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DE112021004922T5 - Halbleiterbauelement - Google Patents

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DE112021004922T5
DE112021004922T5 DE112021004922.4T DE112021004922T DE112021004922T5 DE 112021004922 T5 DE112021004922 T5 DE 112021004922T5 DE 112021004922 T DE112021004922 T DE 112021004922T DE 112021004922 T5 DE112021004922 T5 DE 112021004922T5
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DE
Germany
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semiconductor
semiconductor device
conductive
bonding
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
DE112021004922.4T
Other languages
English (en)
Inventor
Takukazu Otsuka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
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Abstract

Ein Halbleiterbauelement gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein erstes Halbleiterelement, ein erstes Verbindungselement und ein erstes Element auf. Das erste Halbleiterelement hat eine erste Elementvorderseite und eine erste Elementrückseite, die in einer Dickenrichtung einander gegenüberliegen. Das erste Halbleiterelement hat ferner eine erste Elektrode, die auf der Elementvorderseite angeordnet ist. Das erste Verbindungselement ist elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden. Das erste Element überlappt mit der ersten Elektrode in Dickenrichtung gesehen, hat eine geringere Vickershärte als das erste Verbindungselement und ist elektrisch leitfähig.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement.
  • HINTERGRUND
  • Üblicherweise wird ein Draht aus Al (Aluminium) mit einer Elektrode eines Halbleiterelements verbunden. In den letzten Jahren wurden Leistungshalbleiter mit einem Halbleitermaterial aus hauptsächlich SiC (Siliziumkarbid) entwickelt. Bei diesem Leistungshalbleiterelement kann die Stromdichte durch die Elektrode so hoch sein, dass ein Leiterelement aus Cu oder ein Draht aus Cu anstelle eines Drahtes aus Al verwendet werden kann. Wenn der Draht aus Cu gebondet wird, kann ein Plattenteil als Pufferelement an die Elektrode gebondet werden. Das heißt, ein Verbindungselement aus Cu kann mit der Elektrode gebondet werden. Patentdokument 1 offenbart ein Halbleiterbauelement, das ein gesintertes Metall als Bondingmaterial verwendet, um ein Verbindungselement mit einer Elektrode des Halbleiterelements zu verbinden. In Patentdokument 1 wird ein metallisches Sinter-Element (ein Sintersilberfilm), das zwischen dem Halbleiterelement und einem Clip, der das Verbindungselement ist, angeordnet ist, gesintert, wodurch das metallische Sinter-Element zu einem Sintermetall (Sintersilber) wird und den Clip und das Halbleiterelement miteinander verbindet. Beim Sinterprozess wird der Clip durch ein Druckelement gegen das Halbleiterelement gepresst, um das metallische Sinter-Element mit der Druckkraft des Druckelements anzudrücken. Das metallische Sinter-Element wird im angedrückten Zustand zum Erhitzen gebracht.
  • Bei einem Halbleiterbauelement, auf dem mehrere Halbleiterelemente montiert sind, kann jedes Halbleiterelement gleichzeitig mit entsprechenden Verbindungselementen gebondet werden. Für die Dicke jedes Halbleiterelements und jedes Verbindungselements kann eine geringe Fehlerspanne zugelassen sein. Ferner kann ein Substrat oder ähnliches, auf dem jedes der Halbleiterelemente montiert ist, eine leichte Biegung aufweisen. Auch die Dicke eines metallischen Sinter-Elements, das sich zwischen der Elektrode jedes Halbleiterelements und dem Verbindungselement oder zwischen dem Substrat und jedem der Halbleiterelemente befindet, kann ungleichmäßig sein. Diese können zu Ungleichmäßigkeiten in der Position (Gesamthöhe) einer oberen Fläche (einer Fläche, die der gegenüberliegenden Seite der Halbleiterelemente zugewandt ist) der mit jedem der Halbleiterelemente verbundenen Verbindungselemente führen. Wenn in diesem Situation ein einzelnes Druckelement auf jedes der Verbindungselemente drückt, kann die auf jedes der Halbleiterelemente ausgeübte Last ungleichmäßig verteilt sein. Die Halbleiterelemente, die einer großen Belastung ausgesetzt sind, können hierbei zerbrechen. Im Allgemeinen kann eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen gleichzeitig hergestellt werden. Auch bei dem Halbleiterbauelement mit nur einem Halbleiterelement kann eine Abweichung der Belastung aufgrund der ungleichmäßigen Höhen dazu führen, dass die Halbleiterelemente während des Sinterprozesses im angedrückten Zustand brechen.
  • Dokumente aus dem Stand der Technik
  • Patentdokumente
  • Patentdokument 1: JP-A-2018-504788
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll
  • In Anbetracht der oben beschriebenen Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Halbleiterelement anzugeben, das eine ungleichmäßige Lastverteilung auf Halbleiterelemente während des Sinterprozesses im angedrückten Zustand verhindern kann.
  • Mittel zur Lösung der Aufgabe
  • Ein Halbleiterbauelement gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein erstes Halbleiterelement, ein erstes Verbindungselement und ein erstes Element auf. Das erste Halbleiterelement hat eine erste Elementvorderseite und eine erste Elementrückseite, die einander in einer Dickenrichtung gegenüberliegen, und eine erste Elektrode, die auf der ersten Elementvorderseite angeordnet ist. Das erste Verbindungselement ist elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden. Das erste Element überlappt mit der ersten Elektrode in Dickenrichtung gesehen, hat eine geringere Vickershärte als das erste Verbindungselement und ist elektrisch leitfähig.
  • Vorteile der Erfindung
  • Durch die oben beschriebene Konfiguration kann eine abweichende Belastung der Halbleiterelemente während des Sinterprozesses im angedrückten Zustand verhindert werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines in 1 gezeigten Halbleiterbauelements, bei dem das Versiegelungsharz weggelassen wurde.
    • 3 ist eine Draufsicht auf das in 1 gezeigte Halbleiterbauelement.
    • 4 ist eine Draufsicht auf das in 1 gezeigte Halbleiterbauelement, bei dem das Versiegelungsharz weggelassen wurde.
    • 5 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, in der ein Teil von 4 vergrößert dargestellt ist.
    • 6 ist eine Frontdraufsicht eines in 1 gezeigten Halbleiterbauelements.
    • 7 ist eine Ansicht von unten auf das in 1 gezeigte Halbleiterbauelement.
    • 8 ist eine linke Seitenansicht des in 1 gezeigten Halbleiterbauelements.
    • 9 ist eine rechte Seitenansicht des in 1 gezeigten Halbleiterbauelements.
    • 10 ist eine Querschnittsansicht von 4 entlang einer Linie X-X.
    • 11 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, in der ein Teil von 2 vergrößert dargestellt ist.
    • 12 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, in der ein Teil von 4 vergrößert dargestellt ist.
    • 13 ist eine Querschnittsansicht von 12 entlang einer Linie XIII-XIII.
    • 14 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, in der ein Teil von 4 vergrößert dargestellt ist
    • 15 ist eine Querschnittsansicht von 14 entlang einer Linie XV-XV.
    • 16A ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Druckheizschritts und zeigt einen Zustand vor der Verformung zweier Pufferelemente.
    • 16B ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Druckheizschritts und zeigt einen Zustand nach der Verformung eines der Pufferelemente.
    • 17 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 18 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des in 17 gezeigten Halbleiterbauelements.
    • 19 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 20 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des in 19 gezeigten Halbleiterbauelements.
    • 21 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 22 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 23 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 24 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 25 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 26 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 27 ist eine Querschnittsansicht von 26 entlang einer Linie XXVII-XXVII.
    • 28A ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Druckheizschritts des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements von 26 und zeigt einen Zustand vor der Verformung der Pufferelemente.
    • 28B ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Druckheizschritts des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements von 26 und zeigt einen Zustand nach der Verformung eines der Pufferelemente zeigt.
  • AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
  • In der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung implizieren die Ausdrücke „Ein Objekt A ist in einem Objekt B geformt“ und „Ein Objekt A ist auf einem Objekt B geformt“ die Situation, in der, sofern nicht ausdrücklich anders vermerkt, „das Objekt A direkt in oder auf dem Objekt B geformt ist“ und „das Objekt A in oder auf dem Objekt B geformt ist, wobei etwas anderes zwischen dem Objekt A und dem Objekt B liegt“. Ebenso implizieren die Ausdrücke „Ein Objekt A ist in einem Objekt B angeordnet“ und „Ein Objekt A ist auf einem Objekt B angeordnet“ die Situation, in der, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist, „das Objekt A direkt in oder auf dem Objekt B angeordnet ist“ und „das Objekt A in oder auf dem Objekt B angeordnet ist, wobei sich zwischen dem Objekt A und dem Objekt B etwas anderes befindet“. Darüber hinaus impliziert der Ausdruck „Ein Objekt A befindet sich auf einem Objekt B“ die Situation, in der, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist, „das Objekt A sich auf dem Objekt B befindet und mit dem Objekt B in Kontakt steht“, und „das Objekt A befindet sich auf dem Objekt B, wobei etwas anderes zwischen dem Objekt A und dem Objekt B liegt“. Darüber hinaus impliziert der Ausdruck „Ein Objekt A überschneidet sich mit einem Objekt B, wenn es in einer bestimmten Richtung betrachtet wird“ die Situation, in der, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, „das Objekt A sich mit der Gesamtheit des Objekts B überschneidet“ und „das Objekt A sich mit einem Teil des Objekts B überschneidet“.
  • Anhand der 1 bis 15 wird im Folgenden ein Halbleiterbauelement gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Ein Halbleiterelement A1 weist auf: eine Vielzahl von Halbleiterelementen 10, ein Trägersubstrat 20, eine Vielzahl von elektrisch leitenden Bonding-Schichten 3, Eingangsanschlüsse 41 und 42, einen Ausgangsanschluss 43, ein Paar von Gate-Anschlüssen 44A und 44B, ein Paar von Detektionsanschlüssen 45A und 45B, eine Vielzahl von Blindanschlüssen (auch als Dummy-Anschlüsse bezeichnet) 46, ein Paar von Seitenanschlüssen 47A und 47B, ein Isolierelement 49, eine Vielzahl von Leiterelementen 51, eine Vielzahl von Pufferelementen 8, eine Vielzahl von Drähten 6 und ein Versiegelungsharz 7. Man beachte, dass die Eingangsanschlüsse 41 und 42, der Ausgangsanschluss 43, das Paar Gate-Anschlüsse 44A und 44B, das Paar Detektionsanschlüsse 45A und 45B, die Vielzahl von Blindanschlüssen 46 und das Paar Seitenanschlüsse 47A und 47B gemeinsam als Anschlüsse 40 bezeichnet werden können.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht des Halbleiterbauelements A1. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Halbleiterbauelements A1, bei dem das Versiegelungsharz weggelassen wurde. 3 ist eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement A1. 4 ist eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement A1, bei dem das Versiegelungsharz weggelassen wurde. Man beachte, dass in 4 das Versiegelungsharz 7 durch imaginäre Linien (Strich-Doppelpunkt-Linien) dargestellt ist. 5 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, in der ein Teil von 4 vergrößert dargestellt ist. 6 ist eine Frontdraufsicht des Halbleiterbauelements A1. 7 ist eine Ansicht von unten des Halbleiterbauelements A1. 8 ist eine linke Seitenansicht des Halbleiterbauelements A1. 9 ist eine rechte Seitenansicht des Halbleiterbauelements A1. 10 ist eine Querschnittsansicht von 4 entlang einer Linie X-X. 11 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, in der ein Abschnitt mit einem Leiterelement 51 in der in 2 gezeigten perspektivischen Ansicht vergrößert dargestellt ist. Man beachte, dass in 11 die Drähte 6 weggelassen sind. 12 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, in der ein Abschnitt mit einem Halbleiterelement 10A (unten beschrieben) in der in 4 gezeigten Draufsicht vergrößert dargestellt ist. Man beachte, dass in 12 das Leiterelement 51 durchsichtig mittels imaginären Linien (Strich-Doppelpunkt-Linien) dargestellt ist. 13 ist eine Querschnittsansicht von 12 entlang einer Linie XIII-XIII. 14 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, in der ein Abschnitt mit einem Halbleiterelement 10B (unten beschrieben) in der in 4 gezeigten Draufsicht vergrößert dargestellt ist. Man beachte, dass in 14 der Eingangsanschluss 42 durchsichtig mittels imaginären Linien (Strich-Doppelpunkt-Linien) dargestellt ist. 15 ist eine Querschnittsansicht von 14 entlang einer Linie XV-XV.
  • Das Halbleiterbauelement A1 hat in der Dickenrichtung z gesehen (in der Draufsicht) eine rechteckige Form. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird die Dickenrichtung (Draufsichtrichtung) des Halbleiterbauelements A1 als eine Richtung z definiert, die Richtung, die entlang einer Seite des Halbleiterbauelements A1 und orthogonal zur z-Richtung verläuft (die in den 3 und 4 gezeigte horizontale Richtung), wird als eine x-Richtung definiert, und die Richtung orthogonal zur x-Richtung und zur z-Richtung (die in den 3 und 4 gezeigte vertikale Richtung) wird als eine y-Richtung definiert. Eine Seite in z-Richtung (die untere Seite in 6, 8 und 9) wird als z1-Seite definiert, während eine andere Seite in z-Richtung (die obere Seite in den 6, 8 und 9) als z2-Seite definiert wird. Eine Seite in x-Richtung (die in 3 und 4 gezeigte linke Seite) wird als xl-Seite definiert, während eine andere Seite in x-Richtung (die in 3 und 4 gezeigte rechte Seite) als x2-Seite definiert wird. Eine Seite in y-Richtung (die untere Seite in 3 und 4) wird als y1-Seite definiert, während eine andere Seite in y-Richtung (die obere Seite in 3 und 4) als y2-Seite definiert wird. Die z-Richtung ist ein Beispiel für „die Dickenrichtung“. Die Größe des Halbleiterbauelements A1 kann variieren.
  • Jedes der mehreren Halbleiterelemente 10 ist aus einem Halbleitermaterial aufgebaut, das hauptsächlich SiC (Siliziumkarbid) aufweist. Man beachte, dass das Halbleitermaterial nicht auf SiC beschränkt ist, sondern auch Si (Silizium), GaAs (Galliumarsenid) oder GaN (Galliumnitrid) oder Ähnliches aufweisen kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes Halbleiterelement 10 ein Leistungs-MOSFET (MetallOxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor). Die Halbleiterelemente 10 sind nicht auf einen MOSFET beschränkt, sondern können jeweils auch ein MISFET (Metall-Isolator-Halbleiter-FET), ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate), ein IC-Chip wie einen Bipolartransistor, ein LSI oder dergleichen sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes Halbleiterelement 10 gleich und jeweils ein n-Kanal-MOSFET. Jedes Halbleiterelement 10 hat in der Dickenrichtung gesehen (in der Draufsicht) eine rechteckige Form. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Dicke (eine Länge in z-Richtung) jedes Halbleiterelements 10 etwa 350 bis 370 um, kann aber auch etwa 100 um betragen. Die Form und Größe jedes Halbleiterelements 10 in jeder Richtung ist nicht hierauf beschränkt.
  • Jedes Halbleiterelement 10 hat, wie in 10, 13 und 15 dargestellt, eine Elementvorderseite 101 und eine Elementrückseite 102. Bei jedem Halbleiterelement 10 sind die Elementvorderseite 101 und die Elementrückseite 102 in z-Richtung voneinander beabstandet und einander gegenüberliegend. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Elementvorderseite 101 der z2-Seite in z-Richtung zugewandt, während die Elementrückseite 102 der z1-Seite in z-Richtung zugewandt ist. Jedes Halbleiterelement 10 ist ein Beispiel für ein „erstes Halbleiterelement“ oder ein „zweites Halbleiterelement“.
  • Jedes Halbleiterelement 10 weist, wie in 5, 11 bis 15 dargestellt, eine Source-Elektrode 111, eine Gate-Elektrode 112, eine Drain-Elektrode 113 und einen Isolierfilm 13 auf.
  • Die Source-Elektrode 111 und die Gate-Elektrode 112 sind auf der Elementvorderseite 101 angeordnet. Die Source-Elektrode 111 ist größer als die Gate-Elektrode 112. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Source-Elektrode 111 aus einer einzelnen Fläche gebildet, kann aber auch in mehrere Flächen unterteilt sein. Die Drain-Elektrode 113 ist auf der Elementrückseite 102 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Drain-Elektrode 113 fast vollständig auf der Elementrückseite 102 ausgebildet. Wie in den 13 und 15 dargestellt, wird eine plattierte Schicht 115 auf der Source-Elektrode 111, der Gate-Elektrode 112 bzw. der Drain-Elektrode 113 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die plattierte Schicht 115 beispielsweise aus einer Vielzahl von Metallschichten, die durch Abscheidung von Ni (Nickel), Pd (Palladium) und Au (Gold) in dieser Reihenfolge gebildet werden, geformt. Die Konfiguration der plattierten Schicht 115 ist hierauf nicht beschränkt. Die äußerste der plattierten Schichten 115 kann vorzugsweise eine metallische Schicht aufweisen, um eine metallische Verbindung mit den leitenden Bonding-Schichten 3 herzustellen. Die Source-Elektrode 111 ist ein Beispiel für eine „erste Elektrode“ oder eine „zweite Elektrode“.
  • Der Isolierfilm 13 ist auf der Elementvorderseite 101 vorgesehen. Der Isolierfilm 13 hat eine elektrisch isolierende Eigenschaft. Der Isolierfilm 13 umgibt die Source-Elektrode 111 und die Gate-Elektrode 112 in z-Richtung gesehen. Der Isolierfilm 13 wird z. B. durch Laminieren (Schichten) einer SiO2-Schicht (Siliziumdioxid), einer SiN4-Schicht (Siliziumnitrid) und einer Polybenzoxazolschicht in dieser Reihenfolge auf der Elementvorderseite 101 gebildet. In dem Isolierfilm 13 kann anstelle der Polybenzoxazolschicht auch eine Polyimidschicht verwendet werden.
  • Die mehreren Halbleiterelemente 10 weisen eine Vielzahl von Halbleiterelementen 10A und eine Vielzahl von Halbleiterelementen 10B auf. In der vorliegenden Ausführungsform bildet das Halbleiterbauelement A1 einen Halbbrückenschaltkreis. Die mehreren Halbleiterelemente 10A bilden eine obere Armschaltung in dem Schaltkreis, und die mehreren Halbleiterelemente 10B bilden eine untere Armschaltung in dem Schaltkreis. Das Halbleiterbauelement A1, wie in 2 und 4 dargestellt, weist vier Halbleiterelemente 10A und vier Halbleiterelemente 10B auf. Die Anzahl der Halbleiterelemente 10 ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt und kann sich je nach der für das Halbleiterbauelement A1 erforderlichen Leistung bestimmen.
  • Jedes der mehreren Halbleiterelemente 10A ist, wie in 2, 4, 5 und 11 bis 13 gezeigt, auf dem Trägersubstrat 20 montiert (ein leitendes Element 22A wird später beschrieben). In der vorliegenden Ausführungsform ist die Vielzahl der Halbleiterelemente 10A in gleichen Abständen in y-Richtung angeordnet und voneinander beabstandet. Wenn jedes Halbleiterelement 10A auf dem leitenden Element 22A montiert ist, ist die Elementrückseite 102 dem leitenden Element 22A zugewandt. Jedes Halbleiterelement 10A ist, wie in 4, 5 und 11 bis 13 gezeigt, über die leitende Bonding-Schicht 3 (eine später beschriebene Element-Bonding-Schicht 31A) leitend mit dem Trägersubstrat 20 (dem leitenden Element 22A) verbunden.
  • Jedes der mehreren Halbleiterelemente 10B ist, wie in 2, 4, 5, 14 und 15 gezeigt, auf dem Trägersubstrat 20 montiert (ein leitendes Element 22B wird später beschrieben). In der vorliegenden Ausführungsform sind die mehreren Halbleiterelemente 10B in gleichen Abständen in y-Richtung angeordnet und voneinander beabstandet. Wenn jedes Halbleiterelement 10B auf dem leitenden Element 22B montiert ist, ist die Elementrückseite 102 dem leitenden Element 22B zugewandt. Jedes Halbleiterelement 10B ist, wie in 4, 5, 10, 14 und 15 gezeigt, über die leitende Bonding-Schicht 3 (eine später beschriebene Element-Bonding-Schicht 31B) mit dem Trägersubstrat 20 (dem leitenden Element 22B) leitend verbunden.
  • Das Trägersubstrat 20 ist ein Trägerelement, das die Vielzahl der Halbleiterelemente 10 trägt. Das Trägersubstrat 20 ist aus einem Isoliersubstrat 21, einer Vielzahl leitender Elemente 22, einem Paar Isolierschichten 23A und 23B, einem Paar Gate-Schichten 24A und 24B und einem Paar Detektionsschichten 25A und 25B gebildet.
  • Auf dem Isoliersubstrat 21 befinden sich, wie in 10 dargestellt, mehrere leitende Elemente 22. Das Isoliersubstrat 21 hat eine elektrisch isolierende Eigenschaft. Das Isoliersubstrat 21 ist z. B. aus Keramik, die eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweist. Beispiele für solche Keramiken sind AlN (Aluminiumnitrid), SiN (Siliziumnitrid) und Al2O3 (Aluminiumoxid). In der vorliegenden Ausführungsform hat das Isoliersubstrat 21 in z-Richtung gesehen eine rechteckige Form.
  • Das Isoliersubstrat 21 hat, wie in 10 dargestellt, eine Vorderseite 211 und eine Rückseite 212. Die Vorderseite 211 und die Rückseite 212 sind in z-Richtung voneinander beabstandet und liegen einander gegenüber. Die Vorderseite 211 ist der z2-Seite zugewandt, und darauf sind mehrere leitende Elemente 22 angeordnet. Die Vorderseite 211 ist zusammen mit der Vielzahl von leitenden Elementen 22 und der Vielzahl von Halbleiterelementen 10 mit dem Versiegelungsharz 7 bedeckt. Die Rückseite 212 ist der z1-Seite in z-Richtung zugewandt und ist vom Versiegelungsharz 7 freigelegt, wie in 7 und 10 gezeigt. An die Rückseite 212 ist z. B. ein hier nicht dargestellter Kühlkörper angeschlossen. Die Konfiguration des Isoliersubstrats 21 ist hierauf nicht beschränkt. Das Isoliersubstrat 21 kann beispielsweise auch für jedes der leitenden Elemente 22 einzeln bereitgestellt werden.
  • Jedes der mehreren leitenden Elemente 22 ist eine Metallplatte. Das Material, aus dem die Metallplatte gebildet ist, kann Cu (Kupfer) oder eine Cu-Legierung sein. Die Vielzahl leitender Elemente 22 bildet zusammen mit der Vielzahl von Anschlüssen 40 einen Leitungspfad zu der Vielzahl von Halbleiterelementen 10. Die mehreren leitenden Elemente 22 sind voneinander beabstandet und jedes der mehreren leitenden Elemente 22 ist auf der Vorderseite 211 des Isoliersubstrats 21 angeordnet. Jedes leitende Element 22 ist mit der Vorderseite 211 des Isoliersubstrats 21 mit einem Bondingmaterial wie einer Silberpaste, einem Lot oder ähnlichem gebondet. Bei dem Bondingmaterial kann es sich um ein leitendes oder ein isolierendes Material handeln. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Länge des leitenden Elements 22 in z-Richtung etwa 0,4 bis 3,0 mm, ist aber nicht hierauf beschränkt. In der vorliegenden Ausführungsform hat jedes leitende Element 22, wie in 13 und 15 dargestellt, eine plattierte Schicht 222 auf seiner Oberfläche. Die plattierte Schicht 222 ist in Kontakt mit der Oberfläche jedes leitenden Elements 22 und bedeckt zumindest einen Abschnitt hierauf, auf dem die Halbleiterelemente 10 montiert sind. Die plattierte Schicht 222 kann auch alle Abschnitte des jeweiligen leitenden Elements 22 bedecken. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die plattierte Schicht 222 z. B. Ag. Das Material der plattierten Schicht 222 ist hierauf nicht beschränkt, solange es in der Lage ist, eine metallische Verbindung mit der leitenden Bonding-Schicht 3 einzugehen.
  • Die Vielzahl der leitenden Elemente 22 weist ein leitendes Element 22A und ein leitendes Element 22B auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind die leitenden Elemente 22A und 22B entlang der x-Richtung auf dem Isoliersubstrat 21 angeordnet. Das leitende Element 22A ist, wie in 2, 4 und 10 gezeigt, mehr auf der x2-Seite in x-Richtung angeordnet als das leitende Element 22B. Das leitende Element 22A hat eine Vorderseite 221A, die der z2-Seite in z-Richtung zugewandt ist, und die Vielzahl von Halbleiterelementen 10A sind auf der Vorderseite 221A angebracht. Das leitende Element 22B hat eine Vorderseite 221B, die der z2-Seite in z-Richtung zugewandt ist, und die Vielzahl von Halbleiterelementen 10B sind auf der Vorderseite 221B angebracht. In der vorliegenden Ausführungsform haben die leitenden Elemente 22A und 22B in z-Richtung gesehen eine rechteckige Form. Die Konfiguration des leitenden Elements 22 ist nicht begrenzt und kann sich entsprechend der Anzahl und Anordnung der Halbleiterelemente 10 ändern. Die leitenden Elemente 22A und 22B sind ein Beispiel für einen „Leiter“.
  • Die beiden Isolierschichten 23A und 23B haben eine elektrisch isolierende Eigenschaft, und das Material, aus dem sie gebildet sind, ist beispielsweise ein Glas-Epoxidharz. Jede der beiden Isolierschichten 23A und 23B, wie in 2 und 4 dargestellt, hat eine sich in y-Richtung erstreckende Bandform. Die Isolierschicht 23A ist mit der Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A gebondet. Die Isolierschicht 23A befindet sich mehr auf der x2-Seite in x-Richtung als die Vielzahl der Halbleiterelemente 10A. Die Isolierschicht 23B ist mit der Vorderseite 221B des leitenden Elements 22B gebondet. Die Isolierschicht 23B befindet sich mehr auf der xl-Seite in x-Richtung als die Vielzahl der Halbleiterelemente 10B.
  • Die beiden Gate-Schichten 24A und 24B sind leitend und bspw. aus Cu gebildet. Jede der beiden Gate-Schichten 24A und 24B, wie in 2 und 4 dargestellt, hat eine sich in y-Richtung erstreckende Bandform. Die Gate-Schicht 24A ist auf der Isolierschicht 23A angeordnet. Die Gate-Schicht 24A ist über den Draht 6 (einen später beschriebenen Gate-Draht 61) elektrisch mit der Gate-Elektrode 112 des Halbleiterelements 10A verbunden. Die Gate-Schicht 24B ist auf der Isolierschicht 23B angeordnet. Die Gate-Schicht 24B ist mit der Gate-Elektrode 112 des Halbleiterelements 10B über den Draht 6 (einen später beschriebenen Gate-Draht 61) elektrisch verbunden.
  • Die beiden Detektionsschichten 25A und 25B sind leitend und bspw. aus Cu. Jede der beiden Detektionsschichten 25A und 25B, wie in 2 und 4 dargestellt, hat eine sich in y-Richtung erstreckende Bandform. Die Detektionsschicht 25A ist zusammen mit der Gate-Schicht 24A auf der Isolierschicht 23A angeordnet. Die Detektionsschicht 25A befindet sich neben der Gate-Schicht 24A auf der Isolierschicht 23A und ist von der Gate-Schicht 24A beabstandet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Detektionsschicht 25A in x-Richtung näher an der Vielzahl der Halbleiterelemente 10A angeordnet als die Gate-Schicht 24A. Die Detektionsschicht 25A befindet sich auf der xl-Seite relativ zur Gate-Schicht 24A in x-Richtung. Die Position der Gate-Schicht 24A und der Detektionsschicht 25A in x-Richtung ist vertauschbar. Die Detektionsschicht 25A ist über den Draht 6 (einen später beschriebenen Detektionsdraht 62) elektrisch mit der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A verbunden. Die Detektionsschicht 25B ist auf der Isolierschicht 23B zusammen mit der Gate-Schicht 24B angeordnet. Die Detektionsschicht 25B befindet sich neben der Gate-Schicht 24B auf der Isolierschicht 23B und ist von der Gate-Schicht 24B beabstandet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Detektionsschicht 25B in x-Richtung näher an der Vielzahl der Halbleiterelemente 10B angeordnet als die Gate-Schicht 24B. Die Detektionsschicht 25B befindet sich auf der x2-Seite relativ zur Gate-Schicht 24B in x-Richtung. Die Position der Gate-Schicht 24B und der Detektionsschicht 25B in x-Richtung ist vertauschbar. Die Detektionsschicht 25B ist über den Draht 6 (einen später beschriebenen Detektionsdraht 62) elektrisch mit der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10B verbunden.
  • Jeder der mehreren Basisabschnitte (Stützabschnitt) 29 hat eine elektrisch isolierende Eigenschaft und kann z. B. Keramik enthalten. Jeder Basisabschnitt 29 ist, wie in 2 und 10 gezeigt, an die Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A gebondet. In der vorliegenden Ausführungsform hat jeder Basisabschnitt 29 in z-Richtung gesehen eine rechteckige Form. Jeder der mehreren Basisabschnitte 29 ist in gleichen Abständen in y-Richtung angeordnet und voneinander beabstandet. Die Länge jedes Basisabschnitts 29 in z-Richtung ist ungefähr gleich der Summe der Länge des Eingangsanschlusses 41 in z-Richtung und der Länge des Isolierelements 49 in z-Richtung. Jeder Basisabschnitt 29 ist gebondet, um den Eingangsanschluss 42 zu stützen, und stabilisiert folglich die Form des Eingangsanschlusses 42. Das Halbleiterbauelement A1 muss die Vielzahl von Basisabschnitten 29 nicht enthalten.
  • Die Eingangsanschlüsse 41 und 42 sind jeweils eine Metallplatte. Das Material, aus dem die Metallplatte gebildet ist, kann Cu oder eine Cu-Legierung sein. In der vorliegenden Ausführungsform haben die Eingangsanschlüsse 41 und 42 beide eine Länge in z-Richtung von etwa 0,8 mm, sind aber hierauf nicht beschränkt. Die Eingangsanschlüsse 41 und 42 befinden sich, wie in 4 und 10 gezeigt, beide näher an der x2-Seite in x-Richtung des Halbleiterbauelements A1. Eine Leistungszuführspannung wird z. B. zwischen dem Eingangsanschluss 41 und dem Eingangsanschluss 42 angelegt. Eine Leistungszuführspannung kann direkt von einer Leistungsversorgung (hier nicht dargestellt) an die Eingangsanschlüsse 41 und 42 angelegt werden. Eine Leistungsversorgungsspannung kann auch über Busschienen (hier nicht dargestellt) zugeführt werden, die so angeschlossen sind, dass sie die Eingangsanschlüsse 41 und 42 miteinander verbinden. Zwischen dem Eingangsanschluss 41 und dem Eingangsanschluss 42 kann eine Dämpfungsschaltung (engl. snubber circuit) oder ähnliches parallelgeschaltet werden. Der Eingangsanschluss 41 ist eine positive Elektrode (P-Anschluss), und der Eingangsanschluss 42 ist eine negative Elektrode (N-Anschluss). Der Eingangsanschluss 42 ist sowohl von der Eingangsklemme 41 als auch von dem leitenden Element 22A in z-Richtung beabstandet.
  • Der Eingangsanschluss 41 ist über das leitende Element 22A mit jeder Drain-Elektrode 113 der Vielzahl von Halbleiterelementen 10A elektrisch verbunden. Der Eingangsanschluss 41, wie in 4 und 10 dargestellt, weist einen Pad-Abschnitt 411 und einen Anschlussabschnitt 412 auf.
  • Der Pad-Abschnitt 411 ist ein Abschnitt des Eingangsanschlusses 41, der mit dem Versiegelungsharz 7 bedeckt ist. Ein Endabschnitt des Pad-Abschnitts 411 auf der xl-Seite in x-Richtung hat eine Kammform und enthält eine Vielzahl von Kammzahnabschnitten 411a. Jeder der mehreren Kammzahnabschnitte 411a ist leitend mit der Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A gebondet. Das Bonding-Verfahren beinhaltet ein Laserschweißverfahren unter Verwendung eines Laserstrahls, ein Ultraschallbondingverfahren oder ein Verfahren unter Verwendung eines leitenden Bondingmaterials.
  • Der Anschlussabschnitt 412 ist ein Abschnitt des Eingangsanschlusses 41, der vom Versiegelungsharz 7 freiliegend ist. Der Anschlussabschnitt 412 erstreckt sich, wie in 7, 9 und 10 gezeigt, in x2-Richtung vom Versiegelungsharz 7 aus gesehen in z-Richtung.
  • Der Eingangsanschluss 42 ist elektrisch mit jeder Source-Elektrode 111 der mehreren Halbleiterelemente 10B verbunden. Der Eingangsanschluss 42, wie in 4 und 10 dargestellt, weist einen Pad-Abschnitt 421 und einen Anschlussabschnitt 422 auf.
  • Der Pad-Abschnitt 421 ist ein Abschnitt des Eingangsanschlusses 42, der mit dem Versiegelungsharz 7 bedeckt ist. Der Pad-Abschnitt 421 weist einen Verbindungsabschnitt 421a, eine Vielzahl von Verlängerungsabschnitten 421b und eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten 421c auf. Der Verbindungsabschnitt 421a hat eine in y-Richtung verlaufende Bandform. Der Verbindungsabschnitt 421a ist mit dem Anschlussabschnitt 422 verbunden. Die mehreren Verlängerungsabschnitte 421b haben eine Bandform, die sich vom Verbindungsabschnitt 421a zur xl-Seite in x-Richtung erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich jeder Verlängerungsabschnitt 421b vom Verbindungsabschnitt 421a aus, bis er sich in z-Richtung gesehen mit den Halbleiterelementen 10B überlappt. Die mehreren Verlängerungsabschnitte 421b sind entlang der y-Richtung, in z-Richtung gesehen, angeordnet und voneinander beabstandet. Jeder Verlängerungsabschnitt 421b hat eine Oberfläche, die der z2-Seite in z-Richtung zugewandt ist. Ein Abschnitt der Oberfläche jedes Verlängerungsabschnitts 421b ist in Kontakt mit einem jeweiligen Basisabschnitt 29, und jeder Verlängerungsabschnitt 421b wird auf dem leitenden Element 22A durch den jeweiligen Basisabschnitt 29 getragen. Die mehreren vorstehenden Abschnitte 421c sind Abschnitte, die von den Verlängerungsabschnitten 421b zur z1-Seite in z-Richtung am Spitzenabschnitt (Kopfteil; einem Ende der xl-Seite in x-Richtung) jedes Verlängerungsabschnitts 421b vorstehen. Jeder vorstehende Abschnitt 421c überbrückt jeweils eine Lücke in z-Richtung zwischen dem Verlängerungsabschnitt 421b und dem Halbleiterelement 10B. Jeder vorstehende Abschnitt 421c ist über das Pufferelement 8 und die leitende Bonding-Schicht 3 (Anschluss-Bonding-Schicht 33, später beschrieben) mit der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10B leitend verbunden. Jeder vorstehende Abschnitt 421c überlappt mit der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10B in z-Richtung gesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform bedeckt eine plattierte Schicht 421d, wie in 15 gezeigt, die Oberfläche jedes vorstehenden Abschnitts 421c, die dem Halbleiterelement 10B gegenüberliegt. Die plattierte Schicht 421d kann auch die andere Oberfläche oder die gesamte Oberfläche des Eingangsanschlusses 42 bedecken. In der vorliegenden Ausführungsform weist die plattierte Schicht 421d bspw. Ag auf. Das Material der plattierten Schicht 421d ist nicht hierauf beschränkt.
  • Der Anschlussabschnitt 422 ist ein Abschnitt des Eingangsanschlusses 42, der aus dem Versiegelungsharz 7 herausragt. Der Anschlussabschnitt 422 erstreckt sich in z-Richtung gesehen, wie in 4 und 10 gezeigt, vom Versiegelungsharz 7 in x-Richtung zur x2-Seite. Der Anschlussabschnitt 422 hat in z-Richtung gesehen eine rechteckige Form. Der Anschlussabschnitt 422 überlappt in z-Richtung gesehen, wie in 4 und 10 dargestellt, mit dem Anschlussabschnitt 412 des Eingangsanschlusses 41. Der Anschlussabschnitt 422 ist von dem Anschlussabschnitt 412 in Richtung der z2-Seite in z-Richtung beabstandet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Form des Anschlussabschnitts 422 die gleiche wie die Form des Anschlussabschnitts 412. Der Eingangsanschluss 42 ist ein Beispiel für ein „erstes Verbindungselement“.
  • Der Ausgangsanschluss 43 ist eine Metallplatte. Das Material, aus dem die Metallplatte gebildet ist, kann Cu oder eine Cu-Legierung sein. Der Ausgangsanschluss 43 befindet sich, wie in 2 und 4 gezeigt, bei dem Halbleiterbauelement A1 in x-Richtung näher an der xl-Seite. Der Ausgangsanschluss 43 ist über die leitenden Bonding-Schichten 3 elektrisch mit der Drain-Elektrode 113 der Vielzahl von Halbleiterelementen 10B verbunden. Der Ausgangsanschluss 43 ist außerdem über Leiterelemente 51 elektrisch mit jeder Source-Elektrode 111 der Vielzahl von Halbleiterelementen 10A verbunden. Die von der Vielzahl der Halbleiterelemente 10 umgewandelte Spannungsleistung wird am Ausgangsanschluss 43 ausgegeben. Der Ausgangsanschluss 43, wie in 2 und 4 dargestellt, weist einen Pad-Abschnitt 431 und einen Anschlussabschnitt 432 auf.
  • Der Pad-Abschnitt 431 ist ein Abschnitt des Ausgangsanschlusses 43, der mit dem Versiegelungsharz 7 bedeckt ist. Der Pad-Abschnitt 431 hat die Form eines Kammes und enthält eine Vielzahl von Kammzahnabschnitten 431a auf der x2-Seite in x-Richtung. Jeder der mehreren Kammzahnabschnitte 431a ist leitend mit der Vorderseite 221B des leitenden Elements 22B gebondet. Das Bonding-Verfahren beinhaltet ein Laserschweißverfahren unter Verwendung eines Laserstrahls, ein Ultraschallbondingverfahren oder ein Verfahren unter Verwendung eines leitenden Bondingmaterials.
  • Der Anschlussabschnitt 432 ist ein Abschnitt des Ausgangsanschlusses 43, der aus dem Versiegelungsharz 7 hervorsteht. Der Anschlussabschnitt 432, wie in 3, 6, 7, 8 und 10 dargestellt, erstreckt sich vom Versiegelungsharz 7 zur xl-Seite in x-Richtung.
  • Die beiden Gate-Anschlüsse 44A und 44B befinden sich, wie in 1 bis 7 gezeigt, in y-Richtung neben den leitenden Elementen 22A und 22B. An den Gate-Anschlüssen 44A wird eine Gate-Spannung zur Ansteuerung der mehreren Halbleiterelemente 10A angelegt. An den Gate-Anschlüssen 44B wird eine Gate-Spannung zur Ansteuerung der mehreren Halbleiterelemente 10B angelegt.
  • Die beiden Gate-Anschlüsse 44A und 44B, wie in 4 und 5 dargestellt, haben beide einen Pad-Abschnitt 441 und einen Anschlussabschnitt 442. Bei jedem der Gate-Anschlüsse 44A und 44B ist der Pad-Abschnitt 441 mit dem Versiegelungsharz 7 bedeckt. So wird jeder der Gate-Anschlüsse 44A und 44B von dem Versiegelungsharz 7 getragen. Die Oberfläche des Pad-Abschnitts 441 kann z. B. mit Silber beschichtet sein. Der Anschlussabschnitt 442 ist mit dem Pad-Abschnitt 441 verbunden und liegt von dem Versiegelungsharz 7 frei. Der Anschlussabschnitt 442 hat in x-Richtung gesehen eine L-Form.
  • Die beiden Detektionsanschlüsse 45A und 45B befinden sich, wie in 1 bis 7 dargestellt, in x-Richtung neben den beiden Gate-Anschlüssen 44A und 44B. Am Detektionsanschluss 45A wird eine an jeder Source-Elektrode 111 der Vielzahl von Halbleiterelementen 10A anliegende Spannung erfasst. Am Detektionsanschluss 45B wird eine an jeder Source-Elektrode 111 der Vielzahl von Halbleiterelementen 10B anliegende Spannung erfasst.
  • Die beiden Detektionsanschlüsse 45A und 45B, die in 4 und 5 dargestellt sind, haben beide einen Pad-Abschnitt 451 und einen Anschlussabschnitt 452. Bei jedem der Detektionsanschlüsse 45A und 45B ist der Pad-Abschnitt 451 mit dem Versiegelungsharz 7 bedeckt. So wird jeder der Detektionsanschlüsse 45A und 45B von dem Versiegelungsharz 7 getragen. Die Oberfläche des Pad-Abschnitts 451 kann z. B. mit Silber beschichtet sein. Der Anschlussabschnitt 452 ist mit dem Pad-Abschnitt 451 verbunden und liegt von dem Versiegelungsharz 7 frei. Der Anschlussabschnitt 452 hat in x-Richtung gesehen eine L-Form.
  • Die mehreren Blindanschlüsse (auch als Dummy-Anschlüsse bezeichnet) 46 befinden sich, wie in 1 bis 7 dargestellt, auf der gegenüberliegenden Seite des Paares von Detektionsanschlüssen 45A und 45B in x-Richtung relativ zu dem Paar von Gate-Anschlüssen 44A und 44B. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl der Blindanschlüsse 46 sechs. Davon befinden sich drei Blindanschlüsse 46 auf einer Seite in x-Richtung (die x2-Seite in x-Richtung). Die übrigen drei Blindanschlüsse 46 befinden sich auf der anderen Seite in x-Richtung (die xl-Seite in x-Richtung). Die Vielzahl der Blindanschlüsse 46 ist nicht auf die obige Konfiguration beschränkt. Das Halbleiterbauelement A1 muss nicht die Vielzahl von Blindanschlüssen 46 aufweisen.
  • Jeder der mehreren Blindanschlüsse 46, wie in 4 und 5 dargestellt, hat einen Pad-Abschnitt 461 und einen Anschlussabschnitt 462. Bei jedem Blindanschluss 46 ist der Pad-Abschnitt 461 mit dem Versiegelungsharz 7 bedeckt. So wird die Vielzahl der Blindanschlüsse 46 durch das Versiegelungsharz 7 getragen. Die Oberfläche des Pad-Abschnitts 461 kann z. B. mit Silber beschichtet sein. Der Anschlussabschnitt 462 ist mit dem Pad-Abschnitt 461 verbunden und liegt von dem Versiegelungsharz 7 frei. Der Anschlussabschnitt 462 hat in x-Richtung gesehen eine L-Form. Die Form des Anschlussabschnitts 462 ist die gleiche wie die Form jedes Anschlussabschnitts 442 der mehreren Gate-Anschlüsse 44A und 44B und ist die gleiche wie die Form jedes Anschlussabschnitts 452 der mehreren Detektionsanschlüsse 45A und 45B.
  • Die mehreren Seitenanschlüsse 47A und 47B in z-Richtung gesehen, wie in 4 dargestellt, überlappen mit einer Kante des Versiegelungsharzes 7 auf der y1-Seite in y-Richtung. Der Seitenanschluss 47A überlappt mit einer Kante des Versiegelungsharzes 7 auf der x2-Seite in x-Richtung, und der Seitenanschluss 47B überlappt mit der Kante des Versiegelungsharzes 7 auf der xl-Seite in x-Richtung. Der Seitenanschluss 47A ist mit dem leitenden Element 22A gebondet und mit dem Versiegelungsharz 7 bedeckt, mit Ausnahme einer in x-Richtung zur x2-Seite weisenden Stirnfläche. Der Seitenanschluss 47B ist mit dem leitenden Element 22B gebondet und mit dem Versiegelungsharz 7 bedeckt, mit Ausnahme einer in x-Richtung zur xl-Seite weisenden Stirnfläche. Bei der vorliegenden Ausführungsform überlappen alle Seitenanschlüsse 47A und 47B in x-Richtung gesehen mit dem Versiegelungsharz 7. Das Bondingverfahren jedes der Seitenanschlüsse 47A und 47B weist ein Laserschweißverfahren unter Verwendung eines Laserstrahls, ein Ultraschallbondverfahren oder ein Verfahren unter Verwendung eines leitenden Bondingmaterials auf. Jeder der Seitenanschlüsse 47A und 47B hat einen in z-Richtung gesehenen gebogenen Teil und einen weiteren in z-Richtung gebogenen Teil. Die Konfiguration der Seitenanschlüsse 47A und 47B ist hierauf nicht beschränkt. Beispielsweise können sich die Seitenanschlüsse 47A und 47B auch so weit erstrecken, dass sie in z-Richtung gesehen aus dem Versiegelungsharz 7 herausragen. Das Halbleiterbauelement A1 muss die Seitenanschlüsse 47A und 47B nicht enthalten.
  • Das Paar Gate-Anschlüsse 44A und 44B, das Paar Detektionsanschlüsse 45A und 45B und die Vielzahl von Blindanschlüssen 46 sind in z-Richtung gesehen, wie in 1 bis 7 gezeigt, entlang der x-Richtung angeordnet. Bei dem Halbleiterbauelement A1 sind das Paar Gate-Anschlüsse 44A und 44B, das Paar Detektionsanschlüsse 45A und 45B, die Vielzahl von Blindanschlüssen 46 und das Paar Seitenanschlüsse 47A und 47B alle aus demselben Leiterrahmen gebildet.
  • Das Isolierelement 49 hat eine elektrisch isolierende Eigenschaft und kann z. B. aus Isolierpapier gebildet sein. Ein Teil des Isolierelements 49 ist eine flache Platte und ist, wie in 6, 9 und 10 gezeigt, in z-Richtung gesehen zwischen dem Anschlussabschnitt 412 des Eingangsanschlusses 41 und dem Anschlussabschnitt 422 des Eingangsanschlusses 42 eingefügt. Der gesamte Eingangsanschluss 41 überlappt in z-Richtung gesehen mit dem Isolierelement 49. Im Eingangsanschluss 42 überlappen ein Teil des Pad-Abschnitts 421 und der gesamte Anschlussabschnitt 422 in z-Richtung gesehen mit dem Isolierelement 49. Das Isolierelement 49 isoliert die beiden Eingangsanschlüsse 41 und 42 voneinander. Ein Teil des Isolierelements 49 (ein Teil auf der xl-Seite in x-Richtung) ist mit dem Versiegelungsharz 7 bedeckt.
  • Das Isolierelement 49, wie in 10 dargestellt, weist einen dazwischenliegenden Abschnitt 491 und einen Verlängerungsabschnitt 492 auf. Der dazwischenliegende Abschnitt 491 ist zwischen dem Anschlussabschnitt 412 des Eingangsanschlusses 41 und dem Anschlussabschnitt 422 des Eingangsanschlusses 42 in z-Richtung angeordnet. Der gesamte dazwischenliegende Abschnitt 491 ist zwischen dem Anschlussabschnitt 412 und dem Anschlussabschnitt 422 eingefügt. Der Verlängerungsabschnitt 492 erstreckt sich von dem dazwischenliegenden Abschnitt 491 in Richtung der x2-Seite in x-Richtung als der Anschlussabschnitt 412 und der Anschlussabschnitt 422.
  • Die mehreren Leiterelemente 51 sind jeweils mit den Source-Elektroden 111 der Halbleiterelemente 10A elektrisch verbunden. Jedes Leiterelement 51 verbindet die Source-Elektroden 111 der Halbleiterelemente 10A elektrisch mit dem leitenden Element 22B. Jedes Leiterelement 51 hat eine rechteckige Form, die sich in z-Richtung gesehen in x-Richtung erstreckt. Jedes Leiterelement 51 weist einen ersten Bonding-Abschnitt 511, einen zweiten Bonding-Abschnitt 512 und einen Verbindungsabschnitt 513 auf.
  • Der erste Bonding-Abschnitt 511 ist ein Abschnitt, der über das Pufferelement 8 und die leitende Bonding-Schicht 3 (eine später beschriebene Leiter-Bonding-Schicht 321) mit der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A leitend verbunden ist. Der erste Bonding-Abschnitt 511 überlappt mit der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A in z-Richtung gesehen. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Oberfläche des ersten Bonding-Abschnitts 511 gegenüber dem Halbleiterelement 10A, wie in 13 gezeigt, eine plattierte Schicht 515 auf. Die plattierte Schicht 515 kann auch die andere Oberfläche oder die gesamte Oberfläche des Leiterelements 51 bedecken. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die plattierte Schicht 515 zum Beispiel Ag. Das Material der plattierten Schicht 515 ist nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Länge in z-Richtung (die Dicke) des ersten Bonding-Abschnitts 511 etwa 160 bis 200 um. Die Dicke des ersten Bonding-Abschnitts 511 ist hierauf jedoch nicht beschränkt.
  • Der zweite Bonding-Abschnitt 512 ist ein Abschnitt, der über die leitende Bonding-Schicht 3 (eine später beschriebene Leiter-Bonding-Schicht 322) mit dem leitenden Element 22B gebondet ist. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Oberflächen der zweiten Bonding-Abschnitte 512 gegenüber dem leitenden Element 22B, wie in 13 gezeigt, ebenfalls die plattierte Schicht 515 auf. Die Dicke des zweiten Bonding-Abschnitts 512 ist größer als die Dicke des ersten Bonding-Abschnitts 511. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Länge in z-Richtung (die Dicke) des zweiten Bonding-Abschnitts 512 etwa 500 bis 700 um. Die Dicke des zweiten Bonding-Abschnitts 512 ist hierauf nicht beschränkt.
  • Der Verbindungsabschnitt 513 ist ein Abschnitt, der mit dem ersten Bonding-Abschnitt 511 und dem zweiten Bonding-Abschnitt 512 verbunden ist. Die der z1-Seite in z-Richtung zugewandte Oberfläche des Verbindungsabschnitts 513 ist mit dem Versiegelungsharz 7 in Kontakt. Die Dicke des Verbindungsabschnitts 513, die etwa 160 bis 200 um beträgt, ist die gleiche wie die Dicke des ersten Bonding-Abschnitts 511. Die Dicke des Verbindungsabschnitts 513 ist hierauf nicht beschränkt. Das Leiterelement 51 ist ein Beispiel für ein „erstes Verbindungselement“ oder ein „zweites Verbindungselement“.
  • Die mehreren Pufferelemente 8 verformen sich so, dass die auf jedes Halbleiterelement 10 einwirkende Last während des später beschriebenen Druck- und Heizvorgangs ausgeglichen wird. Die mehreren Pufferelemente 8 weisen eine Vielzahl von Pufferelementen 81 und eine Vielzahl von Pufferelementen 82 auf. Die mehreren Pufferelemente 81 sind jeweils zwischen der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A und dem ersten Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 eingefügt, wie in 12 und 13 dargestellt. Die mehreren Pufferelemente 81 überlappen sich einzeln mit den Source-Elektroden 111 der Halbleiterelemente 10A in z-Richtung gesehen. Die mehreren Pufferelemente 82 sind jeweils zwischen den Source-Elektroden 111 der Halbleiterelemente 10B und den vorstehenden Abschnitten 421c des Eingangsanschlusses 42 eingefügt, wie in 14 und 15 dargestellt. Die mehreren Pufferelemente 82 überlappen sich einzeln mit den Source-Elektroden 111 der Halbleiterelemente 10B in z-Richtung gesehen. Die Pufferelemente 81 und die Pufferelemente 82 werden als Pufferelemente 8 bezeichnet, wenn sie im Folgenden ohne Unterscheidung beschrieben werden.
  • Jedes der mehreren Pufferelemente 8, wie in 13 und 15 dargestellt, hat eine Vorderseite 801 und eine Rückseite 802. Die Vorderseite 801 und die Rückseite 802 sind in z-Richtung voneinander beabstandet und liegen einander gegenüber. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Vorderseite 801 der z2-Seite in z-Richtung zugewandt und liegt dem ersten Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 oder dem vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 gegenüber. Die Rückseite 802 ist der z1-Seite in z-Richtung zugewandt und liegt der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10 gegenüber. Auf der Vorderseite 801 und der Rückseite 802 befinden sich plattierte Schichten 85. Die plattierten Schichten 85 sind in Kontakt mit der Vorderseite 801 oder der Rückseite 802. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die plattierten Schichten z. B. Ag auf. Das Pufferelement 81 und der erste Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 sind, wie in 13 gezeigt, durch Festphasendiffusionsbonding zwischen der auf der Vorderseite 801 des Pufferelements 81 gebildeten plattierten Schicht 85 (mit Ag) und der auf dem ersten Bonding-Abschnitt 511 gebildeten plattierten Schicht 515 (mit Ag) gebondet. Das Pufferelement 82 und der vorstehende Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 sind, wie in 15 gezeigt, durch Festphasendiffusionsbonding zwischen der auf der Vorderseite 801 des Pufferelements 82 gebildeten plattierten Schicht 85 (mit Ag) und der auf dem vorstehenden Abschnitt 421c gebildeten plattierten Schicht 421d (mit Ag) gebondet. Jedes Pufferelement 8 ist, wie in 13 und 15 gezeigt, mit der leitenden Bonding-Schicht 3 an die Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10 gebondet. Jedes Pufferelement 8 kann auch mit dem ersten Bonding-Abschnitt 511 oder dem vorstehenden Abschnitt 421c mit der leitenden Bonding-Schicht 3 gebondet werden. Das Material der plattierten Schicht 85 ist nicht beschränkt.
  • Das Pufferelement 8 weist eine Vickershärte auf, die geringer ist als die Vickershärte des Leiterelements 51 und des Eingangsanschlusses 41, und das Pufferelement 8 ist elektrisch leitfähig. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes Leiterelement 51 und jeder Eingangsanschluss 41 aus Cu gebildet, so dass jedes Pufferelement 8 aus einem Material gebildet ist, dessen Vickershärte geringer als die von Cu ist, wie z. B. Al. Die Vickershärte (Einheit: HV) ist eine Härtekennzahl, die ermittelt wird, indem ein pyramidenförmiger Eindringkörper aus Diamant mit einer Prüfkraft in die Oberfläche des Materials gedrückt und die Prüfkraft durch die Fläche des mit dem Eindringkörper gebildeten Eindrucks geteilt wird. Das Material des Pufferelements 8 ist nicht beschränkt, solange die Vickershärte geringer ist als die Vickershärte des Leiterelements 51 und des Eingangsanschlusses 41. Die Vickershärte jedes Pufferelements 8 ist vorzugsweise gleich oder kleiner als 50 HV und gleich oder größer als 1 HV, was z. B. Sn (Zinn), In (Indium) und Zn (Zink) einschließt. Jedes Pufferelement 8 verformt sich, wenn das jeweilige Leiterelement 51 oder der jeweilige Eingangsanschluss 42 während des Druck- und Heizvorgangs gegen die Halbleiterelemente 10 gedrückt wird, so dass eine ungleichmäßige Belastung der Halbleiterelemente 10 beseitigt werden kann.
  • 16A und 16B sind schematische Darstellungen zur Erläuterung des Zustands, dass die auf jedes der Halbleiterelemente 10 ausgeübte Last aufgrund der Verformung der Pufferelemente 8 während des Druck- und Heizvorgangs gleich ist. 16A zeigt zwei Halbleiterelemente 10A, die auf dem leitenden Element 22A montiert sind, Leiterelemente 51, die zu jedem Halbleiterelement 10A führen, und Pufferelemente 81, die jeweils zwischen dem Halbleiterelement 10A und dem Leiterelementen 51 angeordnet sind. Jedes Pufferelement 81 ist in diesem Stadium noch unverformt. Die Dicke des linken Halbleiterelements 10A ist größer als die des rechten Halbleiterelements 10A, und die Dicke der linken leitenden Bonding-Schicht 3 ist ebenfalls größer als die der rechten leitenden Bonding-Schicht 3. Der Abstand zwischen der Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A und der oberen Fläche des Leiterelements 51 (die der gegenüberliegenden Seite der Halbleiterelemente 10A zugewandte Fläche) ist auf der linken Seite größer als auf der rechten.
  • 16B zeigt den Druckzustand, bei dem ein Druckelement 90 auf jedes Leiterelement 51 drückt. Das Pufferelement 81 oberhalb des linken Halbleiterelements 10A wird durch den Druck in eine Presspassform verformt. Dadurch wird die Dicke des Pufferelements 81 verringert, und der Abstand zwischen der Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A und der oberen Fläche des Leiterelements 51 ist zwischen der linken und der rechten Seite im Wesentlichen gleich. Die auf das linke Halbleiterelement 10A und die auf das rechte Halbleiterelement 10A wirkende Last ist im Wesentlichen gleich, so dass die beiden Halbleiterelemente 10A gleich belastet werden.
  • Keines der Pufferelemente 8 muss sich vor der Druckbeaufschlagung und Erhitzung verformen und die Form beibehalten. Andererseits kann sich jedes der mehreren Pufferelemente 8 während des Druck- und Heizvorgangs verformen. 12 und 13 zeigen das verformte Pufferelement 81. In der vorliegenden Ausführungsform hat das vorverformte Pufferelement 81 in z-Richtung gesehen eine rechteckige Form mit der gleichen Größe wie der erste Bonding-Abschnitt 511 der Leiterelemente 51. Das Pufferelement 81 weist, wie in 12 dargestellt, eine Ausbuchtung mit einer Außenlinie auf, die kurvilinear aufgrund des Presssitzes durch den Druck ist. Der Querschnitt der Pufferelemente 81 hat, wie in 13 dargestellt, eine nach außen vorstehende Form mit beiden Enden, die in den zur z-Richtung orthogonalen Richtungen gebogen sind. Das Pufferelement 81 weist, wie in 12 und 13 dargestellt, einen ersten Abschnitt 81a und einen zweiten Abschnitt 81b auf. Der erste Abschnitt 81a ist ein Abschnitt, der in z-Richtung gesehen mit dem Leiterelement 51 überlappt. Der zweite Abschnitt 81b ist ein Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt 81a verbunden ist und in z-Richtung gesehen über das Leiterelement 51 hinausragt. In den 12 und 13 ist der zweite Abschnitt 81b schraffiert dargestellt. In 13 ist die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 81a und dem zweiten Abschnitt 81b durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet.
  • 14 und 15 zeigen das verformte Pufferelement 82. In der vorliegenden Ausführungsform haben die vorverformten Pufferelemente 81 in er z-Richtung gesehen eine rechteckige Form mit der gleichen Größe wie jeder vorstehende Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42. Das Pufferelement 82 weist, wie in 14 dargestellt, eine Ausbuchtung mit einer Außenlinie auf, die kurvilinear aufgrund des Presssitzes durch den Druck ist. Der Querschnitt des Pufferelements 82 hat, wie in 15 dargestellt, eine nach außen vorstehende Form mit beiden Enden, die in den zur z-Richtung orthogonalen Richtungen gebogen sind. Das Pufferelement 82 weist, wie in 14 und 15 dargestellt, einen ersten Abschnitt 82a und einen zweiten Abschnitt 82b auf. Der erste Abschnitt 82a ist ein Abschnitt, der in z-Richtung gesehen mit dem Eingangsanschluss 42 überlappt. Der zweite Abschnitt 82b ist ein Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt 82a verbunden ist und in z-Richtung gesehen über den Eingangsanschluss 42 hinausragt. In 14 ist der zweite Abschnitt 82b schraffiert dargestellt. In 15 ist die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 82a und dem zweiten Abschnitt 82b durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet.
  • Die Dicke (die Länge in z-Richtung) T1 des Pufferelements 8 ist, wie in 13 und 15 gezeigt, gleich oder größer als 10 % und gleich oder kleiner als 30 % der Dicke (der Länge in z-Richtung) T2 des Halbleiterelements 10. Die Dicke T1 des Pufferelements 81 ohne Verformung (vor der Verformung) ist ebenfalls gleich oder größer als 10% und gleich oder kleiner als 30% der Dicke T2. Wenn die Dicke T1 zu gering ist, führt die Verformung nicht zum Ausgleich der Lasten. Andererseits sollte die Dicke T1 nicht zu groß sein, um den Materialbedarf zu reduzieren. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Dicke T2 etwa 350 bis 370 um, während die Dicke T1 des Pufferelements 8 ohne die Verformung (vor der Verformung) etwa 50 bis 100 um beträgt. Die Dicke T1 ist nicht begrenzt, sondern kann in geeigneter Weise festgelegt werden. Die Dicke T1 muss eine bestimmte Größe haben und wird auf 50 bis 100% der Dicke T2 ausgelegt, wenn die Dicke T2 gering ist (z.B. 100 µm). Jedes Pufferelement 8 stellt ein Beispiel für ein „erstes Element“ oder ein „zweites Element“ dar.
  • Jede der mehreren leitenden Bonding-Schichten 3 ist aus einem durch den Sinterprozess geformten Sintermetall gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Material jeder leitenden Bonding-Schicht 3 z. B. aus gesintertem Silber. Das Material, aus dem jede leitende Bonding-Schicht 3 gebildet ist, ist nicht hierauf beschränkt, sondern kann auch ein anderes metallische Sinter-Element wie z. B. gesintertes Kupfer sein. Jede leitende Bonding-Schicht 3 ist porös mit einer Anzahl von Mikroporen, und in der vorliegenden Ausführungsform sind die Mikroporen Hohlräume, aber die Mikroporen können z. B. auch mit Epoxidharz gefüllt sein. Das heißt, jede leitende Bonding-Schicht 3 kann ein gesintertes Metall sein, das ein Epoxidharz aufweist. Ist der Anteil des Epoxidharzes jedoch hoch, verringert sich die Leitfähigkeit der leitenden Bonding-Schicht 3. Somit wird der Gehalt des Epoxidharzes unter Berücksichtigung der Stromstärke in den Halbleiterbauelementen A1 bestimmt. Jede leitende Bonding-Schicht 3 wird durch Sintern eines metallischen Materials gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform hat der Querschnitt jeder leitenden Bonding-Schicht 3, wie beispielsweise in 13 und 15 gezeigt, eine rechteckige Form, kann aber auch eine trapezförmige Form, eine an den Seiten gekrümmte Form oder eine mit einer Ausrundung versehene Form haben.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weisen die mehreren leitenden Bonding-Schichten 3 mehrere Element-Bonding-Schichten 31A und 31B, mehrere Leiter-Bonding-Schichten 321 und 322 und mehrere Anschluss-Bonding-Schichten 33 auf.
  • Jede der mehreren Element-Bonding-Schichten 31A dient zum Bonden des jeweiligen Halbleiterelements 10A an das leitende Element 22A. Jede Element-Bonding-Schicht 31A ist, wie in 13 gezeigt, zwischen der Elementrückseite 102 des jeweiligen Halbleiterelements 10A und dem leitenden Element 22A angeordnet und macht die Drain-Elektroden 113 der Halbleiterelemente 10A mit dem leitenden Element 22A leitend. Jede Element-Bonding-Schicht 31A hat eine Dicke von etwa 30 bis 100 um. Die Dicke der Element-Bonding-Schicht 31A ist nicht hierauf beschränkt.
  • Jede der mehreren Element-Bonding-Schichten 31B dient zum Bonden des jeweiligen Halbleiterelements 10B an das leitende Element 22B. Jede Element-Bonding-Schicht 31B ist, wie in 15 gezeigt, zwischen der Elementrückseite 102 des jeweiligen Halbleiterelements 10B und dem leitenden Element 22B angeordnet und macht die Drain-Elektroden 113 der Halbleiterelemente 10B mit dem leitenden Element 22B leitend. Jede Element-Bonding-Schicht 31B hat eine Dicke von etwa 30 bis 100 um, ähnlich wie jede Element-Bonding-Schicht 31A. Die Dicke der Element-Bonding-Schicht 31B ist hierauf nicht beschränkt. Die Element-Bonding-Schichten 31A und 31B stellen ein Beispiel für eine „zweite leitende Bonding-Schicht“ dar.
  • Jede der mehreren Leiter-Bonding-Schichten 321 und 322 dient zum Bonden der jeweiligen Leiterelemente 51.
  • Jede der mehreren Element-Bonding-Schichten 321 dient, wie in 11 bis 13 gezeigt, zum Bonden der Pufferelemente 81, die an den ersten Bonding-Abschnitt 511 jedes Leiterelements 51 gebondet sind, an die Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A. Jede Leiter-Bonding-Schicht 321 ist zwischen der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A und dem ersten Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 dazwischengeschoben und macht die Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A leitend mit dem Leiterelement 51. Jede Leiter-Bonding-Schicht 321 hat eine Dicke von etwa 30 bis 100 um. Die Dicke jeder Leiter-Bonding-Schicht 321 ist hierauf nicht beschränkt. Die Leiter-Bonding-Schicht 321 ist ein Beispiel für eine „leitende Bonding-Schicht“.
  • Jede der Vielzahl von Leiter-Bonding-Schichten 322 dient, wie in 11 gezeigt, zum Bonden des zweiten Bonding-Abschnitts 512 des jeweiligen Leiterelements 51 an das leitende Element 22B. Jede Leiter-Bonding-Schicht 322 ist zwischen dem zweiten Bonding-Abschnitt 512 des jeweiligen Leiterelements 51 und dem leitenden Element 22B angeordnet und macht die Leiterelemente 51 mit dem leitenden Element 22B leitend. Jede Leiter-Bonding-Schicht 322 hat eine Dicke von etwa 30 bis 100 um. Die Dicke jeder Leiter-Bonding-Schicht 322 ist hierauf nicht beschränkt.
  • Die mehreren Anschluss-Bonding-Schichten 33 dienen, wie in 14 und 15 gezeigt, zum Bonden des Pufferelements 82, das an jeden vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 gebondet ist, an die Source-Elektrode 111 jedes Halbleiterelements 10B. Jede Anschluss-Bonding-Schicht 33 ist zwischen der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10B und dem jeweiligen vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 angeordnet und macht die Source-Elektroden 111 der Halbleiterelemente 10B leitend mit dem Eingangsanschluss 42. Jede Anschluss-Bonding-Schicht 33 hat eine Dicke von etwa 30 bis 100 um. Die Dicke der Anschluss-Bonding-Schicht 33 ist hierauf nicht beschränkt. Die Anschluss-Bonding-Schicht 33 ist ein Beispiel für eine „leitende Bonding-Schicht“.
  • Jeder der mehreren Drähte 6 ist ein sogenannter Bonddraht. Jeder Draht 6 ist leitend und ist z. B. aus Al, Au oder Cu. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die mehreren Drähte 6, wie in 4 und 5 dargestellt, eine Vielzahl von Gate-Drähten 61, eine Vielzahl von Detektionsdrähten 62, ein Paar erster Verbindungsdrähte 63 und ein Paar zweiter Verbindungsdrähte 64 auf.
  • Jeder der mehreren Gate-Drähte 61 ist, wie in 4 und 5 dargestellt, mit einem Ende an die Gate-Elektrode 112 eines jeweiligen Halbleiterelements 10 gebondet und mit dem anderen Ende an eine der beiden Gate-Schichten 24A und 24B. Die Vielzahl der Gate-Drähte 61 weist diejenigen auf, die die Gate-Elektrode 112 jedes Halbleiterelements 10A mit der Gate-Schicht 24A leitend machen, und diejenigen, die die Gate-Elektrode 112 jedes Halbleiterelements 10B mit der Gate-Schicht 24B leitend machen.
  • Jeder der mehreren Detektionsdrähte 62 ist, wie in 4 und 5 gezeigt, mit einem Ende an die Source-Elektrode 111 eines jeweiligen Halbleiterelements 10 gebondet und mit dem anderen Ende an eine der beiden Detektionsschichten 25A und 25B. Die Vielzahl der Detektionsdrähte 62 weist diejenigen, die die Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A mit der Detektionsschicht 25A leitend machen, und diejenigen, die die Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10B mit der Detektionsschicht 25B leitend machen, auf.
  • Das Paar der ersten Verbindungsdrähte 63, wie in 4 und 5 dargestellt, hat einen Draht, der die Gate-Schicht 24A und den Gate-Anschluss 44A verbindet, und einen anderen, der die Gate-Schicht 24B und den Gate-Anschluss 44B verbindet. Einer der beiden ersten Verbindungsdrähte 63 ist mit einem Ende an die Gate-Schicht 24A und mit dem anderen Ende an den Pad-Abschnitt 441 des Gate-Anschlusses 44A gebondet und macht die Gate-Schicht 24A mit dem Gate-Anschluss 44A leitend. Der andere des Paares der ersten Verbindungsdrähte 63 ist mit einem Ende an die Gate-Schicht 24B und mit dem anderen Ende an den Pad-Abschnitt 441 des Gate-Anschlusses 44B gebondet und macht die Gate-Schicht 24B mit dem Gate-Anschluss 44B leitend.
  • Das Paar der zweiten Verbindungsdrähte 64, wie in 4 und 5 dargestellt, hat einen Draht, der die Detektionsschicht 25A und den Detektionsanschluss 45A verbindet, und einen anderen, der die Detektionsschicht 25B und den Detektionsanschluss 45B verbindet. Einer der beiden zweiten Verbindungsdrähte 64 ist mit einem Ende an die Detektionsschicht 25A und mit dem anderen Ende an den Pad-Abschnitt 451 des Detektionsanschlusses 45A gebondet und macht die Detektionsschicht 25A mit dem Detektionsanschluss 45A leitend. Der andere des Paares der zweiten Verbindungsdrähte 64 ist mit einem Ende an die Detektionsschicht 25B und mit dem anderen Ende an den Pad-Abschnitt 451 des Detektionsanschlusses 45B gebondet und macht die Detektionsschicht 25B mit dem Detektionsanschluss 45B leitend.
  • Das Versiegelungsharz 7 bedeckt, wie in 1, 3, 4 und 6 bis 10 gezeigt, die Vielzahl der Halbleiterelemente 10, einen Teil des Trägersubstrats 20, die Vielzahl der leitenden Bonding-Schichten 3, einen Teil jedes Anschlusses 40, die Vielzahl der Leiterelemente 51 und die Vielzahl der Drähte 6. Das Versiegelungsharz 7 kann z. B. ein Epoxidharz sein. Das Versiegelungsharz 7 hat, wie in 1, 3, 4 und 6 bis 10 gezeigt, eine Harzvorderseite 71, eine Harzrückseite 72 und eine Vielzahl von Harzseitenflächen 731 bis 734.
  • Die Harzvorderseite 71 und die Harzrückseite 72 sind in z-Richtung voneinander beabstandet und liegen einander gegenüber. Die Harzvorderseite 71 ist der z2-Seite in z-Richtung zugewandt, und die Harzrückseite 72 ist der z1-Seite in z-Richtung zugewandt. Die Harzrückseite 72 hat, wie in 7 gezeigt, eine Rahmenform, die die Rückseite 212 des Isoliersubstrats 21 in z-Richtung gesehen umgibt. Die Rückseite 212 des Isoliersubstrats 21 liegt von der Harzrückseite 72 frei. Jede der mehreren Harzseitenflächen 731 bis 734 ist sowohl mit der Harzvorderseite 71 als auch mit der Harzrückseite 72 verbunden und liegt in z-Richtung zwischen der Harzvorderseite 71 und der Harzrückseite 72. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Harzseitenflächen 731 und 732 in x-Richtung beabstandet und einander gegenüberliegend. Die Harzseitenfläche 731 ist der x2-Seite in x-Richtung zugewandt, während die Harzseitenfläche 732 der xl-Seite in x-Richtung zugewandt ist. Die Harzseitenflächen 733 und 734 sind in y-Richtung beabstandet und einander gegenüberliegend. Die Harzseitenfläche 733 ist der y2-Seite in y-Richtung zugewandt, während die Harzseitenfläche 734 der y1-Seite in y-Richtung zugewandt ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform enthält das Versiegelungsharz 7, wie in 6, 7 und 10 gezeigt, eine Vielzahl von Vertiefungen 75, von denen jede von der Harzrückseite 72 in z-Richtung zurückgesetzt ist. Das Versiegelungsharz 7 muss keine Vertiefungen 75 aufweisen. Jede der mehreren Vertiefungen 75 erstreckt sich in y-Richtung und verläuft in y-Richtung von der Kante auf der y1-Seite zu der Kante auf der y2-Seite der Harzrückseite, wenn in z-Richtung betrachtet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die mehreren Vertiefungen 75 jeweils dreimal auf der Rückseite 212 des Isoliersubstrats 21 entlang der x-Richtung, gesehen in z-Richtung, ausgebildet.
  • In Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements A1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Zunächst wird das Trägersubstrat 20 vorbereitet. Im Schritt der Vorbereitung des Trägersubstrats 20 (Schritt der Vorbereitung des Trägersubstrats) werden die mehreren leitenden Elemente 22 (leitende Elemente 22A und 22B) getrennt voneinander auf das Isoliersubstrat 21 gebondet. Dann werden die beiden Isolierschichten 23A und 23B, die beiden Gate-Schichten 24A und 24B, die beiden Detektionsschichten 25A und 25B und die mehreren Basisabschnitte 29 auf die leitenden Elemente 22A und 22B gebondet.
  • Als Nächstes werden die mehreren Leiterelemente 51 vorbereitet. Beim Vorbereiten der Leiterelemente 51 (Vorbereitungsschritt für die Leiter) werden die Leiterelemente 51 durch Metallverarbeitung, wie z. B. Walzen, für ein Metallblech geformt, dessen Bestandteil Cu oder eine Cu-Legierung ist. Anschließend werden die plattierten Schichten 515 auf jedem Leiterelement 51 gebildet. Dann wird jedes Pufferelement 81 mit der plattierten Schicht 85 auf dem ersten Bonding-Abschnitt 511 der Leiterelemente 51 gebondet. Das Bonding erfolgt durch Festphasendiffusionsbonding zwischen der plattierten Schicht 85 (mit Ag), die auf der Vorderseite 801 des Pufferelements 81 gebildet wird, und der plattierten Schicht 515 (mit Ag), die auf dem ersten Bonding-Abschnitt 511 gebildet wird.
  • Anschließend wird eine Vielzahl von metallischen Sinter-Elementen 301A gebildet. Jedes metallische Sinter-Element 301 ist eine Basis der Element-Bonding-Schichten 31A und 31B. In der vorliegenden Ausführungsform wird als metallisches Sinter-Element 301 jeweils ein pastenartiges (pastenförmigs) Silber verwendet. Das pastenartige Sintersilber ist eine Mischung aus mikro- oder nanoskaligen Silberpartikeln in einem Lösungsmittel. In der vorliegenden Ausführungsform weist das Lösungsmittel des gesinterten Silbers kein (oder kaum) Epoxidharz auf. Beim Formen der metallischen Sinter-Elemente 301 (erster Schritt der Formung des metallischen Sinter-Elements) wird jedes metallische Sinter-Element 301 auf die leitenden Elemente 22A und 22B aufgebracht, z. B. durch Siebdruck unter Verwendung einer Maske. Jedes auf das leitende Element 22A aufgebrachte metallische Sinter-Element 301 wird später zur Element-Bonding-Schicht 31A des Halbleiterbauelements A1, und jedes auf das leitende Element 22B aufgebrachte metallische Sinter-Element 301 wird später zur Element-Bonding-Schicht 31B des Halbleiterbauelements A1. Das Verfahren zur Herstellung der Vielzahl von metallischen Sinter-Elementen 301 ist nicht auf den oben beschriebenen Siebdruck beschränkt. Das metallische Sinter-Element 301 kann z. B. durch einen Spender aufgebracht werden. Die Dicke des aufgebrachten metallischen Sinter-Elements 301 beträgt etwa 50 bis 110 µm.
  • Anschließend werden die mehreren metallischen Sinter-Elemente 301 getrocknet. Bei der Durchführung des Trocknungsprozesses (Trocknungsschritt) wird jedes metallische Sinter-Element 301 für etwa 20 Minuten auf eine Temperatur von etwa 130 °C erhitzt. Die Heizbedingungen sind nicht hierauf beschränkt. Dabei wird das Lösungsmittel der einzelnen metallischen Sinter-Elemente 301 verdampft.
  • Anschließend wird entweder ein Halbleiterelement 10A oder ein Halbleiterelement 10B auf jedes der mehreren metallischen Sinter-Elemente 301 gesetzt. Genauer gesagt, wird ein Halbleiterelement 10A auf jedes der Vielzahl von metallischen Sinter-Elementen 301, die auf dem leitenden Element 22A ausgebildet sind, und ein Halbleiterelement 10B auf jedes der Vielzahl von metallischen Sinter-Elementen 301, die auf dem leitenden Element 22B ausgebildet sind, aufgebracht. Bei Aufbringen der Halbleiterelemente 10A und 10B (Montageschritt) wird jedes Halbleiterelement 10A auf dem leitenden Element 22A so aufgebracht, dass das leitende Element 22A und die Elementrückseite 102 des Halbleiterelements 10A einander gegenüberliegen. Außerdem ist jedes Halbleiterelement 10B auf dem leitenden Element 22B so angebracht, dass das leitende Element 22B und die Elementrückseite 102 des Halbleiterelements 10B einander zugewandt sind.
  • Anschließend werden die metallischen Sinter-Elemente 302 auf der Source-Elektrode 111 jedes der Halbleiterelemente 10A und 10B und den leitenden Elementen 22A und 22B gebildet. Jedes der metallischen Sinter-Elemente 302 bildet die Basis der Leiter-Bonding-Schichten 321 und 322 und einer Anschluss-Bonding-Schicht 33. In der vorliegenden Ausführungsform wird als metallisches Sinter-Element 302 jeweils ein gesintertes Silber als Vorform verwendet. Das vorgeformte Sintersilber wird z.B. nach dem Trocknen des oben beschriebenen pastenartigen Sintersilbers in eine vorgegebene Form gebracht. Das vorgeformte gesinterte Silber kann nach der Formgebung in eine vorbestimmte Form einer Trocknungsbehandlung unterzogen werden. Beim Bilden der metallischen Sinter-Elemente 302 (zweiter Schritt der Bildung der metallischen Sinter-Elemente) wird die Vielzahl der metallischen Sinter-Elemente 302 einzeln auf der Source-Elektrode 111 jedes der Halbleiterelemente 10A und 10B bzw. auf dem leitenden Element 22B angeordnet. Das auf der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A gebildete metallische Sinter-Element 302 wird später die Leiter-Bonding-Schicht 321 des Halbleiterbauelements A1, und das auf dem leitenden Element 22B gebildete metallische Sinter-Element 302 wird später die Element-Bonding-Schicht 322 des Halbleiterbauelements A1. Außerdem wird das metallische Sinter-Element 302, das auf der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10B gebildet wird, später zur Anschluss-Bonding-Schicht 33 des Halbleiterbauelements A1. Die Dicke des aufgebrachten metallischen Sinter-Elements 302 beträgt etwa 50 bis 110 µm.
  • Als Nächstes wird jedes Halbleiterelement 10A mit dem leitenden Element 22B verbunden, indem ein Leiterelement 51 verwendet wird, das bei der Vorbereitung des Leiters vorbereitet wurde, und an das das Pufferelement 81 am ersten Verbindungsabschnitt 511 gebondet wird. In diesem Schritt (Verbindungsschritt), bei dem das Leiterelement 51 zur Verbindung verwendet wird, ist das Leiterelement 51 so angeordnet, dass der erste Bonding-Abschnitt 511 und das Pufferelement 81 in z-Richtung gesehen mit dem auf der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A ausgebildeten Sinter-Element 302 überlappt, und dass der zweite Bonding-Abschnitt 512 in z-Richtung gesehen mit dem auf dem leitenden Element 22B ausgebildeten Sinter-Element 302 überlappt.
  • Anschließend wird die Vielzahl der Anschlüsse 40 gebondet. Beim Bonden des Eingangsanschlusses 41 werden die Kammzahnabschnitte 411a auf die Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A gebondet. Das Bonding kann durch Laserschweißen oder Ultraschallschweißen erfolgen. Beim Bonden des Ausgangsanschlusses 43 werden die Kammzahnabschnitte 431a mit der Vorderseite 221B des leitenden Elements 22B gebondet. Das Bonding kann durch Laserschweißen oder Ultraschallschweißen erfolgen. Beim Bonden des Eingangsanschlusses 42 werden der Eingangsanschluss 41 und die Blockelektrode 48 mit dem dazwischen liegenden Isolierelement 49 gebondet. Das Paar Gate-Anschlüsse 44A und 44B, das Paar Detektionsanschlüsse 45A und 45B, die Vielzahl von Blindanschlüssen 46 und das Paar Seitenanschlüsse 47A und 47B sind auf einem Leiterrahmen ausgebildet, sodass sie miteinander verbunden sind. Dann werden Abschnitte des Leiterrahmens, die den Seitenanschlüssen 47A und 47B entsprechen, mit der Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A bzw. der Vorderseite 221B des leitenden Elements 22B gebondet. Das Bonding kann durch Laserschweißen oder Ultraschallschweißen erfolgen.
  • Anschließend wird der Eingangsanschluss 42 mit jedem Halbleiterelement 10B verbunden. Jeder vorstehende Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 weist die plattierte Schicht 421d auf, und das Pufferelement 82 ist daran gebondet. Das Bonding zwischen dem vorstehenden Abschnitt 421c und dem Pufferelement 82 erfolgt durch Festphasendiffusionsbonding zwischen der plattierten Schicht 85 (mit Ag), die auf der Vorderseite 801 jedes Pufferelements 82 ausgebildet ist, und der plattierten Schicht 421d (mit Ag), die auf jedem vorstehenden Abschnitt 421c ausgebildet ist. Der Eingangsanschluss 42 wird auf den Eingangsanschluss 41 aufgesetzt mit dem Isolierelement 49 dazwischenliegend. Zu diesem Zeitpunkt wird der Eingangsanschluss 42 so platziert, dass die Vielzahl der vorstehenden Abschnitte 421c und die Pufferelemente 81 jeweils mit den auf der Source-Elektrode 111 jedes Halbleiterelements 10B gebildeten metallischen Sinter-Elementen 302 überlappen.
  • Anschließend werden die metallischen Sinter-Elemente 301 und 302 durch einen Druck- und Heizvorgang in gesinterte Metalle umgewandelt. Bei dem Druck- und Erwärmungsprozess (Druck- und Erwärmungsschritt) wird die Druckkraft, wie in 16A und 16B gezeigt, auf die Vielzahl der metallischen Sinter-Elemente 301 und 302 durch Pressen jedes Leiterelements 51 mit dem Druckelement 90 aufgebracht. Zu diesem Zeitpunkt können sich einige der Pufferelemente 81 verformen, um die Position in z-Richtung einer oberen Fläche jedes Leiterelements 51 auf die gleichen Ebenen zu bringen (16B). Dadurch wird die auf jedes Halbleiterelement 10A wirkende Last ausgeglichen. Das Druckelement 90 oder ein anderes Druckelement als das Druckelement 90 kann gleichzeitig gegen den Eingangsanschluss 42 drücken, so dass die Druckkraft auf die Vielzahl der metallischen Sinter-Elemente 301 und 302 ausgeübt wird. Zu diesem Zeitpunkt können sich einige der Pufferelemente 82 verformen, um die Position in z-Richtung einer oberen Fläche (der einander gegenüberliegenden Fläche des Halbleiterelements 10B) jedes vorstehenden Abschnitts 421c des Eingangsanschlusses 42 auf das gleiche Level zu bringen. Dadurch wird die auf jedes Halbleiterelement 10B wirkende Last ausgeglichen. Anschließend werden die über die Leiterelemente 51 gepressten metallischen Sinter-Elemente 301 und 302 und die über den Eingangsanschluss 42 gepressten metallischen Sinter-Elemente 301 und 302 bei einer Temperatur von z. B. etwa 250 °C für etwa 90 Sekunden erhitzt. Die Heizbedingungen sind nicht hierauf beschränkt. Infolgedessen werden in jedem der mehreren metallischen Sinter-Elementen 301 und 302 die Silberpartikel miteinander gebondet, um gesinterte Metalle zu bilden. Die gesinterten Metalle zwischen den Halbleiterelementen 10A und dem leitenden Element 22A entsprechen den Element-Bonding-Schichten 31A des Halbleiterbauelements A1, und die gesinterten Metalle zwischen den Halbleiterelementen 10B und dem leitenden Element 22B entsprechen den Element-Bonding-Schichten 31B des Halbleiterbauelements A1. Die gesinterten Metalle zwischen den ersten Bonding-Abschnitten 511 der Leiterelemente 51 und den Halbleiterelementen 10A entsprechen den Leiter-Bonding-Schichten 321 des Halbleiterbauelements A1. Die gesinterten Metalle zwischen den zweiten Bonding-Abschnitten 512 der Leiterelemente 51 und dem leitenden Element 22B entsprechen den Leiter-Bonding-Schichten 322 des Halbleiterbauelements A1. Die gesinterten Metalle zwischen den vorstehenden Abschnitten 421c des Eingangsanschlusses 42 und den Halbleiterelementen 10B entsprechen den Anschluss-Bonding-Schichten 33 des Halbleiterbauelements A1.
  • Anschließend werden die Drähte 6 geformt. Beim Formen der Drähte 6 (Drahtformungsschritt) wird beispielsweise ein bekannter Drahtbonder verwendet. Beim Formen der Drähte werden mehrere Gate-Drähte 61 gebildet, die jeweils die Gate-Elektrode 112 jedes Halbleiterelements 10A und die Gate-Schicht 24A verbinden, sowie mehrere Gate-Drähte 61, die jeweils die Gate-Elektrode 112 jedes Halbleiterelements 10B und die Gate-Schicht 24B verbinden. Ferner werden eine Vielzahl von Detektionsdrähten 62, die jeweils die Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A und die Detektionsschicht 25A verbinden, sowie eine Vielzahl von Detektionsdrähten 62, die jeweils die Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10B und die Detektionsschicht 25B verbinden, gebildet. Ferner werden die ersten Verbindungsdrähte 63, die jeweils die Gate-Schicht 24A und den Gate-Anschluss 44A verbinden, und die ersten Verbindungsdrähte 63, die jeweils die Gate-Schicht 24B und den Gate-Anschluss 44B verbinden, gebildet. Dann werden die zweiten Verbindungsdrähte 64, die jeweils die Detektionsschicht 25A und den Detektionsanschluss 45A verbinden, und die zweiten Verbindungsdrähte 64, die jeweils die Detektionsschicht 25B und den Detektionsanschluss 45B verbinden, gebildet. Die Reihenfolge der Bildung der mehreren Drähte 6 ist nicht speziell festgelegt.
  • Anschließend wird das Versiegelungsharz 7 geformt. Beim Formen des Versiegelungsharzes 7 (Harzformungsschritt) wird z. B. Transfermolding durchgeführt. Das Versiegelungsharz 7 ist z. B. ein Epoxidharz. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Versiegelungsharz 7 so geformt, dass es die Vielzahl der Halbleiterelemente 10, einen Teil des Trägersubstrats 20, die Vielzahl der leitenden Bonding-Schichten 3, einen Teil der mehreren Anschlüsse 40, die Vielzahl der Leiterelemente 51 und die Vielzahl der Drähte 6 bedeckt. Ein Teil jedes Anschlusses 40 und ein Teil des Trägersubstrats 20 (insbesondere die Rückseite 212 des Isoliersubstrats 21) liegen von dem gebildeten Versiegelungsharz 7 frei.
  • Danach werden unnötige Abschnitte der Vielzahl von Anschlüssen 40 (z. B. ein Teil des Leiterrahmens) abgeschnitten oder die Vielzahl von Anschlüssen 40 gebogen, wodurch das in 1 bis 15 dargestellte Halbleiterbauelement A1 entsteht. Man beachte, dass das obige Herstellungsverfahren ein Beispiel ist und die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist und die Reihenfolge nach Bedarf getauscht werden kann.
  • Als Nächstes werden die Funktionsweise und die Wirkung des Halbleiterbauelements A1 beschrieben.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Pufferelement 81 zwischen dem ersten Bonding-Abschnitt 511 jedes Leiterelements 51 und der Source-Elektrode 111 jedes Halbleiterelements 10A eingefügt. Das Pufferelement 81 enthält Al und hat eine geringere Vickershärte als das Leiterelement 51 aus Cu. Einige der Pufferelemente 81 werden durch den Druck gepresst und dünner gemacht, wenn jedes Leiterelements 51 während des Druck- und Heizvorgangs durch das Druckelement 90 zusammengedrückt wird, wodurch die Position einer oberen Fläche jedes leitenden Elements 51 in der z-Richtung (der Abstand zwischen der Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A und der oberen Fläche jedes leitenden Elements 51) ungefähr auf dem gleichen Level liegt. Dadurch wird die auf jedes Halbleiterelement 10A ausgeübte Last gleichmäßig verteilt, sodass eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10A vermieden wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Pufferelement 82 auch zwischen jedem vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 bzw. der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10B eingefügt. Das Pufferelement 82 enthält Al und hat eine geringere Vickershärte als der Eingangsanschluss 42 aus Cu. Einige der Pufferelemente 82 werden durch Druck zusammengedrückt und dünner gemacht, wenn der Eingangsanschluss 42 während des Druck- und Heizvorgangs durch das Druckelement 90 zusammengedrückt wird, wodurch die Position einer oberen Fläche jedes vorstehenden Abschnitts 421c in der z-Richtung (der Abstand zwischen der Vorderseite 221B des leitenden Elements 22B und der oberen Fläche jedes vorstehenden Abschnitts 421c) ungefähr auf dem gleichen Level liegt. Dadurch wird die auf jedes Halbleiterelement 10B ausgeübte Last gleichmäßig verteilt, sodass eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10B vermieden wird.
  • Bei der vorliegenden Ausführung sind die plattierten Schichten 85, die Ag enthalten, auf allen Oberflächen der Vorderseite 801 und der Rückseite 802 jedes Pufferelements 8 ausgebildet. Ferner ist die plattierte Schicht 515, die Ag enthält, auf dem ersten Bonding-Abschnitt 511 jedes Leiterelements 51 ausgebildet, und die plattierte Schicht 421d, die Ag enthält, ist auf jedem vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 ausgebildet. So kann jedes Pufferelement 8 mit dem ersten Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 oder dem vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 durch Ag-Festphasendiffusionsbonding gebondet werden. Die Source-Elektrode 111 jedes Halbleiterelements 10 weist die plattierte Schicht 515 auf, deren äußerste Schicht mit einer Au-Schicht laminiert ist. Dies ermöglicht es, jedes Pufferelement 8 mit der leitenden Bonding-Schicht 3 aus gesintertem Silber fest mit der Source-Elektrode 111 des jeweiligen Halbleiterelements 10 zu bonden. Jedes Pufferelement 8 kann auch mit dem ersten Bonding-Abschnitt 511 oder dem vorstehenden Abschnitt 421c mit der leitenden Bonding-Schicht 3 fest gebondet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden das metallische Sinter-Element 301, das unter jedem Halbleiterelement 10A gebildet wird, und das metallische Sinter-Element 302, das auf jedem Halbleiterelement 10A gebildet wird, gleichzeitig zur Druckbeaufschlagung und Erwärmung verarbeitet. Das heißt, die Element-Bonding-Schichten 31A und die Leiter-Bonding-Schichten 321 werden gleichzeitig gesintert. Die metallischen Sinter-Elemente 301 und 302 werden in einem einzigen Druck- und Heizvorgang zu Element-Bonding-Schichten 31A und Leiter-Bonding-Schichten 321 geformt, wodurch die Ertragsfähigkeit des Halbleiterbauelements A1 verbessert wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden das metallische Sinter-Element 301, das unter jedem Halbleiterelement 10B gebildet wird, und das metallische Sinter-Element 302, das auf jedem Halbleiterelement 10B gebildet wird, gleichzeitig zur Druckbeaufschlagung und Erwärmung verarbeitet. Das heißt, die Element-Bonding-Schichten 31B und die Anschluss-Bonding-Schichten 33 werden gleichzeitig gesintert. Die metallischen Sinter-Elemente 301 und 302 werden in die Element-Bonding-Schichten 31B und die Anschluss-Bonding-Schichten 33 mit einem einzigen Druck- und Heizvorgang geformt, wodurch die Ertragsfähigkeit des Halbleiterbauelements A1 verbessert wird.
  • Die Element-Bonding-Schichten 31A und 31B werden aus dem metallischen Sinter-Element 301 gebildet, bei dem es sich um ein pastenartiges Sintersilber handelt. Das pastenartige Sintersilber ist billiger als ein vorgeformtes Sintersilber. So lassen sich die Herstellungskosten bei dem Halbleiterbauelement A1 weiter senken. In der vorliegenden Ausführungsform kann jede der Element-Bonding-Schichten 31A und 31B aus dem vorgeformten Sintersilber gebildet werden. Als metallisches Sinter-Element 301 kann also vorgeformtes Sintersilber verwendet werden. In diesem Fall entfällt das Trocknen des pastenartigen Sintersilbers, wodurch die Ertragsfähigkeit des Halbleiterbauelements A1 verbessert wird.
  • Die vorliegende Ausführungsform beschreibt den Fall, dass die metallischen Sinter-Elemente 301, die unter jedem Halbleiterelement 10 gebildet werden, und die metallischen Sinter-Elemente 302, die auf jedem Halbleiterelement 10 gebildet werden, gleichzeitig für die Druckbeaufschlagung und die Erwärmung verarbeitet werden, aber die Offenbarung ist hierauf nicht beschränkt. Die metallischen Sinter-Elemente 301, die unter jedem Halbleiterelement 10 gebildet werden, und die metallischen Sinter-Elemente 302, die auf jedem Halbleiterelement 10 gebildet werden, können für die Druckbeaufschlagung und Erhitzung getrennt verarbeitet werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform beschreibt den Fall, dass die leitende Bonding-Schicht 3 das Sintermetall enthält, ist aber hierauf nicht beschränkt. Die leitende Bonding-Schicht 3 kann z. B. eine Silberpaste sein.
  • 17 bis 28B zeigen weitere Ausführungsformen. In diesen Abbildungen sind die gleichen oder ähnliche Elemente wie in der obigen Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 17 und 18 zeigen ein Halbleiterbauelement A2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 17 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht auf das Halbleiterbauelement A2 und entspricht 12. Man beachte, dass das Leiterelement 51 in 17 durch imaginäre Linien (Strich-Doppelpunkt-Linien) gekennzeichnet ist. 18 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements A2 und entspricht 13. Das Halbleiterbauelement A2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauelement A1 dadurch, dass die Größe der Pufferelemente 8 in z-Richtung gesehen geringer ist.
  • Die Größe des Pufferelements 8 gemäß der zweiten Ausführungsform ist, in z-Richtung gesehen, kleiner als die des Halbleiterbauelements A1 gemäß der ersten Ausführungsform. Vor und auch nach der Verformung hat jedes Pufferelement 8 eine Größe, die klein genug ist, um vom ersten Bonding-Abschnitt 511 jedes Leiterelements 51 oder jedem vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 in z-Richtung gesehen umschlossen zu sein. Jedes Pufferelement 8 hat in z-Richtung gesehen eine Ausbuchtung mit einer kurvilinearen Außenlinie aufgrund des Presssitzes, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Ferner hat der Querschnitt, wie in 17 dargestellt, eine nach außen vorstehende Form mit beiden Enden, die in den zur z-Richtung orthogonalen Richtungen gebogen sind. Das Pufferelement 8 ragt jedoch in z-Richtung gesehen nicht über den ersten Bonding-Abschnitt 511 oder den vorstehenden Abschnitt 421c hinaus und weist keinen Abschnitt auf, der dem zweiten Abschnitt 81b (82b) der ersten Ausführungsform entspricht.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind auch die Pufferelemente 81 zwischen dem ersten Bonding-Abschnitt 511 jedes Leiterelements 51 und der Source-Elektrode 111 jedes Halbleiterelements 10A eingefügt. Dadurch wird eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10A vermieden. Die Pufferelemente 82 sind auch zwischen jedem vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 und den Source-Elektroden 111 eines jeden Halbleiterelements 10B eingefügt. Dadurch wird eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10B vermieden. Das Halbleiterbauelement A2 hat die gleiche Konfiguration wie das Halbleiterbauelement A1 und erzielt damit die gleiche Wirkung wie das Halbleiterbauelement A1.
  • 19 und 20 zeigen ein Halbleiterbauelement A3 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 19 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des Halbleiterbauelements A3 und entspricht 11. In 19 sind die Gate-Drähte 61 und die Detektionsdrähte 62 nicht dargestellt. 20 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements A3 und entspricht der 13. Das Halbleiterbauelement A3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauelement A1 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass es anstelle jedes Leiterelements 51 einen Source-Draht 65 enthält.
  • Das Halbleiterbauelement A3 gemäß der dritten Ausführungsform enthält nicht die Vielzahl von Leiterelementen 51, sondern ferner die Vielzahl von Source-Drähten 65 und die Vielzahl von Plattenteilen 55. Bei dem Halbleiterbauelement A3 sind die Source-Elektrode 111 jedes Halbleiterelements 10A und das leitende Element 22B elektrisch über den Source-Draht 65 anstelle des Leiterelements 51 verbunden.
  • Jeder Source-Draht 65 ist ein sogenannter Bonding-Draht. Jeder Source-Draht 65 macht die Source-Elektroden 111 der Halbleiterelemente 10A mit dem leitenden Element 22B leitend. Jeder Source-Draht 65 enthält z. B. Cu, um großen Strömen standzuhalten. Jeder Source-Draht 65 ist mit einem Ende an die mit der Source-Elektrode 111 jedes Halbleiterelements 10A leitend verbundenen Plattenteile 55 und mit dem anderen Ende an das leitende Element 22B gebondet.
  • Jedes Plattenteil 55 dient als Pufferelement, um die Source-Elektrode 111 jedes Halbleiterelements 10A beim Bonden der Source-Drähte 65 vor Stößen zu schützen, und ist z.B. ein Plattenteil aus Cu. Jedes Plattenteil 55 hat eine rechteckige Form und überlappt mit der Source-Elektrode 111 eines jeden Halbleiterelements 10A in z-Richtung gesehen. In der vorliegenden Ausführungsform weist die dem jeweiligen Halbleiterelement 10A zugewandte Oberfläche jedes Plattenteils 55 die plattierte Schicht 515 auf. Die plattierte Schicht 515 enthält z. B. Ag, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Das Material, aus dem die plattierte Schicht 515 gebildet ist, ist nicht beschränkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Länge in z-Richtung (die Dicke) der Plattenteile 55 etwa 100 bis 200 um. Die Dicke des Plattenteils 55 ist nicht hierauf beschränkt. Die Pufferelemente 81 sind jeweils zwischen der Source-Elektrode 111 eines jeden Halbleiterelements 10A und dem plattierten Element 55 angeordnet, was der ersten Ausführungsform ähnelt. Einige der Pufferelemente 81 verformen sich, wenn das Druckelement 90 während des Druck- und Erhitzungsvorgangs gegen das jeweilige plattierte Element 55 drückt. In der vorliegenden Ausführungsform stellt das Plattenteil 55 ein Beispiel für ein „erstes Verbindungselement“ oder ein „zweites Verbindungselement“ dar.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Pufferelement 81 zwischen der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A und dem Plattenteil 55 angeordnet. Dadurch wird eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10A vermieden. Außerdem ist das Pufferelement 82 zwischen dem vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 und der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10B eingefügt. Dadurch wird eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10B vermieden. Das Halbleiterbauelement A3 hat die gleiche Konfiguration wie das Halbleiterbauelement A1 und erzielt somit die gleiche Wirkung wie das Halbleiterbauelement A1.
  • 21 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements A4 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und entspricht 13. Das Halbleiterbauelement A4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauelement A1 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass es nicht die Leiter-Bonding-Schicht 321 und die Anschluss-Bonding-Schichten 33 enthält.
  • Die plattierte Schicht 85, die gemäß der vierten Ausführungsform auf dem Pufferelement 8 ausgebildet ist, enthält Au. Darüber hinaus enthält die plattierte Schicht 515, die auf dem ersten Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 und jedem vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 ausgebildet ist, Au. Das Pufferelement 81 und der erste Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 sind durch Festphasendiffusionsbonding zwischen der plattierten Schicht 85 (mit Au) und der plattierten Schicht 515 (mit Au) gebondet. Das Pufferelement 82 und jeder vorstehende Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 sind durch Festphasendiffusionsbonding zwischen der plattierten Schicht 85 (mit Au) und den plattierten Schichten 421d (mit Au) gebondet.
  • Die Pufferelemente 81, die mit dem ersten Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 gebondet sind, und die Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A sind durch Festphasendiffusionsbonding zwischen der plattierten Schicht 85 (mit Au) und der plattierten Schicht 115 (deren äußerste Schicht Au enthält) gebondet. Das Pufferelement 82, das an den vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 gebondet ist, und die Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10B sind durch Festphasendiffusionsbonding zwischen der plattierten Schicht 85 (mit Au) und der plattierten Schicht 115 (deren äußerste Schicht Au enthält) gebondet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das Pufferelement 81 zwischen dem ersten Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 und der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A angeordnet. Dadurch wird eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10A vermieden. Außerdem ist das Pufferelement 82 zwischen dem vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 und der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10B eingefügt. Dadurch wird eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10B vermieden. Das Halbleiterbauelement A4 hat die gleiche Konfiguration wie das Halbleiterbauelement A1 und erzielt somit die gleiche Wirkung wie das Halbleiterbauelement A1. Bei dem Halbleiterbauelement A4 ist das Pufferelement 8 mit der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10 durch Festphasendiffusionsbonding zwischen der plattierten Schicht 85 (mit Au) und der plattierten Schicht 115 (deren äußerste Schicht Au enthält) gebondet. Daher sind die Leiter-Bonding-Schicht 321 und die Anschluss-Bonding-Schicht 33 nicht erforderlich.
  • Die vorliegende Ausführungsform beschreibt den Fall, dass die äußerste Schicht der plattierten Schicht 115, die plattierte Schicht 515, die plattierte Schicht 421d und die plattierte Schicht 85 Au enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Die äußerste Schicht der plattierten Schicht 115, die plattierte Schicht 515, die plattierte Schicht 421d und die plattierte Schicht 85 können Ag enthalten. Im obigen Fall wird das Bonding durch Festphasendiffusionsbonding zwischen den einzelnen Ag-Elementen erreicht.
  • 22 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements A5 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und entspricht 13. Das Halbleiterbauelement A5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauelement A1 gemäß der ersten Ausführungsform durch die Position des Pufferelements 81.
  • Bei dem Halbleiterbauelement A5 gemäß der fünften Ausführungsform ist das Pufferelement 81 auf der dem ersten Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 gegenüberliegenden Seite des Halbleiterelements 10A (der z2-Seite in z-Richtung) angeordnet. Ferner ist der erste Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 über die Leiter-Bonding-Schicht 321 mit der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A gebondet. Das Pufferelement 82 kann sich auch auf der dem vorstehenden Abschnitt 421c des Eingangsanschlusses 42 gegenüberliegenden Seite des Halbleiterelements 10B (der z2-Seite in z-Richtung) befinden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Pufferelement 81 auf der z2-Seite in z-Richtung des ersten Bonding-Abschnitts 511 des Leiterelements 51 angeordnet. Einige der Pufferelemente 81 werden durch den Druck zusammendrücken und dünner gemacht, wenn das Druckelement 90 die an die Leiterelemente 51 gebondeten Pufferelemente 81 während des Druck- und Heizvorgangs zusammendrückt, wodurch die Position in der z-Richtung (der Abstand zwischen der Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A und der oberen Fläche jedes Pufferelements 81) einer oberen Fläche jedes Pufferelements 81 (der Fläche, die der gegenüberliegenden Seite jedes Halbleiterelements 10A zugewandt ist) ungefähr auf dem gleichen Level liegt. Dadurch wird die auf jedes Halbleiterelement 10A ausgeübte Last gleichmäßig verteilt, sodass eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10A vermieden wird. Das Halbleiterbauelement A5 hat die gleiche Konfiguration wie das Halbleiterbauelement A1 und erzielt damit die gleiche Wirkung wie das Halbleiterbauelement A1.
  • 23 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements A6 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und entspricht 13. Das Halbleiterbauelement A6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauelement A1 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Pufferelemente 81 auf beiden Seiten in z-Richtung des ersten Bonding-Abschnitts 511 des Leiterelements 51 angeordnet sind.
  • Bei dem Halbleiterbauelement A6 gemäß der sechsten Ausführungsform sind die Pufferelemente 81 auf beiden Seiten in z-Richtung des ersten Bonding-Abschnitts 511 des Leiterelements 51 angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein plattiertes Material für das Leiterelement verwendet, und das plattierte Material hat ein Plattenteil, das Cu enthält, mit Plattenteilen, die Al enthalten, auf beiden Seiten. Das Plattenteil mit Cu entspricht dem Leiterelement 51 und jedes der Plattenteile mit Al entspricht den Pufferelementen 81. Beide Oberflächen des plattierten Materials (entsprechend der Außenfläche jedes Pufferelements 81) weisen die plattierten Schichten 85 auf. Die Pufferelemente 82 können in ähnlicher Weise auf beiden Seiten in z-Richtung des vorstehenden Abschnitts 421c des Eingangsanschlusses 42 angeordnet sein.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Pufferelemente 81 auf beiden Seiten in z-Richtung des ersten Bonding-Abschnitts 511 des Leiterelements 51 angeordnet. Einige der Pufferelemente 81 werden durch den Druck zusammengedrückt und dünner gemacht, wenn die Pufferelemente 81, die an die Oberfläche jedes Leiterelements 51 auf der z2-Seite gebondet sind, während des Druck- und Heizvorgangs in z-Richtung durch das Druckelement 90 zusammengedrückt werden (im Folgenden als „obere Pufferelemente 81“ bezeichnet), und die Position in der z-Richtung (der Abstand zwischen der Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A und der oberen Fläche jedes der oberen Pufferelemente 81) einer oberen Fläche jedes der oberen Pufferelemente 81 (der Fläche, die der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterelements 10A zugewandt ist) ist ungefähr auf gleichem Level. Dadurch wird die auf jedes Halbleiterelement 10A ausgeübte Last gleichmäßig verteilt, sodass eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10A vermieden wird. Das Halbleiterbauelement A6 hat die gleiche Konfiguration wie das Halbleiterbauelement A1 und erzielt somit die gleiche Wirkung wie das Halbleiterbauelement A1.
  • 24 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements A7 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die 13 entspricht. Das Halbleiterbauelement A7 nach der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauelement A1 nach der ersten Ausführungsform durch das Material des Leiterelements 51.
  • Das Halbleiterbauelement A7 gemäß der siebten Ausführungsform enthält keine Pufferelemente 81, sondern die Leiterelemente 51 fungieren als Pufferelemente. Jedes Leiterelement 51 gemäß der siebten Ausführungsform hat eine geringere Vickershärte als Cu und enthält ein leitendes Material, wie z. B. Al. Die Oberfläche des ersten Bonding-Abschnitts 511 des Leiterelements 51, der dem Halbleiterelement 10A zugewandt ist, weist die plattierte Schicht 515 (mit Ag) auf, die der ersten Ausführungsform ähnlich ist. Der erste Bonding-Schicht 511 des Leiterelements 51 und die Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A sind mit der Leiter-Bonding-Schicht 321 gebondet. Einige der ersten Bonding-Abschnitte 511 der Leiterelemente 51 verformen sich während des Druck- und Erhitzungsvorgangs, was zu einer Form mit einer Ausbuchtung führt, deren äußere Linie aufgrund des Presssitzes in z-Richtung gesehen kurvilinear ist. Der in 24 gezeigte Querschnitt hat eine nach außen vorstehende Form, deren beide Enden in den zur z-Richtung orthogonalen Richtungen gebogen sind. In der vorliegenden Ausführungsform stellt das Leiterelement 51 ein Beispiel für ein „erstes Verbindungselement“ dar. Der Eingangsanschluss 41 ist z. B. aus Al.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält jedes Leiterelement 51 Al, dessen Vickershärte geringer ist als die Vickershärte von Cu. Einige der Leiterelemente 51 werden durch den Druck zusammengedrückt und dünner gemacht, wenn jedes Leiterelement 51 während des Druck- und Heizvorgangs durch das Druckelement 90 zusammengedrückt wird, und die Position in der z-Richtung (der Abstand zwischen der Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A und der oberen Fläche jedes ersten Bonding-Abschnitts 511) einer oberen Fläche jedes ersten Bonding-Abschnitts 511 (der Fläche, die der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterelements 10A zugewandt ist) ist ungefähr auf dem gleichen Level. Dadurch wird die auf jedes Halbleiterelement 10A ausgeübte Last gleichmäßig verteilt, sodass eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10A vermieden wird. Das Halbleiterbauelement A7 hat die gleiche Konfiguration wie das Halbleiterbauelement A1 und erzielt somit die gleiche Wirkung wie das Halbleiterbauelement A1.
  • 25 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements A8 gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und entspricht 13. Das Halbleiterbauelement A8 nach der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauelement A1 nach der ersten Ausführungsform durch die Position des Pufferelements 81.
  • Bei dem Halbleiterbauelement A8 gemäß der achten Ausführungsform ist das Pufferelement 81 zwischen dem leitenden Element 22A und dem Halbleiterelement 10A angeordnet. Das Pufferelement 81 und das leitende Element 22A sind durch Festphasendiffusionsbonding zwischen der plattierten Schicht 85 (mit Ag), die auf der Vorderseite 801 des Pufferelements 81 gebildet ist, und der plattierten Schicht 222 (mit Ag), die auf der Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A gebildet ist, gebondet. Das Pufferelement 81 und das Halbleiterelement 10 sind mit der Element-Bonding-Schicht 31A gebondet. Einige der Pufferelemente 81 verformen sich während des Druck- und Erhitzungsvorgangs, was zu einer Form mit einer Ausbuchtung führt, deren äußere Linie aufgrund des Presssitzes in z-Richtung gesehen kurvilinear ist. Das Pufferelement 82 kann in ähnlicher Weise zwischen dem leitenden Element 22B und dem Halbleiterelement 10B eingefügt sein. Das Pufferelement 81 kann zwischen der Element-Bonding-Schicht 31A und dem Halbleiterelement 10A eingefügt sein, oder das Pufferelement 82 kann zwischen der Element-Bonding-Schicht 31B und dem Halbleiterelement 10B eingefügt sein.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Pufferelement 81 zwischen dem leitenden Element 22A und dem Halbleiterelement 10A angeordnet. Einige der Pufferelemente 81 werden durch den Druck zusammengedrückt und dünner gemacht, wenn jedes Leiterelements 51 während des Druck- und Heizvorgangs durch das Druckelement 90 zusammengedrückt wird, und die Position in z-Richtung einer oberen Fläche jedes Leiterelements 51 (der Abstand zwischen der Vorderseite 221A des leitenden Elements 22A und der oberen Fläche jedes leitenden Elements 51) ist ungefähr auf dem gleichen Level. Dadurch wird die auf jedes Halbleiterelement 10A ausgeübte Last gleichmäßig verteilt, sodass eine ungleichmäßige Belastung einiger Halbleiterelemente 10A vermieden wird. Das Halbleiterbauelement A8 hat die gleiche Konfiguration wie das Halbleiterbauelement A1 und erzielt somit die gleiche Wirkung wie das Halbleiterbauelement A1.
  • 26 bis 28B zeigen ein Halbleiterbauelement A9 gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 26 ist eine perspektivische Ansicht des Halbleiterbauelements A9, in der das Versiegelungsharz 7 durch imaginäre Linien (Strich-Doppelpunkt-Linien) angedeutet ist. 27 ist eine Querschnittsansicht von 26 entlang einer Linie XXVII-XXVII. Man beachte, dass die plattierten Schichten in 27 weggelassen wurden. 28A und 28B sind schematische Ansichten zur Erläuterung eines Druckheizschritts des Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterbauelements A9. Das Halbleiterbauelement A9 nach der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauelement A1 nach der ersten Ausführungsform dadurch, dass es nur ein Halbleiterelement 10A gibt.
  • Das Halbleiterbauelement A9 gemäß der neunten Ausführungsform ist eine so genannte Lead-Frame-Struktur und weist einen Leiterrahmen 92, wie in 26 dargestellt, auf. Das Material des Leiterrahmens 92 ist z. B. Cu oder eine Cu-Legierung, jedoch nicht hierauf beschränkt. Der Leiterrahmen 92 hat einen Die-Pad-Abschnitt 921 und einen Anschlussabschnitt 922. Der Die-Pad-Abschnitt 921 ist ein Abschnitt, auf dem das Halbleiterelement 10A montiert ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Halbleiterelement 10A auf dem Die-Pad-Abschnitt 921 montiert und das Halbleiterelement 10A ist mit der Element-Bonding-Schicht 31 gebondet. Der Die-Pad-Abschnitt 921 ist elektrisch mit der Drain-Elektrode 113 des Halbleiterelements 10A verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform stellt der Die-Pad-Abschnitt 921 ein Beispiel für einen „Leiter“ dar. Der Anschlussabschnitt 922 ist teilweise vom Versiegelungsharz 7 freigelegt. Der Anschlussabschnitt 922 ist über die Leiterelemente 51 elektrisch mit der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A verbunden.
  • Der erste Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 gemäß der neunten Ausführungsform ist über das Pufferelement 81 und die Leiter-Bonding-Schicht 321 elektrisch mit der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A verbunden. Der zweite Bonding-Abschnitt 512 ist über die Leiter-Bonding-Schicht 322 mit dem Anschlussabschnitt 922 gebondet.
  • Das Pufferelement 81 ist zwischen der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A und dem ersten Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 angeordnet. Bei dem Druck- und Heizvorgang zur Herstellung des Halbleiterbauelements A9 werden mehrere Halbleiterbauelemente A9, wie in 28A und 28B gezeigt, gleichzeitig unter Druck gesetzt und erwärmt.
  • 28A zeigt zwei Leiterrahmen 92, die Halbleiterelemente 10A, die auf jedem Leiterrahmen 92 montiert sind, die Leiterelemente 51, die mit jedem Halbleiterelement 10A leitend verbunden sind, die Pufferelemente 81, die jeweils zwischen den Halbleiterelementen 10A und den Leiterelementen 51 angeordnet sind. Der Abstand zwischen der Unterseite des linken Leiterrahmens 92 und der oberen Fläche des linken Leiterelements 51 ist größer als der des rechten. 28B zeigt den Druckzustand, bei dem das Druckelement 90 auf die Leiterelemente 51 drückt. Das Pufferelement 81 oberhalb des linken Halbleiterelements 10A wird durch den Druck in eine Presspassform verformt. Dadurch wird die Dicke des linken Pufferelements 81 verringert, und der Abstand zwischen der Unterseite des Leiterrahmens 92 und der oberen Fläche jedes Leiterelements 51 ist im Wesentlichen links und rechts gleich groß. Dies gleicht im Wesentlichen die Belastung des linken Halbleiterelements 10A und die Belastung des rechten Halbleiterelements 10A aus, sodass die beiden Halbleiterelemente 10A gleichmäßig belastet werden.
  • Bei mehreren Halbleiterbauelementen A9, die auf einmal hergestellt werden, verformen sich einige der Pufferelemente 81 während des Druck- und Heizvorgangs, und die Last auf jedem Halbleiterelement 10A wird ausgeglichen. Das in 26 und 27 gezeigte Halbleiterbauelement A9 ist eines, bei dem sich das Pufferelement 81 während des Druck- und Heizvorgangs verformt. Das Pufferelement 81 weist eine Ausbuchtung auf, deren äußere Linie in z-Richtung gesehen kurvilinear ist, was auf die Presspassung zurückzuführen ist. Der Querschnitt hat eine nach außen vorstehende Form, deren beide Enden in den zur z-Richtung orthogonalen Richtungen gebogen sind. In 26 ist der zweite Abschnitt 81b schraffiert dargestellt. In 27 ist die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 81a und dem zweiten Abschnitt 81b durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet. Man beachte, dass einige Halbleiterbauelemente A9 ein Pufferelement 81 aufweisen, das sich nicht verformt und seine rechteckige Form beibehält.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Pufferelement 81 zwischen dem ersten Bonding-Abschnitt 511 des Leiterelements 51 und der Source-Elektrode 111 des Halbleiterelements 10A eingefügt. Dadurch wird eine ungleichmäßige Belastung des Halbleiterelements 10A während des Druck- und Heizvorgangs bei der gleichzeitigen Herstellung mehrerer Halbleiterbauelemente A9 vermieden. Das Halbleiterbauelement A9 hat die gleiche Konfiguration wie das Halbleiterbauelement A1 und erzielt somit die gleiche Wirkung wie das Halbleiterbauelement A1. Die vorliegende Ausführungsform beschreibt den Fall, dass das Halbleiterbauelement A9 die Halbleiterelemente 10A enthält, ist aber nicht darauf beschränkt. Das Halbleiterbauelement A9 kann anstelle des Halbleiterelements 10A ein anderes Halbleiterelement wie eine Diode oder einen IC enthalten.
  • Die Halbleiterbauelemente gemäß der vorliegenden Offenlegung sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die spezifische Konfiguration der einzelnen Teile eines Halbleiterbauelements gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Weise gestaltet und verändert werden. Die vorliegende Offenbarung weist ferner die in den folgenden Klauseln beschriebenen Ausführungsformen auf.
  • Klausel 1 Halbleiterbauelement, aufweisend:
    • ein erstes Halbleiterelement mit einer ersten Elementvorderseite und einer ersten Elementrückseite, die einander in einer Dickenrichtung gegenüberliegen, wobei die erste Elementvorderseite mit einer ersten Elektrode versehen ist;
    • ein erstes Verbindungselement, das elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist; und
    • ein erstes Element, das die erste Elektrode in Dickenrichtung gesehen überlappt, eine geringere Vickershärte als eine Vickershärte des ersten Verbindungselements aufweist und elektrisch leitfähig ist.
  • Klausel 2 Halbleiterbauelement nach Klausel 1, wobei das erste Element eine Ausbuchtung mit einer in Dickenrichtung gesehen kurvilinearen Außenlinie aufweist.
  • Klausel 3 Halbleiterbauelement nach Klausel 1 oder 2, wobei die Vickershärte des ersten Elements geringer ist als die Vickershärte von Cu
  • Klausel 4 Halbleiterbauelement nach Klausel 3, wobei die Vickershärte des ersten Elements gleich oder kleiner als 50 HV und gleich oder größer als 1 HV ist.
  • Klausel 5 Halbleiterbauelement nach Klausel 4, wobei das erste Element Al aufweist.
  • Klausel 6 Halbleiterbauelement nach einem der Klauseln 1 bis 5, wobei das erste Element zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Verbindungselement angeordnet ist.
  • Klausel 7 Halbleiterbauelement nach Klausel 6, ferner aufweisend: eine leitende Bonding-Schicht, die zwischen dem ersten Element und der ersten Elektrode angeordnet ist.
  • Klausel 8 Halbleiterbauelement gemäß Klausel 7, wobei die leitende Bonding-Schicht ein gesintertes Metall aufweist.
  • Klausel 9 Halbleiterbauelement nach Klausel 8, wobei das gesinterte Metall gesintertes Silber ist.
  • Klausel 10 Halbleiterbauelement nach einem der Klauseln 6 bis 9, ferner aufweisend: eine plattierte Schicht, die zwischen dem ersten Element und der ersten Elektrode angeordnet ist und in Kontakt mit dem ersten Element gehalten wird.
  • Klausel 11 Halbleiterbauelement nach einem der Klauseln 6 bis 10, wobei das erste Element ferner einen ersten Abschnitt aufweist, der in Dickenrichtung gesehen mit dem ersten Verbindungselement überlappt, und einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt verbunden ist und in Dickenrichtung gesehen über das erste Verbindungselement hinausragt.
  • Klausel 12 Halbleiterbauelement nach einem der Klauseln 6 bis 11, ferner aufweisend: ein zweites Halbleiterelement mit einer zweiten Elementvorderseite und einer zweiten Elementrückseite, die einander in der Dickenrichtung gegenüberliegen, wobei die zweite Elementvorderseite mit einer zweiten Elektrode versehen ist; und
    ein zweites Element, das die zweite Elektrode in Dickenrichtung gesehen überlappt, eine geringere Vickershärte als die Vickershärte des ersten Verbindungselements aufweist und elektrisch leitfähig ist.
  • Klausel 13 Halbleiterbauelement nach Klausel 12, ferner aufweisend: ein zweites Verbindungselement, das über das zweite Element elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist.
  • Klausel 14 Halbleiterbauelement nach Klausel 12, wobei das erste Verbindungselement über das zweite Element elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist.
  • Klausel 15 Halbleiterbauelement nach einem der Klauseln 1 bis 14, wobei eine Länge des ersten Elements in der Dickenrichtung gleich oder größer als 10 Prozent und gleich oder kleiner als 30 Prozent einer Länge des ersten Halbleiterelements in der Dickenrichtung ist.
  • Klausel 16 Halbleiterbauelement, aufweisend:
    • ein erstes Halbleiterelement mit einer ersten Elementvorderseite und einer ersten Elementrückseite, die einander in einer Dickenrichtung gegenüberliegen, wobei die erste Elementvorderseite mit einer ersten Elektrode versehen ist; und
    • ein erstes Verbindungselement, das die erste Elektrode in der Dickenrichtung gesehen überlappt und elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist;
    • wobei das erste Verbindungselement eine Vickershärte aufweist, die niedriger ist als die Vickershärte von Cu, und elektrisch leitfähig ist.
  • Klausel 17 Halbleiterbauelement nach einem der Klauseln 1 bis 16, ferner aufweisend: einen Leiter, auf dem das erste Halbleiterelement angebracht ist; und
    eine zweite leitende Bonding-Schicht, die zwischen dem ersten Halbleiterelement und dem Leiter angeordnet ist;
    wobei die zweite leitende Bonding-Schicht aus gesintertem Silber gebildet ist.
  • Klausel 18 Halbleiterbauelement nach einem der Klauseln 1 bis 17, ferner aufweisend: einen Draht, der mit dem ersten Verbindungselement verbunden ist.
  • Klausel 19 Halbleiterbauelement nach einem der Klauseln 1 bis 18, wobei das erste Halbleiterelement einen Leistungs-MOSFET aufweist.
  • Bezugszeichenliste
    • A1 bis A9
    Halbleiterbauelement
    10, 10A, 10B
    Halbleiterelement
    101
    Elementvorderseite
    102
    Elementrückseite
    111
    Source-Elektrode
    112
    Gate-Elektrode
    113
    Drain-Elektrode
    115
    plattierte Schicht
    13
    Isolierfilm
    20
    Trägersubstrat
    21
    Isoliersubstrat
    211
    Vorderseite
    212
    Rückseite
    22, 22A, 22B
    leitendes Element
    221A, 221B
    Vorderseite
    222
    plattierte Schicht
    23A, 23B
    Isolierschicht
    24A, 24B
    Gate-Schicht
    25A, 25B
    Detektionsschicht
    29
    Basisabschnitt
    3
    leitende Bonding-Schicht
    301, 302
    metallisches Sinter-Element
    31, 31A, 31B
    Element-Bonding-Schicht
    321, 322
    Leiter-Bonding-Schicht
    33
    Anschluss-Bonding-Schicht
    40
    Anschluss
    41
    Eingangsanschluss
    411
    Pad-Abschnitt
    411a
    Kammzahnabschnitt
    412
    Anschlussabschnitt
    42
    Eingangsanschluss
    421
    Pad-Abschnitt
    421a
    Verbindungsabschnitt
    421b
    Verlängerungsabschnitt
    421c
    vorstehender Abschnitt
    421d
    plattierte Schicht
    422
    Anschlussabschnitt
    43
    Ausgangsanschluss
    431
    Pad-Abschnitt
    431a
    Kammzahnabschnitt
    432
    Anschlussabschnitt
    44A, 44B
    Gate-Anschluss
    441
    Pad-Abschnitt
    442
    Anschlussabschnitt
    45A, 45B
    Detektionsanschluss
    451
    Pad-Abschnitt
    452
    Anschlussabschnitt
    46
    Blindanschluss
    461
    Pad-Abschnitt
    462
    Anschlussabschnitt
    47A, 47B
    Seitenanschluss
    49
    Isolierelement
    491
    dazwischenliegender Abschnitt
    492
    Verlängerungsabschnitt
    51
    Leiterelement
    511
    erster Bonding-Abschnitt
    512
    zweiter Bonding-Abschnitt
    513
    Verbindungsabschnitt
    515
    plattierte Schicht
    55
    Plattenteil
    6
    Draht
    61
    Gate-Draht
    62
    Detektionsdraht
    63
    erster Verbindungsdraht
    64
    zweiter Verbindungsdraht
    65
    Source-Draht
    7
    Harzvorderseite
    71
    Versiegelungsharz
    72
    Harzrückseite
    731 bis 734
    Harzseitenfläche
    75
    Vertiefung
    8, 81, 82
    Pufferelement
    801
    Vorderseite
    802
    Rückseite
    81a, 82a
    erster Abschnitt
    81b, 82b
    zweiter Abschnitt
    85
    plattierte Schicht
    90
    Druckelement
    92
    Leiterrahmen
    921
    Die-Pad-Abschnitt
    922
    Anschlussabschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2018504788 A [0004]

Claims (19)

  1. Halbleiterbauelement, aufweisend: ein erstes Halbleiterelement mit einer ersten Elementvorderseite und einer ersten Elementrückseite, die einander in einer Dickenrichtung gegenüberliegen, wobei die erste Elementvorderseite mit einer ersten Elektrode versehen ist; ein erstes Verbindungselement, das elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist; und ein erstes Element, das die erste Elektrode in Dickenrichtung gesehen überlappt, eine geringere Vickershärte als eine Vickershärte des ersten Verbindungselements aufweist und elektrisch leitfähig ist.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei das erste Element eine Ausbuchtung mit einer in Dickenrichtung gesehen kurvilinearen Außenlinie aufweist.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vickershärte des ersten Elements geringer ist als die Vickershärte von Cu.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, wobei die Vickershärte des ersten Elements gleich oder kleiner als 50 HV und gleich oder größer als 1 HV ist.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei das erste Element Al enthält.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Element zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Verbindungselement angeordnet ist.
  7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, ferner aufweisend: eine leitende Bonding-Schicht, die zwischen dem ersten Element und der ersten Elektrode angeordnet ist.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, wobei die leitende Bonding-Schicht ein gesintertes Metall aufweist.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, wobei das gesinterte Metall gesintertes Silber ist.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, ferner aufweisend: eine plattierte Schicht, die zwischen dem ersten Element und der ersten Elektrode angeordnet ist und in Kontakt mit dem ersten Element gehalten wird.
  11. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das erste Element ferner einen ersten Abschnitt aufweist, der in Dickenrichtung gesehen mit dem ersten Verbindungselement überlappt, und einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt verbunden ist und in Dickenrichtung gesehen über das erste Verbindungselement hinausragt.
  12. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 11, ferner aufweisend: ein zweites Halbleiterelement mit einer zweiten Elementvorderseite und einer zweiten Elementrückseite, die einander in der Dickenrichtung gegenüberliegen, wobei die zweite Elementvorderseite mit einer zweiten Elektrode versehen ist; und ein zweites Element, das die zweite Elektrode in Dickenrichtung gesehen überlappt, eine geringere Vickershärte als die Vickershärte des ersten Verbindungselements aufweist und elektrisch leitfähig ist.
  13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, ferner aufweisend: ein zweites Verbindungselement, das über das zweite Element elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist.
  14. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, wobei das erste Verbindungselement über das zweite Element elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist.
  15. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei eine Länge des ersten Elements in der Dickenrichtung gleich oder größer als 10 Prozent und gleich oder kleiner als 30 Prozent einer Länge des ersten Halbleiterelements in der Dickenrichtung ist.
  16. Halbleiterbauelement, aufweisend: ein erstes Halbleiterelement mit einer ersten Elementvorderseite und einer ersten Elementrückseite, die einander in einer Dickenrichtung gegenüberliegen, wobei die erste Elementvorderseite mit einer ersten Elektrode versehen ist; und ein erstes Verbindungselement, das die erste Elektrode in der Dickenrichtung gesehen überlappt und elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist; wobei das erste Verbindungselement eine Vickershärte aufweist, die niedriger ist als die Vickershärte von Cu, und elektrisch leitfähig ist.
  17. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, ferner aufweisend: einen Leiter, auf dem das erste Halbleiterelement angebracht ist; und eine zweite leitende Bonding-Schicht, die zwischen dem ersten Halbleiterelement und dem Leiter angeordnet ist; wobei die zweite leitende Bonding-Schicht aus gesintertem Silber gebildet ist.
  18. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, ferner aufweisend: einen Draht, der mit dem ersten Verbindungselement verbunden ist.
  19. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das erste Halbleiterelement einen Leistungs-MOSFET aufweist.
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