DE102007016901A1 - Semiconductor component i.e. direct current-direct current converter, for use in electronic module, has power semiconductor chips applied on respective carriers that are arranged such that extensions point in different directions - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements.The The invention relates to a semiconductor device and a method for Production of a semiconductor device.
In Halbleiterbauelemente können beispielsweise Leistungshalbleiterchips integriert sein. Leistungshalbleiterchips eignen sich insbesondere zum Schalten oder Steuern von Strömen und/oder Spannungen.In Semiconductor devices can For example, be integrated power semiconductor chips. Power semiconductor chips are particularly suitable for switching or controlling currents and / or Tensions.
Vor diesem Hintergrund werden ein Bauelement gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 15, 18, 25 und 26, ein elektronisches Modul gemäß dem unabhängigen Anspruch 12 und ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 21 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.In front In this background, a component according to the independent claims 1, 15, 18, 25 and 26, an electronic module according to independent claim 12 and a Method according to the independent claim 21 indicated. Advantageous developments and refinements are in the subclaims specified.
Gemäß einer Ausgestaltung umfasst ein Bauelement einen ersten Träger, einen zweiten Träger, einen auf den ersten Träger aufgebrachten ersten Halbleiterchip und einen auf den zweiten Träger aufgebrachten zweiten Halbleiterchip. Die beiden Halbleiterchips besitzen jeweils eine vertikale Struktur. Der erste Träger besitzt einen ersten Fortsatz, welcher ein erstes Außenkontaktelement bildet. Der zweite Träger besitzt einen zweiten Fortsatz, welcher ein zweites Außenkontaktelement bildet. Der erste und der zweite Träger sind derart angeordnet, dass der erste und der zweite Fortsatz in unterschiedliche Richtungen zeigen.According to one Embodiment, a component comprises a first carrier, a second carrier, one on the first carrier applied first semiconductor chip and one applied to the second carrier second semiconductor chip. The two semiconductor chips each have a vertical structure. The first carrier has a first extension, which a first external contact element forms. The second carrier has a second extension, which has a second outer contact element forms. The first and the second carrier are arranged such that the first and the second extension in different directions demonstrate.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst ein Bauelement in mindestens zwei Reihen angeordnete Außenkontaktelemente, einen ersten Leistungstransistor und einen zweiten Leistungstransistor. Ein Drain-Anschluss des ersten Leistungstransistors ist mit einem Ersten der Außenkontaktelemente verbunden. Ein Source-Anschluss des zweiten Leistungstransistors ist mit einem Zweiten der Außenkontaktelemente verbunden. Das erste und das zweite Außenkontaktelement sind in der gleichen, ersten Reihe angeordnet.According to one Another embodiment comprises a component in at least two Rows arranged external contact elements, a first power transistor and a second power transistor. A drain terminal of the first power transistor is connected to a First of the external contact elements connected. A source terminal of the second power transistor is with a second of the external contact elements connected. The first and second external contact elements are in the same, first row arranged.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst ein Bauelement in mindestens zwei Reihen angeordnete Außenkontaktelemente, einen Leistungstransistor und eine Leistungsdiode. Ein Drain-Anschluss des Leistungstransistors ist mit einem Ersten der Außenkontaktelemente verbunden. Ein Anoden-Anschluss der Leistungsdiode ist mit einem Zweiten der Außenkontaktelemente verbunden. Das erste und das zweite Außenkontaktelement sind in der gleichen, ersten Reihe angeordnet.According to one Another embodiment comprises a component in at least two Rows arranged external contact elements, a power transistor and a power diode. A drain terminal of the power transistor is with a first of the external contact elements connected. An anode terminal of the power diode is second the external contact elements connected. The first and second external contact elements are in the same, first row arranged.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst ein Bauelement in einer Reihe angeordnete Außenkontaktelemente, einen ersten Leistungstransistor und einen zweiten Leistungstransistor. Ein Drain-Anschluss des ersten Leistungstransistors ist mit einem Ersten der Außenkontaktelemente verbunden. Ein Source-Anschluss des zweiten Leistungstransistors ist mit einem Zweiten der Außenkontaktelemente verbunden. Das erste und das zweite Außenkontaktelement sind benachbart angeordnet.According to one Another embodiment comprises a component arranged in a row External contact elements a first power transistor and a second power transistor. A drain terminal of the first power transistor is connected to a First of the external contact elements connected. A source connection of the second power transistor is connected to a second of the external contact elements connected. The first and second outer contact elements are adjacent arranged.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst ein Bauelement in einer Reihe angeordnete Außenkontaktelemente, einen Leistungstransistor und eine Leistungsdiode. Ein Drain-Anschluss des Leistungstransistors ist mit einem Ersten der Außenkontaktelemente verbunden. Ein Anoden-Anschluss der Leistungsdiode ist mit einem Zweiten der Außenkontaktelemente verbunden. Das erste und das zweite Außenkontaktelement sind benachbart angeordnet.According to one Another embodiment comprises a component arranged in a row External contact elements a power transistor and a power diode. A drain connection of the power transistor is connected to a first of the external contact elements connected. An anode connection of the power diode is with a Second of the external contact elements connected. The first and second outer contact elements are adjacent arranged.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:The Invention will now be described by way of example with reference to FIG closer to the drawings explained. In these show:
Im Folgenden werden Bauelemente, die Halbleiterchips enthalten, beschrieben. Dabei kommt es nicht auf die spezielle Ausführung der Halbleiterchips an. Die Halbleiterchips können beispielsweise integrierte Schaltungen beliebiger Form, Leistungstransistoren, Leistungsdioden, Mikroprozessoren oder mikroelektromechanische Bauelemente sein. Es kann sich insbesondere um Halbleiterchips mit einer vertikalen Struktur handeln, d. h. die Halbleiterchips können so gefertigt sein, dass elektrische Ströme in einer Richtung senkrecht zu den Hauptoberflächen des Halbleiterchips fließen können. Ein Halbleiterchip mit einer vertikalen Struktur kann insbesondere auf seinen beiden Hauptoberflächen, d. h. auf seiner Ober- und Unterseite, Kontaktelemente aufweisen. Insbesondere Leistungstransistoren und Leistungsdioden können eine vertikale Struktur besitzen. Beispielsweise können sich der Source- und Gate-Anschluss eines Leistungstransistors bzw. der Anoden-Anschluss einer Leistungsdiode auf einer Hauptoberfläche befinden, während der Drain-Anschluss des Leistungstransistors bzw. der Kathoden-Anschluss der Leistungsdiode auf der anderen Hauptoberfläche angeordnet sind. Eine Leistungsdiode kann insbesondere als Schottky-Diode ausgeführt sein. Die Halbleiterchips müssen aus keinem speziellen Halbleitermaterial gefertigt sein, sie können zudem auch nicht-leitende anorganische und/oder organische Materialien enthalten. Die Halbleiterchips können gehäust oder ungehäust sein.In the following, components containing semiconductor chips will be described. It does not depend on the special design of the semiconductor chips. The semiconductor chips may be, for example, integrated circuits of any shape, power transistors, power diodes, microprocessors or microelectromechanical components. In particular, these can be semiconductor chips with a vertical structure, ie the semiconductor chips can be manufactured in such a way that electrical currents are generated me in a direction perpendicular to the main surfaces of the semiconductor chip can flow. A semiconductor chip with a vertical structure may have contact elements, in particular on its two main surfaces, ie on its top and bottom sides. In particular, power transistors and power diodes may have a vertical structure. For example, the source and gate terminal of one power transistor and the anode terminal of a power diode can be located on one main surface, while the drain terminal of the power transistor and the cathode terminal of the power diode are arranged on the other main surface. A power diode may be designed in particular as a Schottky diode. The semiconductor chips need not be made of any special semiconductor material, they may also contain non-conductive inorganic and / or organic materials. The semiconductor chips can be housed or unhoused.
Die Halbleiterchips können Kontaktelemente aufweisen, die eine elektrische Kontaktierung der Halbleiterchips ermöglichen. Die Kontaktelemente können aus einem beliebigen leitfähigen Material bestehen, beispielsweise aus einem Metall, wie z. B. Aluminium, Gold oder Kupfer, einer Metalllegierung oder einem leitfähigen organischen Material.The Semiconductor chips can Have contact elements, which is an electrical contacting of the semiconductor chips enable. The contact elements can from any conductive Material consist of, for example, a metal such. Aluminum, Gold or copper, a metal alloy or a conductive organic Material.
Die Halbleiterchips können auf Trägern angeordnet sein. Die Träger können unter anderem als Wärmesenke zum Abführen der von den Halbleiterchips erzeugten Wärme dienen. Die Träger können aus elektrisch leitenden Materialien, wie z. B. Kupfer oder Eisen-Nickel-Legierungen, bestehen. Die Träger können jeweils mit einem Kontaktelement des Halbleiterchips, mit welchem der Halbleiterchip auf dem Träger sitzt, elektrisch verbunden sein. Die elektrischen Verbindungen können z. B. durch Reflow-Löten, Vakuumlöten, Diffusionslöten oder Verkleben mittels eines leitfähigen Klebstoffs erzeugt werden.The Semiconductor chips can on carriers be arranged. The carriers can among other things as a heat sink for discharging serve the heat generated by the semiconductor chips. The carriers can be out electrically conductive materials, such as. As copper or iron-nickel alloys, consist. The carriers can each with a contact element of the semiconductor chip, with which the semiconductor chip on the carrier sits, be electrically connected. The electrical connections can z. By reflow soldering, Vacuum brazing, diffusion soldering or bonding by means of a conductive adhesive.
Falls Diffusionslöten als Verbindungstechnik zwischen Träger und Halbleiterchip eingesetzt wird, können Lotmaterialien verwendet werden, die nach Beendigung des Lötvorgangs an der Grenzfläche zwischen Träger und Halbleiterchip aufgrund von Grenzflächendiffusionsprozessen zu intermetallischen Phasen führen. Hierbei ist für Kupfer- oder Eisen-Nickel-Träger beispielsweise die Verwendung von AuSn-, AgSn-, CuSn, AgIn-, AuIn- oder CuIn-Loten denkbar.If diffusion soldering used as a connection between the carrier and semiconductor chip will, can Solder materials are used after completion of the soldering process at the interface between carrier and semiconductor chip due to interfacial diffusion processes lead intermetallic phases. This is for Copper or iron-nickel carrier For example, the use of AuSn, AgSn, CuSn, AgIn, AuIn or CuIn solders conceivable.
Sofern die Träger mit den Halbleiterchips verklebt werden, können leitfähige Klebstoffe verwendet werden. Die Klebstoffe können z. B. auf Epoxidharzen basieren und zur Erzeugung der elektrischen Leitfähigkeit mit Gold, Silber, Nickel oder Kupfer angereichert sein.Provided the carriers are glued to the semiconductor chips, conductive adhesives can be used. The adhesives can z. B. based on epoxy resins and for generating the electrical conductivity enriched with gold, silver, nickel or copper.
Die Träger können Fortsätze aufweisen. Ein Fortsatz eines Trägers kann beispielsweise eine Verjüngung des Trägers in einer bestimmten Richtung sein. Insbesondere kann der Fortsatz einstückig mit dem Träger verbunden sein. Jeweils zwei Träger können Fortsätze aufweisen, die in unterschiedliche Richtungen zeigen. Demnach können die beiden Fortsätze mit der Ausnahme, dass sie in die gleiche Richtung zeigen, beliebige Winkel miteinander einschließen. Insbesondere können die Fortsätze in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Die unterschiedlichen Richtungen der beiden Fortsätze können dadurch verwirklicht sein, dass die zugehörigen Träger gegeneinander verdreht sind. Die auf die Träger aufgebrachten Halbleiterchips können ebenfalls gegeneinander verdreht sein, sie können aber auch gleich ausgerichtet sein. Ferner können die Halbleiterchips mit anderen Winkeln als die zugehörigen Träger gegeneinander verdreht sein.The carrier can projections exhibit. An extension of a vehicle For example, a rejuvenation of the carrier be in a certain direction. In particular, the extension one piece with the carrier be connected. Two carriers each can have extensions, which show in different directions. Accordingly, the both extensions with the exception that they point in the same direction, any Include angle with each other. In particular, you can the extensions pointing in opposite directions. The different directions the two extensions can be realized in that the associated carrier rotated against each other are. The on the carrier applied semiconductor chips can also be twisted against each other, but they can also be aligned the same be. Furthermore, can the semiconductor chips with different angles than the associated carrier against each other be twisted.
Die Kontaktelemente der Halbleiterchips können eine Diffusionsbarriere aufweisen. Die Diffusionsbarriere verhindert beim Diffusionslöten, dass Lotmaterial von dem Träger in den Halbleiterchip diffundiert. Eine dünne Titanschicht auf einem Kontaktelement bewirkt beispielsweise eine solche Diffusionsbarriere.The Contact elements of the semiconductor chips may have a diffusion barrier exhibit. The diffusion barrier prevents diffusion soldering that solder material from the carrier diffused into the semiconductor chip. A thin layer of titanium on one Contact element causes such a diffusion barrier, for example.
In
Das „in unterschiedliche Richtung zeigen" des ersten und des zweiten Fortsatzes bezieht sich im Wesentlichen auf die Richtung, welche die Trägerfortsätze in der Draufsicht zeigen, d. h. in einer Ebene parallel zu der Chip-Ebene. In den beiliegenden Figuren entspricht das jeweils der Papierebene.The "pointing in different directions" of the first and the second extension essentially relates to the direction which the support extensions show in plan view, ie in a plane parallel to the chip level. In the accompanying figures, this corresponds to the paper plane.
Alternativ
kann der zweite Halbleiterchip
In
Alternativ
kann der Halbleiterchip
Die
Außenkontaktelemente
Die
Kontaktelemente
Je
größer die
Anzahl der Bonddrähte
bzw. je größer der
Durchmesser der einzelnen Bonddrähte ist,
desto geringer ist der elektrische Widerstand zwischen dem jeweiligen
Kontaktelement und dem zugehörigen
Außenkontaktelement.
Dies ist insbesondere bei den Source-Anschlüssen
Bei
dem Bauelement
In
Die
Bauelemente
Während des
Betriebs des Abwärtswandlers
In
Die
beiden Schalter S1 und S2 sind in dem Modul
Ein
Vorteil des Bauelements
Die
Bauelemente
In
den
In
einem ersten Verfahrensschritt (vgl.
Im
nächsten
Verfahrensschritt (vgl.
Im
nächsten
Verfahrensschritt wird die Anordnung mit einem Gehäuse
Im
letzten Verfahrensschritt werden die Kontaktzungen
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|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20120427 |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: , |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |