereinrichtung, umfassend: eine leitende Struktur mit einer ersten leitenden Struktur und einer zweiten leitenden Struktur; und eine erste Halbleitervorrichtung und eine zweite Halbleitervorrichtung, die jeweils auf der ersten leitenden Struktur angeordnet sind, wobei: die erste leitende Struktur einen ersten Eingangsbereich umfasst, der die erste Halbleitervorrichtung überlappt, und einen zweiten Eingangsbereich, der die zweite Halbleitervorrichtung überlappt, jede von der ersten Halbleitervorrichtung und der zweiten Halbleitervorrichtung umfasst: eine erste Hauptelektrode, die an einer ersten Hauptfläche der ersten leitenden Struktur gegenüberliegend bereitgestellt wird und elektrisch mit der ersten leitenden Struktur verbunden ist, und eine zweite Hauptelektrode, die an einer zweiten Hauptfläche an einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite bereitgestellt wird, wobei die zweite Hauptelektrode der ersten Halbleitervorrichtung und die zweite Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung durch ein erstes Verdrahtungselement, das aus einem Draht oder einem Bandkabel gebildet ist, miteinander verbunden sind, die zweite Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung und die zweite leitende Struktur durch ein zweites Verdrahtungselement, das aus dem Draht oder dem Bandkabel gebildet ist, miteinander verbunden sind, und ein Verhältnis (R1/R2) eines Widerstands (R1) eines ersten Pfads in Bezug auf einen Widerstand (R2) eines zweiten Pfads größer oder gleich 0,90 und kleiner oder gleich 1,10 ist, der erste Pfad an dem ersten Eingangsbereich beginnt und einen Verbindungspunkt zwischen der zweiten Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung und dem zweiten Verdrahtungselement erreicht, während er durch die erste Halbleitervorrichtung und das erste Verdrahtungselement fließt, und der zweite Pfad an dem zweiten Eingangsbereich beginnt und den Verbindungspunkt zwischen der zweiten Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung und dem zweiten Verdrahtungselement erreicht, während er durch die zweite Halbleitervorrichtung fließt.
  5. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 4, wobei das Verhältnis (R1/R2) des Widerstands (R1) in Bezug auf den Widerstand (R2) größer oder gleich 0,93 und kleiner oder gleich 1,07 ist.
  6. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Verhältnis (R1/R2) des Widerstands (R1) in Bezug auf den Widerstand (R2) größer oder gleich 0,95 und kleiner oder gleich 1,05 ist.
  7. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Summe eines Widerstands zwischen der ersten Hauptelektrode und der zweiten Hauptelektrode in der ersten Halbleitervorrichtung und ein Widerstand einer Verbindungsschicht zwischen der ersten Halbleitervorrichtung und der ersten leitenden Struktur kleiner ist als eine Summe eines Widerstands zwischen der ersten Hauptelektrode und der zweiten Hauptelektrode in der zweiten Halbleitervorrichtung und ein Widerstand einer Verbindungsschicht zwischen der Halbleitervorrichtung der ersten leitenden Struktur.
  8. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: die erste leitende Struktur einen Zwischenbereich zwischen dem ersten Eingangsbereich und dem zweiten Eingangsbereich umfasst, und ein Widerstand des ersten Verdrahtungselements der gleiche ist wie ein Widerstand des Zwischenbereichs.
  9. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: die erste leitende Struktur einen Zwischenbereich zwischen dem ersten Eingangsbereich und dem zweiten Eingangsbereich umfasst, und eine Querschnittsfläche des Zwischenbereichs kleiner ist als eine Querschnittsfläche des ersten Eingangsbereichs.
  10. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 9, wobei ein Graben, in dem ein Teil der ersten leitenden Struktur entfernt ist, in dem Zwischenbereich bereitgestellt wird.
  11. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das erste Verdrahtungselement und das zweite Verdrahtungselement aus einem Einzeldraht gebildet wird oder einem Einzelbandkabelstich, der an die zweite Hauptelektrode der ersten Halbleitervorrichtung gebondet ist, an der zweiten Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung und an der zweiten leitenden Struktur.
  12. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 11, wobei zusätzlich zu dem Einzeldraht oder dem Einzelbandkabel, der bzw. das das erste Verdrahtungselement und das zweite Verdrahtungselement ist, ein drittes Verdrahtungselement, das aus einem Draht oder Bandkabel gebildet ist, der bzw. das die zweite Hauptelektrode der zweiten Halbleitervorrichtung und die zweite leitende Struktur miteinander verbindet, bereitgestellt wird.
  13. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei: die zweite Halbleitervorrichtung in einem Abstand von der zweiten leitenden Struktur entlang einer ersten Achse angeordnet ist, die erste Halbleitervorrichtung in einem Abstand von der zweiten Halbleitervorrichtung entlang der ersten Achse angeordnet ist, und sich das erste Verdrahtungselement und das zweite Verdrahtungselement entlang der ersten Achse erstrecken.
  14. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 13, wobei: jede von der ersten Halbleitervorrichtung und der zweiten Halbleitervorrichtung in einer Draufsicht eine rechteckige Form aufweist, die ein Paar sich gegenüberliegender langer Seiten hat und ein Paar sich gegenüberliegender kurzer Seiten und an der ersten leitenden Struktur derart angeordnet ist, dass sich die kurzen Seiten entlang der ersten Achse erstrecken.
  15. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 14, wobei: die zweite Hauptfläche der ersten Halbleitervorrichtung und die zweite Hauptfläche der zweiten Halbleitervorrichtung jeweils bereitgestellt werden mit: einer Gate-Elektrode; und einem Gate-Runner, der elektrisch mit der Gate-Elektrode verbunden ist, und wobei der Gate-Runner parallel zu den langen Seiten der zweiten Hauptfläche angeordnet ist.
  16. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die erste Halbleitervorrichtung und die zweite Halbleitervorrichtung jeweils ein RC-IGBT (Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor; rückwärts leitender Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode) ist.
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