[go: up one dir, main page]

RU2314597C2 - Силовой полупроводниковый модуль - Google Patents

Силовой полупроводниковый модуль Download PDF

Info

Publication number
RU2314597C2
RU2314597C2 RU2005107333/28A RU2005107333A RU2314597C2 RU 2314597 C2 RU2314597 C2 RU 2314597C2 RU 2005107333/28 A RU2005107333/28 A RU 2005107333/28A RU 2005107333 A RU2005107333 A RU 2005107333A RU 2314597 C2 RU2314597 C2 RU 2314597C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
contact
module according
mainly
microns
Prior art date
Application number
RU2005107333/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005107333A (ru
Inventor
Джером АССАЛ (CH)
Джером АССАЛ
Стефан КАУФМАНН (CH)
Стефан КАУФМАНН
Original Assignee
Абб Швайц Аг
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 Абб Швайц Аг filed Critical Абб Швайц Аг
Publication of RU2005107333A publication Critical patent/RU2005107333A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2314597C2 publication Critical patent/RU2314597C2/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/051—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body another lead being formed by a cover plate parallel to the base plate, e.g. sandwich type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group subclass H10D
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group subclass H10D the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0101—Neon [Ne]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01012—Magnesium [Mg]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01024—Chromium [Cr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01039—Yttrium [Y]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0104—Zirconium [Zr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01044—Ruthenium [Ru]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01045—Rhodium [Rh]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/049—Nitrides composed of metals from groups of the periodic table
    • H01L2924/0494—4th Group
    • H01L2924/04941—TiN
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19043—Component type being a resistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3025—Electromagnetic shielding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области силовой электроники. Сущность изобретения: в силовом полупроводниковом модуле, содержащем, по меньшей мере, одну полупроводниковую микросхему из полупроводникового материала с первым и вторым главными электродами, первый и второй главные выводы и контактную пластинку в электрическом контакте с первым главным электродом и первым главным выводом, контактная пластинка содержит легирующий элемент, а между легирующим элементом и полупроводниковым материалом может быть образована эвтектика. Контактная пластинка покрыта электропроводящим защитным слоем, который содержит, по меньшей мере, один электропроводящий базовый слой, нанесенный на контактную пластинку, и электропроводящий поверхностный слой, образующий внешнюю контактную поверхность, при этом базовый и поверхностный слои состоят, в основном, из разных материалов. Изобретение обеспечивает создание стойкого к короткому замыканию силового полупроводникового модуля. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к области силовой электроники. Оно касается силового полупроводникового модуля согласно ограничительной части п.1 формулы, в частности, IGBT-модуля (Insulated Gate Bipolar Transistor) или диодного модуля.
Уровень техники
У силовых полупроводниковых модулей, в частности у силовых полупроводниковых модулей, включающих в себя, по меньшей мере, одну первую полупроводниковую микросхему, содержащую внутри IGBT- или диодную структуру, должна быть нередко обеспечена стойкость при коротком замыкании. Под стойкостью при коротком замыкании понимают то, что в случае дефекта первой полупроводниковой микросхемы между первым главным выводом силового полупроводникового модуля, электрически соединенным с первым главным электродом первой полупроводниковой микросхемы, и вторым главным выводом полупроводникового модуля, электрически соединенным со вторым главным электродом первой полупроводниковой микросхемы, возникает стабильное короткое замыкание. В результате этого в короткозамкнутом режиме между обоими главными выводами должен существовать длительный электрический контакт с как можно меньшим сопротивлением и как можно большей емкостью по току. Поэтому в английской специальной терминологии имеется понятие "short circuit failure mode", сокращенно SCFM. В опубликованной под номером ЕР 989611 А2 европейской патентной заявке описано, как с помощью подходящего контактного элемента, находящегося в контакте с первым главным электродом каждой полупроводниковой микросхемы, достигается подобная стойкость к короткому замыканию. Контактный элемент образован электропроводящим слоем, например пластинкой, шайбой или фольгой, и должен содержать легирующий компонент, который может образовать с полупроводниковым материалом полупроводниковой микросхемы эвтектику, т.е. соединение или сплав, температура плавления которого ниже температуры плавления чистого полупроводникового материала и в то же время ниже температуры плавления чистого легирующего компонента. При дефекте первой полупроводниковой микросхемы она расплавляется с образованием эвтектики с легирующим компонентом, и образуется металлически проводящий канал между первым и вторым главными электродами.
Для полупроводниковых микросхем из кремния в качестве легирующего компонента подходит, в частности, Al, Ag, Au, Cu или Mg или же соединение этих элементов. У контактирующих за счет давления силовых полупроводниковых модулей можно на первый главный электрод каждой полупроводниковой микросхемы положить предпочтительно фольгу или пластинку в качестве контактного элемента и фиксировать за счет давления, передаваемого, например, через контактные пуансоны. При подобной конфигурации могут, однако, возникнуть проблемы, а именно из-за того, что с течением времени между первым главным электродом и фольгой или пластинкой образуется прочная материальная связь, разъединяемая лишь с большой затратой усилия, что, как правило, несет с собой разрушение первого главного электрода и, тем самым, полупроводниковой микросхемы. Это вызвано тем, что фольга или пластинка из-за оказываемого давления и температурных колебаний и циклов при работе силового полупроводникового модуля в определенной степени оказывается холодносваренной с первым главным электродом. Вследствие разных коэффициентов теплового расширения контактного элемента и полупроводниковой микросхемы при работе силового полупроводникового модуля возникает высокая механическая нагрузка на первый главный электрод, которая может привести к тому, что металлизация электрода с течением времени отделится, в результате чего полупроводниковая микросхема разрушится. Это явление в неблагоприятных случаях может возникнуть даже лишь за счет трения между поверхностями контактного элемента и первого главного электрода, т.е. без образования прочного материального соединения.
Другая проблема возникает у негерметично закрытых силовых полупроводниковых модулей в сочетании с контактным элементом, состоящим, в основном, из Al. Общеизвестно, что Al в течение секунд, как только при комнатной температуре соприкоснется с воздухом, образует оксидный слой толщиной несколько нанометров. Поскольку этот слой является изолирующим и к тому же, как правило, более твердым, чем металлизация первого главного электрода, из-за него повышается контактное сопротивление между контактным элементом и первым главным электродом, в худшем случае настолько, что при работе силового полупроводникового модуля выработанное контактным сопротивлением тепло разрушает силовой полупроводниковый модуль.
Изложение изобретения
Таким образом, задачей изобретения является создание стойкого к короткому замыканию силового полупроводникового модуля, по меньшей мере, с одной полупроводниковой микросхемой, который содержит контактный элемент и, у которого не возникает названных проблем. Эта и другие задачи решаются посредством силового полупроводникового модуля описанного выше рода с признаками независимого пункта формулы. Другие предпочтительные выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах.
Силовой полупроводниковый модуль, согласно изобретению, содержит в качестве контактного элемента электропроводящую контактную пластинку, которая находится в электропроводящем соединении с первым главным электродом полупроводниковой микросхемы и первым главным выводом силового полупроводникового модуля и которая покрыта электропроводящим защитным слоем. При этом защитный слой выполнен преимущественно таким образом, что содержит на внешней контактной поверхности материал, который
- по возможности, неокисляемый, преимущественно химически мало реакционноспособный;
- не вступает в химическую реакцию с первой металлизацией первого главного электрода и, по возможности, не имеет ни контактной коррозии, ни материальной диффузии или
- имеет минимально возможный коэффициент трения или
- может быть осажден при температурах, при которых контактный слой не повреждается или не деформируется,
или имеет произвольную комбинацию двух или более названных свойств.
В другом предпочтительном усовершенствовании силового полупроводникового модуля, согласно изобретению защитный слой имеет многослойную структуру и включает в себя, по меньшей мере, один поверхностный слой, который образует внешнюю контактную поверхность, и базовый слой. При этом поверхностный слой состоит из материала, который обладает одним из названных свойств или произвольной комбинацией двух или более этих свойств.
Эти и другие задачи, преимущества и признаки изобретения становятся очевидными из нижеследующего детального описания предпочтительного примера выполнения изобретения в сочетании с чертежом.
Краткое описание чертежа
На чертеже схематично изображено сечение силового полупроводникового модуля, согласно изобретению. Используемые на чертеже ссылочные позиции и их значение приведены в перечне ссылочных позиций. В принципе, одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые детали.
Пути реализации изобретения
На чертеже схематично изображено сечение силового полупроводникового модуля, согласно изобретению. Полупроводниковая микросхема 11 с первым и вторым главными электродами находится между электропроводящей нижней платой 91, образующей второй главный вывод силового полупроводникового модуля, и электропроводящей верхней платой 92, образующей первый главный вывод силового полупроводникового модуля. Первый и второй главные электроды имеют соответственно первую 11 и вторую 12 металлизации. Между первым главным электродом и верхней платой 92 находится контактная пластинка 2, покрытая защитным слоем, состоящим из базового 31 и поверхностного 32 слоев. Модуль замыкают боковыми стенками 93, причем это замыкание необязательно должно быть герметичным. Первая толщина контактной пластинки 2 составляет при этом преимущественно, по меньшей мере, половину второй толщины полупроводниковой микросхемы 11. При этом контактная пластинка 2 может быть получена предпочтительно вырезанием или высечкой из фольги. Преимущественно, однако, используют еще более толстую контактную пластинку 2 с первой толщиной в диапазоне от нескольких десятых миллиметра до нескольких миллиметров, преимущественно с первой толщиной приблизительно один миллиметр. В этом случае контактная пластинка 2 может быть изготовлена предпочтительно вырезанием или вырубкой из жести.
Контактная пластинка 2 состоит преимущественно, в основном, из Al или Ag. Эти материалы, с одной стороны, относительно недороги. Кроме того, оказалось, что образование эвтектики в случае Si в качестве полупроводникового материала у контактных пластинок 2 из Ag и Al происходит особенно надежно сквозь всю полупроводниковую микросхему 11. Это объясняется, в том числе, тем, что Ag и Al не образуют с Si промежуточных фаз. Под промежуточными фазами понимают смеси с количественным соотношением в пределах определенной ширины полосы или строго стехиометрическим количественным соотношением, которые характеризуются определенными физическими свойствами. Такие промежуточные фазы относительно стабильны и препятствуют процессу диффузии, так что легирование полупроводниковой микросхемы 11 больше не гарантировано. Контактная пластинка 2 может состоять, однако, предпочтительно также, в основном, из Cu, Аи или Mg или из сплава двух или более металлов Al, Ag, Au, Cu или Mg.
Поверхностный слой 32 состоит преимущественно, в основном, из благородного металла, предпочтительно из Ag, Au, Pd, Rh или Ru. Преимущественно поверхностный слой 32 имеет третью толщину 0,1-5 мкм, преимущественно приблизительно 0,2 мкм. Преимущественно поверхностный слой 32 может состоять, в основном, также из электропроводящего нитрида, предпочтительно TiN, CrN или ZrN или из графита. В этом случае третья толщина составляет преимущественно 0,1-5 мкм, преимущественно приблизительно 1 мкм. Под "А состоит, в основном, из X" здесь и далее следует понимать, что Х - это то вещество с наибольшей долей по массе всех веществ X, Y, Z, ..., которое содержит объект А. Преимущественно Х имеет при этом массовую долю, по меньшей мере, 90%. А может состоять также предпочтительно из чистого X. В одном предпочтительном выполнении изобретения контактная пластинка 2 состоит, в основном, из Al или Mg, а защитный слой содержит базовый слой 31 из хорошего покрывающего материала, преимущественно химически или гальванически осажденного Ni. Четвертая толщина базового слоя 31 составляет при этом преимущественно несколько микрометров, преимущественно приблизительно 1-15 мкм, преимущественно приблизительно 2-3 мкм. За счет базового слоя 31 предотвращается при этом контактная коррозия между контактной пластинкой 2 и поверхностным слоем 32.
В одном предпочтительном выполнении изобретения поверхностный слой 32 состоит, в основном, из Rh, Ru или электропроводящего нитрида, преимущественно из TiN, CrN или ZrN. Rh обладает при обычных эксплуатационных температурах лишь очень слабой диффузией, а Ru и нитрид вообще не обладают ею на контактах с первой металлизацией 11 электрода из Ag. Образование прочного материального соединения между первой металлизацией 11 электрода и контактной пластинкой 2 этим особенно эффективно предотвращено. Если контактная пластинка 2 состоит, в основном, из Al или Mg, а поверхностный слой 32, в основном, из Ru, то базовый слой 31 предпочтительно немного толще, преимущественно приблизительно 6-15 мкм. Это важно, в частности, тогда, когда Ru осаждают в ванне, в которой рН-значение обычно составляет приблизительно 1 и которая поэтому химически очень агрессивна. Предпочтительно к тому же между базовым слоем 31 из Ni и поверхностным слоем 32 предусмотрен золотой слой для улучшения адгезии между Ni и Ru. Пятая толщина золотого слоя лежит при этом предпочтительно в диапазоне нескольких десятых миллиметра, преимущественно она составляет приблизительно 0,2 мкм. В одном предпочтительном выполнении изобретения защитный слой состоит лишь из единственного слоя, преимущественно благородного металла, предпочтительно, в основном, из Ag, Au, Pd, Rh или Ru. Шестая толщина защитного слоя составляет при этом преимущественно 0,1-5 мкм, преимущественно приблизительно 0,2 мкм. Преимущественно поверхностный слой 32 также может состоять, в основном, из электропроводящего нитрида, предпочтительно из TiN, CrN или ZrN, или из графита. Шестая толщина защитного слоя составляет в этом случае преимущественно 0,1-5 мкм, преимущественно приблизительно 1 мкм.

Claims (8)

1. Силовой полупроводниковый модуль, содержащий,
по меньшей мере, одну полупроводниковую микросхему (11) из полупроводникового материала с первым и вторым главными электродами;
первый и второй главные выводы (91, 92);
контактную пластинку (2) в электрическом контакте с первым главным электродом и первым главным выводом (92), причем
контактная пластинка (2) содержит легирующий элемент, а между легирующим элементом и полупроводниковым материалом может быть образована эвтектика, при этом
контактная пластинка (2) покрыта электропроводящим защитным слоем (31, 32), отличающийся тем, что
защитный слой (31, 32) содержит, по меньшей мере, один электропроводящий базовый слой (31), нанесенный на контактную пластинку (2), и
электропроводящий поверхностный слой (32), образующий внешнюю контактную поверхность,
при этом
базовый и поверхностный слои состоят в основном из разных материалов.
2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что базовый слой (31) состоит в основном из Ni и имеет преимущественно толщину приблизительно 1-15 мкм, преимущественно 2-8 мкм.
3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что поверхностный слой (32) имеет толщину приблизительно 0,1-5 мкм.
4. Модуль по п.2, отличающийся тем, что поверхностный слой (32) имеет толщину приблизительно 0,1-5 мкм.
5. Модуль по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что
поверхностный слой (32) состоит в основном из Ru;
между поверхностным (32) и базовым (31) слоями предусмотрен электропроводящий промежуточный слой, который состоит в основном из Au и имеет преимущественно толщину приблизительно 0,2 мкм, и
базовый слой (31) имеет преимущественно толщину 5-12 мкм.
6. Модуль по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что полупроводниковая микросхема (11) имеет внутри IGBT- или диодную структуру.
7. Модуль по п.5, отличающийся тем, что полупроводниковая микросхема (11) имеет внутри IGBT- или диодную структуру.
8. Модуль по п.1, отличающийся тем, что
базовый слой (31) состоит из хорошего покрывающего материала, при этом
поверхностный слой (32) состоит из материала с одним или несколькими следующими свойствами:
а) неокисляемый, преимущественно химически малореакционноспособный;
б) не вступает в химическую реакцию с первой металлизацией первого главного электрода и не имеет ни контактной коррозии, ни материальной диффузии;
в) имеет низкий коэффициент трения;
г) может быть осажден при температурах, при которых контактный слой не повреждается или не деформируется.
RU2005107333/28A 2002-08-16 2003-08-15 Силовой полупроводниковый модуль RU2314597C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02405701A EP1389802A1 (de) 2002-08-16 2002-08-16 Schutzschicht für Leistungshalbleitermodul-Kontaktplättchen
EP02405701.0 2002-08-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005107333A RU2005107333A (ru) 2006-01-20
RU2314597C2 true RU2314597C2 (ru) 2008-01-10

Family

ID=30470358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005107333/28A RU2314597C2 (ru) 2002-08-16 2003-08-15 Силовой полупроводниковый модуль

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7582919B2 (ru)
EP (2) EP1389802A1 (ru)
JP (1) JP2005536050A (ru)
KR (1) KR101017254B1 (ru)
CN (1) CN100394591C (ru)
AU (1) AU2003249835A1 (ru)
RU (1) RU2314597C2 (ru)
WO (1) WO2004017406A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5239800B2 (ja) * 2008-07-24 2013-07-17 富士ゼロックス株式会社 光導波路フィルム及びその製造方法、並びに、光送受信モジュール
US8816390B2 (en) * 2012-01-30 2014-08-26 Infineon Technologies Ag System and method for an electronic package with a fail-open mechanism
US9082737B2 (en) * 2012-11-15 2015-07-14 Infineon Technologies Ag System and method for an electronic package with a fail-open mechanism
DE102014107287A1 (de) 2014-05-23 2015-11-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Überbrückung eines elektrischen Energiespeichers

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1248811B (ru) * 1961-03-28
US3686539A (en) * 1970-05-04 1972-08-22 Rca Corp Gallium arsenide semiconductor device with improved ohmic electrode
US4000842A (en) * 1975-06-02 1977-01-04 National Semiconductor Corporation Copper-to-gold thermal compression gang bonding of interconnect leads to semiconductive devices
JPS6014507B2 (ja) * 1980-05-26 1985-04-13 三菱電機株式会社 加圧接触形半導体装置
JPS59175763A (ja) * 1983-03-25 1984-10-04 Fujitsu Ltd 半導体装置
JPH065699B2 (ja) * 1987-09-16 1994-01-19 日本電気株式会社 半導体装置
US5008735A (en) * 1989-12-07 1991-04-16 General Instrument Corporation Packaged diode for high temperature operation
KR100226716B1 (ko) * 1996-12-17 1999-10-15 유무성 반도체 부품 및 그 제조방법
CN1236982A (zh) * 1998-01-22 1999-12-01 株式会社日立制作所 压力接触型半导体器件及其转换器
DE19843309A1 (de) * 1998-09-22 2000-03-23 Asea Brown Boveri Kurzschlussfestes IGBT Modul
US6072240A (en) * 1998-10-16 2000-06-06 Denso Corporation Semiconductor chip package
US6703707B1 (en) * 1999-11-24 2004-03-09 Denso Corporation Semiconductor device having radiation structure
JP4479121B2 (ja) * 2001-04-25 2010-06-09 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
JP2002368168A (ja) * 2001-06-13 2002-12-20 Hitachi Ltd 半導体装置用複合部材、それを用いた絶縁型半導体装置、又は非絶縁型半導体装置
JP3641232B2 (ja) * 2001-11-13 2005-04-20 本田技研工業株式会社 インバータ装置及びその製造方法
JP3850739B2 (ja) * 2002-02-21 2006-11-29 三菱電機株式会社 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7582919B2 (en) 2009-09-01
CN1675764A (zh) 2005-09-28
US20060087023A1 (en) 2006-04-27
JP2005536050A (ja) 2005-11-24
AU2003249835A1 (en) 2004-03-03
WO2004017406A1 (de) 2004-02-26
EP1529311B1 (de) 2019-01-02
EP1529311A1 (de) 2005-05-11
KR20050056993A (ko) 2005-06-16
EP1389802A1 (de) 2004-02-18
KR101017254B1 (ko) 2011-02-28
RU2005107333A (ru) 2006-01-20
CN100394591C (zh) 2008-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2225660C2 (ru) Силовой полупроводниковый модуль
US7468318B2 (en) Method for manufacturing mold type semiconductor device
US7538436B2 (en) Press pack power semiconductor module
US5682057A (en) Semiconductor device incorporating a temperature fuse
RU99120099A (ru) Силовой полупроводниковый модуль
RU2165115C2 (ru) Полупроводниковое устройство
WO2003060984A1 (en) Surface mounted package with die bottom spaced from support board
EP1440470A2 (en) Wirebond contact structure and method of wire bonding a microelectronic die
CN109509742A (zh) 半导体装置
US7911041B2 (en) Semiconductor device with gold coatings, and process for producing it
RU2314597C2 (ru) Силовой полупроводниковый модуль
JP5018013B2 (ja) 樹脂封止半導体装置
JP4344560B2 (ja) 半導体チップおよびこれを用いた半導体装置
JPH09260645A (ja) 半導体装置
US20230110154A1 (en) Semiconductor device
US4984063A (en) Semiconductor device
JPH063815B2 (ja) 光半導体素子用サブマウント
JP2017188544A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2007528590A (ja) 金／銀／銅の合金の金属フィラーを有する半導体パッケージ
KR20080105451A (ko) 금속회로기판
CN219960928U (zh) 一种电路板及半导体器件组合结构
KR20010085616A (ko) 칩형 반도체 소자
JP2854120B2 (ja) 混成集積回路
JPH0622092B2 (ja) 基板型温度ヒューズ及びその製造方法
JP3176246B2 (ja) 半導体素子収納用パッケージ

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20220311