DE102018105462A1

DE102018105462A1 - Halbleitervorrichtung, die ein bondpad und einen bonddraht oder -clip enthält

Info

Publication number: DE102018105462A1
Application number: DE102018105462.9A
Authority: DE
Inventors: Anton Mauder; Hans-Joachim Schulze
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2019-09-12
Also published as: US10971435B2; US20190279922A1; CN110246823A; US11837528B2; US20210183746A1; CN110246823B

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung (500) enthält ein Bondpad (300), das einen Basisbereich (310) mit einer Basisschicht (317) umfasst. Ein Bonddraht oder -clip (410) ist an ein Bondgebiet (305) einer Hauptoberfläche (301) des Bondpads (300) gebondet. Eine ergänzende Struktur (350) ist neben dem Bondgebiet (305) in direktem Kontakt mit dem Basisbereich (310). Eine spezifische Wärmekapazität der ergänzenden Struktur (350) ist höher als eine spezifische Wärmekapazität der Basisschicht (317).

Description

HINTERGRUND
Halbleiterbaugruppen von Leistungs-Halbleitervorrichtungen, wie etwa Leistungs-Halbleiterdioden, IGFETs (Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate) und IGBTs (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate), weisen typischerweise Metallleitungen auf, die eine Verbindung der Leistungs-Halbleitervorrichtung mit einer Leiterplatte oder mit einer anderen elektronischen Vorrichtung ermöglichen. Bonddrähte verbinden elektrisch die Metallleitungen mit Kontaktpads, die direkt auf dem Halbleiterdie ausgebildet sind, und überbrücken die Differenz in den Abmessungen zwischen einer Verdrahtung auf dem Chip und einer externen Verdrahtung der Leistungs-Halbleitervorrichtung. Für ein Draht-Bondverfahren bzw. Draht-Bonden wird typischerweise ein Bonddraht über einem Bondpad positioniert und eine Spitze oder ein Keil bzw. Wedge zwingt den Draht auf das Bondpad. Gleichzeitig wird Wärme, Ultraschallenergie oder eine andere Art von Strahlung auf das Bondpad und das Stück des Drahts auf dem Bondpad angewendet, um eine metallurgische Bindung zwischen dem Bonddraht und dem Bondpad zu bilden. Das Bondpad muss ausreichend robust sein, um die während des Bondprozesses auf den Halbleiterchip ausgeübte mechanische Beanspruchung aufzunehmen. Außerdem ist eine hohe Wärmekapazität und/oder Robustheit des Bondpads und der Bindung wünschenswert, um eine Kurzschluss- und Lawinenfestigkeit der Halbleitervorrichtung zu verbessern.
Es besteht ein Bedarf an zuverlässigen Halbleitervorrichtungen mit hoher thermischer und mechanischer Robustheit.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Halbleitervorrichtung, die ein Bondpad enthält, das einen Basisbereich und eine Hauptoberfläche umfasst. Der Basisbereich weist eine Basisschicht auf. Die Hauptoberfläche weist ein Bondgebiet auf. Ein Bonddraht oder -clip ist an das Bondgebiet gebondet. Eine ergänzende Struktur steht neben dem Bondgebiet in direktem Kontakt mit dem Basisbereich. Eine spezifische Wärmekapazität der ergänzenden Struktur ist höher als eine spezifische Wärmekapazität der Basisschicht.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung. Das Verfahren umfasst ein Ausbilden eines Basisbereichs des Bondpads auf einem Halbleiterbereich. Der Basisbereich umfasst eine Basisschicht. Eine Hauptoberfläche eines Bondpads, die ein Bondgebiet enthält, wird gebildet. Ein Bonddraht oder -clip wird an das Bondgebiet gebondet. Eine ergänzende Struktur wird direkt auf dem Basisbereich ausgebildet. Eine spezifische Wärmekapazität der ergänzenden Struktur ist höher als eine spezifische Wärmekapazität der Basisschicht.
Die vorliegende Offenbarung betrifft auch eine Halbleitervorrichtung, die einen Halbleiterbereich enthält, der ein dotiertes Gebiet umfasst. Ein Bondpad umfasst einen direkt mit dem dotierten Gebiet verbundenen Basisbereich. Eine ergänzende Struktur steht in direktem Kontakt mit dem Basisbereich. Die ergänzende Struktur umfasst einen Kernbereich und einen Mantelbereich. Der Kernbereich enthält Silber. Der Mantelbereich trennt den Kernbereich vom Basisbereich.
Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile beim Lesen der folgenden Detailbeschreibung und beim Betrachten der beiliegenden Zeichnungen erkennen.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis von Ausführungsformen zu liefern, und sie sind in diese Beschreibung einbezogen und bilden einen Teil von ihr. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern der Prinzipien der Ausführungsformen. Andere Ausführungsformen und beabsichtigte Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden.

1A ist eine schematische Draufsicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung, die einen auf ein Bondpad gebondeten Bonddraht oder -clip, und eine ergänzende Struktur mit einer hohen Wärmekapazität neben einem Bondfuß des Bonddrahts oder - clips enthält, gemäß einer Ausführungsform.
1B ist eine vertikale Querschnittsansicht des Bereichs der Halbleitervorrichtung von 1A.
2A ist eine schematische horizontale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die ein Wedge-Bonden und eine ergänzende Struktur aus einem Phenolharz kombiniert.
2B ist eine vertikale Querschnittsansicht des Bereichs der Halbleitervorrichtung von 2A.
3A ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die ein Band-Bonden mit einer ergänzenden Struktur kombiniert, die einen Kernbereich und einen Schichtbereich umfasst.
3B ist eine vertikale Querschnittsansicht des Bereichs der Halbleitervorrichtung von 3A.
4A ist eine schematische horizontale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die ein Kugel- bzw. Ball-Bonden mit einem Bondpad kombiniert, einschließlich einer ergänzenden Struktur direkt zwischen einem Basisbereich und einem Abdeckbereich.
4B ist eine vertikale Querschnittsansicht des Bereichs der Halbleitervorrichtung von 4A.
5A ist eine schematische Draufsicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die sich auf eine ergänzende Struktur mit Schlitzen in einer vertikalen Projektion der Bonddrähte bezieht.
5B ist eine schematische Draufsicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die eine ergänzende Struktur mit Öffnungen betrifft.
5C ist eine schematische Draufsicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die eine ergänzende Struktur mit getrennten Padabschnitten zwischen benachbarten Bondfüßen betrifft.
5D ist eine schematische Draufsicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die eine ergänzende Struktur mit getrennten Padabschnitten in der longitudinalen Projektion der Bonddrähte betrifft.
6A ist eine schematische Draufsicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung mit einer ergänzenden Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform, die eine TO-220-Baugruppe betrifft.
6B ist eine schematische Draufsicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die sich auf eine nach einem Draht-Bonden ausgebildete ergänzende Struktur bezieht.
6C ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die eine ergänzende Struktur betrifft, die einen Bondfuß einhüllt.
7A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs eines Halbleitersubstrats, um ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen zu veranschaulichen, die eine ergänzende Struktur neben einem Bondfuß umfassen, gemäß einer Ausführungsform, die die ergänzende Struktur vor einem Draht-Bonden nach Ausbilden eines Bondpads ausbildet.
7B ist eine schematische Querschnittsansicht des Bereichs des Halbleitersubstrats von 7A nach Ausbilden der ergänzenden Struktur.
7C ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung, die aus dem Bereich des Halbleitersubstrats von 7B erhalten wird, nach Versiegeln eines Halbleiterdie in einer Schutzumhüllung.
8A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung, um ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen gemäß einer Ausführungsform, die die ergänzende Struktur nach einem Draht-Bonden bildet, nach einem Draht-Bonden zu veranschaulichen.
8B ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht des Bereichs der Halbleitervorrichtung von 8A nach Versiegeln der Halbleitervorrichtung in einer Schutzumhüllung.
9 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung mit einem Bondpad, einschließlich einer ergänzenden Struktur mit einem Kernbereich, der Silber enthält, gemäß einer anderen Ausführungsform.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung mit einem Bondpad, das einen Silber enthaltenden Kernbereich enthält, gemäß einer Ausführungsform, die einen Abdeckbereich aus einer Aluminiumlegierung einschließt.
11 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung mit einem Bondpad, das einen Silber enthaltenden Kernbereich umfasst, gemäß einer Ausführungsform, die sich auf Halbleiterdioden bezieht.
12A ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit einem Abdeckbereich eines Bondpads, der ausschließlich entlang einer lateralen äußeren Oberfläche des Bondpads ausgebildet ist.
12B ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit einem unabhängig von einem Basisbereich des Bondpads ausgebildeten Abdeckbereich.
12C ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit dem Abdeckbereich und dem Basisbereich des Bondpads, die im gleichen Prozess strukturiert werden.
13A ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs eines Halbleitersubstrats, um ein Verfahren zum Ausbilden eines Bondpads mit einer ergänzenden Struktur mit einem Kernbereich aus Silber gemäß einer Ausführungsform mit einem Abdeckbereich und einem Basisbereich, die im gleichen Strukturierungsschritt gebildet werden, nach einem Strukturieren des Kernbereichs der ergänzenden Struktur zu veranschaulichen.
13B ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht des Bereichs des Halbleitersubstrats von 13A nach einem Ausbilden einer Abdeckschicht.
13C ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht des Bereichs des Halbleitersubstrats von 13B nach einem Strukturieren der Abdeckschicht und einer Basisschicht.
14A ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung, um ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen gemäß einer Ausführungsform, die einen Abdeckbereich und einen Basisbereich des Bondpads unabhängig voneinander strukturiert, nach Ausbilden einer Kernschicht zu veranschaulichen.
14B ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht des Bereichs des Halbleitersubstrats von 14A nach einem Ausbilden einer Abdeckschicht.
14C ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht des Bereichs des Halbleitersubstrats von 13B nach enem Strukturieren der Abdeckschicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen für Veranschaulichungszwecke spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Ausführungsformen ausgestaltet werden können. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die für eine Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, bei oder im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um zu noch einer weiteren Ausführungsform zu gelangen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung derartige Modifikationen und Varianten umfasst. Die Beispiele sind mittels einer spezifischen Sprache beschrieben, die nicht als den Umfang der beigefügten Patentansprüche begrenzend aufgefasst werden sollte. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich für Veranschaulichungszwecke. Die gleichen Elemente sind in den verschiedenen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen, falls nicht etwas anderes festgestellt wird.
Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „haben“, „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und ähnliche Begriffe offene Begriffe, und die Begriffe geben das Vorhandensein der festgestellten Strukturen, Elemente oder Merkmale an, schließen jedoch das Vorhandensein von zusätzlichen Elementen oder Merkmalen nicht aus. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel sollen sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, falls sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt.
Die Figuren veranschaulichen relative Dotierungskonzentrationen durch Angabe von „^-“ oder „⁺“ neben dem Dotierungstyp „n“ oder „p“. Beispielsweise bedeutet „n^- “ eine Dotierungskonzentration, die niedriger als die Dotierungskonzentration eines „n“-Dotierungsgebiets ist, während ein „n⁺ “-Dotierungsgebiet eine höhere Dotierungskonzentration hat als ein „n“-Dotierungsgebiet. Dotierungsgebiete der gleichen relativen Dotierungskonzentration haben nicht notwendigerweise die gleiche absolute Dotierungskonzentration. Beispielsweise können zwei verschiedene „n“-Dotierungsgebiete die gleichen oder verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen haben.
1A zeigt eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung 500 in dem Gebiet einer Bondverbindung, und 1B ist eine vertikale Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 500 entlang einer Linie B-B von 1A.
Die Halbleitervorrichtung 500 ist für Leistungsanwendungen geeignet, zum Beispiel eine Leistungs-Halbleiterdiode, einen IGFET, zum Beispiel einen MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-FET) in der üblichen Bedeutung, einschließlich IGFETs mit Metall-Gates sowie IGFETs mit Polysilizium-Gates, einen IGBT, eine MCDs (MOS-gesteuerte Dioden) oder eine intelligente Leistungs-Halbleitervorrichtung, die CMOS-(komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-)Schaltungen wie etwa Sensorschaltungen und/oder Steuerschaltungen zusätzlich zu einer Leistungs-Halbleitereinheit enthält.
Die Halbleitervorrichtung 500 basiert auf einem Halbleiterbereich 100 aus einem einkristallinen Halbleitermaterial wie etwa Silizium (Si), Germanium (Ge), Silizium-Germanium (SiGe), Siliziumcarbid (SiC) oder einem A_IIIB_V-Halbleiter.
Eine erste Oberfläche 101 an einer Vorderseite des Halbleiterbereichs 100 ist planar oder wird durch koplanare Oberflächenabschnitte definiert und ist zu einer zweiten Oberfläche auf der Rückseite des Halbleiterbereichs 100 parallel. In der Ebene von 1A kann der Halbleiterbereich 100 eine rechtwinklige Form mit einer Kantenlänge im Bereich von einigen Millimetern aufweisen. Eine Normale zur ersten Oberfläche 101 definiert eine vertikale Richtung, und Richtungen orthogonal zur vertikalen Richtung sind horizontale Richtungen.
Ein Bondpad 300 an der Vorderseite des Halbleiterbereichs 100 ist mit einem oder mehreren dotierten Gebieten 111 im Halbleiterbereich 100 elektrisch verbunden.
Beispielsweise kann das dotierte Gebiet 111 ein Anodengebiet einer Leistungs-Halbleiterdiode sein, und das Bondpad 300 kann direkt an die erste Oberfläche 101 grenzen, um einen ohmschen Kontakt mit dem dotierten Gebiet 111 auszubilden. Gemäß anderen Ausführungsformen kann ein Zwischenschicht-Dielektrikum das Bondpad 300 vom Halbleiterbereich 100 trennen, und Kontaktbereiche des Bondpads 300 erstrecken sich durch Öffnungen in dem Zwischenschicht-Dielektrikum und verbinden elektrisch das Bondpad 300 mit einer Vielzahl getrennter dotierter Gebiete 111, die beispielsweise die Sourcezonen und Bodygebiete von Transistorzellen umfassen können.
Das Bondpad 300 umfasst einen Basisbereich 310, der eine homogene Struktur sein kann, beispielsweise aus einer Aluminium enthaltenden Legierung, z.B. AlCu, AlSi, AlSiCu, oder die eine geschichtete Struktur aufweisen kann, die Teilschichten verschiedener Metalle umfasst, z.B. eine Kontaktschicht mit Silizidabschnitten, eine Sperr- bzw. Barrierenschicht, die zumindest eines von Titan oder Tantal enthält, eine Füllschicht zum Füllen schmaler Kontaktbereiche, z.B. eine Wolframschicht, und/oder eine Basisschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung wie etwa AlCu, AlSi oder AlSiCu.
Ein Bonddraht oder -clip 410 ist auf einen horizontalen Bereich einer Hauptoberfläche 301 des Bondpads 300 in einem Bondgebiet 305 gebondet.
Der Bonddraht oder -clip 410 kann ein runder Draht mit einem Durchmesser in einem Bereich von z.B. 25 µm bis 500 µm, ein flacher, bandartiger Draht mit einer annähernd rechtwinkligen Querschnittsform sein, wobei eine lange Seite des Querschnitts zumindest zweimal so groß wie eine kurze Seite ist. Der runde oder flache Draht kann als Hauptbestandteil(e) zumindest eines von Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu) und Aluminium (Al) enthalten, beispielsweise Legierungen, die ein, zwei oder mehr von Al, Au, Ag und Cu enthalten. Der Bonddraht oder -clip 410 kann ein Kupferclip mit einer Dicke von zumindest 50 µm und einer Querschnittsfläche von zumindest 0,5 mm² sein.
Der Bondprozess kann in einem gewissen Maß einen Bereich des Bonddrahts oder -clips 410 verformen, der direkt auf die Hauptoberfläche 301 gebondet wird, wobei die gebondeten Bereiche einen Bondfuß 415 bilden. Der Bondfuß 415 kann ein mechanisch abgeflachter Abschnitt des Bonddrahts oder -clips 410 oder ein Kegel oder eine Kugel (engl.: ball) aus vorübergehend geschmolzenem und wieder verfestigtem Material des Bonddrahts oder -clips 410 sein.
Ein Loop- bzw. Schleifenbereich 411 des Bonddrahts oder -clips 410 verbindet den Bondfuß 415 auf dem Bondpad 300 mit einem weiteren Bondfuß des Bonddrahts oder -clips 410 auf einer Metallleitung oder einer Trägerplatte oder dergleichen oder einem anderem Halbleiterdie.
Im Fall eines Keil- bzw. Wedge-Bondens hat der Bondfuß 415 eine erste Länge y1 in einer Richtung parallel zur Längsrichtung des Bonddrahts oder -clips 410 und eine erste Breite x1 in einer Richtung orthogonal zur longitudinalen Richtung des Bonddrahts oder -clips 410. Der Bonddraht oder -clip 410 kann ferner einen Schwanzbereich 419, der einen vom Bondfuß 415 abstehenden Stumpf bildet, an einer dem Schleifenbereich 411 gegenüberliegenden Seite umfassen.
Im Fall eines (in 1A und 1B nicht dargestellten) Kugel- bzw. Ball-Bondens kann der Bondfuß 415 eine im Wesentlichen kreisförmige Form aufweisen, was zu einer gleichen ersten Länge y1 und ersten Breite x1 führt. Der Bonddraht oder -clip 410 kann einen vertikalen Anfang des Schleifenbereichs 411 aufweisen, bevor der Bonddraht oder -clip 410 in Richtung des weiteren Bondfußes auf der Metallleitung oder Trägerplatte des gleichen oder eines anderen Halbleiterdie führt. Falls der Bonddraht oder -clip 410 einen Kupferclip umfasst, kann der Bondprozess ein Reflow- bzw. Wiederaufschmelzlöten umfassen.
Das Bondgebiet 305 ist ein Teil der Hauptoberfläche 301 des Bondpads 300, der für ein Draht-Bonden oder Wiederaufschmelzlöten eines Kupferclips reserviert ist. Abmessungen des Bondgebiets 305 hängen von Parametern wie etwa einer Bond-Technik, Querschnittsfläche des Bonddrahts oder -clips 410 und Platzierungsgenauigkeit des Bond-Werkzeugs ab. Das Bondgebiet 305 kann eine zweite Länge y2 parallel zu der longitudinalen Achse des Bonddrahts oder -clips 410 und eine zweite Breite x2 orthogonal zur longitudinalen Achse des Bonddrahts oder -clips 410 aufweisen. Die zweite Länge y2 kann zumindest 150 % oder zumindest 200 % der ersten Länge y1 des Bondfußes 415 betragen. Die zweite Breite x2 kann zumindest 150 % oder zumindest 200 % der ersten Breite x1, z.B. zumindest 2 µm oder zumindest 5 µm, betragen.
Eine ergänzende Struktur 350 neben dem Bondfuß 415 auf der Hauptoberfläche 301 hat eine höhere spezifische Wärmekapazität als eine Basisschicht 317 des Basisbereichs 310. Beispielsweise beträgt die spezifische Wärmekapazität der ergänzenden Struktur 350 zumindest 3,5 J/cm³K, z.B. mehr als 3,7 J/cm³K.
Die ergänzende Struktur 350 ist neben dem Bonddraht oder -clip 410 ausgebildet, wobei sowohl der Bonddraht und -clip 410 als auch die ergänzende Struktur 350 an der gleichen, dem Halbleiterbereich 100 gegenüberliegenden Seite des Bondpads 300 ausgebildet sind. Die ergänzende Struktur 350 kann direkt an einen Bereich des Bonddrahts und -clips 410, z.B. den Bondfuß 415, grenzen oder kann von dem Bonddraht und -clip 410 und dem Bondfuß 415 um einige wenige Mikrometer, z.B. um höchstes 50 µm, um höchstens 30 µm oder um höchstens 5 µm und um höchstens 0,5 µm, z.B. zumindest 1 µm, horizontal getrennt sein.
Die ergänzende Struktur 350 kann homogen sein oder kann einen Kernbereich und einen Mantelbereich umfassen, der den Kernbereich zumindest bedeckt. Die ergänzende Struktur 450 kann aus einem leitfähigen Material wie etwa Nickel (Ni) mit einer spezifischen Wärmekapazität von annähernd 3,95 J/cm³K oder aus einem anorganischen dielektrischen Material wie etwa Kobaltnickeloxid, Wolframcarbid mit einer spezifischen Wärmekapazität von annähernd 4,9 J/cm³K, Topas (Al₂ ^[6] [(F, OH)₂ | SiO₄]) mit einer spezifischen Wärmekapazität von annähernd 4,44 J/cm³K und Lithiumfluorid (LiF) mit einer spezifischen Wärmekapazität von annähernd 4,01 J/cm³K bestehen, wobei für jedes der erwähnten Materialien der präzise Wert für die Wärmekapazität von weiteren physikalischen Variablen wie etwa Abscheidungsbedingungen und Dichte abhängt.
Die ergänzende Struktur 350 kann durchgehend oder fein strukturiert sein, kann z.B. ein schmales, regelmäßiges Gitter bilden oder kann ein dichtes, regelmäßiges Muster isolierter Teilstrukturen, z.B. Inseln, umfassen. Beispielsweise umfasst die ergänzende Struktur 350 ein enges Gitter aus Nickel.
Gemäß einer Ausführungsform enthält die ergänzende Struktur 350 Phenolharz mit einer spezifischen Wärmekapazität von zumindest 3,0 J/cm³K, z.B. etwa 3,77 J/cm³K. Zusätzlich zu dem Phenolharz kann die ergänzende Struktur 350 ein Material mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als Phenolharz enthalten.
Falls die ergänzende Struktur 350 vor einem Bondprozess ausgebildet wird, wird die ergänzende Struktur 350 ausschließlich in einem blanken Gebiet 306 außerhalb der Bondgebiete 305 gebildet, welche für den Bondprozess reserviert sind. Das blanke Gebiet 306 kann auch ein Pad-Randgebiet 307 ausklammern, das sich entlang der lateralen äußeren Oberfläche 313 des Basisbereichs 310 erstreckt, wobei eine Breite y3 des Pad-Randgebiets 307 zumindest 1 µm betragen kann.
Die ergänzende Struktur 350 kann das komplette blanke Gebiet 306 oder nur Bereiche davon bedecken. Beispielsweise kann die ergänzende Struktur 350 an nur einer Seite jedes Bondfußes 415, an zwei Seiten, an drei Seiten oder an allen Seiten des Bondfußes 415 ausgebildet sein.
Falls die ergänzende Struktur 350 nach dem Bondprozess ausgebildet wird, kann sich das blanke Gebiet 306 bis zur lateralen äußeren Oberfläche 315 des Basisbereichs 310 erstrecken, und die ergänzende Struktur 350 kann einen Bereich des Bonddrahts oder -clips 410, der den Bondfuß 415 einschließt, einhüllen und direkt abdecken.
Wie von den Erfindern beobachtet wurde, hat in einigen Leistungs-Halbleitervorrichtungen die thermische Spannung, die während einer gewissen elektrischen Überlastung auftritt, ein partielles Schmelzen des Bondpads 300 neben einem Bondfuß 415 statt direkt unter dem Bondfuß 415 zur Folge. Das lokale Schmelzen zeigt ein lokales Temperaturmaximum neben, nicht aber direkt unter dem Bondfuß 415 an, wo der Bonddraht oder - clip 410 thermische Energie dissipiert bzw. abführt. Die ergänzende Struktur 350 erhöht lokal die Wärmekapazität um den Bondfuß 415 herum, absorbiert vorübergehend den lokalen Überschuss an thermischer Energie während wiederholter Lawinen- oder Kurzschlussereignisse und setzt die gespeicherte thermische Energie zwischen den Lawinen- und Kurzschlussereignissen allmählich frei.
Die ergänzende Struktur 350 bildet einen lokalen temporären Wärmespeicher, der als lokale Wärmesenke nahe dem Bondfuß 415 wirksam ist, verhindert auf solche Weise ein lokales Schmelzen des Bondpads und erhöht eine Lawinen- und Kurzschluss-Unempfindlichkeit der Halbleitervorrichtung 500.
Da der Laststrom direkt vom Bondpad 300 zum Bonddraht oder - clip 410 fließt, umgeht der Laststrom die ergänzende Struktur 350. Deshalb kann ein spezifischer elektrischer Widerstand der Materialien der ergänzenden Struktur 350 irrelevant sein und kann höher als für das Bondpad 300 sein. Hochohmige Materialien und dielektrische Materialien mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand haben keinen nachteiligen Einfluss auf eine Vorrichtungsleistung. Die Materialien für die ergänzende Struktur können ausschließlich im Hinblick auf Wärmekapazität und mechanische Festigkeit ausgewählt werden und können an die Temperaturausdehnungskoeffizienten des Halbleiterbereichs 100 angepasst werden.
2A bis 2B kombinieren ein Keil- bzw. Wedge-Bonden mit einer ergänzenden Struktur 350, die auf einem Bondpad 300 ausgebildet ist, das eine erste Lastelektrode bilden kann, die mit Transistorzellen TC mit planaren Gatestrukturen 150 elektrisch verbunden ist.
Die Halbleitervorrichtung 500 kann ein IGFET, ein IGBT oder eine MCD sein und enthält eine Vielzahl von Transistorzellen TC, die miteinander elektrisch parallel verbunden sind.
Die Transistorzellen TC sind entlang einer ersten Oberfläche 101 eines Halbleiterbereichs 100 an einer Vorderseite der Halbleitervorrichtung 500 ausgebildet. Die Transistorzellen TC können einen Laststromfluss zwischen zwei Lastelektroden an der Vorderseite steuern. Die veranschaulichte Ausführungsform betrifft eine vertikale Vorrichtung, mit einem Laststromfluss zwischen einer ersten Lastelektrode an der Vorderseite und einer zweiten Lastelektrode an der Rückseite, wobei zwischen den Transistorzellen TC und einer der ersten Oberfläche 101 gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 102 der Halbleiterbereich 100 eine Driftstruktur 130 enthält. Die Driftstruktur 130 kann eine schwachdotierte Driftzone 131 und einen hochdotierten Kontaktbereich 139 entlang der zweiten Oberfläche 102 umfassen. Eine Dotierstoffkonzentration im Kontaktbereich 139 ist ausreichend hoch, um einen ohmschen Kontakt mit einer direkt an die zweite Oberfläche 102 grenzenden zweiten Lastelektrode 390 auszubilden. Der Kontaktbereich 139 kann vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie die Driftzone 131 sein, falls die Halbleitervorrichtung 500 ein IGFET ist, kann eine Schicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps sein, falls die Halbleitervorrichtung 500 ein IGBT ist, und kann Zonen beider Leitfähigkeitstypen, die sich entlang zumindest einer horizontalen Richtung abwechseln, enthalten, falls die Halbleitervorrichtung 500 ein RC-IGBT ist. Eine Feldstopp- oder Pufferschicht 137 kann direkt zwischen der Driftzone 131 und dem Kontaktbereich 139 ausgebildet (sandwichartig angeordnet) sein, wobei die Feldstopp- und Pufferschicht 137 einen unipolaren Übergang mit der Driftzone 131 und einen unipolaren Übergang oder einen pn-Übergang mit dem Kontaktbereich 139 bildet. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration in der Feldstopp- oder Pufferschicht 137 ist zumindest zweimal so hoch wie in der Driftzone 131 und höchstens halb so hoch wie in dem Kontaktbereich 139.
Die Transistorzellen TC enthalten Bodygebiete 120, die erste pn-Übergänge pn1 mit der Driftstruktur 130 und zweite pn-Übergänge pn2 mit Sourcezonen 110 bilden, die direkt zwischen der ersten Oberfläche 101 und den Bodygebieten 120 ausgebildet sind, wobei die Bodygebiete 120 die Sourcezonen 110 von der Driftstruktur 130 entlang der ersten Oberfläche 101 trennen.
Ferner enthalten die Transistorzellen TC eine Gatestruktur 150, die eine leitfähige Gateelektrode 155 umfasst, welche eine hochdotierte polykristalline Siliziumschicht oder eine metallhaltige Schicht enthalten oder aus einer solchen bestehen kann. Ein Gatedielektrikum 159 trennt die Gateelektrode 155 vom Halbleiterbereich 100, wobei das Gatedielektrikum 159 die Gateelektrode 155 mit Kanalbereichen der Bodygebiete 120 entlang der ersten Oberfläche 101 kapazitiv koppelt.
Das Gatedielektrikum 159 kann ein Halbleiteroxid, zum Beispiel thermisch gewachsenes oder abgeschiedenes Siliziumoxid, Siliziumnitrid, zum Beispiel abgeschiedenes oder thermisch gewachsenes Nitrid, ein Halbleiter-Oxynitrid, zum Beispiel Siliziumoxynitrid, oder eine Kombination davon enthalten oder daraus bestehen.
Die Gatestruktur 150 ist ein laterales Gate, das außerhalb des Halbleiterbereichs 100 entlang der ersten Oberfläche 101 ausgebildet ist, wobei die Gatestruktur 150 eine Vielzahl von Gatestreifen enthalten oder ein Gategitter bilden kann.
Für die folgende Beschreibung sind die Driftzone 131 und die Sourcezonen 110 ein n-Typ, und die Bodygebiete 120 sind ein p-Typ. Ähnliche Betrachtungen, wie sie im Folgenden für n-Kanal-Transistorzellen TC skizziert werden, gelten für Ausführungsformen mit p-Kanal-Transistorzellen, die auf Bodygebieten 120 vom n-Typ, einer Driftzone 131 vom p-Typ und Sourcezonen 110 vom p-Typ basieren.
Wenn eine an die Gateelektrode 155 angelegte Spannung eine voreingestellte Schwellenspannung übersteigt, sammeln sich Elektronen in den Kanalbereichen der Bodygebiete 120 und bilden Inversionskanäle entlang dem Gatedielektrikum 159. Die Inversionskanäle schließen den ersten pn-Übergang pn1 für Elektronen kurz, und ein unipolarer Laststrom fließt zwischen den Sourcezonen und dem Kontaktbereich 139. Im Fall von IGBTs löst der unipolare Laststrom einen bipolaren Strom in der pnp-Struktur aus, die von dem Bodygebiet 120, der Driftzone 131 und den Abschnitten vom p-Typ des Kontaktbereichs 139 gebildet wird.
Ein Zwischenschicht-Dielektrikum 210 trennt die Gateelektroden 155 von einem Bondpad 300. Das Bondpad 300 kann eine erste Lastelektrode für einen Laststrom bilden. Kontaktbereiche 309 des Bondpads 300 erstrecken sich durch Öffnungen in dem Zwischenschicht-Dielektrikum 210 und der Gatestruktur 150 zu dem oder in den Halbleiterbereich 100 und grenzen direkt an die Sourcezonen 110 und die Bodygebiete 120. Die Kontaktbereiche 309 sind Teil eines Basisbereichs 310 des Bondpads 300.
Der Basisbereich 310 des Bondpads 300 umfasst zumindest eine Basisschicht 317 aus Aluminium (Al) oder einer Aluminiumlegierung, zum Beispiel AlCu, AlSiCu oder AlSi. Die Basisschicht 317 kann direkt an den Halbleiterbereich 100 grenzen.
Gemäß der veranschaulichten Ausführungsform kann der Basisbereich 310 eine oder mehrere weitere Schichten umfassen, z.B. eine Kontaktschicht 311 aus einem Metall, das ein Silizid bildet, zum Beispiel Tantal (Ta) oder Titan (Ti). Die Kontaktschicht 311 kann Silizidbereiche, die niederohmige Kontakte zu dem Halbleiterbereich 100 bilden, und nicht-silizierte Bereiche entlang dem Zwischenschicht-Dielektrikum 210 enthalten. Eine Barrierenschicht 312 aus zumindest einem von Titan, Tantal, Titannitrid (TiN) und Tantalnitrid (TaN) kann direkt auf der Kontaktschicht 311 ausgebildet sein und verhindert, dass Dotierstoffe aus dem Halbleiterbereich 100 diffundieren und/oder Metallatome aus dem Bondpad 300 in den Halbleiterbereich 100 diffundieren. Eine Füllschicht 315 aus z.B. Wolfram (W) kann den Kern der Kontaktbereiche 309 bilden und kann auch eine durchgehende Schicht mit einer horizontalen oberen Oberfläche über den Gatestrukturen 150 und den Kontaktbereichen 309 ausbilden. Die Basisschicht 317 kann direkt an die Füllschicht 315 grenzen.
Ein Zwischenmetall-Dielektrikum 220 kann direkt an das Bondpad 300 in einer lateralen Richtung grenzen und kann Abschnitte des Halbleiterbereichs 100 und/oder des Zwischenschicht-Dielektrikums 210 neben dem Bondpad 300 bedecken. Das Zwischenmetall-Dielektrikum 220 kann das Bondpad 300 von einem benachbarten Bondpad und/oder von einer lateralen äußeren Oberfläche des Halbleiterbereichs 100 trennen. Das Zwischenschicht-Dielektrikum 220 kann beispielsweise ein Polyimid, ein Silikon oder ein Siliziumnitrid enthalten.
Ein Bonddraht oder -clip 410 wird auf eine Hauptoberfläche 301 des Bondpads 300 gebondet. Der Bonddraht oder -clip 410 kann einen Durchmesser d1 in einem Bereich von 25 µm bis 500 µm aufweisen. Ein Bondfuß 415 grenzt direkt an die Hauptoberfläche 301.
Ein Wedge-Bonden kann einen Bondfuß 415 bilden, indem ein Bereich des Bonddrahts oder -clips 410 abgeflacht wird, während ein Schwanzbereich 419 vom Bondfuß 415 an der gegenüberliegenden Seite eines Schleifenbereichs 411 absteht. Kugel- bzw. Ball-Bonden kann einen Bondfuß 415 bilden, dessen Form eine an der Unterseite abgeflachte Kugel ohne Schwanzbereich approximiert. Der Schleifenteil 411 verbindet den Bondfuß 415 auf dem Bondpad 300 der Halbleitervorrichtung 500 mit einem weiteren Bondfuß auf einer Metallleitung der Halbleitervorrichtung 500. Der Bonddraht oder -clip 410 kann als Hauptbestandteil zumindest eines von Aluminium (Al), Gold (Au), Silber (Ag) und Kupfer (Cu) enthalten.
Außerhalb eines Bondgebiets 305 und vom Bonddraht oder -clip 410 beabstandet steht eine ergänzende Struktur 350 aus einem Phenolharz in direktem Kontakt mit der Hauptoberfläche 301. Die ergänzende Struktur 305 kann in der longitudinalen Projektion des Bonddrahts oder -clips 410, unter dem Schleifenbereich 411 und/oder an zumindest einer Seite des Bondfußes 415 gelegen sein.
Phenolharz hat eine vergleichsweise hohe spezifische Wärmekapazität von etwa 3,77 J/cm³K, ist ein in der Halbleiterindustrie allgemein verwendetes Material und zeigt eine hohe thermische Stabilität. Schichten aus Phenolharz können strukturiert werden, indem fotoresistive Masken, die auf der Schicht aus Phenolharz abgeschieden werden, verwendet werden oder indem das Phenolharz durch Zusetzen fotoaktiver Gruppen modifiziert wird, so dass eine Schicht des modifizierten Phenolharzes mittels Fotolithografie ohne zusätzliche Fotoresistschicht strukturiert werden kann. Alternativ dazu oder zusätzlich kann das Phenolharz mit Komponenten mit höherer thermischer Leitfähigkeit vermischt sein. Eine vertikale Ausdehnung der ergänzenden Struktur 350 aus Phenolharz kann in einem Bereich von 5 µm bis einige hundert µm, zum Beispiel in einem Bereich von 10 µm bis 100 µm, liegen.
Die ergänzende Struktur 350 hat eine größere spezifische Wärmekapazität als ein Hauptbereich des Bondpads 300 und vermeidet eine lokale Überhitzung, die andernfalls im Fall wiederholter Lawinen- und/oder Kurzschlussereignisse in der Nähe des Bondfußes 415 auftritt.
Eine Versiegelungsstruktur 490 versiegelt den Halbleiterbereich 100 und den Bonddraht oder -clip 410 in einer Schutzumhüllung. Die Versiegelungsstruktur 490 kann eine Formmasse umfassen. Beispielsweise kann die Versiegelungsstruktur 490 ein Epoxidharz, ein Vergussgel wie etwa ein Silikongel, ein Glas oder ein Keramikgel umfassen. Die Formmasse wird typischerweise ausgewählt, um ein elektrisches Sperrvermögen des Halbleiterbereichs 100 und/oder eine elektrische Isolierung des Halbleiterbereichs 100 sicherzustellen und/oder den Halbleiterbereich 100 gegen Feuchtigkeit zu schützen. Typischerweise ergibt sich eine Auswahl der Formmasse aus einem Kompromiss unter Berücksichtigung der mechanischen Robustheit, des Gewichts, der Materialkosten und Fertigungseffizienz. Die spezifische Wärmekapazität von Silikon beträgt etwa 1,6 J/cm³K bis etwa 1,7 J/cm³K, und die spezifische Wärmekapazität von Epoxidharzen liegt in einem Bereich von 1,2 J/cm³K bis 2,0 J/cm³K. Stattdessen liegt die spezifische Wärmekapazität einer ergänzenden Struktur 350 aus z.B. Phenolharz typischerweise zumindest 30 %, zum Beispiel zumindest 50 % oder sogar mehr als 100 %, höher als diejenige der Formmasse der Versiegelungsstruktur 490, z.B. zumindest 3,0 J/cm³K.
3A bis 3B kombinieren ein Band-Bonden mit einer ergänzenden Struktur 350, die einen eingekapselten Kernbereich 355 enthält, in Kombination mit einer Leistungs-Halbleiterdiode.
Statt der Transistorzellen TC kann der Halbleiterbereich 100 ein einziges dotiertes Gebiet enthalten, das ein Anodengebiet 112 bildet, das einen Diodenübergang pn0 mit der Driftstruktur 130 ausbildet. Ein Basisbereich 310 eines Bondpads 300 grenzt direkt an die erste Oberfläche 101 des Halbleiterbereichs 100. Der Basisbereich 310 enthält eine Basisschicht 317 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wobei die Basisschicht 317 direkt an das Anodengebiet 112 grenzen kann. Der Basisbereich 310 kann ferner eine Kontaktschicht 311, die ein Metall enthält, das ein Metallsilizid, z.B. Titansilizid (TiSi), bildet, an der Grenzfläche zum Halbleiterbereich 100 enthalten.
Ein Bonddraht oder -clip 410 kann ein Band oder ein Clip mit einer annähernd rechtwinkligen Querschnittsfläche sein, wobei eine Breite b1 des Bonddrahts oder -clips 410 zumindest das Zweifache oder zumindest das Dreifache einer Dicke b2 des Bonddrahts oder -clips 410 ist.
Die ergänzende Struktur 350 umfasst einen Kernbereich 355 aus einem Zusatzmaterial mit einer höheren spezifischen Wärmekapazität als die Basisschicht 317. Das Zusatzmaterial hat eine hohe spezifische Wärmekapazität, z.B. höher als Kupfer. Das Zusatzmaterial kann ein metallhaltiges Material sein. Der Kernbereich 355 kann als Hauptbestandteil aus zumindest einem von Silber, Wolfram, Molybdän, Kobalt, Nickel, Nickeloxid, einer Nickellegierung, Wolframcarbid, Topas, Lithiumfluorid, oder einem Phenolharz bestehen oder kann ein solches enthalten.
Die ergänzende Struktur 350 kann ferner einen Mantelbereich 359 umfassen, der zumindest eine obere Oberfläche 351 des Kernbereichs 355 bedecken kann, wobei die obere Oberfläche 351 zur ersten Oberfläche 101 parallel ist. Außerdem kann der Mantelbereich 359 Seitenwände 353 des Kernbereichs 355 bedecken, wobei die Seitenwände 353 zur ersten Oberfläche 101 geneigt sind.
Der Mantelbereich 359 kann das Zusatzmaterial zumindest gegen eine Versiegelungsstruktur 490 passivieren, die den Bonddraht oder -clip 410 und das Bondpad 300 einkapselt, und kann als Hauptbestandteil aus einem stabilen Barrierenmaterial wie etwa Titan, Tantal oder Palladium oder Gold bestehen oder kann ein solches enthalten. Beispielsweise kann der Mantelbereich 359 mit einem Kernbereich 355, der zumindest eines von Cu und Ag enthält, kombiniert sein.
4A und 4B kombinieren ein Ball-Bonden mit einer ergänzenden Struktur 350, wobei die ergänzende Struktur 350 zwischen einem Abdeckbereich 320 und einem Basisbereich 310 des Bondpads 300 einer Halbleitervorrichtung 500 positioniert ist, wobei die Halbleitervorrichtung Graben-Gatestrukturen 150 mit einer Feldplattenelektrode 165 enthält.
Die Graben-Gatestrukturen 150 erstrecken sich von der ersten Oberfläche 101 in die Driftzone 131. Die Gateelektrode 155 ist in Bereichen der Graben-Gatestrukturen 150 ausgebildet, die zur ersten Oberfläche 101 orientiert sind. Ein Gatedielektrikum 159 trennt die Gateelektrode 155 von dem Halbleiterbereich 100 und koppelt die Gateelektrode 155 kapazitiv mit vertikalen Kanalbereichen der Bodygebiete 120. Zwischen der Gateelektrode 155 und der zweiten Oberfläche 102 enthalten die Graben-Gatestrukturen 150 eine leitfähige Feldplattenelektrode 165. Ein Felddielektrikum 169 trennt die Feldplattenelektrode 165 von der Driftzone 131, und ein Trenndielektrikum 156 trennt die Gateelektrode 155 von der Feldplattenelektrode 165.
Der Bondfuß 415 wird von einem geschmolzenen Bereich an der Spitze des Bonddrahts oder -clips 410 gebildet und kann annähernd elliptische horizontale und vertikale Querschnittsflächen mit einer annähernd gleichen ersten Länge 11 parallel zu einer longitudinalen Achse und ersten Breite x1 orthogonal zur longitudinalen Achse des Bonddrahts oder -clips 410 aufweisen.
Die ergänzende Struktur 350 kann das Bondgebiet 305 vollständig umgeben und kann eine Begrenzung des Bondgebiets 305 definieren. Außerhalb des Bondgebiets 305 kann die ergänzende Struktur 350 zwischen einem Abdeckbereich 320 und einem Basisbereich 310 des Bondpads 300 positioniert sein. Der Abdeckbereich 320 kann einen Hauptabdeckbereich aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung wie etwa AlCu, AlSi oder AlSiCu umfassen.
Der Mantelbereich 359 kann den Kernbereich 355 der ergänzenden Struktur 350 von sowohl dem Basisbereich 310 als auch dem Abdeckbereich 320 trennen.
Im Bondgebiet 305 kann der Abdeckbereich 320 direkt an den Basisbereich 310 grenzen, oder inaktive bzw. ungenutzte Abschnitte des Mantelbereichs 359 können direkt zwischen dem Abdeckbereich 320 und dem Basisbereich 310 ausgebildet sein.
Der Kernbereich 355 kann aus Silber (Ag) bestehen. Eine vertikale Ausdehnung des Kernbereichs 355 kann in einem Bereich von 5 µm bis 100 µm, zum Beispiel in einem Bereich von 5 µm bis 20 µm, liegen. Der Mantelbereich 359 kann aus Titan (Ti) bestehen, wobei der Mantelbereich 359 als eine Haftschicht wirksam ist und die Ausbildung von Silberdendriten unterdrückt. Eine Dicke des Mantelbereichs 359 kann in einem Bereich von 20 nm bis 100 nm liegen.
Die ergänzende Struktur 350 kann sich über das komplette blanke Gebiet 306 des Bondpads 300 außerhalb des Bondgebiets 305 und optional außerhalb des Pad-Randgebiets 307 erstrecken oder kann ausschließlich in Teilbereichen des blanken Gebiets 306 ausgebildet sein, wie in 5A bis 5D veranschaulicht ist.
In 5A ist die ergänzende Struktur 350 in dem kompletten blanken Gebiet 306 außer in der horizontalen Projektion des Bondsgebiets 305 in Richtung der Schleifenbereiche 411 ausgebildet, so dass die ergänzende Struktur 350 Schlitze zeigt, welche in der vertikalen Projektion des Bonddrahts oder -clips 410 offen sind.
In 5B bedeckt die ergänzende Struktur 350 das komplette blanke Gebiet 306 außerhalb sowohl des Pad-Randgebiets 307 als auch der Bondgebiete 305.
In 5C umfasst die ergänzende Struktur 350 mehrere getrennte Bereiche an gegenüberliegenden Seiten von Bondfüßen 415, wobei die getrennten Bereiche der ergänzenden Struktur 350 in einer Richtung orthogonal zur longitudinalen Achse des Bonddrahts oder -clips 410 ausgebildet sind.
In 5D enthält die ergänzende Struktur 350 getrennte oder miteinander verbundene Bereiche in der horizontalen Projektion des Bonddrahts oder -clips 410 an einer dem Schleifenbereich 411 gegenüberliegenden Seite.
5A bis 5D betreffen hauptsächlich ergänzende Strukturen 350, die vor einem Draht-Bonden gebildet werden können. Die folgenden 6A bis 6C betreffen hauptsächlich ergänzende Strukturen 350, die nach einem Draht-Bonden ausgebildet werden.
6A zeigt schematisch eine Halbleitervorrichtung 500 mit einem Halbleiterdie 501, welches einen Halbleiterbereich 100 und ein Bondpad 300 umfasst, das eine Sourceelektrode bildet, und einer Leitungsanordnung 710 in einer typischen Baugruppe für diskrete Vorrichtungen wie z.B. die TO-220-(Transistor-Outline-)Baugruppe oder ähnliche. Die Leitungsanordnung 710 kann eine Gateleitung 715, eine Sourceleitung 711 und eine Drainleitung 712 umfassen, die aus einem gemeinsamen Leiterrahmen gebildet werden, indem die Gateleitung 715 und die Sourceleitung 711 von der Drainleitung 712 z.B. während des Montageprozesses mechanisch getrennt werden.
Das Halbleiterdie 501 kann mit der Rückseite nach unten auf einen Bereich der Leitungsanordnung 710 gelötet werden, die die Drainleitung 712 bildet. Ein erster Bonddraht oder -clip 410 verbindet elektrisch ein Gatepad 380 an der Vorderseite des Halbleiterdie 501 mit der Gateleitung 715. Ein, zwei oder mehr zweite Bonddrähte oder -clips 410 können das Bondpad 300 mit der Sourceleitung 711 elektrisch verbinden. Eine ergänzende Struktur 350 kann durch eine Verteilerspitze vorwiegend nahe den, aber getrennt von den Bondfüßen 415 der Bonddrähte und -clips 410 und zwischen den Endbereichen der zweiten Bonddrähte und -clips 410 aufgebracht werden. Alternativ dazu kann die ergänzende Struktur 350 mit den Bonddrähten und -clips 410 in Kontakt sein und kann die Bondfüße 415 teilweise oder vollständig umgeben.
In 6B kann eine Verteilerspitze die ergänzende Struktur 350 bilden, wobei die Verteilerspitze direkt auf oder in unmittelbarer Nähe zu den Bondfüßen 415 der Bonddrähte oder - clips 410 z.B. zwischen benachbarten Bondfüßen 415, positioniert sein kann, so dass die ergänzende Struktur 350 mit den Bondfüßen 415 in direktem Kontakt steht. Gemäß der veranschaulichten Ausführungsform hüllt eine durchgehende ergänzende Struktur 350 Bereiche mehrerer Bonddrähte oder -clips 410 einschließlich der Bondfüße 415 ein.
Die Halbleitervorrichtung 500 von 6C unterscheidet sich von der einen in 2A bis 2B insofern, als die ergänzende Struktur 350 nach einem Draht-Bonden gebildet wird, wobei die ergänzende Struktur 350 vorwiegend im Bondgebiet 305 ausgebildet sein kann. Die ergänzende Struktur 350 kann in direktem Kontakt mit dem Bondfuß 415 stehen und kann teilweise oder ganz einen angrenzenden Abschnitt des Schleifenbereichs 411 des Bonddrahts oder -clips 410 sowie den Schwanzbereich 419 einhüllen. Im Fall eines Ball-Bondens kann die ergänzende Struktur 350 zumindest einen Bereich des sphärischen Bondfußes 415 einhüllen. Die ergänzende Struktur 350 kann von dem Zwischenmetall-Dielektrikum 220 beabstandet sein oder kann mit dem Zwischenmetall-Dielektrikum 220 wie veranschaulicht überlappen.
7A bis 7C beziehen sich auf ein Verfahren zum Ausbilden eines Bondpads 300 mit einer ergänzenden Struktur 350, wobei die ergänzende Struktur 350 auf Waferebene gebildet wird.
7A zeigt einen Bereich eines Halbleiterdie einer Vielzahl von Halbleiterdies, die in Vorrichtungsgebieten 610 eines Halbleiterwafers 900, zum Beispiel eines Siliziumwafers, ausgebildet sind. Jedes Halbleiterdie kann Transistorzellen TC und zumindest einen Basisbereich 310 eines Bondpads umfassen, das mit Sourcezonen 110 und Bodygebieten 120 in einem Halbleiterbereich 100 des Halbleiterdie elektrisch verbunden ist. Ein Zwischenmetall-Dielektrikum 220 kann benachbarte Bondpads 300, zum Beispiel Bondpads 300 von Sourceelektroden benachbarter Vorrichtungsgebiete 690 oder die Bondpads 300 für eine Sourceelektrode und Gateelektrode des gleichen Vorrichtungsgebiets 690, trennen.
Eine ergänzende Schicht kann auf der Oberseite des Basisbereichs 310 und auf dem Zwischenschicht-Dielektrikum 220 z.B. mittels Siebdruck oder Schablonendruck von z.B. einem Phenolharz abgeschieden werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die ergänzende Schicht mittels Fotolithografie strukturiert, wobei beispielsweise die ergänzende Schicht aus Nickel, Nickeloxid, einer Nickellegierung, Wolframcarbid, Wolfram, Molybdän oder Silber bestehen kann.
Beispielsweise kann eine Resistschicht auf die ergänzende Schicht abgeschieden werden. Die Resistschicht wird mittels einer maskierten Bestrahlung bei einer Wellenlänge strukturiert, bei der fotoempfindliche Gruppen des Resistmaterials modifiziert werden, und ein Entfernungs- oder Entwicklungsprozess entfernt selektiv entweder die modifizierten Bereiche oder die nicht modifizierten Bereiche der Resistschicht. Das Muster der Resistschicht wird dann in die darunterliegende ergänzende Schicht abgebildet. Überreste der strukturierten Fotoresistmaske werden entfernt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform besteht die ergänzende Struktur 350 aus einem Phenolharz, wobei das Phenolharz durch Hinzufügen fotoaktiver Gruppen modifiziert werden kann, so dass die ergänzende Struktur 350 mittels Fotolithografie direkt strukturiert werden kann.
7B zeigt eine ergänzende Struktur 350, die durch Strukturieren der ergänzenden Schicht erhalten wird. Die ergänzende Struktur 350 bedeckt Abschnitte der Basisbereiche 310 von Bondpads 300 in den Vorrichtungsgebieten 610. Die ergänzende Struktur 350 legt Bondgebiete 305 der Hauptoberfläche 301 der Bondpads 300 frei.
Der Halbleiterwafer 900 wird zerteilt, wobei die Halbleiterdies voneinander getrennt werden. Jedes Halbleiterdie kann z.B. an einem Leiterrahmen angebracht werden, und die Bondpads 300 jedes Halbleiterdie werden mittels Draht-Bonden mit Leitungen des Leiterrahmens elektrisch verbunden. Das Halbleiterdie und die Bonddrähte oder -clips 410 werden dann mit einer Formmasse versiegelt, die das Halbleiterdie, die Bonddrähte oder -clips 410 und Bereiche des Leiterrahmens einkapselt.
7C zeigt eine Halbleitervorrichtung 500, die eine Versiegelungsstruktur 490 enthält, die den Bonddraht oder -clip 410 und das Halbleiterdie mit dem Halbleiterbereich 100 und das Bondpad 300 umschließt.
8A bis 8B beziehen sich auf ein Verfahren, das die ergänzende Struktur 350 auf Vorrichtungsebene nach einem Die-Bonden aufbringt, wobei ein Die-Bonden Löten, Aufkleben oder Sintern umfassen kann.
Ein Halbleiterdie 501 wird gebildet, indem ein Halbleiterwafer 900 ohne ergänzende Struktur 350, wie in 7A veranschaulicht, zerteilt wird. Ein Bondpad 300 des Halbleiterdie 501 wird an eine Leitung eines Leiterrahmens drahtgebondet.
8A zeigt einen Bonddraht oder -clip 410, der auf eine Hauptoberfläche 301 eines Bondpads 300 drahtgebondet ist. Eine ergänzende Struktur 350 kann mittels Schablonendruck oder Siebdruck vor dem Prozess des Draht-Bondens gedruckt werden. Nach dem Bondprozess kann die ergänzende Struktur 350 über eine Verteilerspitze in einem blanken Gebiet 306 der Hauptoberfläche 301 des Bondpads 300 verteilt werden. Ein Versiegelungsprozess bildet eine Versiegelungsstruktur 490, die das Halbleiterdie 501, Bereiche der Leitungen und die Bonddrähte oder -clips 410 einkapselt.
8B zeigt die ergänzende Struktur 350, welche beispielsweise aus Phenolharz bestehen kann.
In 9 bis 11 umfasst das Bondpad 300 eine ergänzende Struktur 350 mit einem Kernbereich 355, der unabhängig vom Vorhandensein eines Bondgebiets 305, wie in den vorherigen Ausführungsformen beschrieben, gebildet werden kann.
9 bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung 500 mit einer Vielzahl von Transistorzellen TC, die elektrisch parallel verbunden sind, und mit planaren Gatestrukturen 150, wie oben unter Bezugnahme auf 2B beschrieben wurde. Ein Basisbereich 310 eines Bondpads 300 kann eine Kontaktschicht 311, eine Barrierenschicht 312, eine Füllschicht 315 und eine Basisschicht 317 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung umfassen, wie oben unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben worden ist.
Eine ergänzende Struktur 350 wird direkt auf dem Basisbereich 310 ausgebildet. Die ergänzende Struktur 350 enthält einen Kernbereich 355 aus Silber oder aus einem Material, dessen Hauptbestandteil Silber ist. Die ergänzende Struktur 350 kann sich über die komplette obere Oberfläche des Basisbereichs 310 oder über Teilgebiete der oberen Oberfläche erstrecken. Das Bondpad 300 kann mit weiteren leitfähigen Strukturen über Druckkontakte, gelötete Kontakte oder Bonddrähte in Gebieten des Bondpads 300 mit oder ohne ergänzende Struktur 350 elektrisch verbunden sein.
Eine vertikale Ausdehnung a5 des Kernbereichs 355 kann in einem Bereich von 5 µm bis 100 µm, zum Beispiel von 5 µm bis 20 µm, liegen. Ein erster Mantelbereich 3591 kann direkt zwischen dem Kernbereich 355 und dem Basisbereich 310 ausgebildet sein. Der erste Mantelbereich 3591 verbessert eine Haftung zwischen dem Basisbereich 310 und dem Kernbereich 355. Eine vertikale Ausdehnung a51 des ersten Mantelbereichs 3591 kann z.B. in einem Bereich von 20 nm bis 100 nm liegen. Der erste Mantelbereich 3591 kann aus zumindest einem von Titan und Tantal bestehen oder solches enthalten und unterdrückt auch die Ausbildung von Silberdendriten entlang der Grenzfläche zum Kernbereich 355.
Ein zweiter Mantelbereich 3592 kann eine horizontale obere Oberfläche 351 des Kernbereichs 355 bedecken. Der zweite Mantelbereich 3592 kann eine Oxidationsschutzschicht zum Beispiel aus Gold (Au), Aluminium (Al) oder einer Aluminiumlegierung wie etwa AlCu, AlSi oder AlSiCu sein.
Die ergänzende Struktur 350 mit dem Kernbereich 355 aus Silber erhöht die mechanische Festigkeit des Bondpads 300 und schützt den Halbleiterbereich 100 vor mechanischer Beanspruchung, die während eines Draht-Bondens auf das Bondpad 300 ausgeübt wird. Die ergänzende Struktur 350, die den Kernbereich 355 aus Silber enthält, kann eine dicke Kupferschicht, die typischerweise für den gleichen Zweck vorgesehen wird, vollständig ersetzen.
Kupfer hat einen hohen Diffusionskoeffizienten in Halbleitern wie Silizium und diffundiert auch leicht durch andere Metallschichten wie etwa Wolfram, Aluminium, Aluminiumlegierungen wie etwa AlCu und AlSiCu. Eine Kontamination des Halbleiterbereichs 100 einer Halbleitervorrichtung mit Kupfer hat einen nachteiligen Einfluss auf Vorrichtungscharakteristiken und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung. Daher verhindert herkömmlicherweise eine Diffusionsbarrierenschicht zwischen dem Halbleiterbereich 100 und der Kupfermetallisierung, dass Kupferatome aus der Kupfermetallisierung in den Halbleiterbereich 100 diffundieren.
Diffusionsbarrieren sind vergleichsweise dünn und daher anfällig für die Ausbildung von Rissen, Lücken und Lecks. Selbst perfekte Diffusionsbarrieren ohne Risse, Lecks und Lücken sind jedoch noch in einem gewissen Maß für Kupferatome durchlässig.
Außerdem übt eine vergleichsweise dicke Kupfermetallisierung eine signifikante thermomechanische Beanspruchung sowohl auf einen Halbleiterwafer während einer Prozessierung als auch einen Halbleiterbereich in der fertiggestellten Halbleitervorrichtung aus.
In Silizium ist der Diffusionskoeffizient von Silber in Silizium um etwa fünf Größenordnungen signifikant niedriger als der Diffusionskoeffizient von Kupfer, und eine etwaige signifikante Diffusion von Silber findet nur bei Temperaturen oberhalb von 700°C statt, wohingegen Kupfer bei Temperaturen innerhalb des nominellen Arbeitsbereichs herkömmlicher Halbleitervorrichtungen unterhalb von 175°C diffundiert.
Als Folge kommt ein Bondpad 300, in welchem eine ergänzende Struktur 350 mit einem Kernbereich 355 aus Silber eine Kupfermetallisierung ersetzt, ohne einen teuren Diffusionsbarrierenmantel aus und hat verglichen mit einem Bondpad, das eine Kupferschicht enthält, eine signifikant erhöhte Langzeitzuverlässigkeit der Vorrichtung zur Folge.
Die Halbleitervorrichtung 500 von 10 kombiniert Transistorzellen TC mit Graben-Gatestrukturen 150, die eine Feldplattenelektrode 165 wie unter Bezugnahme auf 4A bis 4B beschrieben enthalten, mit einem Bondpad 300, das eine Silberschicht enthält.
Das Bondpad 300 umfasst einen Abdeckbereich 320, der eine Hauptabdeckschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung wie etwa AlCu, AlSiCu oder AlSi enthalten oder daraus bestehen kann. Eine Dicke a2 des Abdeckbereichs 320 kann in einem Bereich von 2 µm bis 200 µm liegen. Der Abdeckbereich 320 und der Basisbereich 310, wie unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben, umgeben die ergänzende Struktur 350 sandwichartig.
Die ergänzende Struktur 350 umfasst einen Kernbereich 355 aus Silber oder aus einem Material, das Silber als Hauptbestandteil enthält, einen ersten Mantelbereich 3591, der direkt zwischen dem Kernbereich 355 und dem Basisbereich 310 ausgebildet ist, und einen zweiten Mantelbereich 3592, der direkt zwischen dem Abdeckbereich 320 und dem Kernbereich 355 ausgebildet ist. Eine Dicke a52 des zweiten Mantelbereichs 3592 kann die gleiche wie die Dicke a51 des ersten Mantelbereichs 3591 sein oder kann innerhalb des gleichen Bereichs wie diese liegen. Sowohl die ersten als auch die zweiten Mantelbereiche 3591, 3592 können aus Tantal und/oder Titan bestehen.
In 11 ist die Halbleitervorrichtung 500 eine Leistungs-Halbleiterdiode mit einem Basisbereich 310 des Bondpads 300 in direktem Kontakt mit einer horizontalen ersten Oberfläche 101 des Halbleiterbereichs 100.
12A bis 12C beziehen sich auf teilweise strukturierte Bondpads 300.
In 12A erstreckt sich die ergänzende Struktur 350 über die komplette horizontale Querschnittsfläche des Bondpads 300. Der Abdeckbereich 320 ist ausschließlich in einem Pad-Randgebiet entlang der lateralen äußeren Oberfläche 303 des Bondpads 300 ausgebildet. Der Abdeckbereich 320 fehlt in einem zentralen Bereich des Bondpads 300, wo die ergänzende Struktur 350, z.B. der Kernbereich 355, freigelegt ist. Der Abdeckbereich 320 unterdrückt eine Oxidation und die Ausbildung von Dendriten. Die freigelegte ergänzende Struktur 350 ermöglicht ein Sintern oder einen Presskontakt an der Vorderseite der Halbleitervorrichtung 500.
Der Young-Modul von Silber beträgt 82,7 GPa, was signifikant niedriger als der Young-Modul von Kupfer ist, welcher 130 GPa beträgt, so dass die durch den Kernbereich 355 aus Silber ausgeübte thermomechanische Spannung signifikant geringer als die thermomechanische Spannung ist, die durch eine massive Kupferstruktur der gleichen vertikalen Ausdehnung ausgeübt wird.
In 12B ist die ergänzende Struktur 350 ausschließlich in einem zentralen Bereich des Bondpads 300 ausgebildet. Die laterale äußere Oberfläche 323 des Abdeckbereichs 320 ist bezüglich einer lateralen äußeren Oberfläche 313 des Basisbereichs 310 des Bondpads zurückgezogen. Außerhalb einer vertikalen Projektion des Kernbereichs 355 können der Basisbereich 310 und der Abdeckbereich 320 inaktive Bereiche des ersten und/oder zweiten Mantelbereichs 3591, 3592 sandwichartig umgeben. Gemäß anderen Ausführungsformen kann der Abdeckbereich 320 direkt an den Basisbereich 310 außerhalb einer vertikalen Projektion des Kernbereichs 355 grenzen.
In 12C ist die laterale äußere Oberfläche 313 des Basisbereichs 310 koplanar mit der lateralen äußeren Oberfläche 323 des Abdeckbereichs 320. Für weitere Details wird auf die Beschreibung von 12B verwiesen.
13A bis 13C beziehen sich auf ein Verfahren zum Strukturieren des Abdeckbereichs 320 und des Basisbereichs 310 im gleichen Strukturierungsschritt.
Ein Basisschichtstapel 810, der eine Kontaktschicht, eine Barrierenschicht, eine Füllschicht und eine aluminiumhaltige Schicht wie oben beschrieben umfassen kann, kann auf einer ersten Oberfläche 101 eines Halbleiterbereichs 100 oder auf ein Zwischenschicht-Dielektrikum 210 mit Öffnungen abgeschieden werden, die Kontaktabschnitte des Halbleiterbereichs 100 freilegen. Eine erste ergänzende Schicht 8591, z.B. aus Titan oder Tantal, wird auf dem Basisschichtstapel 810 abgeschieden. Auf der ersten ergänzenden Schicht 8591 wird eine Silberschicht abgeschieden und mittels Fotolithografie, zum Beispiel mittels Nassätzen unter Verwendung einer wässrigen Mischung aus HNO₃ und H₃PO₄, strukturiert.
In 13A bedeckt der aus der Silberschicht gebildete strukturierte Kernbereich 355 einen zentralen Bereich der Basisschicht 810. In der veranschaulichten Ausführungsform wird die erste ergänzende Schicht 8591 gleichzeitig mit der Silberschicht strukturiert. Gemäß anderen Ausführungsformen können freigelegte Bereiche der ersten ergänzenden Schicht 8591 in einem Trockenätzprozess oder mittels Nassätzen unter Verwendung einer schwach konzentrierten HF, zum Beispiel einer 0,1%-igen HF, entfernt werden.
Eine zweite ergänzende Schicht 8592 und ein Abdeckschichtstapel 820 können sukzessiv abgeschieden werden, wobei der Abdeckschichtstapel 820 direkt auf der zweiten ergänzenden Schicht 8592 ausgebildet wird.
13B zeigt einen konformen Abdeckschichtstapel 820, der eine aluminiumhaltige Schicht enthalten kann, die den Kernbereich 355 bedeckt, der durch die ersten und zweiten ergänzenden Schichten 8591, 8592 eingekapselt ist. Das Bondpad 300 kann dann mittels eines Trockenätzprozesses oder mittels einer Sequenz von Nassätzprozessen unter Verwendung verschiedener Ätzlösungen, aber der gleichen Ätzmaske, gebildet werden.
13C zeigt das Bondpad 300 mit einem Basisbereich 310, der aus einem Teil des Basisschichtstapels 810 von 13B geschaffen wurde, einen Abdeckbereich 320, der aus einem zurückbleibenden Teil des Abdeckschichtstapels 820 von 13B geschaffen wurde, einen ersten Mantelbereich 3591 und einen zweiten Mantelbereich 3592. Eine laterale äußere Oberfläche 323 des Abdeckbereichs 320 und eine laterale äußere Oberfläche 313 des Basisbereichs 310 sind koplanar.
14A bis 14C betreffen ein Verfahren, wobei ein Basisbereich 310 und ein Abdeckbereich 320 eines Bondpads 300 in verschiedenen Strukturierungsprozessen gebildet werden.
Ein Basisschichtstapel wird abgeschieden und strukturiert, um einen Basisbereich 310 auszubilden. Eine erste ergänzende Schicht 8591 kann auf dem strukturierten Basisbereich 310 abgeschieden werden. Auf der ersten ergänzenden Schicht 8591 wird eine Silberschicht 855 abgeschieden.
14A zeigt die den Basisbereich 310 bedeckende Silberschicht 855. Die Silberschicht 855 wird mittels Trockenätzen oder Nassätzen beispielsweise unter Verwendung einer wässrigen Mischung aus HNO₃ und H₃PO₄ strukturiert. Eine zweite ergänzende Schicht 8592 wird auf dem strukturierten Kernbereich 355 abgeschieden, der aus der Silberschicht 855 erhalten wurde. Ein Abdeckschichtstapel 820 wird auf der zweiten ergänzenden Schicht 8592 abgeschieden.
14B zeigt einen Abdeckschichtstapel 820, der den Kernbereich 355 und den Basisbereich 310 bedeckt. Ein zweiter Nassätzprozess kann Bereiche des Abdeckschichtstapels 820 in einer Distanz zum Kernbereich 355 entfernen.
Wie in 14C veranschaulicht ist, ist eine laterale äußere Oberfläche 323 des Abdeckbereichs 320, der aus dem Abdeckschichtstapel 820 von 14B erhalten wurde, bezüglich einer lateralen äußeren Oberfläche 313 des Basisbereichs 310 zurückgezogen.
Obwohl spezifische Ausführungsformen hier veranschaulicht und beschrieben sind, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Gestaltungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen herangezogen werden kann, ohne von dem Bereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Diese Anmeldung soll daher jegliche Anpassungen oder Varianten der hier diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Offenbarung lediglich durch die Patentansprüche und deren Äquivalente begrenzt ist.

Claims

Halbleitervorrichtung, umfassend: ein Bondpad (300), umfassend: einen Basisbereich (310) mit einer Basisschicht (317); und eine Hauptoberfläche (301) mit einem Bondgebiet (305); einen Bonddraht oder -clip (410), der an das Bondgebiet (305) gebondet ist; und eine ergänzende Struktur (350) in direktem Kontakt mit dem Basisbereich (310) neben dem Bondgebiet (305), wobei eine spezifische Wärmekapazität der ergänzenden Struktur (350) höher als eine spezifische Wärmekapazität der Basisschicht (317) ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Bondpad (300) ferner einen Abdeckbereich (320) umfasst und wobei die ergänzende Struktur (350) zwischen dem Abdeckbereich (320) und dem Basisbereich (310) positioniert ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ergänzende Struktur (350) eine Begrenzung des Bondgebiets (305) definiert.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Versiegelungsstruktur (490), die den Bonddraht oder - clip (410) zumindest teilweise einkapselt, wobei die ergänzende Struktur (350) zwischen der Versiegelungsstruktur (490) und dem Bondpad (300) positioniert ist, wobei die spezifische Wärmekapazität der ergänzenden Struktur (350) höher als eine spezifische Wärmekapazität der Versiegelungsstruktur (490) ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Versiegelungsstruktur (490) zumindest eines eines Silikongels und eines Epoxidharzes aufweist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, wobei die Versiegelungsstruktur (490) die ergänzende Struktur (350) von dem Bonddraht oder -clip (410) trennt.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ergänzende Struktur (350) von dem Bonddraht oder -clip (410) beabstandet ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die ergänzende Struktur (350) mit dem Bonddraht oder -clip (410) in direktem Kontakt steht.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die ergänzende Struktur (350) einen Kernbereich (355) umfasst, der ein Zusatzmaterial mit einer höheren spezifischen Wärmekapazität als Kupfer enthält.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Zusatzmaterial ein metallhaltiges Material ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei das metallhaltige Material zumindest eines von Nickel, Nickeloxid, einer Nickellegierung, Kobalt, Silber, Wolframcarbid, Topas und Lithiumfluorid aufweist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Zusatzmaterial Phenolharz aufweist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die ergänzende Struktur (350) einen Mantelbereich (359) umfasst, der den Kernbereich (355) einkapselt.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Basisschicht (317) Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden eines Basisbereichs (310) eines Bondpads auf einem Halbleiterbereich (100), wobei der Basisbereich (310) ferner eine Basisschicht (317) umfasst; Ausbilden einer Hauptoberfläche (301) eines Bondpads, die ein Bondgebiet (305) umfasst; Bonden eines Bonddrahts oder -clips (410) an das Bondgebiet (305); und Ausbilden einer ergänzenden Struktur (350) direkt auf dem Basisbereich (310), wobei eine spezifische Wärmekapazität der ergänzenden Struktur (350) höher als eine spezifische Wärmekapazität einer Basisschicht (317) ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die ergänzende Struktur (350) vor dem Bonden des Bonddrahts oder -clips (410) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die ergänzende Struktur (350) mittels Siebdruck, mittels Schablonendruck oder mittels Fotolithografie gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die ergänzende Struktur (350) nach dem Bonden des Bonddrahts oder -clips (410) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die ergänzende Struktur (350) über eine Verteilereinrichtung lokal auf dem Basisbereich (310) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 und 19, wobei die ergänzende Struktur (350) den Bonddraht oder -clip (410) direkt berührt.
Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterbereich (100) mit einem dotierten Gebiet (111); ein Bondpad (300) mit einem Basisbereich (310), der mit dem dotierten Gebiet (111) direkt verbunden ist; eine ergänzende Struktur (350) in direktem Kontakt mit dem Basisbereich (310), wobei die ergänzende Struktur (350) ferner umfasst: einen Kernbereich (355), der Silber aufweist; und einen Mantelbereich (359), der den Kernbereich (355) vom Basisbereich (310) trennt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 21, wobei das Bondpad (300) einen Abdeckbereich (320) umfasst und die ergänzende Struktur (350) zwischen dem Basisbereich (310) und dem Abdeckbereich (320) positioniert ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Abdeckbereich (320) eine Hauptabdeckschicht (327) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung umfasst.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 22 und 23, wobei der Mantelbereich (359) ferner umfasst: einen ersten Mantelbereich (3591), der den Kernbereich (355) vom Basisbereich (310) trennt; und einen zweiten Mantelbereich (3592), der den Kernbereich (355) vom Abdeckbereich (320) trennt.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei der Mantelbereich (359) zumindest eines von Titan und Tantal aufweist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei der Kernbereich (355) als Hauptbestandteil Silber enthält.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei der Basisbereich (310) eine Basisschicht (371) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung umfasst.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, ferner umfassend: einen Bonddraht oder -clip (410), der an das Bondpad (300) in einem Bondgebiet (305) einer Hauptoberfläche (301) des Bondpads (300) gebondet ist.