DE112022000346T5

DE112022000346T5 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE112022000346T5
Application number: DE112022000346.4T
Authority: DE
Inventors: Saito Takashi
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2021-08-12
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2023-09-07
Also published as: JPWO2023017680A1; CN116830249A; US20230369276A1; WO2023017680A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt, das dazu führen kann, dass eine Fläche der Sinterpaste vor dem Aufbringen eines Leistungshalbleiterchips abgeflacht wird, um ein hochdichtes Package zu erreichen. Das Herstellungsverfahren bringt Sinterpaste (2x), die einer Fläche aufweist, die mit einem Vorsprung (2a) versehen ist, auf eine Hauptfläche einer leitfähigen Platte (11a) auf, trocknet die Sinterpaste (2x), flacht die Fläche der Sinterpaste (2x) durch Aufbringen eines Drucks auf die Sinterpaste (2x) ab, um den Vorsprung (2a) auf der Fläche der Sinterpaste (2x) zu zerdrücken, bringt einen Halbleiterchip auf die Hauptfläche der leitfähigen Platte (11a) mit der eingesetzten Sinterpaste (2x) auf und sintert die Sinterpaste (2x) durch Erhitzen und Druckbeaufschlagung, um eine Bondingschicht zu bilden, um die leitfähige Platte (11a) und den Halbleiterchip über die Bondingschicht miteinander zu verbinden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung (ein Halbleitermodul), die mit Leistungshalbleiterchips versehen ist, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
STAND DER TECHNIK
IGBT-Module (Halbleitermodule) für den industriellen Einsatz weisen typischerweise eine Einrichtung auf, bei der ein Leistungshalbleiterchip, ein isoliertes Schaltungssubstrat und ein wärmeableitendes Element durch Löten miteinander verbunden sind, um schließlich über eine Wärmeleitpaste an einer Kühlfinne befestigt zu werden. In einem Fahrzeug wird eine direkte Wasserkühlungsstruktur verwendet, bei der ein isoliertes Schaltungssubstrat und eine Kühlfinne durch Löten ohne Verwendung einer Wärmeleitpaste miteinander verbunden sind.
Während die herkömmliche Verbindung zwischen einem Halbleiterchip und einem wärmeableitenden Element hauptsächlich durch Löten ausgeführt wird, wurde kürzlich die Erforschung der Technik des Sinter-Bondings vorangetrieben, bei der Nanopartikel oder Mikropartikel aus Metall wie Silber (Ag) verwendet werden, um die hohe Hitzebeständigkeit, die hohe Wärmeabgabeleistung und die hohe Zuverlässigkeit der Produkte zu verbessern. Die Sinter-Bondingtechnik kann verbundene Schichten mit hoher Hitzebeständigkeit und hoher Zuverlässigkeit bereitstellen, ohne dass die Bonding-Temperatur erhöht werden muss, da die Schichten bei einer niedrigen Temperatur miteinander verbunden werden können und die Eigenschaft aufweisen, nach dem Verbinden den gleichen Schmelzpunkt wie das Metall der Nanopartikel oder Mikropartikel aufzuweisen.
Patentliteratur 1 und 2 offenbart je ein Verfahren zum Aufbringen von Sintermaterial (Sinterpaste) in einem pastösen Zustand unter Verwendung einer Maske und zum Aufbringen eines Halbleiterchips auf die Sinterpaste sowie zum anschließenden Ausführen des Erhitzens und Druckbeaufschlagens. Patentliteratur 3 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Halbleiterchip auf Sinterpaste aufgebracht wird und dann vor dem Sintern der Sinterpaste eine Behandlung durch Erhitzen und Druckbeaufschlagen ausgeführt wird. Patentliteratur 4 offenbart, dass Pastenvorsprünge gebildet werden, wenn eine Maske nach dem Aufbringen der Sinterpaste entfernt wird. Patentliteratur 5 offenbart eine Halbleitervorrichtung, die eine Struktur aufweist, bei der eine äußere Umfangskante eines Bondingmaterials eine größere Größe als die eines Halbleiterelements aufweist.
QUELLENLISTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: US 8253233 B2
Patentliteratur 2: US 8415207 B2
Patentliteratur 3: US 8835299 B2
Patentliteratur 4: JP 2019-216183 A
Patentliteratur 5: JP 2018-148168 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABENSTELLUNG
Eine Flächeneinrichtung der Sinterpaste während des Druckens ist ein wichtiges Problem bei der Sinter-Bondingtechnik, bei der hauptsächlich Sinterpaste verwendet wird, da die Sinterpaste nicht aufgeschmolzen wird, was sie von Lötmaterial unterscheidet. Die Fläche der Sinterpaste, die zu den Endabschnitten benachbart ist, wird manchmal während des Druckens mit Vorsprüngen versehen. Die Vorsprünge auf der Fläche des Sintermaterials würden ursächlich dazu führen, dass ein Leistungshalbleiterchip ungleichmäßig gepresst wird, wenn er auf die zu verbindende Sinterpaste aufgebracht wird, was den Leistungshalbleiterchip beschädigen könnte. Ferner verlangen die Vorsprünge ursächlich einen zusätzlichen Druckbereich für die Sinterpaste, um den Halbleiterchip aufzubringen und gleichzeitig die Vorsprünge auf der Fläche der Sinterpaste zu vermeiden, was einer Erhöhung der Dichte des Packages im Wege steht.
Aufgrund der obigen Probleme stellt diese Erfindung eine Halbleitervorrichtung bereit, die eine Einrichtung aufweist, bei der die Fläche der Sinterpaste vor dem Aufbringen eines Leistungshalbleiterchips stabil abgeflacht ist, um ein hochdichtes Package zu erreichen, und stellt auch ein Verfahren zu deren Herstellung bereit.
LÖSUNG FÜR DAS PROBLEM
Ein Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, aufweisend: (a) eine leitfähige Platte, die eine Hauptfläche aufweist; (b) einen Halbleiterchip, der so angeordnet ist, dass er der Hauptfläche der leitfähigen Platte entgegengesetzt ist; und (c) eine Bondingschicht, die Sintermaterial umfasst und zwischen der leitfähigen Platte und dem Halbleiterchip eingesetzt ist, wobei sich die Porosität eines mittleren Abschnitts der Bondingschicht von der Porosität mindestens eines Abschnitts der Endabschnitte der Bondingschicht unterscheidet.
Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, umfassend: (a) Aufbringen von Sinterpaste, die eine mit einem Vorsprung versehene Fläche aufweist, auf eine Hauptfläche einer leitfähigen Platte; (b) Trocknen der Sinterpaste; (c) Abflachen der Fläche der Sinterpaste durch Aufbringen eines Drucks auf die Sinterpaste, um den Vorsprung auf der Fläche der Sinterpaste zu zerdrücken; (d) Aufbringen eines Halbleiterchips auf die Hauptfläche der leitfähigen Platte mit der eingesetzten Sinterpaste; und (e) Sintern der Sinterpaste durch Wärmeaufbringung und Druckbeaufschlagung, um eine Bondingschicht zu bilden, um die leitfähige Platte und den Halbleiterchip mit der eingesetzten Bondingschicht miteinander zu verbinden.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Diese Erfindung ermöglicht es, eine Halbleitervorrichtung mit der Einrichtung bereitzustellen, bei der die Fläche der Sinterpaste vor dem Aufbringen des Leistungshalbleiterchips stabil abgeflacht ist, um ein hochdichtes Package zu erreichen, und sie kann auch ein Verfahren zu deren Herstellung bereitstellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform illustriert;
2 ist eine Draufsicht, die einen Abschnitt einer Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform illustriert;
3 ist eine Querschnittsansicht aus der Richtung A-A in 2;
4 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform illustriert;
5 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses in Fortsetzung von 4, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform illustriert;
6 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses in Fortsetzung von 5, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform illustriert;
7 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses in Fortsetzung von 6, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform illustriert;
8 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses in Fortsetzung von 7, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform illustriert;
9 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses in Fortsetzung von 8, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform illustriert;
10 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses in Fortsetzung von 9, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform illustriert;
11 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses in Fortsetzung von 10, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform illustriert;
12 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses, die eine Halbleitervorrichtung aus einem Vergleichsbeispiel illustriert;
13 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses, die ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform illustriert;
14 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses in Fortsetzung von 13, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform illustriert;
15 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses, die ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einer dritten Ausführungsform illustriert;
16 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses in Fortsetzung von 15, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der dritten Ausführungsform illustriert;
17 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses, die ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einer vierten Ausführungsform illustriert;
18 ist eine Querschnittsansicht des Prozesses in Fortsetzung von 17, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der vierten Ausführungsform illustriert; und
19 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung nach einer fünften Ausführungsform illustriert.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Mit Verweis auf die Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsformen von der ersten bis zur fünften Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen werden gleiche oder ähnliche Elemente durch gleiche oder ähnliche Bezugsziffern angezeigt. Die Zeichnungen sind schematisch und es sollte angemerkt werden, dass das Verhältnis zwischen Dicke- und Flächenabmessungen, der Dickenanteil jeder Schicht und dergleichen von den realen Werten abweichen. Außerdem sind in einigen Zeichnungen Abschnitte mit unterschiedlichen Größenverhältnissen und Proportionen illustriert. Die nachfolgend beschriebene Ausführungsformen von der ersten bis zur fünften Ausführungsform illustrieren lediglich schematisch Vorrichtungen und Verfahren zur Spezifizierung und Formgebung der technischen Idee dieser Erfindung, und der Umfang der technischen Idee ist nicht auf Materialien, Formen, Strukturen und relative Positionen der hier beschriebenen Elemente beschränkt.
Daneben sind die Definitionen von Richtungen wie „oben“ und „unten“ in der folgenden Beschreibung lediglich Definitionen zur Vereinfachung der Beschreibung und schränken das technische Konzept dieser Erfindung nicht ein. Wenn beispielsweise ein um 90 Grad gedrehtes Objekt betrachtet wird, sind das obere und das untere Ende beim Lesen ohne Weiteres in links und rechts umzuwandeln, und wenn ein um 180 Grad gedrehtes Objekt betrachtet wird, sind das obere und das untere Ende umgekehrt zu lesen.
(ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine Halbleitervorrichtung (ein Halbleitermodul) nach einer ersten Ausführungsform umfasst ein isoliertes Schaltungssubstrat 1, einen Halbleiterchip (einen Leistungshalbleiterchip) 3, der so angeordnet ist, dass er einer Hauptfläche (der oberen Fläche) des isolierten Schaltungssubstrats 1 entgegengesetzt ist, und eine Bondingschicht 2, die Sintermaterial umfasst und zwischen dem isolierten Schaltungssubstrat 1 und dem Halbleiterchip 3 eingesetzt ist, wie in 1 illustriert ist.
Bei dem isolierten Schaltungssubstrat 1 kann es sich beispielsweise um ein direkt kupfergebundenes Substrat (DCB-Substrat) oder ein aktiv metallgelötetes Substrat (AMB-Substrat) handeln. Das isolierte Schaltungssubstrat 1 umfasst eine isolierende Platte 10, leitfähige Platten (Schaltungsplatten) 11a und 11b, die auf der oberen Fläche der isolierenden Platte 10 aufgebracht sind, und eine leitfähige Platte (eine wärmeableitende Platte) 12, die auf der unteren Fläche der isolierenden Platte 10 aufgebracht ist. Bei der Isolierplatte 10 handelt es sich um ein Keramiksubstrat, das aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), Aluminiumnitrid (AlN) oder Siliziumnitrid (Si₃N₄) hergestellt ist, oder um ein Isolationssubstrat, das beispielsweise Polymermaterial umfasst. Die leitfähigen Platten 11a und 11b und die leitfähige Platte 12 sind beispielsweise jeweils Leiterfolien aus Metall, wie etwa aus Kupfer (Cu) und Aluminium (Al).
Das Sintermaterial, das in der Bondingschicht 2 umfasst ist, wird so erhalten, dass eine Paste aus metallischen Partikeln (Leitpaste) gesintert wird, in der metallische Partikel aus beispielsweise Gold (Au), Silber (Ag) oder Kupfer (Cu) in einer organischen Komponente dispergiert sind, um einen pastösen Zustand zu erhalten. Die metallischen Partikel weisen einen feinen Partikeldurchmesser in einem Bereich von einigen Nanometern bis zu einigen Mikrometern auf. Das Sintermaterial auf Ag-Basis weist beispielsweise die Eigenschaft auf, dass es bei einer niedrigen Temperatur verbunden werden kann und nach dem Verbinden den gleichen Schmelzpunkt wie Ag aufweist und somit ohne eine erhöhte Bonding-Temperatur eine Bondingschicht bereitstellen kann, die eine hohe Hitzebeständigkeit und hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Der Halbleiterchip 3 wird so aufgebracht, dass er der Hauptfläche (der oberen Fläche) der leitfähigen Platte 11a entgegengesetzt ist. Bei dem hier verwendeten Halbleiterchip 3 kann es sich beispielsweise um einen Insulated-Gate-Bipolartransistor (IGBT), einen Feldeffekttransistor (FET), einen Thyristor mit statischer Induktion (SI), einen Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO-Thyristor) oder eine Freilaufdiode (FWD) handeln. Der Halbleiterchip 3 kann ein Siliziumsubstrat (Si-Substrat) oder ein Verbindungshalbleitersubstrat aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke sein, beispielsweise aus Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder Galliumoxid (Ga₂0₃). Eine Bodenflächenelektrode aus Gold (Au) oder dergleichen im Halbleiterchip 3 ist über die Bondingschicht 2 mit der leitfähigen Platte 11a verbunden. Während 1 den Fall illustriert, in dem nur ein einziger Halbleiterchip 3 umfasst ist, kann die Anzahl der bereitzustellenden Halbleiterchips beispielsweise in Abhängigkeit von der Stromkapazität des Halbleitermoduls bestimmt werden, und das Halbleitermodul kann zwei oder mehr Halbleiterchips umfassen.
Ein Gehäuse 5 aus Isoliermaterial, wie etwa Harz, ist bereitgestellt, um den äußeren Umfang des isolierten Schaltungssubstrats 1 und des Halbleiterchips 3 zu bedecken. Das Gehäuse 5 ist mit einem Dichtungselement 7 zum Abdichten der Bondingschicht 2 und des Halbleiterchips 3 gefüllt. Das hier verwendete Dichtungselement 7 kann beispielsweise aus Isoliermaterial wie etwa Silikongel oder duroplastischem Harz hergestellt sein. Die äußeren Klemmen 4a und 4b sind fest mit dem Gehäuse 5 verbunden. Der Halbleiterchip 3, die leitfähigen Platten 11a und 11b und die äußeren Klemmen 4a und 4b sind über Bonddrähte 6a, 6b und 6c elektrisch miteinander verbunden.
An der unteren Fläche des isolierten Schaltungssubstrats 1 ist eine wärmeableitende Basis 8 aus Metall, wie etwa Kupfer (Cu), mit einer eingesetzten Bondingschicht 13 bereitgestellt. Eine wärmeableitende Finne 9 aus Metall, wie etwa Kupfer (Cu), ist ferner an der Seite der unteren Fläche der wärmeableitenden Basis 8 mit einer eingesetzten Bondingschicht 14 versehen. Die jeweiligen hier verwendeten Bondingschichten 13 und 14 können beispielsweise aus Sintermaterial, Lötmaterial oder thermischem Grenzflächenmaterial (TIM) hergestellt sein. Die jeweiligen Bondingschichten 13 und 14 können entweder aus dem gleichen Material wie die Bondingschicht 2 oder aus einem anderen Material als die Bondingschicht 2 hergestellt sein.
2 ist eine Draufsicht, die die leitfähige Platte 11a des isolierten Schaltungssubstrats 1 und den Halbleiterchip 3 in der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, die in 1 illustriert ist, illustriert, und 3 ist eine Querschnittsansicht aus der Richtung A-Ain 2 betrachtet. Wie in 2 und 3 illustriert ist, weist der Halbleiterchip 3 eine rechteckige, planare Struktur auf. Der Halbleiterchip 3 weist eine Größe auf, die beispielsweise in einem Bereich zwischen etwa 1 Millimeter × 1 Millimeter oder mehr und 10 Millimeter × 10 Millimeter oder weniger liegt, aber nicht auf diesen Bereich beschränkt ist.
Wie in 2 und 3 illustriert ist, weist die Bondingschicht 2 eine rechteckige, planare Struktur auf, und die Außenkante der Bondingschicht 2 entspricht der Außenkante des Halbleiterchips 3. Die Außenkante der Bondingschicht 2 kann stattdessen entweder an der Außenseite oder an der Innenseite der Außenkante des Halbleiterchips 3 platziert sein. Anders ausgedrückt: Die Größe der Bondingschicht 2 kann entweder größer oder kleiner als die Größe des Halbleiterchips 3 sein. Der hier verwendete Begriff „rechteckige Form“, d. h. die planare Struktur der Bondingschicht 2, umfasst nicht nur eine vollständig rechteckige Form, sondern auch eine Form, die als eine im Wesentlichen rechteckige Form angesehen werden kann, wie etwa eine Lotkehle, und umfasst ferner eine Form, deren Endabschnitte nicht vollständig parallel zu denen des Halbleiterchips 3 verlaufen.
2 zeigt schematisch einen mittleren Abschnitt 21 und Endabschnitte 22 und 23 der Bondingschicht 2 durch die gestrichelten Linien an. Wie in 2 und 3 illustriert ist, entsprechen die Endabschnitte 22 und 23 der Bondingschicht 2 den beiden einander entgegengesetzten Seiten, die das Rechteck der planaren Struktur der Bondingschicht 2 definieren, das die vier Seiten aufweist. Die Breite W1 des Endabschnitts 22 und die Breite W2 des Endabschnitts 23 betragen beispielsweise jeweils etwa einen Millimeter, sind aber nicht auf diesen Fall beschränkt und können beliebig festgelegt werden. Die maximale Flächenhöhe Rz der oberen Fläche der Bondingschicht 2, die mit dem Halbleiterchip 3 in Kontakt steht, beträgt etwa 10 Mikrometer oder weniger.
Die Porosität zwischen den metallischen Partikeln, die in der Bondingschicht 2 im mittleren Abschnitt 21 der Bondingschicht 2 umfasst sind, unterscheidet sich von der Porosität zwischen den metallischen Partikeln, die in der Bondingschicht 2 in mindestens einem Abschnitt der jeweiligen Endabschnitte 22 und 23 umfasst sind. Nach der ersten Ausführungsform ist die Porosität zwischen den metallischen Partikeln im mittleren Abschnitt 21 der Bondingschicht 2 höher als die Porosität zwischen den metallischen Partikeln im Endabschnitt 22 auf einer Seite der Bondingschicht 2. Die Porosität zwischen den metallischen Partikeln im mittleren Abschnitt 21 der Bondingschicht 2 ist geringer als die Porosität zwischen den metallischen Partikeln im Endabschnitt 23 auf der anderen Seite der Bondingschicht 2.
Die Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform weist eine Einrichtung auf, bei der die Fläche der Bondingschicht 2 vor dem Aufbringen des Halbleiterchips 3 während des Prozesses des Herstellens der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform abgeflacht ist, um die Bondingschicht 2 mit einer stabilen Form zu versehen und eine Beschädigung des Halbleiterchips 3 zu verhindern, die sich aus der Flächeneinrichtung der Bondingschicht 2 ergibt. Wenn die Größe der Bondingschicht 2 im Wesentlichen an die Größe des Halbleiterchips 3 angepasst wird, kann außerdem ein hochdichtes Package erreicht werden.
<Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung>
Ein Verfahren zum Herstellen (Montieren) der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform wird nachfolgend mit Verweis auf 4 bis 11 beschrieben. Die Erklärungen mit Verweis auf 4 bis 11 erfolgen nachfolgend, wobei der Schwerpunkt auf dem Querschnitt von 3 liegt.
Zunächst wird ein Sintermaterial-Aufbringungsprozess (ein Siebdruckprozess) ausgeführt. Der Aufbringungsprozess für das Sintermaterial umfasst einen Schritt des Vorbereitens des isolierten Schaltungssubstrats 1 und das Aufbringen einer Maske (einer Metallmaske) 15 aus Metall wie Aluminium (Al) oder Edelstahl (SUS) auf die leitfähige Platte 11a des isolierten Schaltungssubstrats 1, wie in 4 illustriert ist. Die Maske 15 ist an einer Stelle, die der in 3 illustrierten Bondingschicht 2 entspricht, mit einer Öffnung 15a versehen. Die Größe der Öffnung 15a kann so festgelegt werden, dass die Größe der Bondingschicht 2 zuletzt der Größe des in 3 illustrierten Halbleiterchips 3 entspricht.
Als nächstes wird, wie in 5 illustriert ist, Sintermaterial (Sinterpaste) 2x in einem pastösen Zustand, in dem metallische Partikel in einer organischen Komponente dispergiert sind, auf die Maske 15 aufgebracht. Eine Rakel 16 wird dann in Vorschubrichtung (in der durch den Pfeil in 5 angezeigten Richtung) bewegt (geschoben). Dieser Schritt führt dazu, dass die Sinterpaste 2x auf die Innenseite der Öffnung 15a der Maske 15 gedruckt wird, wie in 6 illustriert ist. Die Maske 15 wird dann entfernt.
An diesem Punkt ist am Endabschnitt 22 der Sinterpaste 2x in Vorschubrichtung der Rakel 16 ein Vorsprung (ein aufsteigender Abschnitt) 2a bereitgestellt. Der Vorsprung 2a weist eine Höhe auf, die beispielsweise um mehr als 10 Mikrometer und 100 Mikrometer oder weniger höher ist als die der im Wesentlichen flachen Fläche des mittleren Abschnitts 21 der Sinterpaste 2x. Der Vorsprung 2a kann beispielsweise eine Höhe aufweisen, die um etwa 30 Mikrometer oder mehr und 100 Mikrometer oder weniger oder um etwa 50 Mikrometer oder mehr und 100 Mikrometer oder weniger höher ist als die der im Wesentlichen flachen Fläche des mittleren Abschnitts 21 der Sinterpaste 2x. Gleichzeitig wird ein Abfall (ein Druckabfall) 2b am Endabschnitt 23 der Sinterpaste 2x auf der entgegengesetzten Seite der Vorschubrichtung der Rakel 16 bereitgestellt. Der Abfall 2b ist ein Abschnitt, dessen Dicke von der im Wesentlichen flachen Fläche des mittleren Abschnitts 21 der Sinterpaste 2x ausgehend allmählich abnimmt. Der Abfall 2b ist nicht notwendigerweise bereitgestellt.
Als nächstes wird ein Pastentrocknungsprozess ausgeführt. Der Pastentrocknungsprozess umfasst einen Schritt des Erhitzens der Sinterpaste 2x auf eine Temperatur, die niedriger als eine Sintertemperatur nach dem Sintern der Sinterpaste 2x ist, um die Sinterpaste 2x zu trocknen, sodass eine in der Sinterpaste 2x enthaltene Lösungsmittelkomponente verdampft und entfernt wird. Die Erhitzungsbedingungen für den Pastentrocknungsprozess umfassen beispielsweise eine Erhitzungstemperatur von etwa 100 °C oder mehr und 150 °C oder weniger und eine Erhitzungszeit von etwa einer Minute oder länger und 20 Minuten oder kürzer.
Als Nächstes wird ein Druckvorbeaufschlagungsprozess ausgeführt. Der Druckvorbeaufschlagungsprozess umfasst einen Schritt des Aufbringens von Druck auf die Sinterpaste 2x, um den Vorsprung 2a, der auf der Fläche der Sinterpaste 2x bereitgestellt ist, zu zerdrücken, um die Fläche der Sinterpaste 2x abzuflachen (zu glätten), wie in 8 illustriert ist. Die Sinterpaste 2x fließt an dieser Stelle in seitlicher Richtung, um gleichzeitig den Abfall 2b der Sinterpaste 2x auszugleichen. Die Druckbeaufschlagungskraft, die bei dem Druckvorbeaufschlagungsprozess eingestellt wird, ist geringer als die während des Sinterns der Sinterpaste 2x aufgebrachte und liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen etwa 1 MPa oder mehr und 20 MPa oder weniger.
Bei dem Druckvorbeaufschlagungsprozess wird eine glatte Platte (eine flache Platte) 17 verwendet, um den Druck auf die Sinterpaste 2x auszuüben, wie beispielsweise in 8 illustriert ist. Die flache Platte 17 ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das eine Passivierungsbeschichtung bereitstellt, die nicht oder kaum mit der Sinterpaste 2x verbunden ist. Ein spezifisches Beispiel für das Material der flachen Platte 17 kann Aluminium (Al) oder Edelstahl (SUS) sein. Die flache Platte 17 wird dann entfernt, wie in 9 illustriert ist. Die maximale Flächenhöhe Rz der Sinterpaste 2x nach der Ausführung des Druckvorbeaufschlagungsprozesses beträgt etwa 10 Mikrometer oder weniger.
Als nächstes wird ein Chip-Bondprozess ausgeführt. Der Chip-Bondprozess umfasst einen Schritt des Aufbringens des Halbleiterchips 3 auf die leitfähige Platte 11a des isolierten Schaltungssubstrats 1 mit Einsetzen der Sinterpaste 2x, wie in 10 illustriert ist. Als nächstes wird, wie in 11 illustriert ist, von der oberen Flächenseite her ein Druck auf den Halbleiterchip 3 aufgebracht, und zwar mit einem Metall-Die einer Pressvorrichtung oder einem an dem Metall-Die befestigten Druckbeaufschlagungsabschnitt 18 aus Silizium-Gummi (Si-Gummi) oder dergleichen. Das Erhitzen der Sinterpaste 2x auf eine Temperatur, die höher als die Sintertemperatur ist, während der Druck auf den Halbleiterchip 3 aufgebracht wird, bewirkt eine Sinterreaktion der Bondingpaste 2x. Dieser Prozess wird beispielsweise unter den Bedingungen ausgeführt, dass die Druckbeaufschlagungskraft in einem Bereich zwischen etwa 1 MPa oder mehr und 60 MPa oder weniger eingestellt ist, dass die Erhitzungstemperatur in einem Bereich zwischen etwa 200 °C oder mehr und 350 °C oder weniger eingestellt ist und dass die Erhitzungszeit in einem Bereich zwischen etwa 1 Minute oder länger und 10 Minuten oder kürzer eingestellt ist. Dieser Prozess führt dazu, dass die Sinterpaste 2x gesintert wird, um die Bondingschicht 2 bereitzustellen, sodass das isolierte Schaltungssubstrat 1 und der Halbleiterchip 3 über die Bondingschicht 2 miteinander verbunden werden.
Da der Vorsprung 2a am Endabschnitt der Sinterpaste 2x bei dem in 8 illustrierten Druckvorbeaufschlagungsprozess zerdrückt wird, wie oben beschrieben, ist die Porosität zwischen den metallischen Partikeln, die im mittleren Abschnitt der Bondingschicht 2 umfasst sind, höher als die Porosität zwischen den metallischen Partikeln, die im Endabschnitt der Bondingschicht 2 umfasst sind, der der Seite entspricht, auf der der Vorsprung 2a nach dem Sintern der Sinterpaste 2x zum Bilden der Bondingschicht 2 zerdrückt wird, wie in 11 illustriert ist.
Ferner ist, da der mittlere Abschnitt der Sinterpaste 2x während des Druckvorbeaufschlagungsprozesses mit einem höheren Druck gepresst wird als der mit dem Abfall 2b versehene Endabschnitt der Sinterpaste 2x, der in 8 illustriert ist, die Porosität zwischen den metallischen Partikeln, die im mittleren Abschnitt der Bondingschicht 2 umfasst sind, geringer als die Porosität zwischen den metallischen Partikeln, die im Endabschnitt der Bondingschicht 2 umfasst sind, der der Seite mit dem Abfall 2b entspricht, nachdem die Sinterpaste zum Bilden der Bondingschicht 2 gesintert wurde, wie in 11 illustriert ist.
Danach wird das Gehäuse 5 so angeordnet, dass es den Umfang des isolierten Schaltungssubstrats 1 und des Halbleiterchips 3 bedeckt, und das isolierte Schaltungssubstrat 1, der Halbleiterchip 3 und die äußeren Klemmen 4a und 4b werden über die jeweiligen Bonddrähte 6a, 6b und 6c miteinander verbunden, um dann einen regulären Prozess auszuführen, der einen Schritt des Abdichtens mit dem Dichtungselement 7 und dergleichen einschließt, um die Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform fertigzustellen.
Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, bei dem die Fläche der Sinterpaste 2x in dem in 8 illustrierten Druckvorbeaufschlagungsprozess abgeflacht wird, um sie vor dem Aufbringen des Halbleiterchips 3 auszugleichen, kann auch durch die Druckbeaufschlagung nach dem Aufbringen des Halbleiterchips 3 in dem in 11 illustrierten Chip-Bonding-Schritt eine gleichmäßige Spannung aufbringen, um die einheitliche und stabile Bondingschicht 2 zu bilden. Das Herstellungsverfahren ermöglicht es also, eine Halbleitervorrichtung herzustellen, die eine hohe Wärmebeständigkeit, hohe Wärmeabgabeleistung und hohe Zuverlässigkeit aufweist, während gleichzeitig ein hochdichtes Package erreicht wird.
Während das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform oben so illustriert ist, dass das Ausführen des Druckvorbeaufschlagungsprozesses nach dem Pastentrocknungsprozess erfolgt, können der Pastentrocknungsprozess und der Druckvorbeaufschlagungsprozess gleichzeitig ausgeführt werden. In diesem Fall wird der Druck auf die Sinterpaste 2x mit Hilfe der flachen Platte 17 aufgebracht, wie in 8 illustriert ist, während die Sinterpaste 2x auf eine Temperatur erhitzt wird, die niedriger als die Sintertemperatur im Pastentrocknungsprozess und im Druckvorbeaufschlagungsprozess ist, um die Fläche der Sinterpaste 2x abzuflachen und die Sinterpaste 2x zu trocknen, um die Lösungsmittelkomponente zu entfernen. Dieser Prozess wird beispielsweise unter den Bedingungen ausgeführt, dass die Druckbeaufschlagungskraft in einem Bereich zwischen etwa 1 MPa oder mehr und 20 MPa oder weniger eingestellt ist, die Erhitzungstemperatur in einem Bereich zwischen etwa 100 °C oder mehr und 150 °C oder weniger eingestellt ist und die Erhitzungszeit in einem Bereich zwischen etwa 1 Minute oder länger und 20 Minuten oder kürzer eingestellt ist.
Während das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform oben so illustriert ist, dass nur die Druckbeaufschlagung ohne Erhitzung der Sinterpaste 2x im Druckvorbeaufschlagungsprozess nach dem Pastentrocknungsprozess ausgeführt wird, kann der Druck auf die Sinterpaste 2x durch Verwendung der flachen Platte 17 aufgebracht werden, während die Sinterpaste 2x auf eine Temperatur erhitzt wird, die niedriger als die Sintertemperatur im Druckvorbeaufschlagungsprozess ist. Dieser Prozess wird beispielsweise unter den Bedingungen ausgeführt, dass die Druckbeaufschlagungskraft in einem Bereich zwischen etwa 1 MPa oder mehr und 20 MPa oder weniger eingestellt ist, die Erhitzungstemperatur in einem Bereich zwischen etwa 100 °C oder mehr und 150 °C oder weniger eingestellt ist und die Erhitzungszeit in einem Bereich zwischen etwa 1 Minute oder länger und 20 Minuten oder kürzer eingestellt ist.
<Vergleichsbeispiel>
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung eines Vergleichsbeispiels beschrieben. Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung des Vergleichsbeispiels ist mit dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der in 4 bis 7 illustrierten ersten Ausführungsform gleich, einschließlich des Prozesses zum Bilden der Sinterpaste 2 durch Siebdrucken und anschließendes Trocknen der Sinterpaste 2x, wie in 12 illustriert ist. Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung des Vergleichsbeispiels unterscheidet sich von dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform durch das Aufbringen des Halbleiterchips 3 auf die Sinterpaste 2x, wie in 12 illustriert ist, ohne den in 8 illustrierten Druckvorbeaufschlagungsprozess auszuführen.
Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung des Vergleichsbeispiels kann die einheitliche Bondingschicht 2 nicht bereitstellen, da lokal auf dem Halbleiterchip 3 eine Spannung verursacht wird, wenn der Druck auf den Halbleiterchip 3 aufgebracht wird, wenn dieser auf dem Vorsprung 2a, der auf der Fläche der Sinterpaste 2x gebildet ist, aufgebracht wird. Ferner würde das Herstellungsverfahren des Vergleichsbeispiels von dem Vorsprung 2a auf der Fläche der Sinterpaste 2x ausgehend einen Bruch in dem Halbleiterchip 3 verursachen. Das Herstellungsverfahren des Vergleichsbeispiels kann auch die einheitliche Bondingschicht 2 nicht bereitstellen, wenn der Halbleiterchip 3 an dem Abschnitt aufgebracht wird, der dem Abfall 2b der Sinterpaste 2x entspricht.
Um solche Probleme zu beseitigen, könnte das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung des Vergleichsbeispiels zum Aufbringen des Halbleiterchips 3 den Druckbereich der Sinterpaste 2x über den Druckbereich der Sinterpaste 2x in dem in 7 illustrierten Fall hinaus erhöhen, wobei der Vorsprung 2a oder der Abfall 2b auf der Fläche der Sinterpaste 2x vermieden wird, wie in 12 illustriert ist. Bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung des Vergleichsbeispiels müssen jedoch zusätzliche Druckbereiche vorgehalten werden, die die Breiten W3 und W4 aufweisen, in denen der Vorsprung 2a und der Abfall 2b auf der Fläche der Sinterpaste 2x bereitgestellt sind, was die Verbesserung der Dichte des Packages begrenzt.
Im Gegensatz dazu muss das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, bei dem die Fläche der Sinterpaste 2x in dem Druckvorbeaufschlagungsprozess vor dem Aufbringen des Halbleiterchips 3 abgeflacht wird, wie in 8 illustriert ist, keine zusätzlichen Druckbereiche für die Sinterpaste 2x bereitstellen, wie in 12 illustriert ist, was den Druckbereich für die Sinterpaste 2x stärker verkleinert als bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung des Vergleichsbeispiels, sodass ein hochdichtes Package erreicht wird.
(ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM)
Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, die in 7 illustriert ist, bei beim Bereitstellen mehrerer Sinterpasten 2x und 2y durch Siebdruck, wie in 13 illustriert ist. Der Endabschnitt der Sinterpaste 2x in Vorschubrichtung der in 5 illustrierten Rakel 16 ist mit dem Vorsprung 2a versehen, und der Endabschnitt der Sinterpaste 2x in der der Vorschubrichtung der Rakel 16 entgegengesetzten Richtung ist mit dem Abfall 2b versehen. Ähnlich ist der Endabschnitt der Sinterpaste 2y in der in 5 illustrierten Vorschubrichtung der Rakel 16 mit einem Vorsprung 2c versehen, und der Endabschnitt der Sinterpaste 2y in der der Vorschubrichtung der Rakel 16 entgegengesetzten Richtung ist mit einem Abfall 2d versehen.
Das Herstellungsverfahren nach der zweiten Ausführungsform, bei dem der Druck auf die mehreren Sinterpasten 2x und 2y gleichzeitig mit Hilfe der flachen Platte 17 aufgebracht wird, kann auch die jeweiligen Flächen der Sinterpasten 2x und 2y abflachen, wie in 14 illustriert ist. Der Halbleiterchip wird dann auf jede der jeweiligen Sinterpasten 2x und 2y aufgebracht. Die anderen Prozesse des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie die des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, und sich überlappende Erklärungen werden nachfolgend nicht wiederholt.
Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform, bei dem die mehreren Sinterpasten 2x und 2y gebildet werden, kann die Sinterpasten 2x und 2y auch gleichzeitig mit der flachen Platte 17 abflachen, um ähnliche Effekte wie bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform zu erzielen. Der Druck kann auf die jeweiligen Sinterpasten 2x und 2y unabhängig voneinander aufgebracht werden, sodass sie stattdessen durch die Verwendung mehrerer flacher Platten abgeflacht werden.
(DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einer dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, die in 7 illustriert ist, dadurch, dass an den Endabschnitten 22 und 23 an beiden Seiten der Sinterpaste 2x durch Siebdruck Vorsprünge 2a und 2e bereitgestellt sind, wie in 15 illustriert ist. Die Vorsprünge 2a und 2e können an den Endabschnitten 22 und 23 an beiden Seiten der Sinterpaste 2x gebildet sein, je nachdem, wie beispielsweise die Rakel 16 bewegt wird.
Das Herstellungsverfahren nach der dritten Ausführungsform bringt ebenfalls Druck auf die Sinterpaste 2x auf, indem es die flache Platte 17 verwendet, um die Vorsprünge 2a und 2e der Sinterpaste 2x zu zerdrücken, um die Fläche der Sinterpaste 2x abzuflachen, wie in 16 illustriert ist. Die Porosität zwischen den metallischen Partikeln, die im mittleren Abschnitt 21 der Bondingschicht 2 umfasst sind, ist nach dem Sintern der Sinterpaste 2x zum Bilden der Bondingschicht 2 höher als die Porosität zwischen den metallischen Partikeln, die in den jeweiligen Endabschnitten 22 und 23 an beiden Seiten der Bondingschicht 2 umfasst sind. Die anderen Prozesse des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der dritten Ausführungsform sind die gleichen wie die des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, und sich überlappende Erklärungen werden nachfolgend nicht wiederholt.
Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der dritten Ausführungsform kann, wenn es die mehreren Vorsprünge 2a und 2e an den Endabschnitten 22 und 23 an beiden Seiten der Sinterpaste 2x verursacht, auch die Fläche der Sinterpaste 2x abflachen, um so die gleichen Effekte wie bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform zu erzielen. Die Sinterpaste 2x kann entlang des gesamten Umfangs der Sinterpaste 2x mit mehreren Vorsprüngen an anderen Endabschnitten versehen sein, einschließlich der Endabschnitte 22 und 23 an beiden Seiten der Sinterpaste 2x in der planaren Struktur. Das Herstellungsverfahren nach der dritten Ausführungsform bringt in diesem Fall auch den Druck auf die Sinterpaste 2x mit der flachen Platte 17 auf, um alle Vorsprünge an den Endabschnitten entlang des gesamten Umfangs der Sinterpaste 2x zu zerdrücken, um die Fläche der Sinterpaste 2x stabil abzuflachen.
(VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einer vierten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, die in 7 illustriert ist, indem sie einen Vorsprung 2f im mittleren Abschnitt 21 der Sinterpaste 2x und ferner die Abfälle 2g und 2h an den Endabschnitten 22 und 23 an beiden Seiten der Sinterpaste 2x verursacht, wie in 17 illustriert ist. Der Vorsprung 2f kann in dem mittleren Abschnitt 21 der Sinterpaste 2x gebildet werden, wenn die Sinterpaste 2x mit Hilfe eines Spenders oder dergleichen aufgetragen wird, anstatt durch Siebdruck. Die Abfälle 2g und 2h können nicht nur an den Endabschnitten 22 und 23 an beiden Seiten der Sinterpaste 2x bereitgestellt sein, sondern auch an anderen Endabschnitten entlang des gesamten Umfangs der Sinterpaste 2x, der die Endabschnitte 22 und 23 umfasst.
Das Herstellungsverfahren nach der vierten Ausführungsform bringt ebenfalls Druck auf die Sinterpaste 2x auf, indem es die flache Platte 17 verwendet, um den Vorsprung 2f der Sinterpaste 2x zu zerdrücken und gleichzeitig die Abfälle 2g und 2h auszugleichen, um die Fläche der Sinterpaste 2x abzuflachen, wie in 18 illustriert ist. Die Porosität zwischen den metallischen Partikeln, die im mittleren Abschnitt 21 der Bondingschicht 2 umfasst sind, ist nach dem Sintern der Sinterpaste 2x zum Bilden der Bondingschicht 2 geringer als die Porosität zwischen den metallischen Partikeln, die in den jeweiligen Endabschnitten 22 und 23 an beiden Seiten der Bondingschicht 2 umfasst sind. Die anderen Prozesse des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der vierten Ausführungsform sind die gleichen wie die des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, und sich überlappende Erklärungen werden nachfolgend nicht wiederholt.
Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der vierten Ausführungsform kann, wenn es den Vorsprung 2f im mittleren Abschnitt 21 der Sinterpaste 2x verursacht, auch die Fläche der Sinterpaste 2x abflachen, um so die gleichen Effekte wie bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform zu erzielen. Wie oben beschrieben, kann das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der vierten Ausführungsform die Fläche der Sinterpaste 2x unabhängig von der Position des in der Sinterpaste 2x verursachten Vorsprungs abflachen.
(FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einer fünften Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, die in 2 illustriert ist, dadurch, dass die Bondingschicht 2 eine größere Größe als der Halbleiterchip 3 aufweist, wie in 19 illustriert ist. Die Bondingschicht 2 wird vor dem Aufbringen des Halbleiterchips 3 vollständig abgeflacht, wobei die Abschnitte umfasst sind, die von der Außenkante des Halbleiterchips 3 nach außen vorspringen. Die maximale Flächenhöhe Rz der oberen Fläche der Bondingschicht 2, wobei die Abschnitte umfasst sind, die von der Außenkante des Halbleiterchips 3 nach außen vorspringen, beträgt etwa 10 Mikrometer oder weniger. Die anderen Einrichtungen der Halbleitervorrichtung nach der fünften Ausführungsform sind die gleichen wie die der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, und überlappende Erklärungen werden nachfolgend nicht wiederholt.
Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der fünften Ausführungsform flacht auch die Fläche der Bondingschicht 2 vor dem Aufbringen des Halbleiterchips 3 ab, wie in dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, um die stabile Bondingschicht 2 bereitzustellen und eine Beschädigung des Halbleiterchips 3 zu vermeiden, die durch die Flächeneinrichtung der Bondingschicht 2 erzeugt wird.
Bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der fünften Ausführungsform ist es lediglich erforderlich, in dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform die Öffnung 15a der Maske 15 während des in 4 illustrierten Prozesses zu vergrößern. Die anderen Prozesse des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der fünften Ausführungsform sind die gleichen wie die des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform, und sich überlappende Erklärungen werden nachfolgend nicht wiederholt.
(ANDERE AUSFÜHRUNGSFORMEN)
Wie oben beschrieben, wurde die Erfindung nach den Ausführungsformen von der ersten bis zur fünften Ausführungsform beschrieben; dies sollte jedoch nicht so verstanden werden, dass die Beschreibung und die Zeichnungen, die einen Abschnitt dieser Offenbarung umsetzen, die Erfindung einschränken. Verschiedene alternative Ausführungsformen dieser Erfindung, Beispiele und Betriebstechniken sind für Fachleute auf dem Gebiet aus dieser Offenbarung ersichtlich.
Die Ausführungsformen von der ersten bis zu fünften Ausführungsform wurde oben mit der Halbleitervorrichtung mit der Struktur illustriert, in der der Halbleiterchip 3 über die Bonddrähte 6a, 6b und 6c mit den anderen Komponenten verbunden ist, ist aber nicht auf diesen Fall beschränkt. Diese Erfindung kann beispielsweise auch auf eine Halbleitervorrichtung angewendet werden, die ein Implantatsubstrat umfasst, das über dem Halbleiterchip 3 bereitgestellt ist, und eine Struktur aufweist, in der stiftartige Stiftelektroden in ein gedrucktes Substrat eingesetzt sind, um den Halbleiterchip 3 und die Stiftelektroden miteinander zu verbinden.
Die in den Ausführungsformen von der ersten bis zur fünften Ausführungsform offenbarten Einrichtungen können innerhalb eines Bereichs, der nicht im Widerspruch zum Umfang der jeweiligen Ausführungsform steht, beliebig kombiniert werden. Wie oben beschrieben, umfasst die Erfindung verschiedene Ausführungsformen dieser Erfindung und dergleichen, die hier nicht beschrieben sind. Daher wird der Umfang dieser Erfindung nur durch die technischen Elemente definiert, die diese Erfindung spezifizieren und die in den Ansprüchen vorgegeben sind. Die Wörter und Begriffe in den Ansprüchen sind angemessen über die in dieser Beschreibung genannten Inhalten auszulegen.
REFERENZZEICHENLISTE

1: ISOLIERTES SCHALTUNGSSUBSTRAT
2: BONDINGSCHICHT
2a, 2c, 2e, 2f: VORSPRUNG
2b, 2d, 2g, 2h: ABFALL
2x, 2y: SINTERPASTE
3: HALBLEITERCHIP
4a, 4b: ÄUSSERE KLEMME
5: GEHÄUSE
6a. 6b. 6c: BONDDRAHT
7: DICHTUNGSELEMENT
8: WÄRMEABLEITENDE BASIS
9: WÄRMEABLEITENDE FINNE
10: ISOLIERPLATTE
11 a, 11b: LEITFÄHIGE PLATTE
12: LEITFÄHIGE PLATTE
13, 14: BONDINGSCHICHT
15: MASKE
15a: ÖFFNUNG
16: RAKEL
17: FLACHE PLATTE
18: DRUCKBEAUF SCHL AGUNGS AB SCHNITT
21: MITTLERER ABSCHNITT
22, 23: ENDABSCHNITT

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

US 8253233 B2 [0004]
US 8415207 B2 [0004]
US 8835299 B2 [0004]
JP 2019216183 A [0004]
JP 2018148168 A [0004]

Claims

Halbleitervorrichtung, aufweisend: eine leitfähige Platte, die eine Hauptfläche aufweist; einen Halbleiterchip, der so angeordnet ist, dass er der Hauptfläche der leitfähigen Platte entgegengesetzt ist; und eine Bondingschicht, die Sintermaterial aufweist und zwischen der leitfähigen Platte und dem Halbleiterchip eingesetzt ist, wobei sich eine Porosität eines mittleren Abschnitts der Bondingschicht von einer Porosität von mindestens einem Abschnitt der Endabschnitte der Bondingschicht unterscheidet.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Porosität des mittleren Abschnitts der Bondingschicht höher ist als die Porosität von mindestens einem Abschnitt der Endabschnitte der Bondingschicht.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Porosität des mittleren Abschnitts der Bondingschicht geringer ist als eine Porosität eines anderen Abschnitts der Endabschnitte auf einer entgegengesetzten Seite des mindestens einen Abschnitts der Endabschnitte der Bondingschicht.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Porosität des mittleren Abschnitts der Bondingschicht höher ist als eine Porosität von einander entgegengesetzten Abschnitten der Endabschnitte der Bondingschicht.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Porosität des mittleren Abschnitts der Bondingschicht geringer ist als eine Porosität der einander entgegengesetzten Abschnitte der Endabschnitte der Bondingschicht.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine maximale Flächenhöhe der Bondingschicht 10 Mikrometer oder weniger beträgt.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bondingschicht eine Größe aufweist, die der Größe des Halbleiterchips entspricht.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bondingschicht eine größere Größe aufweist als der Halbleiterchip.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, umfassend: Aufbringen von Sinterpaste, die eine mit einem Vorsprung versehene Fläche aufweist, auf eine Hauptfläche einer leitfähigen Platte; Trocknen der Sinterpaste; Abflachen der Fläche der Sinterpaste durch Aufbringen eines Drucks auf die Sinterpaste, um den Vorsprung auf der Fläche der Sinterpaste zu zerdrücken; Aufbringen eines Halbleiterchips auf der Hauptfläche der leitfähigen Platte mit eingesetzter Sinterpaste; und Sintern der Sinterpaste durch Wärmeaufbringung und Druckbeaufschlagung, um eine Bondingschicht zu bilden, um die leitfähige Platte und den Halbleiterchip mit der eingesetzten Bondingschicht zu verbinden.
Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Aufbringen der Sinterpaste umfasst: Drucken der Sinterpaste auf die Hauptfläche der leitfähigen Platte unter Verwendung einer Maske; und Entfernen der Maske.
Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Abflachen der Fläche der Sinterpaste den Druck auf die Sinterpaste unter Verwendung einer flachen Platte aufbringt.
Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Trocknen der Sinterpaste vor dem Abflachen der Fläche der Sinterpaste ausgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Trocknen der Sinterpaste gleichzeitig mit dem Abflachen der Fläche der Sinterpaste ausgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Abflachen der Fläche der Sinterpaste den Druck auf die Sinterpaste aufbringt, ohne die Sinterpaste zu erhitzen.
Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Abflachen der Fläche der Sinterpaste den Druck auf die Sinterpaste aufbringt, während die Sinterpaste auf eine Temperatur erhitzt wird, die niedriger ist als die Sintertemperatur beim Sintern der Sinterpaste.
Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die maximale Flächenhöhe der Sinterpaste nach dem Abflachen der Fläche der Sinterpaste und vor dem Aufbringen des Halbleiterchips 10 Mikrometer oder weniger beträgt.