DE112015005561T5 - Halbleitervorrichtung und verfahren zu deren fertigung - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung weist auf: einen Halbleiterchip (11, 11H, 11L) mit einer Elektrode (12) auf einer Oberfläche (11a); ein erstes leitfähiges Element (23, 23H, 23L), das auf einer Oberflächenseite des Halbleiterchips angeordnet ist; ein Metallelement (18, 18H, 18L), das ein Basiselement (19a) und eine Membran (19b) aufweist und zwischen dem Halbleiterchip und dem ersten leitfähigen Element angeordnet ist; ein erstes Lötmittel (17), das zwischen der Elektrode des Halbleiterchips und dem Metallelement angeordnet ist; und ein zweites Lötmittel (22), das zwischen dem Metallelement und dem ersten leitfähigen Element angeordnet ist. Die Membran weist eine dünne metallische Schicht (20), die auf der Oberfläche des Basiselements angeordnet ist, und eine unebene Oxidschicht (21, 31, 32) auf. Die unebene Oxidschicht ist auf der dünnen metallischen Schicht in wenigstens einem Teil eines Verbindungsbereichs (18f) einer Oberfläche des Metallelements angeordnet, wobei der Verbindungsbereich einen ersten Verbindungsbereich (18d), mit dem das erste Lötmittel verbunden ist, und einen zweiten Verbindungsbereich (18e), mit dem das zweite Lötmittel verbunden ist, verbindet.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung basiert auf der am 10. Dezember 2014 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-250186 , der am 14. Mai 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-99403 und der am 13. November 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-223330 , auf deren Offenbarungen hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, in der ein erstes leitfähiges Element über ein Metallelement auf einer Oberflächenseite eines Halbleiterchips angeordnet ist und eine Elektrode, die auf einer Oberfläche vorgesehen ist, und das Metallelement über ein erstes Lötmittel verbunden sind, während das Metallelement und das erste leitfähige Element über ein zweites Lötmittel verbunden sind, und ein Verfahren zur Fertigung solch einer Halbleitervorrichtung.
  • BISHERIGER STAND DER TECHNIK
  • Bekannt, beispielsweise aus Patentdokument 1, ist eine Halbleitervorrichtung mit einer Konfiguration, bei der ein erstes leitfähiges Element (zweite Metallplatte) über ein Metallelement (Blockkörper) auf einer Oberflächenseite eines Halbleiterchips (Halbleiterelement) angeordnet ist und eine Elektrode, die auf einer Oberfläche vorgesehen ist, und das Metallelement über erstes Lötmittel verbunden sind, während das Metallelement und das erste leitfähige Element über zweites Lötmittel verbunden sind.
  • Die Halbleitervorrichtung weist ferner ein zweites leitfähiges Element (erste Metallplatte) auf einer hinteren Oberflächenseite des Halbleiterchips gegenüberliegend zu der einen Oberfläche auf, wobei eine Elektrode, die auf einer hinteren Oberfläche vorgesehen ist, und das zweite leitfähige Element über drittes Lötmittel verbunden sind. Der Halbleiterchip ist in einem Versiegelungsharzkörper (Formharz) verkapselt. Eine Oberfläche von jedem leitfähigen Element auf einer gegenüberliegenden Seite zu dem Halbleiterchip bildet eine Wärmeableitungsoberfläche, die von dem Versiegelungsharzkörper freiliegt. Folglich weist die Halbleitervorrichtung eine doppelseitige Wärmeableitungsstruktur auf, die Wärme des Halbleiterchips zu beiden Oberflächen ableiten kann.
  • Gemäß der Konfiguration, bei der das Metallelement zwischen dem Halbleiterchip und dem ersten leitfähigen Element angeordnet ist, so wie es vorstehend beschrieben ist, kann es passieren, dass das erste Lötmittel, das zwischen dem Halbleiterchip und dem Metallelement angeordnet wird, benetzt und sich entlang einer Oberfläche des Metallelements ausbreitet und in das zweite Lötmittel fließt, während ein Reflow-Löten erfolgt. Umgekehrt kann es passieren, dass das zweite Lötmittel, das zwischen dem Metallelement und dem ersten leitfähigen Element angeordnet wird, benetzt und sich entlang der Oberfläche des Metallelements ausbreitet und in das erste Lötmittel fließt, während ein Reflow-Löten erfolgt.
  • In solch einem Fall wird entweder das erste Lötmittel oder das zweite Lötmittel über eine gewünschte Menge erhöht und das andere Lötmittel unter eine gewünschte Menge verringert. Eine Varianz in der Menge des Lötmittels gemäß obiger Beschreibung führt gegebenenfalls zu Unannehmlichkeiten, wie beispielsweise einem Lötmittelkurzschluss, der durch eine erhöhte Menge an Lötmittel verursacht wird, einer verkürzten Lötmittellebensdauer, die durch eine verringerte Menge an Lötmittel verursacht wird, und einer Kontaminierung von Produktionseinrichtungen, die durch Lötmittel verursacht wird, das übergelaufen ist.
  • Bekannt ist, dass thermische Spannung, wenn das erste Lötmittel und die Elektrode einen stumpfen Winkel bilden, verglichen mit dem Fall, dass ein erzeugter Winkel ein spitzer Winkel ist, zunimmt. So kann beispielsweise in einem Fall, in dem das zweite Lötmittel in das erste Lötmittel fließt und eine Menge des ersten Lötmittels zunimmt, aufgrund der thermischen Spannung ein Riss in der Elektrode auftreten.
  • Insbesondere weist die vorstehend beschriebene Halbleitervorrichtung mit der doppelseitigen Wärmeableitungsstruktur einen Kühlkörper auf jeder Oberflächenseite auf und muss somit ein Abstand zwischen den zwei Wärmeableitungsoberflächen gehandhabt werden. Um den Abstand zu handhaben, erfolgt ein Reflow-Löten unter Verwendung einer geringfügig größeren Menge des zweiten Lötmittels, um Unregelmäßigkeiten unter den jeweiligen Komponenten in der Höhe in einer Dickenrichtung des Halbleiterchips zu neutralisieren. Dementsprechend benetzt und breitet sich das zweite Lötmittel gegebenenfalls entlang der Oberfläche des Metallelements aus und fließt in das erste Lötmittel, während das Reflow-Löten erfolgt. D.h., das erste Lötmittel und die Elektrode auf der einen Oberfläche bilden gegebenenfalls einen stumpfen Winkel.
  • LITERATUR AUS DEM STAND DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENT
    • Patentdokument 1: JP 2007-103909 A
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung, die verhindert, dass ein erstes Lötmittel oder ein zweites Lötmittel benetzt und sich zu dem jeweils anderen ausbreitet, und ein Verfahren zur Fertigung solch einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung auf: einen Halbleiterchip mit einer Elektrode auf einer Oberfläche; ein erstes leitfähiges Element, das auf einer Oberflächenseite des Halbleiterchips angeordnet ist; ein Metallelement mit einem Basiselement aus einem metallischen Material und einer Membran, die auf einer Oberfläche des Basiselements angeordnet ist, und das zwischen dem Halbleiterchip und dem ersten leitfähigen Element angeordnet ist; ein erstes Lötmittel, das zwischen der Elektrode des Halbleiterchips und dem Metallelement angeordnet ist und die Elektrode und das Metallelement verbindet; und ein zweites Lötmittel, das zwischen dem Metallelement und dem ersten leitfähigen Element angeordnet ist und das Metallelement und das erste leitfähige Element verbindet. Die Membran weist auf: einen dünne metallische Schicht, die auf der Oberfläche des Basiselements angeordnet ist, und eine unebene Oxidschicht, die eine Vertiefung und einen Vorsprung aufweist, die kontinuierlich auf einer Oberfläche angeordnet sind, und die aus einem Oxid eines Metalls gleich einem Metall aufgebaut ist, das eine Hauptkomponente der dünnen metallischen Schicht ist. Die unebene Oxidschicht ist auf der dünnen metallischen Schicht in wenigstens einem Teil eines Verbindungsbereichs einer Oberfläche des Metallelements angeordnet, wobei der Verbindungsbereich einen ersten Verbindungsbereich, mit dem das erste Lötmittel verbunden ist, und einen zweiten Verbindungsbereich, mit dem das zweite Lötmittel verbunden ist, verbindet.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtung ist die unebene Oxidschicht in dem Verbindungsbereich auf der dünnen metallischen Schicht vorgesehen. Folglich kann, verglichen mit einer Konfiguration, bei der die unebene Oxidschicht nicht vorgesehen ist, d.h. einer Konfiguration, bei der eine Oberfläche der dünnen metallischen Schicht freiliegt, eine Benetzung des Lötmittels in einem Abschnitt, in dem die unebene Oxidschicht vorgesehen ist, verringert werden. Die Oberfläche der unebenen Oxidschicht weist eine Form mit kontinuierlichen Vertiefungen und Vorsprüngen, d.h. eine raue Oberfläche, auf. Folglich kann eine Benetzung des Lötmittels, verglichen mit einer ebenen Oberfläche, verringert werden. Dementsprechend können eine Benetzung und Ausbreitung des ersten Lötmittels oder des zweiten Lötmittels entlang der Oberfläche des Metallelements und ein Fließen des ersten Lötmittels oder des zweiten Lötmittels in das jeweils andere beschränkt werden. Es kann beispielsweise verhindert werden, dass das zweite Lötmittel in das erste Lötmittel fließt, indem eine Benetzung und Ausbreitung des zweiten Lötmittels durch die unebene Oxidschicht gestoppt wird.
  • Alternativ kann die unebene Oxidschicht ein Laserbestrahlungsfilm auf der Oberfläche der dünnen metallischen Schicht sein. Die Oberfläche der dünnen metallischen Schicht wird durch die Bestrahlung mit einem Laserstrahl geschmolzen und verdampft (in Dampf gewandelt). Die dünne metallische Schicht, die geschmolzen und in Dampf gewandelt wird, wird auf einen Abschnitt, der mit dem Laserstrahl bestrahlt wurde, und einen Nahbereich des Laserbestrahlungsabschnitts aufgedampft. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben bestätigt, dass die unebene Oxidschicht, die mit kontinuierlichen Vertiefungen und Vorsprüngen auf der Oberfläche versehen ist, auf der dünnen metallischen Schicht gebildet werden kann, indem die Bestrahlung mit einem Laserstrahl auf die obige Weise erfolgt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt, wobei die Halbleitervorrichtung aufweist: einen Halbleiterchip mit einer Elektrode auf einer Oberfläche; ein erstes leitfähiges Element, das auf einer Oberflächenseite des Halbleiterchips angeordnet ist; ein Metallelement mit einem Basiselement aus einem metallischen Material und einer Membran, die auf einer Oberfläche des Basiselements angeordnet ist, und das zwischen dem Halbleiterchip und dem ersten leitfähigen Element angeordnet; ein erstes Lötmittel, das zwischen der Elektrode des Halbleiterchips und dem Metallelement angeordnet ist und die Elektrode und das Metallelement verbindet; und ein zweites Lötmittel, das zwischen dem Metallelement und dem ersten leitfähigen Element angeordnet ist und das Metallelement und das erste leitfähige Element verbindet, wobei die Membran eine dünne metallische Schicht, die auf der Oberfläche des Basiselements angeordnet ist, und eine unebene Oxidschicht mit einer Vertiefung und einem Vorsprung, die kontinuierlich auf einer Oberfläche angeordnet sind, und die aus einem Oxid eines Metalls gleich einem Metall aufgebaut ist, das eine Hauptkomponente der dünnen metallischen Schicht ist, aufweist, wobei das Fertigungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: Vorbereiten des Basiselements, auf dem die dünne metallische Schicht gebildet wird; Bilden der unebenen Oxidschicht auf einer Oberfläche des Metallelements in wenigstens einem Teil eines Verbindungsbereichs, der einen ersten Verbindungsbereich, mit dem das erste Lötmittel verbunden wird, und einen zweiten Verbindungsbereich, mit dem das zweite Lötmittel verbunden wird, verbindet, durch Bestrahlen einer Oberfläche der dünnen metallischen Schicht mit einem gepulsten Laserstrahl; und Verbinden der Elektrode des Halbleiterchips und des Metallelements über das erste Lötmittel, und Verbinden des Metallelements und des ersten leitfähigen Elements über das zweite Lötmittel nach dem Bilden der unebenen Oxidschicht.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung kann die unebene Oxidschicht, die mit kontinuierlichen Vertiefungen und Vorsprüngen auf der Oberfläche versehen wird, durch eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl gebildet werden. Dementsprechend können eine Benetzung und Ausbreitung des ersten Lötmittels oder des zweiten Lötmittels entlang der Oberfläche des Metallelements und ein Fließen des ersten Lötmittels oder des zweiten Lötmittels in das jeweils andere beschränkt werden. Es kann beispielsweise verhindert werden, dass das zweite Lötmittel in das erste Lötmittel fließt, indem eine Benetzung und Ausbreitung des zweiten Lötmittels durch die unebene Oxidschicht gestoppt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:
  • 1 eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer schematischen Konfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in der 1;
  • 3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Bereichs III, der durch eine gestrichelte Linie in der 2 gezeigt ist;
  • 4 eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines Schichtbildungsverfahrens einer unebenen Oxidschicht;
  • 5 eine vergrößerte Draufsicht eines Bereichs V in der 4;
  • 6 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung eines zweiten Lötmittels unmittelbar vor einem Reflow-Löten;
  • 7 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung des zweiten Lötmittels während eines Reflow-Lötens;
  • 8 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer ersten Modifikation;
  • 9 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Ergebnisses eines ersten Beispiels;
  • 10 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Ergebnisses eines zweiten Beispiels;
  • 11 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Ergebnisses eines dritten Beispiels;
  • 12 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Ergebnisses eines vierten Beispiels;
  • 13 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Ergebnisses eines fünften Beispiels;
  • 14 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Ergebnisses eines sechsten Beispiels;
  • 15 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer schematischen Konfiguration eines Anschlusses und einer unebenen Oxidschicht in einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 16 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer zweiten Modifikation des Anschlusses und der unebenen Oxidschicht;
  • 17 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer schematischen Konfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
  • 18 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer schematischen Konfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
  • 19 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer dritten Modifikation des Anschlusses und der unebenen Oxidschicht;
  • 20 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer vierten Modifikation des Anschlusses und der unebenen Oxidschicht;
  • 21 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer schematischen Konfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
  • 22 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer schematischen Konfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform;
  • 23 eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer schematischen Konfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform;
  • 24 eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Halbleitervorrichtung, wenn ein Versiegelungsharzkörper nicht vorgesehen ist;
  • 25 eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines Bereichs, in dem eine unebene Oxidschicht an einer ersten Wärmesenke vorgesehen ist;
  • 26 eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines Bereichs, in dem eine unebene Oxidschicht an einer zweiten Wärmesenke und Hauptanschlüssen vorgesehen ist; und
  • 27 eine Schnittansicht entlang der Linie XXVII-XXVII in der 23.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Nachstehend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben sind, sind gleiche oder ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Dickenrichtung eines Halbleiterchips, der nachstehend beschrieben ist, ist als eine Z-Richtung beschrieben, und eine Richtung orthogonal zur Z-Richtung ist als eine X-Richtung beschrieben. Ferner ist eine Richtung orthogonal zu sowohl der Z-Richtung als auch der X-Richtung als eine Y-Richtung beschrieben. Eine Form entsprechend einer X-Y-Ebene, die durch die X-Richtung und die Y-Richtung definiert wird, ist als eine planare Form beschrieben, sofern nicht anderweitig bestimmt.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Zunächst ist eine schematische Konfiguration einer Halbleitervorrichtung unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
  • Eine Halbleitervorrichtung 10 weist, wie in den 1 bis 2 gezeigt, einen Halbleiterchip 11, einen Versiegelungsharzkörper 15, einen Anschluss 18, eine erste Wärmesenke 23 und eine zweite Wärmesenke 27 auf. Ferner weist die Halbleitervorrichtung 10 Signalanschlüsse 16 und Hauptanschlüsse 25 und 28 als externe Verbindungsanschlüsse auf. Die obige Halbleitervorrichtung 10 wird als eine sogenannte 1-in-1-Baugruppe verwendet, die einen von sechs Armen in einem Drehstromwechselrichter bildet, und ist beispielsweise in einer Inverterschaltung eines Fahrzeugs enthalten.
  • Der Halbleiterchip 11 weist ein Halbleitersubstrat auf, wie beispielsweise ein Siliziumsubstrat, das mit einem Leistungstransistor, wie beispielsweise ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), versehen ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist das Halbleitersubstrat einen n-Kanal-IGBT und eine Freilaufdiode (FWD), die antiparallel zum IGBT geschaltet ist, auf. Kurz gesagt, der Halbleiterchip 11 weist einen RC-(rückwärts leitenden)-IGBT auf. Der Halbleiterchip 11 ist flach und im Wesentlichen in einer rechteckigen Form ausgebildet.
  • Der IGBT und die FWD weisen eine sogenannter vertikale Struktur auf, um einen Strom in der Z-Richtung fließen zu lassen. Der Halbleiterchip 11 weist eine Elektrode sowohl auf einer Oberfläche 11a als auch auf einer hinteren Oberfläche 11b gegenüberliegend zu der einen Oberfläche 11a in der Z-Richtung auf. Eine Emitter-Elektrode 12 ist an der einen Oberfläche 11a vorgesehen. Die Emitter-Elektrode 12 entspricht “einer Elektrode auf einer Oberfläche”. Die Emitter-Elektrode 12 dient ebenso als eine Anode der FWD. Die Emitter-Elektrode 12 ist von einem Schutzfilm 13, der auf der einen Oberfläche 11a vorgesehen ist, um den IGBT und die FWD zu schützen, freiliegend. Der Schutzfilm 13 ist beispielsweise wenigstens aus Polyimid aufgebaut. Neben der Emitter-Elektrode 12 ist ferner eine nicht gezeigte Kontaktstelle von dem Schutzfilm 13 freiliegend. Die Kontaktstelle weist eine Gate-Elektroden-Kontaktstelle und dergleichen auf.
  • Ferner ist eine Kollektor-Elektrode 14 im Wesentlichen über die gesamte hintere Oberfläche 11b vorgesehen. Die Kollektor-Elektrode 14 entspricht “einer Elektrode auf einer hinteren Oberfläche”. Die Kollektor-Elektrode 14 dient ebenso als eine Kathode der FWD.
  • Der Versiegelungsharzkörper 15 ist beispielsweise aus Epoxidharz aufgebaut. Der Versiegelungsharzkörper 15 ist plan und weist im Wesentlichen eine rechteckige Form und eine Oberfläche 15a orthogonal zur Z-Richtung, eine hintere Oberfläche 15b gegenüberliegend zu der einen Oberfläche 15a und Seitenoberflächen 15c, die die eine Oberfläche 15a und die hintere Oberfläche 15b verbinden, auf. Die eine Oberfläche 15a und die hintere Oberfläche 15b sind beispielsweise plane Oberflächen.
  • Die Signalanschlüsse 16 sind über Bonddrähte (nicht gezeigt) elektrisch mit der Kontaktstelle des Halbleiterchips 11 verbunden. Wie in 1 gezeigt, erstrecken sich die Signalanschlüsse 16 in der Y-Richtung und ragen von einer der Seitenoberflächen 15c zu einer Außenseite des Versiegelungsharzkörpers 15.
  • Der Anschluss 18 ist über erstes Lötmittel 17 mit der Emitter-Elektrode 12 auf dem Halbleiterchip 11 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform wird flussmittelfreies bzw. rückstandsarmes Lötmittel als das erste Lötmittel 17 verwendet. Der Anschluss 18 entspricht “einem Metallelement”.
  • Der Anschluss 18 ist zwischen dem Halbleiterchip 11 und der ersten Wärmesenke 23 angeordnet. Der Anschluss 18 befindet sich an einem Mittelpunkt auf einem Pfad einer Wärmeleitung und einer elektrischen Leitung zwischen dem Halbleiterchip 11 und der ersten Wärmesenke 23. Folglich ist, um Wärmeleitung und elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten, der Anschluss 18 hauptsächlich aus einem metallischen Material aufgebaut. Wie in 3 gezeigt, weist der Anschluss 18 ein Basiselement 19a aus einem metallischen Material und eine Membran 19b, die an einer Oberfläche des Basiselements 19a vorgesehen ist, auf. In der vorliegenden Ausführungsform wird Cu als ein Material des Basiselements 19a verwendet.
  • Der Anschluss 18 weist im Wesentlichen eine rechteckige Säulenform, genauer gesagt, im Wesentlichen eine quadratische Säulenform (d.h. im Wesentlichen eine Form eines rechteckigen Parallelepipeds) auf. Der Anschluss 18 weist eine Oberfläche umfassend eine erste gegenüberliegende Oberfläche 18a gegenüberliegend zu der ersten Wärmesenke 23, eine zweite gegenüberliegende Oberfläche 18b gegenüberliegend zu dem Halbleiterchip 11 und Seitenoberflächen 18c, die die beiden gegenüberliegenden Oberflächen 18a und 18b verbinden, auf. Die erste gegenüberliegende Oberfläche 18a und die zweite gegenüberliegende Oberfläche 18b sind auch als Böden einer im Wesentlichen quadratischen Säulenform bezeichnet. Ein Richtung orthogonal zu der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a und der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 18b des Anschlusses 18, d.h. eine Dickenrichtung des Anschlusses 18, verläuft im Wesentlichen parallel zur Z-Richtung.
  • In der vorliegenden Ausführungsform bildet, wenn die Oberfläche des Anschlusses 18 Abschnitt für Abschnitt betrachtet wird, im Wesentlichen die gesamte zweite gegenüberliegende Oberfläche 18b einen ersten Verbindungsbereich 18d, mit dem das erste Lötmittel 17 verbunden ist. In gleicher Weise bildet im Wesentlichen die gesamte erste gegenüberliegende Oberfläche 18a einen zweiten Verbindungsbereich 18e, der mit das zweite Lötmittel 22 verbunden ist, das nachstehend noch beschrieben ist. Die Seitenoberflächen 18c bilden einen Verbindungsbereich 18f, der den ersten Verbindungsbereich 18d und den zweiten Verbindungsbereich 18e verbindet.
  • Die Membran 19b weist auf: eine dünne metallische Schicht 20, die an der Oberfläche des Basiselements 19a vorgesehen ist, und eine unebene Oxidschicht 21, die mit kontinuierlichen Vertiefungen und Vorsprüngen auf einer Oberfläche versehen und aus einem Oxid von Metall gleich dem Metall, das eine primäre Komponente der dünnen metallischen Schicht 20 ist, aufgebaut ist.
  • Die dünne metallische Schicht 20 ist ein Film bzw. eine Schicht aus Metall. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine primäre Komponente der dünnen metallischen Schicht 20 Ni. Die dünne metallische Schicht 20 wird beispielsweise via Plattierung oder Bedampfen gebildet. Die dünne metallische Schicht 20 wird auf der Oberfläche des Basiselements 19a gebildet, indem beispielsweise eine stromlose Vernickelung angewandt wird. Neben Ni als eine primäre Komponente weist die dünne metallische Schicht 20 P (Phosphor) auf.
  • Die dünne Metallplatte 20 ist auf der gesamten Oberfläche des Basiselements 19a vorgesehen. Wie in 3 gezeigt, sind Vertiefungsabschnitte 20a an einer Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 in einem Abschnitt, der die Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 bildet, vorgesehen. Die Vertiefungsabschnitte 20a werden, wie nachstehend noch beschrieben, durch Bestrahlung mit einem gepulsten Laserstrahl gebildet. Es wird beispielsweise ein Vertiefungsabschnitt 20a per Impuls gebildet. Der Vertiefungsabschnitt 20a entspricht einen Fleck eines Laserstrahls. Die Vertiefungsabschnitte 20a, die nebeneinander in einer Abtastrichtung eines Laserstrahls gebildet werden, sind aneinander anschließend. Eine Breite jedes Vertiefungsabschnitts 20a beträgt 5 μm bis 300 μm. Eine Tiefe jedes Vertiefungsabschnitts 20a beträgt 0,5 μm bis 5 μm.
  • Wenn eine Tiefe der Vertiefungsabschnitte 20a 0,5 μm unterschreitet, schmilzt die Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 nicht ausreichend und wird die Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 durch die Bestrahlung mit einem Laserstrahl folglich nicht ausreichend aufgedampft, so dass die unebene Oxidschicht 21, die nachstehend noch beschrieben ist, fast nicht gebildet wird. Wenn eine Tiefe der Vertiefungsabschnitte 20a demgegenüber 5 μm überschreitet, schmilzt die Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 schnell und spritzt, so dass das Schmelzen und Spritzen die Aufdampfung bei der Schichtbildung dominiert und die unebene Oxidschicht 21 ebenso fast nicht gebildet wird.
  • Die unebene Oxidschicht 21 ist auf der dünnen metallischen Schicht 20 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die unebene Oxidschicht 21 an der Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 in dem Abschnitt vorgesehen, der die Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 bildet. Die unebene Oxidschicht 21 ist entlang eines gesamten Umfangs der vier Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 gebildet.
  • Ferner ist die unebene Oxidschicht 21 auf den gesamten jeweiligen Seitenoberflächen 18c, d.h. vollständig auf jeder Seitenoberfläche 18c vorgesehen. Die unebene Oxidschicht 21 wird auf diese Weise an dem Verbindungsbereich 18f vorgesehen.
  • Die unebene Oxidschicht 21 wird gebildet, indem Metall, das die dünne metallische Schicht 20 bildet, oxidiert wird, indem die dünne metallische Schicht 20 mit einem Laserstrahl bestrahlt wird. D.h., die unebene Oxidschicht 21 ist eine Schicht bzw. ein Film aus einem Oxid, das auf der Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 gebildet wird, indem eine obere Schicht der dünnen metallischen Schicht 20 oxidiert wird. Folglich kann davon gesprochen werden, dass ein Teil der dünnen metallischen Schicht 20 die unebene Oxidschicht 21 bildet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform macht Nl2O3 80% der Komponenten aus, die die unebene Oxidschicht 21 bilden, und machen NiO 10% und Ni 10% aus. D.h., eine primäre Komponente der unebenen Oxidschicht 21 ist ein Oxid von Ni, das eine primäre Komponente der dünnen metallischen Schicht 20 ist. Eine durchschnittliche Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21 beträgt 10 nm bis einige hundert nm. Die unebene Oxidschicht 21 wird gebildet, um Vertiefungen und Vorsprüngen auf der Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 mit den Vertiefungsabschnitten 20a zu entsprechen. Die Vertiefungen und die Vorsprünge sind zu Abständen feiner als eine Breite der Vertiefungsabschnitte 20a gebildet. Kurz gesagt, es werden extrem feine Vertiefungen und Vorsprüngen gebildet. Genauer gesagt, mehrere Vorsprungsabschnitte 21a (Säulenform) werden in feinen Abständen vorgesehen. Eine durchschnittliche Breite der Vorsprungsabschnitte 21a beträgt beispielsweise 1 nm bis 300 nm, und ein durchschnittliches Intervall zwischen den Vorsprungsabschnitten 21a beträgt beispielsweise 1 nm bis 300 nm.
  • Die erste Wärmesenke 23 ist über das zweite Lötmittel 22 mit der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a des Anschlusses 18 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform wird flussmittelfreies Lötmittel als das zweite Lötmittel 22 verwendet. Die erste Wärmesenke 23 entspricht “einem ersten leitfähigen Element”. Nachstehend sind das erste Lötmittel 17 und das zweite Lötmittel 22 auch als Lötmittel 17 und 22 bezeichnet.
  • Die erste Wärmesenke 23 übt eine Wärmeableitungsfunktion aus, um Wärme, die in dem Halbleiterchip 11 erzeugt wird, zu einer Außenseite der Halbleitervorrichtung 10 abzuleiten, und übt eine Funktion für eine elektrische Weiterleitung zwischen dem Halbleiterchip 11 und dem Hauptanschluss 25 aus, worauf nachstehend noch eingegangen ist. Die vorstehend beschriebene erste Wärmesenke 23 ist aus einem Material aufgebaut, das dem zweiten Lötmittel 22 in der Wärmeleitfähigkeit überlegen ist. Es können beispielsweise metallische Materialien mit einer ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit und elektrischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise Cu, Cu-Legierung und Al-Legierung, verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Wärmesenke 23 aus Cu aufgebaut.
  • Eine gegenüberliegende Oberfläche 23a der ersten Wärmesenke 23 gegenüberliegend dem Anschluss 18 ist mit dem Versiegelungsharzkörper 15 bedeckt. Indessen bildet eine gegenüberliegende Oberfläche zu der gegenüberliegenden Oberfläche 23a eine Wärmeableitungsoberfläche 23b, die von der einen Oberfläche 15a des Versiegelungsharzkörpers 15 freiliegt. Die Wärmeableitungsoberfläche 23b ist im Wesentlichen bündig mit der einen Oberfläche 15a. Seitenoberflächen 23c, die die gegenüberliegende Oberfläche 23a und die Wärmeableitungsoberfläche 23b verbinden, sind mit dem Versiegelungsharzkörper 15 bedeckt.
  • Die gegenüberliegende Oberfläche 23a der ersten Wärmesenke 23 ist mit einer Nut 24 versehen, um den Anschluss 18 zu umgeben, in der Z-Richtung betrachtet. Die ringförmige Nut 24 ist vorgesehen, um einen Überschuss des zweiten Lötmittels 22, der während eines Reflow-Lötens aus einem gegenüberliegenden Bereich der ersten Wärmesenke 23 und des Anschlusses 18 fließt, aufzunehmen (zu speichern). Das zweite Lötmittel 22 ist in der Nut 24 und einem Bereich, der, in der Z-Richtung betrachtet, von der Nut 24 umgeben wird, angeordnet.
  • Der Hauptanschluss 25 ist mit der ersten Wärmesenke 23 verbunden. Der Hauptanschluss 25 ist über den Anschluss 18 und die erste Wärmesenke 23 elektrisch mit der Emitter-Elektrode 12 auf dem Halbleiterchip 11 verbunden. Der Hauptanschluss 25 erstreckt sich von der ersten Wärmesenke 23 in der Y-Richtung entgegengesetzt zu den Signalanschlüssen 16. Der Hauptanschluss 25 ragt von einer der Seitenoberflächen 15c gegenüberliegend zu der Seitenoberfläche 15c, von der aus die Signalanschlüsse 16 hervorragen, zu einer Außenseite des Versiegelungsharzkörpers 15. Der Hauptanschluss 25 kann einteilig mit der ersten Wärmesenke 23 als ein Teil eines Leiterahmens ausgebildet sein. Ferner kann der Hauptanschluss 25 als ein separates Element vorgesehen und mit der ersten Wärmesenke 23 verbunden sein.
  • Die zweite Wärmesenke 27 ist über ein drittes Lötmittel 26 mit der Kollektor-Elektrode 14 auf dem Halbleiterchip 11 verbunden. Die zweite Wärmesenke 27 entspricht einem “zweiten leitfähigen Element”. Gleich der ersten Wärmesenke 23 übt die zweite Wärmesenke 27 ebenso eine Wärmeableitungsfunktion aus, um Wärme, die in dem Halbleiterchip 11 erzeugt wird, zur Außenseite der Halbleitervorrichtung 10 abzuleiten, und eine Funktion zur elektrischen Weiterleitung zwischen dem Halbleiterchip 11 und dem Hauptanschluss 28 aus, worauf nachstehend noch eingegangen ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Wärmesenke 27 aus Cu aufgebaut.
  • Eine gegenüberliegende Oberfläche 27a der zweiten Wärmesenke 27 gegenüberliegend zu dem Halbleiterchip 11 ist mit dem Versiegelungsharzkörper 15 bedeckt. Indessen bildet eine gegenüberliegende Oberfläche zu der gegenüberliegenden Oberfläche 27a eine Wärmeableitungsoberfläche 27b, die von der hinteren Oberfläche 15b des Versiegelungsharzkörpers 15 freiliegt. Die Wärmeableitungsoberfläche 27b ist im Wesentlichen bündig mit der hinteren Oberfläche 15b. Seitenoberflächen 27c, die die gegenüberliegende Oberfläche 27a und die Wärmeableitungsoberfläche 27b verbinden, sind ebenso mit dem Versiegelungsharzkörper 15 bedeckt.
  • Der Hauptanschluss 28 ist mit der zweiten Wärmesenke 27 verbunden. Der Hauptanschluss 28 ist über die zweite Wärmesenke 27 elektrisch mit der Kollektor-Elektrode 14 auf dem Halbleiterchip 11 verbunden. Der Hauptanschluss 28 erstreckt sich von der zweiten Wärmesenke 27 in der Y-Richtung in einer gleichen Richtung wie der Hauptanschluss 25. Der Hauptanschluss 28 ragt von einer der Seitenoberflächen 15c, von der ebenso der Hauptanschluss 25 hervorragt, zu einer Außenseite des Versiegelungsharzkörpers 15. Der Hauptanschluss 28 kann einteilig mit der zweiten Wärmesenke 27 als ein Teil des Leiterahmens ausgebildet sein. Ferner kann der Hauptanschluss 28 als ein separates Element vorgesehen und mit der zweiten Wärmesenke 27 verbunden sein.
  • Nachstehend ist ein Beispiel für ein Verfahren zur Fertigung der auf die obige Weise konfigurierten Halbleitervorrichtung 10 unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 beschrieben.
  • Zunächst werden jeweilige Komponenten, die die Halbleitervorrichtung 10 bilden, vorbereitet. D.h., der Halbleiterchip 11, die Signalanschlüsse 16, der Anschluss 18, die erste Wärmesenke 23, der Hauptanschluss 25, die zweite Wärmesenke 27 und der Hauptanschluss 28 werden separat vorbereitet. Unter den Vorbereitungsprozessen der jeweiligen Komponenten ist nachstehend zunächst ein Vorbereitungsprozess des Anschlusses 18 beschrieben. Der Vorbereitungsprozess des Anschlusses 18 ist auch als ein Bestrahlungsprozess bezeichnet, da der Prozess, wie nachstehend beschrieben, eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl umfasst. Der Vorbereitungsprozess des Anschlusses 18 ist auch als ein Membranbildungsprozess bezeichnet, da die Membran 19b in dem Prozess gebildet wird.
  • Bei dem Vorbereitungsprozess des Anschlusses 18 wird zunächst der Anschluss 18 mit dem Basiselement 19a und der dünnen metallischen Schicht 20 der Membran 19b vorbereitet. In der vorliegenden Ausführungsform wird die dünne metallische Schicht 20 auf der gesamten Oberfläche des Basiselements 19a gebildet, indem eine stromlose Vernickelung angewandt wird. Ein Sollwert einer Filmdicke der dünnen metallischen Schicht 20 beträgt beispielsweise ungefähr 10 μm.
  • Anschließend wird die Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 auf den Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 geschmolzen und verdampft, indem die Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 mit einem gepulsten Laserstrahl bestrahlt wird. Genauer gesagt, ein Oberflächenabschnitt der dünnen metallischen Schicht 20 wird durch die Bestrahlung mit einem Laserstrahl geschmolzen und verdampft (in Dampf umgewandelt) und an eine Außenluft abgegeben. Ein gepulster (Oszillation) Laserstrahl wird auf eine Energiedichte von größer als 0 J/cm2 und kleiner oder gleich 100 J/cm2 und eine Impulsbreite von kleiner oder gleich 1 μs abgestimmt. Um die obige Bedingung zu erfüllen, können ein YAG-Laser, ein YVO4-Laser, ein Faser-Laser und dergleichen verwendet werden. Im Falle beispielsweise eines YAG-Lasers muss die Energiedichte minimal 1 J/cm2 betragen. Im Falle der dünnen metallischen Schicht 20, die anhand der stromlosen Vernickelung gebildet wird, kann die dünne metallische Schicht 20 auch dann verarbeitet werden, wenn die Energiedichte so niedrig wie ungefähr 5 J/cm2 ist, wie nachstehend noch beschrieben ist. Die Energiedichte ist auch als Impulsfluenz bezeichnet.
  • Indem die Lichtquelle eines Laserstrahls und der Anschluss 18 während der Bestrahlung mit einem Laserstrahl relativ zueinander bewegt werden, wird, wie in 4 gezeigt, ein Laserstrahl nacheinander auf mehrere Positionen auf der Seitenoberfläche 18c aufgebracht. Es spielt keine Rolle, ob die Lichtquelle eines Laserstrahls bewegt wird oder der Anschluss 18 bewegt wird. Ferner kann ein Abtasten mit einem Laserstrahl anhand einer Drehbewegung eines Spiegels erfolgen. D.h., ein Laserstrahl kann nacheinander auf mehrere Positionen auf der Seitenoberfläche 18c aufgebracht werden, indem eine Abtastung mit dem Laserstrahl ausgeführt wird.
  • Ein Bestrahlungswinkel eines Laserstrahls bezüglich einer Bestrahlungsoberfläche ist nicht speziell beschränkt. So kann ein Laserstrahl beispielsweise auf eine beliebige Seitenoberfläche 18c des Anschlusses 18 in einer Richtung orthogonal zur Seitenoberfläche 18c aufgebracht werden. Im Falle der Seitenoberflächen 18c orthogonal zur X-Richtung wird ein Laserstrahl sequentiell entlang einer Linie von mehreren Positionen aufgebracht, indem eine Abtastung mit dem Laserstrahl in der Y-Richtung erfolgt. Im Falle der Seitenoberflächen 18c orthogonal zur Y-Richtung wird ein Laserstrahl sequentiell entlang einer Linie von mehreren Positionen aufgebracht, indem eine Abtastung mit dem Laserstrahl in der X-Richtung erfolgt.
  • Im Falle der Seitenoberflächen 18c orthogonal zur X-Richtung wird beispielsweise, wenn ein Strahlen eines Laserstrahls auf die Seitenoberfläche 18c von Ende zu Ende abgeschlossen ist, indem eine Abtastung mit dem Laserstrahl in der Y-Richtung erfolgt ist, ein Bestrahlungsbereich eines Laserstrahls in der Z-Richtung verschoben. D.h., eine Laserstrahlabtastung erfolgt in der Z-Richtung. Ein Laserstrahl von Ende zu Ende aufgebracht, indem eine Abtastung mit dem Laserstrahl in der Y-Richtung erfolgt, in einer Weise gleich der obigen. Indem solch ein Vorgang wiederholt wird, wird ein Laserstrahl im Wesentlichen über die gesamte Seitenoberfläche 18c aufgebracht. D.h., ein Laserstrahl wird an Gitterpunkten zu vorbestimmten Abständen an Y-Z-Koordinaten aufgebracht.
  • In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt eine Abtastung mit einem Laserstrahl in der Y-Richtung derart, dass ein Fleck (Bestrahlungsbereich per Impuls) eines Laserstrahls einen benachbart Fleck des Laserstrahls in der Y-Richtung teilweise überlappt. Ferner erfolgt eine Abtastung mit einem Laserstrahl in der Z-Richtung derart, dass sich benachbarte Flecken eines Laserstrahls teilweise in der Z-Richtung überlappen. Die Seitenoberflächen 18c werden mit einem Laserstrahl orthogonal zur Y-Richtung abgetastet, in einer Weise gleich der obigen. Die unebene Oxidschicht 21 wird so im Wesentlichen auf den gesamten jeweiligen Seitenoberflächen 18c gebildet. 4 zeigt einen Zustand, in dem ein Teil der Seitenoberfläche 18c mit einem Laserstrahl bestrahlt wurde.
  • Die mehreren Vertiefungsabschnitte 20a werden an der Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 gebildet, indem die Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, um die Oberfläche zu schmelzen und in Dampf umzuwandeln. Ferner ist eine durchschnittliche Dicke der dünnen metallischen Schicht 20 auf den Seitenoberflächen 18c geringer als eine durchschnittliche Dicke der dünnen metallischen Schicht 20 auf der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a und der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 18b, von denen keine mit einem Laserstrahl bestrahlt wird.
  • Anschließend wird ein geschmolzener Abschnitt der dünnen metallischen Schicht 20 verfestigt. Genauer gesagt, die dünne metallische Schicht 20, die geschmolzen und verdampft wird, wird auf einen Abschnitt, der mit einem Laserstrahl bestrahlt worden ist, und einen Nahbereich des Laserstrahlaufbringungsabschnitts aufgedampft. Durch die Aufdampfung der dünnen metallischen Schicht 20, die auf die obige Weise geschmolzen und verdampft wurde, wird die unebene Oxidschicht 21, die kontinuierlich mit Vertiefungen und Vorsprüngen versehen ist, auf der Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 gebildet. Gemäß den obigen Prozessen wird die Membran 19b mit der unebenen Oxidschicht 21 zusätzlich zu der dünnen metallischen Schicht 20 auf dem Basiselement 19a gebildet und die Vorbereitung des Anschlusses 18 abgeschlossen.
  • Das Abtasten mit einem Laserstrahl erfolgt, wie vorstehend beschrieben, beispielsweise derart in der Y-Richtung, dass sich Flecken des Laserstrahls in der Y-Richtung teilweise überlappen, und das Abtasten mit einem Laserstrahl erfolgt, wie vorstehend beschrieben, ferner beispielsweise derart in der Z-Richtung, dass sich Flecken des Laserstrahls in der Z-Richtung überlappen. Dementsprechend setzen sich die mehreren Vertiefungsabschnitte 20a, die entsprechend den Flecken eines Laserstrahls gebildet werden, nicht nur in der Y-Richtung fort, sondern ebenso in der Z-Richtung. Folglich sind, wie in 5 gezeigt, Laserbestrahlungsmarkierungen (Vertiefungsabschnitte 20a), die auf den Seitenoberflächen 18c übrig sind, schuppenförmige Markierungen.
  • Eine gewissenhafte Studie, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, hat aufgezeigt, dass die unebene Oxidschicht 21 nicht durch eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl gebildet wird, wenn die Energiedichte 150 J/cm2 oder 300 J/cm2 beträgt, was über 100 J/cm2 liegt. Die Studie hat ferner aufgezeigt, dass die unebene Oxidschicht 21 auch nicht durch eine Bestrahlung mit einem kontinuierlichen Laserstrahl anstelle eines gepulsten Laserstrahls gebildet wird.
  • Anschließend erfolgt ein Verbindungsprozess unter Verwendung des ersten Lötmittels 17 und des zweiten Lötmittels 22. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Halbleiterchip 11 zunächst über das dritte Lötmittel 26 (wie beispielsweise eine Lötfolie) auf der gegenüberliegenden Oberfläche 27a der zweiten Wärmesenke 27 angeordnet. Anschließend wird der Anschluss 18, bei dem im Voraus die Lötmittel 17 und 22 als vorbereitende Lötmittel auf den beiden Oberflächen aufgebracht wurden, auf dem Halbleiterchip 11 angeordnet, indem das erste Lötmittel 17 auf der Seite des Halbleiterchips 11 angeordnet wird. Es wird eine geringfügig größere Menge des zweiten Lötmittels 22 aufgebracht, um Unregelmäßigkeiten in der Höhe in der Halbleitervorrichtung 10 zu neutralisieren.
  • Durch Anwenden eines Reflow-Lötens (erstes Reflow-Löten) auf die Lötmittel 17, 22 und 26, während die Komponenten gemäß obiger Beschreibung geschichtet sind, werden der Halbleiterchip 11 und die zweite Wärmesenke 27 über das dritte Lötmittel 26 verbunden und werden der Halbleiterchip 11 und der Anschluss 18 über das erste Lötmittel 17 verbunden. Hierbei ist ein Verbindungsziel des zweiten Lötmittels 22, d.h. die erste Wärmesenke 23, nicht geschichtet. Folglich bildet das zweite Lötmittel 22 eine Bankform, die sich in einer Mitte der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a des Anschlusses 18 aufgrund der Oberflächenspannung nach oben erhebt.
  • Anschließend werden die Signalanschlüsse 16 und die Kontaktstelle des Halbleiterchips 11 über Bonddrähte verbunden. Wie in 6 gezeigt, wird die erste Wärmesenke 23 auf einer Auflage 29 angeordnet, wobei die gegenüberliegende Oberfläche 23a nach oben gerichtet und der Verbindungskörper, der durch das erste Reflow-Löten zu einer Einheit gebildet wurde, auf der gegenüberliegenden Oberfläche 23a der ersten Wärmesenke 23 angeordnet wird, mit dem Anschluss 18 nach unten gerichtet.
  • Anschließend erfolgt, wie in 7 gezeigt, ein Reflow-Löten (zweites Reflow-Löten), während die erste Wärmesenke 23 auf einer unteren Seite angeordnet ist. Eine Höhe der Halbleitervorrichtung 10 wird auf eine vorbestimmte Höhe abgestimmt, indem eine Last auf den Strukturkörper aufgebracht wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Höhe der Halbleitervorrichtung 10 auf eine vorbestimmte Höhe abgestimmt, indem ein Abstandsstück 30 zwischen der Auflage 29 und der gegenüberliegenden Oberfläche 27a der zweiten Wärmesenke 27 angeordnet wird, um sowohl die Auflage 29 als auch die gegenüberliegende Oberfläche 27a zu kontaktieren. D.h., die Auflage 29 und das Abstandsstück 30 dienen als ein Höhenabstimmungselement.
  • Es wird, wie vorstehend beschrieben, eine geringfügig größere Menge des zweiten Lötmittels 22 auf einen Raum zwischen dem Anschluss 18 und der ersten Wärmesenke 23 aufgebracht. Folglich wird das zweite Lötmittel 22 zwischen dem Anschluss 18 und der ersten Wärmesenke 23 während des zweiten Reflow-Lötens nicht knapp und kann somit den Anschluss 18 und die erste Wärmesenke 23 in einer zuverlässigen Weise verbinden. Ferner wird ein Überschuss des zweiten Lötmittels 22 aus einem Raum zwischen dem Anschluss 18 und der ersten Wärmesenke 23 gedrückt, da die Last oder dergleichen aufgebracht werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die unebene Oxidschicht 21 jedoch im Wesentlichen auf den gesamten Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 vorgesehen. Folglich benetzt und breitet sich ein Überschuss des zweiten Lötmittels 22 nicht entlang der Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 aus, sondern benetzt und breitet sich dieser entlang der gegenüberliegenden Oberfläche 23a der ersten Wärmesenke 23 aus und wird in der Nut 24 aufgenommen.
  • Das erste Reflow-Löten und das zweite Reflow-Löten erfolgen als Vakuum-Reflow-Löten in einer Wasserstoffatmosphäre. Dementsprechend können ein nativer Oxidfilm auf einer Metalloberfläche, der für ein Löten unerwünscht ist, wie beispielsweise ein nativer Oxidfilm, der auf Oberflächen des Anschlusses 18, der ersten Wärmesenke 23 und der zweiten Wärmesenke 27 gebildet wird, via Reduktion entfernt werden. Folglich kann ein flussmittelfreies Lötmittel als die jeweiligen Lötmittel 17, 22 und 26 verwendet werden. Ferner kann eine Entstehung von Löchern in den Lötmitteln 17, 22 und 26 per Druckminderung beschränkt werden. Ebenso wird die unebene Oxidschicht 21 durch die Reduktion dünner. Folglich wird die unebene Oxidschicht 21 mit einer gewünschten Dicke zunächst via Bestrahlung mit einem Laserstrahl gebildet, so dass die unebene Oxidschicht 21 durch die Reduktion nicht verschwindet.
  • Nachdem der Verbindungsprozess abgeschlossen ist, wird der Versiegelungsharzkörper 15 per Spritzpressen vergossen. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Versiegelungsharzkörper 15 vorgesehen, um die jeweiligen Wärmesenken 23 und 27 vollständig zu bedecken. In solch einem Fall werden die Wärmeableitungsoberflächen 23b und 27b der Wärmesenken 23 bzw. 27 freigelegt, indem der vergossene Versiegelungsharzkörper 15 mit Teilen der jeweiligen Wärmesenken 23 und 27 ausgeschnitten wird.
  • Alternativ kann der Versiegelungsharzkörper 15 geformt bzw. vergossen werden, während die Wärmeableitungsoberflächen 23b und 27b der Wärmesenken 23 bzw. 27 gegen eine Kavitätswandoberfläche eines Werkzeugs gepresst werden und fest daran haften. In solch einem Fall werden die Wärmeableitungsoberflächen 23b und 27b von dem Versiegelungsharzkörper 15 freigelegt, wenn das Formen bzw. Vergießen des Versiegelungsharzkörpers 15 abgeschlossen ist. Folglich kann ein Ausschneidearbeitsgang auf das Vergießen hin weggelassen werden.
  • Die Halbleitervorrichtung 10 kann erhalten werden, indem ein unerwünschter Abschnitt aus dem Leiterahmen entfernt wird.
  • Nachstehend ist ein Effekt der obigen Halbleitervorrichtung 10 beschrieben.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird die unebene Oxidschicht 21 auf der Oberfläche des Anschlusses 18 gebildet, um an den Seitenoberflächen 18c vorgesehen zu werden. D.h., die unebene Oxidschicht 21 wird an dem Verbindungsbereich 18f vorgesehen, der den ersten Verbindungsbereich 18d und den zweiten Verbindungsbereich 18e verbindet. Indem die unebene Oxidschicht 21 auf die obige Weise vorgesehen wird, kann eine Benetzung der Lötmittel 17 und 22 verringert werden, verglichen mit einer Konfiguration, bei der die unebene Oxidschicht 21 nicht vorgesehen ist, d.h. einer Konfiguration, bei der die Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 freiliegt.
  • Dank der unebenen Oxidschicht 21 werden feine Vertiefungen und Vorsprünge auf der Oberfläche des Anschlusses 18 gebildet. Die Lötmittel 17 und 22 passen kaum in solch eine raue Oberfläche. Dementsprechend wird ein Kontaktbereich eines Teils der Lötmittel 17 und 22 und des Anschlusses 18 geringer und wird der Teil der Lötmittel 17 und 22 aufgrund der Oberflächenspannung in einer Kugelform ausgebildet. Kurz gesagt, ein Benetzungswinkel nimmt einen hohen Wert an. Folglich kann eine Benetzung der Lötmittel 17 und 22 in einem Abschnitt, an dem die unebene Oxidschicht 21 vorgesehen ist, verringert werden.
  • Dank der obigen Konfigurationen können eine Benetzung und Ausbreitung entweder des ersten Lötmittels 17 oder des zweiten Lötmittels 22 entlang der Oberfläche des Anschlusses 18 und ein Fließen in das jeweils andere Lötmittel beschränkt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine geringfügig größere Menge des zweiten Lötmittels 22 verwendet, um die Höhe zu neutralisieren. Die Benetzung und Ausbreitung des zweiten Lötmittels 22 kann jedoch durch die unebene Oxidschicht 21 gestoppt werden. Folglich kann verhindert werden, dass das zweite Lötmittel 22 in das erste Lötmittel 17 fließt. D.h., eine Unannehmlichkeit dahingehend, dass eine Menge des ersten Lötmittels 17 zunimmt und das erste Lötmittel 17 und eine Oberfläche der Emitter-Elektrode 12 orthogonal zur Z-Richtung einen stumpfen Winkel bilden, kann verhindert werden. Folglich kann ein Riss, der aufgrund der thermischen Spannung in der Emitter-Elektrode 12 auftritt, verhindert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird die unebene Oxidschicht 21 an den Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 vorgesehen. Die Seitenoberflächen 18c befinden sich an Positionen in der Z-Richtung weiter entfernt von der Emitter-Elektrode 12 als der erste Verbindungsbereich 18d. Ferner befinden sich die Seitenoberflächen 18c an Positionen in der Z-Richtung weiter entfernt von der ersten Wärmesenke 23 als der zweite Verbindungsbereich 18e. Folglich muss ein Kapillarphänomen hinsichtlich einer Benetzung und Ausbreitung der Lötmittel 17 und 22 entlang die Seitenoberflächen 18c nicht berücksichtigt werden. Dementsprechend kann eine Unannehmlichkeit dahingehend, dass der Effekt des unebenen Films 21 durch ein Kapillarphänomen aufgehoben und geschwächt wird, verhindert werden.
  • Ein Kontaktbereich zu dem Versiegelungsharzkörper 15 wird durch das Vorsehen der unebenen Oxidschicht 21 vergrößert. Ferner wird ein Verankerungs- oder Klammereffekt durch den Versiegelungsharzkörper 15 ausgeübt, der sich an die Vorsprungsabschnitte 21a der unebenen Oxidschicht 21 klammert. Folglich kann eine Adhäsion zwischen dem Anschluss 18 und dem Versiegelungsharzkörper 15 verstärkt werden, was wiederum eine Abtrennung des Versiegelungsharzkörpers 15 einschränken kann.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend einen Fall auf, in dem die unebene Oxidschicht 21 auf den gesamten Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 vorgesehen wird. Ein Bereich der unebenen Oxidschicht 21, die an den Seitenoberflächen 18c vorgesehen wird, ist jedoch nicht auf den Bereich beschränkt, der im obigen Fall bestimmt wird. Die Seitenoberflächen 18c bilden den Verbindungsbereich 18f. Folglich können, indem die unebene Oxidschicht 21 an wenigstens einem Teil der Seitenoberflächen 18c vorgesehen wird, eine Benetzung und Ausbreitung entweder des ersten Lötmittels 17 oder des zweiten Lötmittels 22 zu dem jeweils anderen Lötmittel beschränkt werden. Vorzugsweise wird die unebene Oxidschicht 21 entlang eines gesamten Umfangs der Seitenoberflächen 18c vorgesehen. In solch einem Fall können eine Benetzung und Ausbreitung entweder des ersten Lötmittels 17 oder des zweiten Lötmittels 22 in Richtung des jeweils anderen Lötmittels an jeder der vier Seitenoberflächen 18c beschränkt werden.
  • Gemäß einer ersten Modifikation, die in der 8 gezeigt ist, kann die unebene Oxidschicht 21 beispielsweise an den jeweiligen Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 nur in einem Teilbereich von einem Ende auf einer Seite der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a vorgesehen werden. Ein Effekt dahingehend, dass ein Fließen entweder des ersten Lötmittels 17 oder des zweiten Lötmittels 22 in das jeweils andere Lötmittel während eines Reflow-Löten beschränkt wird, ist jedoch voraussichtlich höher, wenn die unebene Oxidschicht 21 in der Z-Richtung länger, d.h. breiter, ist. Folglich wird die unebene Oxidschicht 21, wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise auf den gesamten jeweiligen Seitenoberflächen 18c vorgesehen.
  • Nachstehend sind bestimmte Beispiele beschrieben, die von den Erfindern anhand von Versuchen oder dergleichen bestätigt wurden.
  • (Erstes Beispiel)
  • Die Erfinder haben ein Verhältnis von Vorhandensein oder Fehlen der unebenen Oxidschicht 21 und einem Bildungsbereich der unebenen Oxidschicht 21 bezüglich einer Lötmittelbenetzung bestätigt, dessen Ergebnis in der 9 gezeigt ist. Eine Auswertung ist anhand einer Fertigung der Halbleitervorrichtung 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Fertigungsverfahren erfolgt. Eine Menge des zweiten Lötmittels 22, bei der eine Benetzung und Ausbreitung zu dem Anschluss 18 beim Fehlen der unebenen Oxidschicht 21 nicht auftreten, ist als eine Referenzmenge gegeben, und es wurde ein Vergleich ist zwischen der Referenzmenge und der dreifachen Referenzmenge vorgenommen. Ferner sind Vergleiche anhand einer Vorbereitung der Anschlüsse 18 vorgenommen worden, die mit der unebenen Oxidschicht 21 versehen werden, die in verschiedenen Bildungsbereichen gebildet wird, d.h. auf der gesamten Seitenoberfläche 18c, auf der Hälfte der Seitenoberfläche 18c von dem Ende auf der Seite der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a, und auf einem Drittel der Seitenoberfläche 18c von dem Ende auf der Seite der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a. Die unebene Oxidschicht 21, die hierin verwendet wird, wird gebildet, indem die dünne metallische Schicht 20, die anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, mit einem Laserstrahl mit einer Energiedichte von 12 J/cm2 bestrahlt wird.
  • Wie in 9 gezeigt, kommt es in einem Fall, in dem die unebene Oxidschicht 21 nicht vorgesehen ist, wenn eine Menge des zweiten Lötmittels 22 um das Dreifache erhöht wird, zu einer Benetzung und einer Ausbreitung des zweiten Lötmittels 22 entlang der Seitenoberfläche 18c des Anschlusses 18 und zu einem Fließen des zweiten Lötmittels 22 in das erste Lötmittel 17. Demgegenüber kommt es in einem Fall, in dem die unebene Oxidschicht 21 auf der gesamten Seitenoberfläche 18c vorgesehen ist, so wie es in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist, auch wenn eine Menge des zweiten Lötmittels 22 um das Dreifache erhöht wird, nicht zu einer Benetzung und Ausbreitung des zweiten Lötmittels 22 zu dem Anschluss 18.
  • In einem Fall, in dem die unebene Oxidschicht 21 auf der halben Seitenoberfläche 18c von dem Ende auf der Seite der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a vorgesehen wird, kommt es, auch wenn eine Menge des zweiten Lötmittels 22 um das Dreifache erhöht wird, nicht zu einer Benetzung und Ausbreitung des zweiten Lötmittels 22 zu dem Anschluss 18. In einem Fall, in dem die unebene Oxidschicht 21 auf einem Drittel der Seitenoberfläche 18c von dem Ende auf der Seite der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a vorgesehen wird, kommt es, auch wenn eine Menge des zweiten Lötmittels 22 um das Dreifache erhöht wird, ebenso nicht zu einer Benetzung und Ausbreitung des zweiten Lötmittels 22 zu dem Anschluss 18.
  • Folglich wird offensichtlich, dass die Benetzung der Lötmittel 17 und 22 verringerbar ist, wenn die unebene Oxidschicht 21 vorgesehen wird, verglichen mit einer Konfiguration, bei der die Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 freiliegt. Es wird ebenso offensichtlich, dass eine Benetzung und Ausbreitung des zweiten Lötmittels 22 zu dem Anschluss 18 beschränkbar ist, wenn die unebene Oxidschicht 21 wenigstens in einem Teilbereich von dem Ende auf der Seite der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a an dem Anschluss 18 vorgesehen wird.
  • (Zweites Beispiel)
  • Die Erfinder haben ein Verhältnis von Vorhandensein oder Fehlen der dünnen metallischen Schicht 20, Typen der dünnen metallischen Schicht 20, Vorhandensein oder Fehlen der unebenen Oxidschicht 21 und Auftrittshäufigkeit einer Lötmittelbrückenbildung betätigt, dessen Ergebnis in der 10 gezeigt ist. Eine Auswertung ist anhand einer Fertigung der Halbleitervorrichtung 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Fertigungsverfahren erfolgt. D.h., die unebene Oxidschicht 21 wird gebildet, indem ein Laserstrahl mit einer Energiedichte von 6 J/cm2 auf die dünne metallische Schicht 20 aufgebracht wird, gefolgt von einem Löten in Form eines Vakuum-Reflow-Lötens in einer Wasserstoffatmosphäre. Eine Auswertung ist mit der dünnen metallischen Schicht 20, die anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird, und der dünnen metallischen Schicht 20, die anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, erfolgt.
  • Ferner ist eine Auswertung für jedes Muster hinsichtlich eines Materialtoleranzsollwertes (nachstehend als Materialtoleranz Typ bezeichnet) und einer Materialtoleranz max erfolgt. Die Materialtoleranz Typ zeigt einen Zustand, wenn Dicken der jeweiligen Komponenten, die die Halbleitervorrichtung 10 bilden, d.h. der Halbleiterchip 11, der Anschluss 18, die erste Wärmesenke 23 und die zweite Wärmesenke 27, auf Sollwerte entsprechender Materialtoleranzen gesetzt werden. Um das zweite Lötmittel 22 zu bilden, wird ein einzelnes Blatt einer Lötmittelfolie mit einer vorbestimmten Dicke verwendet. Indessen werden, im Falle von Mustern mit der Materialtoleranz max, um einen Ausfluss des zweiten Lötmittels 22 zu simulieren, wenn jeweilige Dicken des Halbleiterchips 11, des Anschlusses 18, der ersten Wärmesenke 23 und der zweiten Wärmesenke 27 auf Höchstwerte (obere Grenzwerte) entsprechender Materialtoleranzen gesetzt werden, anderthalb Blätter der Lötmittelfolie verwendet, um das zweite Lötmittel 22 zu bilden. Eine Bestätigung ist dahingehend erfolgt, ob das zweite Lötmittel 22 benetzt und sich entlang der Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 ausbreitet und eine Brücke zum ersten Lötmittel 17 bildet.
  • Wie in 10 dargelegt, wird in einem Fall, in dem die dünne metallische Schicht 20 nicht vorgesehen ist, d.h. in einem Fall, in dem der Anschluss 18 nur aus dem Basiselement 19 gebildet wird, eine Brücke in 5 von 172 Fällen gebildet, auch wenn die Materialtoleranz Typ vorliegt. Im Falle der Materialtoleranz max wird eine Brücke in 2 von 2 Fällen gebildet. In einem Fall, in dem die dünne metallische Schicht 20 anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird und die unebene Oxidschicht 21 nicht vorgesehen ist, wird eine Brücke in 0 von 226 Fällen gebildet, wenn die Materialtoleranz Typ vorliegt. Demgegenüber wird, wenn die Materialtoleranz max vorliegt, eine Brücke in 2 von 2 Fällen gebildet. In einem Fall, in dem die dünne metallische Schicht 20 anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird und die unebene Oxidschicht 21 vorhanden ist, wird eine Brücke in 0 von 24 Fällen gebildet, wenn die Materialtoleranz Typ vorliegt. Demgegenüber wird, im Falle der Materialtoleranz max, eine Brücke in 4 von 4 Fällen gebildet.
  • In einem Fall, in dem die dünne metallische Schicht 20 anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird und die unebene Oxidschicht 21 nicht vorgesehen ist, wird eine Brücke in 0 von 4 Fällen gebildet, wenn die Materialtoleranz Typ vorliegt. Dementsprechend wird, im Falle der Materialtoleranz max, eine Brücke in 6 von 6 Fällen gebildet. In einem Fall, in dem die dünne metallische Schicht 20 anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird und die unebene Oxidschicht 21 vorhanden ist, wird eine Brücke in 0 von 4 Fällen gebildet, wenn die Materialtoleranz Typ vorliegt. Auch im Falle der Materialtoleranz max wird eine Brücke in 0 von 12 Fällen gebildet.
  • Folglich wird offensichtlich, dass, durch das Bilden der unebenen Oxidschicht 21 durch Aufbringung eines Laserstrahls auf die dünne metallische Schicht 20, die anhand der stromlosen Vernickelung gebildet wird, eine Brückenbildung wirksam beschränkt, d.h. eine Benetzung der Lötmittel 17 und 22 verringert werden kann.
  • (Drittes Beispiel)
  • Die Erfinder haben ein Verhältnis von Energiedichte und Lötmittelbenetzung bestätigt, dessen Ergebnis in der 11 gezeigt ist. Eine Auswertung ist anhand einer Fertigung der Halbleitervorrichtung 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Fertigungsverfahren erfolgt. Ferner wird ein Laserstrahl auf den gesamten Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 aufgebracht. Darüber hinaus wird ein 0,1-mm-dickes SnCuNiP mit Ni-Kugeln als das zweite Lötmittel 22 verwendet.
  • Wie in 11 gezeigt, werden in einem Fall, in dem die dünne metallische Schicht 20 anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird, eine Benetzung und Ausbreitung der Lötmittel 17 und 22 auf den gesamten Seitenoberflächen 18c, die bearbeitete Oberflächen sind, bestätigt, wenn die Energiedichte 2 J/cm2 beträgt. Eine Benetzung und Ausbreitung der Lötmittel 17 und 22 werden in einem Teil der Seitenoberflächen 18c bestätigt, wenn die Energiedichte 4 bis 10 J/cm2 beträgt. Die Lötmittel 17 und 22 benetzen und breiten sich nicht entlang der Seitenoberflächen 18c aus, wenn die Energiedichte größer oder gleich 12 J/cm2 ist.
  • Demgegenüber werden in einem Fall, in dem die dünne metallische Schicht 20 anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, eine Benetzung und Ausbreitung der Lötmittel 17 und 22 auf den gesamten Seitenoberflächen 18c bestätigt, wenn die Energiedichte 2 J/cm2 beträgt. Wenn die Energiedichte jedoch größer oder gleich 4 J/cm2 ist, benetzen und breiten sich die Lötmittel 17 und 22 nicht entlang der Seitenoberflächen 18c aus. Schuppenförmige Laserbestrahlungsmarkierungen (Vertiefungsabschnitte 20a) gemäß 5 sind kaum erkennbar, wenn die Energiedichte 2 J/cm2 beträgt, und schuppenförmige Laserbestrahlungsmarkierungen (Vertiefungsabschnitte 20a) werden bestätigt, wenn die Energiedichte größer oder gleich 4 J/m2 ist.
  • Es wird folglich offensichtlich, dass im Falle der dünnen metallischen Schicht 20, die anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, eine Benetzung der Lötmittel 17 und 22 durch eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl bei geringerer Intensität verringert werden kann. Im Falle der dünnen metallischen Schicht 20, die anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird, wird, obgleich die Energie höher als die Energie bei der stromlosen Vernickelung ist, offensichtlich, dass die Benetzung bzw. Benetzbarkeit der Lötmittel 17 und 22 durch eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl mit einer Energie von weniger als 100 J/cm2 verringert werden kann.
  • (Viertes Beispiel)
  • Die Erfinder haben ein Verhältnis von Energiedichte und Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21 bestätigt, dessen Ergebnis in der 12 gezeigt ist. In der 12 ist die dünne metallische Schicht 20, die anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, als eine durchgezogene Linie gezeigt, und ist die dünne metallische Schicht 20, die anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird, als eine gestrichelte Linie gezeigt. Eine Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21 wird per Auger-Elektronen-Spektroskopie gemessen. Eine Oxidfilmdicke, die in der 12 dargelegt ist, beschreibt einen durchschnittlichen Wert einer Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21, wenn n = 5 ist.
  • Im Falle der dünnen metallischen Schicht 20, die anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, wird gemäß 12 ersichtlich, dass eine Oxidfilmdicke abnimmt, wenn die Energiedichte eines aufgebrachten Laserstrahls gering ist, wohingegen die Oxidfilmdicke zunimmt, wenn die Energiedichte hoch ist. Genauer gesagt, eine Oxidfilmdicke beträgt ungefähr 11 nm, wenn die Energiedichte 4 J/cm2 beträgt, und eine Oxidfilmdicke beträgt ungefähr 108 nm, wenn die Energiedichte 10 J/cm2 beträgt.
  • In gleicher Weise wird es auch im Falle der dünnen metallischen Schicht 20, die anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird, offensichtlich, dass eine Oxidfilmdicke abnimmt, wenn die Energiedichte eines aufgebrachten Laserstrahls gering ist, wohingegen eine Oxidfilmdicke zunimmt, wenn die Energiedichte hoch ist. Genauer gesagt, eine Oxidfilmdicke beträgt ungefähr 5 nm, wenn die Energiedichte 2 J/cm2 beträgt, und eine Oxidfilmdicke beträgt ungefähr 60 nm, wenn die Energiedichte 10 J/cm2 beträgt.
  • Es wird folglich offensichtlich, dass eine Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21 größer ist, wenn die dünne metallische Schicht 20 anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, als wenn die dünne metallische Schicht 20 anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird, wenn die gleiche Laserstrahlbestrahlungsbedingung herrscht. Solch eine Differenz ist vermutlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass, obgleich von einem P-Anteil abhängig, ein Schmelzpunkt der dünnen metallischen Schicht 20 (Ni-P), die anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, bei 800 Grad liegt, wohingegen ein Schmelzpunkt der dünnen metallischen Schicht 20 (Ni), die anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird, bei ungefähr 1450 Grad liegt. Da ein Schmelzpunkt der dünnen metallischen Schicht 20, die anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, niedriger ist, wird angenommen, dass die dünne metallische Schicht 20 bei einem Laserstrahl geringer Intensität schmilzt und verdampft und eine Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21 somit zunimmt.
  • (Fünftes Beispiel)
  • Die Erfinder haben ein Verhältnis von einer Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21 nach einer Laserbestrahlung und einer Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21 nach dem zweiten Reflow-Löten bestätigt, dessen Ergebnis in der 13 gezeigt ist. Eine Auswertung ist anhand einer Fertigung der Halbleitervorrichtung 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Fertigungsverfahren erfolgt. Eine Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21 wird per Auger-Elektronen-Spektroskopie gemessen. Die unebene Oxidschicht 21 wird gebildet, indem ein Laserstrahl mit 7 J/cm2 auf die dünne metallische Schicht 20, die anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, aufgebracht wird. Eine Oxidfilmdicke gemäß 13 beschreibt einen durchschnittlichen Wert einer Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21, wenn n = 6 ist.
  • Wie in 13 gezeigt, beträgt eine Oxidfilmdicke nach der Bestrahlung mit einem Laserstrahl ungefähr 62 nm. Indessen beträgt eine Oxidfilmdicke nach dem zweiten Reflow-Löten ungefähr 33 nm. D.h., indem ein Reflow-Löten in der Reduktionsatmosphäre angewandt wird, wird ein ungefähr 30-nm-dicker Oxidfilm abgebaut. Genauer gesagt, ungefähr die Hälfte der unebenen Oxidschicht 21 wird abgebaut. Die Bestätigung hinsichtlich der Benetzung der Lötmittel 17 und 22 zeigt jedoch auf, dass keine Benetzung und Ausbreitung der Lötmittel 17 und 22 erfolgt, nachdem die Bestrahlung mit dem Laserstrahl erfolgt ist und ebenso nachdem das zweite Reflow-Löten erfolgt ist.
  • Es wird folglich offensichtlich, dass eine Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21 durch das Reflow-Löten in einer Reduktionsatmosphäre verringert wird. Eine Streuung in der Oxidfilmdicke für den Fall, dass die dünne metallische Schicht 20 anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird, ist nicht ausgewertet worden. Eine Oxidfilmdicke der unebenen Oxidschicht 21 auf der dünnen metallischen Schicht 20, die anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird, wird in einer Reduktionsatmosphäre jedoch vermutlich ebenso verringert, auf eine Weise gleich der obigen.
  • Aus den im zweiten bis fünften Beispiel (10 bis 13) beschriebenen Ergebnissen wird ersichtlich, dass im Falle der dünnen metallischen Schicht 20, die anhand einer elektrischen Vernickelung gebildet wird, die unebene Oxidschicht 21, die gebildet wird, wenn die Energiedichte kleiner oder gleich 12 J/cm2 ist, dünn ist, so dass angenommen wird, dass die unebene Oxidschicht 21, die dick genug ist, um eine Benetzung und Ausbreitung der Lötmittel 17 und 22 zu beschränken, während des Reflow-Lötens abgebaut wird. Folglich kann, indem die dünne metallische Schicht 20 angewandt wird, die hauptsächlich aus Metall mit einem niedrigen Schmelzpunkt gebildet ist, wie beispielsweise die dünne metallische Schicht 20, die anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, eine Filmdicke der unebenen Oxidschicht 21 mit einem Laserstrahl geringer Intensität erhöht werden.
  • (Sechstes Beispiel)
  • Die Erfinder haben eine Scherfestigkeit ausgewertet, in einem Fall, in dem der Anschluss 18 nur aus dem Basiselement 19 gebildet ist, in einem Fall, in dem eine unebene Oxidschicht nicht vorgesehen ist, und in einem Fall, in dem eine unebene Oxidschicht vorhanden ist, wobei ein Ergebnis in der 14 gezeigt ist. In der 14 ist der Fall mit der unebenen Oxidschicht anhand einer durchgezogene Linie gezeigt, der Fall nur mit dem Basiselement 19 anhand einer gestrichelte Linie gezeigt, und der Fall ohne die unebene Oxidschicht (mit der dünnen metallischen Schicht 20) anhand einer Strichpunktlinie (Linie mit kurzen und langen Strichen) gezeigt. Die dünne metallische Schicht 20, die anhand einer stromlosen Vernickelung gebildet wird, wird in beiden der Fälle mit und ohne die unebene Oxidschicht verwendet. Ferner wird die unebene Oxidschicht 21 per Bestrahlung mit einem Laserstrahl bei 12 J/cm2 gebildet. Epoxidharz, das den Versiegelungsharzkörper 15 bildet, wird ebenso als ein Harzmaterial verwendet, das auf dem Anschluss 18 vorgesehen wird, und das Harz wird in Form eines kreisrunden Kegelstumpfes mit einem Durchmesser von 3,57 mm an einem Boden, einem Durchmesser von 2,85 mm an einer Spitze und einer Höhe von 3,13 mm vorgesehen. Eine Schweißnahtfestigkeit, d.h. eine Scherfestigkeit des Harzes bezüglich des Anschlusses 18 wird bei einer Schergeschwindigkeit von 50 μm/s ausgewertet. Ein Erzeugnis wird in einem Behälter konstanter Temperatur bei 175 Grad gehalten, und das Erzeugnis wird nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit aus dem Behälter konstanter Temperatur genommen, um eine Scherfestigkeit bei einer Raumtemperatur von 25 Grad zu bestätigen. Die Scherfestigkeit gemäß 14 beschreibt einen durchschnittlichen Wert, wenn n = 5 ist.
  • Wie in 14 gezeigt, nimmt für den Fall, dass der Anschluss 18 nur aus dem Basiselement 19, d.h. ohne die dünne metallische Schicht 20 gebildet ist, die Scherfestigkeit mit der Zeit ab, was vermutlich auf die Tatsachen zurückzuführen ist, dass Cu, aus dem das Basiselement 19 gebildet wird, bei hohen Temperaturen für eine Oxidierung anfällig ist und ein Oxidfilm aus Cu eine geringe Festigkeit aufweist.
  • Für den Fall, dass die unebene Oxidschicht 21 nicht vorgesehen ist, oxidiert eine Oberfläche der dünnen metallischen Schicht 20 und bildet einen Oxidfilm. D.h., es wird ein Oxidfilm aus Ni gebildet. Ein Oxidfilm aus Ni ist jedoch auch bei hohen Temperaturen stabil, und der Oxidfilm wächst langsamer als Cu. Folglich ist, wie in 14 gezeigt, eine Abnahme in der Scherfestigkeit über die Zeit vermutlich geringer als bei Cu.
  • Für den Fall, dass die unebene Oxidschicht 21 vorhanden ist, wird, zusätzlich zu dem Effekt, der für den Fall erhalten wird, dass die unebene Oxidschicht 21 nicht vorgesehen ist, ein Kontaktbereich durch feine Vertiefungen und Vorsprüngen auf der unebenen Oxidschicht 21 erhöht. Folglich ist die Scherfestigkeit, wie in 14 gezeigt, höher als wenn die unebene Oxidschicht 21 fehlt.
  • Dementsprechend wird, indem die unebene Oxidschicht 21 bereitgestellt wird, ein Kontaktbereich durch feine Vertiefungen und Vorsprüngen vergrößert, und kann eine robuste Verbindungsstruktur zwischen dem Anschluss 18 und dem Versiegelungsharzkörper 15 bereitgestellt werden. Insbesondere kann für den Fall, dass die dünne metallische Schicht 20 hauptsächlich aus Ni aufgebaut ist, die Verbindungsstruktur in einer stabilen Weise über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind lediglich die von der obigen Ausführungsform, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen ist, verschiedenen Abschnitte beschrieben.
  • Die obige erste Ausführungsform zeigt einen Fall auf, in dem die unebene Oxidschicht 21 an den Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 einer im Wesentlichen quadratischen Säulenform vorgesehen ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass eine Form des Anschlusses 18 nicht auf die vorstehend beschriebene Form beschränkt ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist ein Anschluss 18, wie in 15 gezeigt, einen konvexen Abschnitt 18g auf und ist der Anschluss 18 in einer konvexen Form ausgebildet, die in Richtung einer ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a ragt.
  • Die erste gegenüberliegende Oberfläche 18a weist somit einen zweiten Verbindungsbereich 18e und einen Außenumfangsbereich 18h, der den zweiten Verbindungsbereich 18e umgibt, auf. Der Außenumfangsbereich 18h befindet sich an einer Position weiter entfernt von einer ersten Wärmesenke 23 als der zweite Verbindungsbereich 18e. Dank des konvexen Abschnitts 18g ist jede Seitenoberfläche 18c in zwei Oberflächen unterteilt. Genauer gesagt, die Seitenoberfläche 18c weist eine erste geteilte Oberfläche 18ca, die den zweiten Verbindungsbereich 18e und den Außenumfangsbereich 18h verbindet, und eine zweite geteilte Oberfläche 18cb, die den Außenumfangsbereich 18h und eine zweite gegenüberliegende Oberfläche 18b verbindet, auf. Eine unebene Oxidschicht 21 ist an den beiden geteilten Oberflächen 18ca und 18cb vorgesehen.
  • Es ist ein Effekt gleich demjenigen in der obigen ersten Ausführungsform erzielbar, indem die obige Konfiguration angewandt wird. Wie durch einen leeren Pfeil in der 15 gezeigt, kann die unebene Oxidschicht 21 auf den geteilten Oberflächen 18ca und 18cb gebildet werden, indem eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl aus einer Richtung orthogonal zur Z-Richtung angewandt wird.
  • Gemäß einer zweiten Modifikation in der 16 weist der Anschluss 18 eine Kegelstumpfform auf. D.h., die Seitenoberfläche 18c bildet eine geneigte Oberfläche (sich verjüngende Oberfläche). Die unebene Oxidschicht 21 ist auf der gesamten geneigten Seitenoberfläche 18c vorgesehen. Auch in solch einem Fall kann, wie durch einen leeren Pfeil gezeigt, die unebene Oxidschicht 21 auf der geneigten Seitenoberfläche 18c gebildet werden, indem eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl in einer Richtung orthogonal zur Z-Richtung angewandt wird.
  • Alternativ kann die unebene Oxidschicht 21 an der Seitenoberfläche 18c nur in einem Teilbereich von einem Ende auf einer Seite einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 18b vorgesehen sein, oder kann die unebene Oxidschicht 21 an der Seitenoberfläche 18c an einer Position entfernt von sowohl der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a als auch der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 18b vorgesehen sein. Ferner kann die unebene Oxidschicht 21 an der Seitenoberfläche 18c in mehreren Stufen vorgesehen sein. Die mehreren unebenen Oxidschichten 21 können in der Z-Richtung parallel zueinander vorgesehen sein.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind lediglich die von den obigen Ausführungsformen, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen ist, verschiedenen Abschnitte beschrieben.
  • Wie in 17 gezeigt, weist ein Anschluss 18 Seitenoberflächen 18c auf, die jeweils einen ersten Seitenoberflächenabschnitt 18c1, der ein Abschnitt eines vorbestimmten Bereichs von einem Ende auf einer Seite einer ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a ist, und einen zweiten Seitenoberflächenabschnitt 18c2, der ein Abschnitt zwischen dem ersten Seitenoberflächenabschnitt 18c1 und einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 18b ist, aufweisen. In der 17 weist der zweite Seitenoberflächenabschnitt 18c2 eine gekrümmte Form (kann auch als runde Form bezeichnet werden) auf, die nach außen ragt. In der Z-Richtung liegt der zweite Oberflächenabschnitt 18c2 ebenso einem Halbleiterchip 11 gegenüber.
  • Eine unebene Oxidschicht 21 ist nur an dem ersten Seitenoberflächenabschnitt 18c1 der Seitenoberfläche 18c und nicht an dem zweiten Seitenoberflächenabschnitt 18c2 vorgesehen. Wie in 17 gezeigt, ist erstes Lötmittel 17, das an einer Oberfläche des Anschlusses 18 vorgesehen ist, der mit der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 18b und dem zweiten Seitenoberflächenabschnitt 18c2 verbunden. D.h., die zweite gegenüberliegende Oberfläche 18b und der zweite Seitenoberflächenabschnitt 18c2 bilden zusammen einen ersten Verbindungsbereich 18d. Der erste Seitenoberflächenabschnitt 18c1 bildet einen Verbindungsbereich 18f.
  • Ein Basiselement 19 des Anschlusses 18 mit dem zweiten Seitenoberflächenabschnitt 18c2 gemäß obiger Beschreibung wird gebildet, indem ein Metallblock gepresst wird. Der zweite Seitenoberflächenabschnitt 18c2 einer runden Form wird gebildet, in dem das Basiselement 19 durch Pressen aus einem Metallblock gestoßen wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Seitenoberflächenabschnitt 18c2 in der Z-Richtung auf einer Seite des Halbleiterchips 11 angeordnet. Ferner ist, wie vorstehend beschrieben, die unebene Oxidschicht 21 nicht an dem zweiten Seitenoberflächenabschnitt 18c2, sondern einzig an dem ersten Seitenoberflächenabschnitt 18c1 vorgesehen.
  • Dementsprechend benetzt und breitet sich das erste Lötmittel 17 während eines Reflow-Lötens ebenso entlang des zweiten Seitenoberflächenabschnitts 18c2 aus und kann eine zufriedenstellende Naht gebildet werden. Folglich kann ein Wärmeableitungspfad zur Übertragung von Wärme, die in dem Halbleiterchip 11 erzeugt wird, zu dem Anschluss 18 breiter als in einer Konfiguration sein, in der die unebene Oxidschicht 21 an dem zweiten Seitenoberflächenabschnitt 18c2 vorgesehen ist.
  • Vorstehend ist ein Fall aufgezeigt, in dem der zweite Seitenoberflächenabschnitt 18c2 Teil der Seitenoberfläche 18c ist. Der zweite Oberflächenabschnitt 18c2 kann jedoch als Teil der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 18b angesehen werden. In solch einem Fall weist die zweite gegenüberliegende Oberfläche 18b einen Mittelabschnitt und einen runden Abschnitt, der den Mittelabschnitt umgibt, auf, der nach außen ragt und den Mittelabschnitt und die Seitenoberfläche 18c verbindet.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind lediglich die von den obigen Ausführungsformen, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen ist, verschiedenen Abschnitte beschrieben.
  • Die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform zeigt einen Fall auf, in dem die unebene Oxidschicht 21 an den Seitenoberflächen 18c des Anschlusses 18 vorgesehen ist. Genauer gesagt, die obige erste Ausführungsform zeigt einen Fall auf, in dem die unebene Oxidschicht 21 durch eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl in einer Richtung orthogonal zur Z-Richtung gebildet wird. Demgegenüber ist die vorliegende Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass eine unebene Oxidschicht 21 an einer Oberfläche eines Anschlusses 18 an einer ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a und/oder einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 18b vorgesehen ist.
  • In einem Fall, der in der 18 gezeigt ist, weist der Anschluss 18 einen konvexen Abschnitt 18g wie in der obigen zweiten Ausführungsform auf (siehe 15). Die erste gegenüberliegende Oberfläche 18a weist einen zweiten Verbindungsbereich 18e und einen Außenumfangsbereich 18h auf. Der Außenumfangsbereich 18h liegt einer ersten Wärmesenke 23 in der Z-Richtung weiter entfernt gegenüber als der zweite Verbindungsbereich 18e. Die unebene Oxidschicht 21 ist an dem Außenumfangsbereich 18h vorgesehen.
  • Wenn ein gegenüberliegender Bereich des Anschlusses 18 und der ersten Wärmesenke 23 schmal ist, benetzt und breitet sich das zweite Lötmittel 22 ebenso aufgrund des Kapillarphänomens aus. In einem Fall, in dem die unebene Oxidschicht 21 an dem Außenumfangsbereich 18h vorgesehen ist, wird dann, wenn die erste gegenüberliegende Oberfläche 18a plan ist, ein Effekt, der durch die unebene Oxidschicht 21 ausgeübt wird, durch das Kapillarphänomen aufgehoben und abgeschwächt. Demgegenüber ist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der konvexe Abschnitt 18g an dem Anschluss 18 vorgesehen und der zweite Verbindungsbereich 18e als eine Spitzenendoberfläche des konvexen Abschnitts 18g ausgelegt, während der Außenumfangsbereich 18h als eine gestufte Oberfläche bezüglich des zweiten Verbindungsbereichs 18e ausgelegt ist. Folglich wird ein Gegenüberliegungsabstand zwischen dem Anschluss 18 und der ersten Wärmesenke 23 zu dem Außenumfangsbereich 18h größer als zu dem zweiten Verbindungsbereich 18e. Es ist von Bedeutung, dass die unebene Oxidschicht 21 in einem größeren „Gegenüberliegungsabstand“ an dem Außenumfangsbereich 18h vorgesehen ist. Folglich kann ein Effekt der Benetzung und Ausbreitung durch das Kapillarphänomen verringert oder eliminiert werden. D.h., auch wenn die unebene Oxidschicht 21 an der gegenüberliegenden Oberfläche 18a vorgesehen wird, können ein Benetzen und Ausbreiten entweder des ersten Lötmittels 17 oder des zweiten Lötmittels 22 entlang der Oberfläche des Anschlusses 18 und Fließen in das jeweils andere Lötmittel beschränkt werden.
  • Insbesondere kann, wenn der Anschluss 18 mit einer konvexen Form angewandt wird, der Anschluss 18 auf einfache Weise durch Pressen gebildet werden. Folglich können die Fertigungsprozesse vereinfacht werden, wodurch wiederum Fertigungskosten eingespart werden können.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend einen Fall auf, in dem die unebene Oxidschicht 21 an dem Außenumfangsbereich 18h des Anschlusses 18 einer konvexen Form vorgesehen ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass eine Form des Anschlusses 18 nicht auf die vorstehend beschriebene Form beschränkt ist. Gemäß einer dritten Modifikation in der 19 weist der Anschluss 18 einen sich verjüngenden Außenumfangsbereich 18h (geneigte Oberfläche) als die erste gegenüberliegende Oberfläche 18a auf und ist die unebene Oxidschicht 21 an dem Außenumfangsbereich 18h gebildet. Auch bei solch einer Konfiguration kann der gleiche Effekt wie in einem Fall erzielt werden, in dem die unebene Oxidschicht 21 an dem Außenumfangsbereich 18h des Anschlusses 18 einer konvexen Form gebildet ist.
  • Gemäß einer vierten Modifikation in der 20 weist der Anschluss 18 eine im Wesentlichen quadratische Säulenform wie in der obigen ersten Ausführungsform auf und ist die unebene Oxidschicht 21 an dem Außenumfangsbereich 18h der ebenen ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a gebildet bzw. vorgesehen. In beiden Fällen, die in den 19 bis 20 gezeigt sind, kann die unebene Oxidschicht 21 durch eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl in der Z-Richtung gebildet werden, wie durch einen leeren Pfeil gezeigt.
  • Vorstehend ist ein Fall aufgezeigt, in dem die unebene Oxidschicht 21 an der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a vorgesehen ist. Alternativ kann die unebene Oxidschicht 21 an der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 18b in einem Außenumfangsbereich, der einen ersten Verbindungsbereich 18d umgibt, vorgesehen sein. Auch bei solch einer Konfiguration kein ein gleicher Effekt erzielt werden. Ferner kann die unebene Oxidschicht 21 sowohl an der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a als auch an der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 18b vorgesehen sein.
  • Ferner kann eine Konfiguration derart sein, dass die unebene Oxidschicht 21 zusätzlich an Seitenoberflächen 18c vorgesehen ist, während die unebene Oxidschicht 21 wenigstens entweder an der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 18a oder der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 18b vorgesehen ist.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind lediglich die von den obigen Ausführungsformen, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen ist, verschiedenen Abschnitte beschrieben.
  • Wie in 21 gezeigt, ist die vorliegende Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass sie eine unebene Oxidschicht 31, die an einer ersten Wärmesenke 23 vorgesehen ist, zusätzlich zu einer unebenen Oxidschicht 21, die an einem Anschluss 18 vorgesehen ist, aufweist.
  • Die unebene Oxidschicht 31 wird unter der gleichen Bedingung wie die unebene Oxidschicht 21 gebildet. Obgleich nicht in den Zeichnungen gezeigt, weist, gleich dem Anschluss 18, die erste Wärmesenke 23 ein Basiselement, das beispielsweise aus Cu aufgebaut ist, und eine dünne metallische Schicht, die hauptsächlich beispielsweise aus Ni aufgebaut und an einer Oberfläche des Basiselements vorgesehen ist, auf. Die unebene Oxidschicht 31 wird gebildet, indem eine Oberfläche der dünnen metallischen Schicht mit einem Laserstrahl bestrahlt wird.
  • Die unebene Oxidschicht 31 ist an einer gegenüberliegenden Oberfläche 23a der ersten Wärmesenke 23 an einem Randbereich eines Bereichs vorgesehen, mit dem das zweite Lötmittel 22 verbunden ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Nut 24 an der gegenüberliegenden Oberfläche 23a vorgesehen und bilden die ringförmige Nut 24 und ein Abschnitt innerhalb der Nut 24 einen Verbindungsbereich zu dem zweiten Lötmittel 22. Folglich ist die unebene Oxidschicht 31 auf einem gesamten Abschnitt auf einer Außenseite der Nut 24 vorgesehen. D.h., die unebene Oxidschicht 31 ist neben der Nut 24 vorgesehen. Das zweite Lötmittel 22 kann so, durch die unebene Oxidschicht 31, in dem Verbindungsbereich des zweiten Lötmittels 22 zurückgehalten werden. Auch wenn eine Menge des zweiten Lötmittels 22 beispielsweise groß ist, kann ein Überlaufen des zweiten Lötmittels 22 zu einer Außenseite der Nut 24 beschränkt werden.
  • Die unebene Oxidschicht 31 muss nicht unbedingt auf der gesamten Oberfläche eines Abschnitts auf der Außenseite der Nut 24 vorgesehen sein. Ein Überlaufen des zweiten Lötmittels 22 zu einer Außenseite der Nut 24 kann beschränkt werden, indem die unebene Oxidschicht 31 stattdessen neben der Nut 24 vorgesehen wird, um das zweite Lötmittel 22 zu umgeben. Die unebene Oxidschicht 31 ist ferner auf die erste Wärmesenke 23 ohne die Nut 24 anwendbar. Auch in solch einem Fall kann, indem die unebene Oxidschicht 31 vorgesehen wird, um das zweite Lötmittel 22 zu umgeben, das zweite Lötmittel 22 in einem Bereich zurückgehalten werden, der von der unebenen Oxidschicht 31 umgeben ist.
  • Ein Kontaktbereich zu einem Versiegelungsharzkörper 15 wird vergrößert, indem die unebene Oxidschicht 31 vorgesehen wird. Ferner wird ein Verankerungseffekt durch den Versiegelungsharzkörper 15 ausgeübt, der sich in Vorsprungsabschnitte auf der unebenen Oxidschicht 31 klammert. Folglich kann eine Adhäsion zwischen der ersten Wärmesenke 23 und dem Versiegelungsharzkörper 15 verstärkt werden, wodurch wiederum eine Abtrennung des Versiegelungsharzkörpers 15 beschränkbar ist.
  • Die unebene Oxidschicht 21, die hierin verwendet wird, ist die unebene Oxidschicht 21, die in der obigen ersten Ausführungsform beschrieben ist (siehe 2). Es sollte beachtet werden, dass die unebene Oxidschicht 21 nicht auf die obige unebene Oxidschicht beschränkt ist. Die vorliegende Ausführungsform kann mit anderen Ausführungsformen und den jeweiligen Modifikationen, die vorstehend beschrieben sind, kombiniert werden.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind lediglich die von den obigen Ausführungsformen, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen ist, verschiedenen Abschnitte beschrieben.
  • Wie in 22 gezeigt, ist die vorliegende Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass sie eine unebene Oxidschicht 32, die an einer zweiten Wärmesenke 27 vorgesehen ist, zusätzlich zu einer unebenen Oxidschicht 21, die an einem Anschluss 18 vorgesehen ist, aufweist. 22 zeigt eine Konfiguration, bei der die unebene Oxidschicht 32 zu der Konfiguration der obigen fünften Ausführungsform (siehe 21) hinzugefügt ist. Eine Halbleitervorrichtung 10 weist somit unebene Oxidschichten 21, 31 und 32 auf.
  • Die unebene Oxidschicht 32 wird ebenso unter der gleichen Bedingung wie die unebene Oxidschicht 21 gebildet. Obgleich nicht in den Zeichnungen gezeigt, weist die zweite Wärmesenke 27, gleich einem Anschluss 18, ein Basiselement, das beispielsweise aus Cu aufgebaut ist, und eine dünne metallische Schicht, die beispielsweise hauptsächlich aus Ni aufgebaut und auf einer Oberfläche des Basiselements vorgesehen ist, auf. Die unebene Oxidschicht 32 wird gebildet, indem eine Oberfläche der dünnen metallischen Schicht mit einem Laserstrahl bestrahlt wird.
  • Die unebene Oxidschicht 32 ist an einer gegenüberliegenden Oberfläche 27a der zweiten Wärmesenke 27 an einem Randbereich eines Bereichs angeordnet, mit dem das dritte Lötmittel 26 verbunden ist. Genauer gesagt, die unebene Oxidschicht 32 ist an der gegenüberliegenden Oberfläche 27a über einen gesamten Bereich auf einer Außenseite eines Bereichs vorgesehen, mit dem das dritte Lötmittel 26 verbunden ist, um den Verbindungsbereich des dritten Lötmittels 26 zu umgeben. Folglich kann das dritte Lötmittel 26 durch die unebene Oxidschicht 32 in dem Verbindungsbereich des dritten Lötmittels 26 zurückgehalten werden.
  • Eine Nut zum Aufnehmen eines Überschusses des Lötmittels kann ebenso an der zweiten Wärmesenke 27 vorgesehen sein. In solch einem Fall kann ein Fließen des dritten Lötmittels 26 aus der Nut beschränkt werden, indem die unebene Oxidschicht 32 neben der Nut vorgesehen wird.
  • Ferner wird ein Kontaktbereich zu einem Versiegelungsharzkörper 15 vergrößert, indem die unebene Oxidschicht 32 vorgesehen wird. Des Weiteren wird ein Verankerungseffekt durch den Versiegelungsharzkörper 15 ausgeübt, das sich in Vorsprungsabschnitte auf der unebenen Oxidschicht 32 klammert. Folglich kann eine Adhäsion zwischen der zweiten Wärmesenke 27 und dem Versiegelungsharzkörper 15 verstärkt werden, wodurch wiederum eine Abtrennung oder Trennung des Versiegelungsharzkörpers 15 beschränkbar ist.
  • Die unebene Oxidschicht 21, die hierin verwendet wird, ist die unebene Oxidschicht 21, die in der obigen ersten Ausführungsform (siehe 2) beschrieben ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die unebene Oxidschicht 21 nicht auf die obige unebene Oxidschicht beschränkt ist. Die vorliegende Ausführungsform kann mit der obigen zweiten Ausführungsform und den jeweiligen Modifikationen, die vorstehend beschrieben sind, kombiniert werden.
  • (Siebte Ausführungsform)
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind lediglich die von den obigen Ausführungsformen, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen ist, verschiedenen Abschnitte beschrieben.
  • Nachstehend ist eine Halbleitervorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 23 bis 27 beschrieben. Der Einfachheit halber ist eine unebene Oxidschicht 32 in den 23 bis 24 nicht gezeigt. Ferner ist, der Einfachheit halber, ein Schutzfilm 13 in der 27 nicht gezeigt. Der Klarheit halber sind Bereiche, in denen unebene Oxidschichten 31 und 32 gebildet sind, in den 25 bis 26 schraffiert gezeigt.
  • Wie in den 24 bis 27 gezeigt, weist die Halbleitervorrichtung 10 zwei Halbleiterchips 11, die einen oberen und einen unteren Arm für eine Phase eines Drehstromwechselrichters bilden, als den Halbleiterchip 11 auf. In gleicher Weise weist die Halbleitervorrichtung 10 zwei Sätze von Signalanschlüssen 16 und zwei Anschlüsse 18 auf. Ferner weist die Halbleitervorrichtung 10 zwei erste Wärmesenken 23 und zwei zweite Wärmesenken 27 auf. Hierin ist, bezüglich der Halbleiterchips 11, der Signalanschlüsse 16, der Anschlüsse 18, der ersten Wärmesenken 23 und der zweiten Wärmesenken 27, ein Buchstabe H an Bezugszeichen für Komponenten geheftet, die den oberen Arm bilden, und ein Buchstabe L an Bezugszeichen für Komponenten geheftet, die den unteren Arm bilden. Bezüglich der weiteren Komponenten, wie beispielsweise der Emitter-Elektroden 12, der Kollektor-Elektroden 14 und der jeweiligen Lötmittel 17, 22 und 26, sind Komponenten, die den oberen Arm bilden, und Komponenten, die den unteren Arm bilden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, um die Beschreibung zu vereinfachen.
  • Die Halbleiterchips 11H und 11L weisen im Wesentlichen die gleiche planare Form auf, genauer gesagt, beide sind eben in einer im Wesentlichen quadratischen Form, und beide weisen im Wesentlichen die gleiche Größe und im Wesentlichen die gleiche Dicke auf. Die Halbleiterchips 11H und 11L sind mit den Kollektor-Elektroden 14 in der Z-Richtung auf der gleichen Seite angeordnet. Die Halbleiterchips 11H und 11L sind im Wesentlichen in der gleichen Höhe in der Z-Richtung positioniert und in der X-Richtung lateral nebeneinander angeordnet.
  • Wie in 24 gezeigt, sind die Signalanschlüsse 16H oberen Arms über Drähte 33 elektrisch mit einer Kontaktstelle des Halbleiterchips 11H verbunden. Ferner sind die Signalanschlüsse 16L unteren Arms über Drähte 33 elektrisch mit einer Kontaktstelle des Halbleiterchips 11L verbunden. Beide der Signalanschlüsse 16H und 16L erstrecken sich in einer Y-Richtung und ragen von einer gleichen Seitenoberfläche zu einer Außenseite eines Versiegelungsharzkörpers 15 hervor. Die Signalanschlüsse 16H und 16L sind in der X-Richtung nebeneinander angeordnet.
  • Die erste Wärmesenke 23H oberen Arms ist auf einer Seite der Emitter-Elektrode 12 des Halbleiterchips 11H angeordnet. Die erste Wärmesenke 23H ist vorgesehen, um den Halbleiterchip 11H zu umgeben, in der Z-Richtung betrachtet. Der Anschluss 18H oberen Arms ist zwischen einer gegenüberliegenden Oberfläche 23a der ersten Wärmesenke 23H und der Emitter-Elektrode 12 auf dem Halbleiterchip 11H angeordnet. Die Emitter-Elektrode 12 auf dem Halbleiterchip 11H und der Anschluss 18H sind über das erste Lötmittel 17 verbunden.
  • In gleicher Weise ist die erste Wärmesenke 23L unteren Arms auf einer Seite der Emitter-Elektrode 12 des Halbleiterchips 11L angeordnet. Die erste Wärmesenke 23L ist vorgesehen, um den Halbleiterchip 11L zu umgeben, in der Z-Richtung betrachtet. Der Anschluss 18L unteren Arms ist zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche 23a der ersten Wärmesenke 23L und der Emitter-Elektrode 12 auf dem Halbleiterchip 11L angeordnet. Die Emitter-Elektrode 12 auf dem Halbleiterchip 11L und der Anschluss 18L sind über das erste Lötmittel 17 verbunden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Anschlüsse 18H und 18L die gleiche Form auf. Wie in 27 gezeigt, ist eine unebene Oxidschicht 21 an Seitenoberflächen 18c der jeweiligen Anschlüsse 18H und 18L vorgesehen. Ferner weisen die ersten Wärmesenken 23H und 23L die gleiche Form auf und sind die erste Wärmesenke 23H und die erste Wärmesenke 23L in einer doppelsymmetrischen Konfiguration angeordnet.
  • Wie in den 24 bis 25 gezeigt, ist die erste Wärmesenke 23 (23H, 23L) eben und im Wesentlichen in einer L-Form ausgebildet und weist die erste Wärmesenke 23 (23H, 23L) einen Hauptkörperabschnitt 23d, der über das zweite Lötmittel 22 mit dem entsprechenden Anschluss 18 verbunden ist, und einen Verbindungsabschnitt 23e, der sich von dem Hauptkörperabschnitt 23d aus erstreckt, auf. Eine Nut 24 ist an der gegenüberliegenden Oberfläche 23a in dem Hauptkörperabschnitt 23d der ersten Wärmesenke 23 vorgesehen. Eine Oberfläche des Hauptkörperabschnitts 23d gegenüberliegend zu dem Anschluss 18 bildet eine Wärmeableitungsoberfläche 23b der ersten Wärmesenke 23. Wie in 23 gezeigt, sind die Wärmeableitungsoberfläche 23b der ersten Wärmesenke 23H unteren Arms und die Wärmeableitungsoberfläche 23b der ersten Wärmesenke 23L unteren Arms von einer Oberfläche 15a des Versiegelungsharzkörpers 15 freigelegt. Die Wärmeableitungsoberflächen 23b der ersten Wärmesenken 23H und 23L sind in der X-Richtung nebeneinander in Linie gebracht.
  • Der Verbindungsabschnitt 23e ist dünner als der Hauptkörperabschnitt 23d ausgebildet, um mit dem Versiegelungsharzkörper 15 bedeckt zu werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Hauptkörperabschnitt 23d und der Verbindungsabschnitt 23e auf einer Seite der gegenüberliegenden Oberfläche 23a plan miteinander. Eine Nut 34 ist an der gegenüberliegenden Oberfläche 23a in dem Verbindungsabschnitt 23e der ersten Wärmesenke 23 vorgesehen. Wie in den 25 bis 27 gezeigt, ist die Nut 34 vorgesehen, um einen Verbindungsabschnitt des Verbindungsabschnitts 23e und ein Verbindungsziel des Verbindungsabschnitts 23e zu umgeben. Wie in 27 gezeigt, sind der Verbindungsabschnitt 23e und ein Verbindungsziel des Verbindungsabschnitts 23e, wie beispielsweise ein Verbindungsabschnitt 27e, der nachstehend beschrieben ist, über Lötmittel 35 verbunden. Das Lötmittel 35 wird zur gleichen Zeit wie das zweite Lötmittel 22 einem Reflow-Löten unterzogen. Die Nut 34 ist vorgesehen, um einen Überschuss des Lötmittels 35, das aus einem gegenüberliegenden Bereich des Verbindungsabschnitts 23e und einem Verbindungsziel des Verbindungsabschnitts 23e fließt, aufzunehmen (zu speichern). Das Lötmittel 35 ist in der Nut 34 und einem von der Nut 34 umgebenen Bereich angeordnet, in der Z-Richtung betrachtet.
  • Die unebene Oxidschicht 31 ist an der gegenüberliegenden Oberfläche 23a der ersten Wärmesenke 23 vorgesehen. Wie durch eine Schraffierung in der 25 gezeigt, ist die unebene Oxidschicht 31 an der gegenüberliegenden Oberfläche 23a, mit Ausnahme eines Bereichs innerhalb der Nut 24 und eines Bereichs, der von der Nut 24 umgeben ist, und eines Bereichs innerhalb der Nut 34 und eines Bereichs, der von der Nut 34 umgeben ist, vorgesehen. Folglich kann das zweite Lötmittel 22, das aus der Nut 24 fließt, durch die unebene Oxidschicht 31 beschränkt werden. Ferner kann das Lötmittel 35, das aus der Nut 34 fließt, durch die unebene Oxidschicht 31 beschränkt werden. Ferner kann eine Adhäsion zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche 23a und dem Versiegelungsharzkörper 15 verstärkt werden.
  • Wie in den 24 bis 27 gezeigt, ist der Verbindungsabschnitt 23e der ersten Wärmesenke 23H über das Lötmittel 35 mit dem Verbindungsabschnitt 27e der zweiten Wärmesenke 27L unteren Arms verbunden. Indessen ist, wie in 24 gezeigt, der Verbindungsabschnitt 23e der ersten Wärmesenke 23L über das Lötmittel 35 mit einem Verlängerungsabschnitt 25a eines Hauptanschlusses 25 verbunden.
  • Der Hauptanschluss 25 ist ein von der ersten Wärmesenke 23 separates Element. Der Hauptanschluss 25 ist mit einer Seite niedrigen Potentials einer Gleichstromversorgung verbunden und somit auch als ein Energieversorgungsanschluss niedrigen Potentials oder N-Anschluss bezeichnet. Wie in 25 gezeigt, erstreckt sich der Hauptanschluss 25 in einer Y-Richtung und ragt, wie in 23 gezeigt, von einer Seitenoberfläche gegenüberliegend zu der Seitenoberfläche, von der aus sich die Signalanschlüsse 16 erstrecken, zu einer Außenseite des Versiegelungsharzkörpers 15 hervor. Eine Länge in der X-Richtung, d.h. eine Breite des Verlängerungsabschnitts 25a, ist geringer als eine Breite der anderen Abschnitte des Hauptanschlusses 25. Der Verlängerungsabschnitt 25a ist zwischen den Hauptkörperabschnitten 23d der jeweiligen ersten Wärmesenken 23H und 23L angeordnet, in der Z-Richtung betrachtet.
  • Die zweite Wärmesenke 27H oberen Arms ist auf einer Seite der Kollektor-Elektrode 14 des Halbleiterchips 11H angeordnet. Die zweite Wärmesenke 27H ist vorgesehen, um den Halbleiterchip 11H zu umgeben, in der Z-Richtung betrachtet. Das dritte Lötmittel 26 ist zwischen einer gegenüberliegenden Oberfläche 27a der zweiten Wärmesenke 27H und der Kollektor-Elektrode 14 auf dem Halbleiterchip 11H angeordnet. Die zweite Wärmesenke 27H und die Kollektor-Elektrode 14 auf dem Halbleiterchip 11H sind über das dritte Lötmittel 26 verbunden. Eine Wärmeableitungsoberfläche 27b der zweiten Wärmesenke 27H ist von einer hinteren Oberfläche 15b des Versiegelungsharzkörpers 15 freigelegt.
  • Wie in den 24 bis 26 gezeigt, ist ein Hauptanschluss 28H mit der zweiten Wärmesenke 27H verbunden. Der Hauptanschluss 28H ist mit einer Seite hohen Potentials einer Gleichstromversorgung verbunden und somit auch als ein Energieversorgungsanschluss hohen Potentials oder P-Anschluss bezeichnet. Der Hauptanschluss 28H kann einteilig mit der zweiten Wärmesenke 27H ausgebildet oder als ein separates Element und mit der zweiten Wärmesenke 27H verbunden vorgesehen sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Hauptanschluss 28H einteilig mit der zweiten Wärmesenke 27H ausgebildet. Der Hauptanschluss 28H ist dünner als die zweite Wärmesenke 27H. Der Hauptanschluss 28H erstreckt sich von einer der Seitenoberflächen der zweiten Wärmesenke 27H in der Y-Richtung und ragt, wie in 23 gezeigt, von einer Seitenoberfläche, von der aus ebenso der Hauptanschluss 25 (N-Anschluss) hervorragt, zu einer Außenseite des Versiegelungsharzkörpers 15 hervor.
  • Die zweite Wärmesenke 27L unteren Arms ist in der X-Richtung neben der zweiten Wärmesenke 27H vorgesehen. Die zweite Wärmesenke 27L ist auf einer Seite der Kollektor-Elektrode 14 des Halbleiterchips 11L angeordnet und vorgesehen, um den Halbleiterchip 11L zu umgeben, in der Z-Richtung betrachtet. Das dritte Lötmittel 26 ist ebenso zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche 27a der zweiten Wärmesenke 27L und der Kollektor-Elektrode 14 auf dem Halbleiterchip 11L vorgesehen. Die zweite Wärmesenke 27L und die Kollektor-Elektrode 14 auf dem Halbleiterchip 11L sind über das dritte Lötmittel 26 verbunden. Die Wärmeableitungsoberfläche 27b der zweiten Wärmesenke 27L ist ebenso von der hinteren Oberfläche 15b des Versiegelungsharzkörpers 15 freigelegt. Die Wärmeableitungsoberflächen 27b der jeweiligen zweiten Wärmesenken 27H und 27L sind ebenso in der X-Richtung nebeneinander in Linie gebracht.
  • Wie in den 24 bis 26 gezeigt, ist ein Hauptanschluss 28L mit der zweiten Wärmesenke 27L verbunden. Der Hauptanschluss 28L ist mit einer Ausgangsleitung eines Drehstrommotors verbunden und somit ebenso als ein Ausgangsanschluss oder O-Anschluss bezeichnet. Der Hauptanschluss 28L kann einteilig mit der zweiten Wärmesenke 27L gebildet oder als ein separates Element vorgesehen und mit der zweiten Wärmesenke 27L verbunden sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Hauptanschluss 28L einteilig mit der zweiten Wärmesenke 27L ausgebildet. Der Hauptanschluss 28L ist dünner als zweite Wärmesenke 27L. Der Hauptanschluss 28L erstreckt sich von einer der Seitenoberflächen der zweiten Wärmesenke 27L in der Y-Richtung und ragt, wie in 23 gezeigt, von einer Seitenoberfläche, von der aus auch der Hauptanschluss 25 (N-Anschluss) hervorragt, zu einer Außenseite des Versiegelungsharzkörpers 15 hervor.
  • Vorsprungsabschnitte der Hauptanschlüsse 25, 28H und 28L von dem Versiegelungsharzkörper 15 sind im Wesentlichen an einer gleichen Position in der Z-Richtung angeordnet. Der Hauptanschluss 28H (P-Anschluss), der Hauptanschluss 25 (N-Anschluss) und der Hauptanschluss 28L (O-Anschluss) sind in der X-Richtung der Reihe nach in Linie gebracht.
  • Wie in den 24, 26 und 27 gezeigt, weist die zweite Wärmesenke 27L unteren Arms als eine der zweiten Wärmesenken 27 einen Hauptkörperabschnitt 27d, der über das dritte Lötmittel 26 mit der Kollektor-Elektrode 14 auf dem Halbleiterchip 11L verbunden ist, und den Verbindungsabschnitt 27e, der sich von dem Hauptkörperabschnitt 27d aus erstreckt, auf. Der Verbindungsabschnitt 27e ist dünner als der Hauptkörperabschnitt 27d ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 27e erstreckt sich von einer Seitenoberfläche des Hauptkörperabschnitts 27d gegenüberliegend zu der zweiten Wärmesenke 27H in der X-Richtung, um den Verbindungsabschnitt 23e der ersten Wärmesenke 23H zu überlappen, in der Z-Richtung betrachtet. Der Verbindungsabschnitt 27e ist über das Lötmittel 35 mit dem Verbindungsabschnitt 23e verbunden und erstreckt sich somit in Richtung der ersten Wärmesenke 23H, wobei er zweimal gebogen ist.
  • Die unebene Oxidschicht 32 ist an der gegenüberliegenden Oberfläche 27a der zweiten Wärmesenke 27 vorgesehen. Wie durch eine Schraffierung in der 26 gezeigt, ist die unebene Oxidschicht 32 an der gegenüberliegenden Oberfläche 27a vorgesehen, um einen Verbindungsbereich des dritten Lötmittels 26 zu umgeben. Die unebene Oxidschicht 32 ist an der gegenüberliegenden Oberfläche 27a mit Ausnahme des Verbindungsbereichs des dritten Lötmittels 26 vorgesehen. Die unebene Oxidschicht 32 ist an dem Verbindungsabschnitt 27e bis zu einem ersten gebogenen Abschnitt, d.h. einem Abschnitt, der im Wesentlichen bündig mit der gegenüberliegenden Oberfläche 27a im Hauptkörperabschnitt 27d ist, vorgesehen. Die unebene Oxidschicht 32 ist ebenso an einem Teil der Hauptanschlüsse 28H und 28L vorgesehen, der sich zu den entsprechenden Hauptkörperabschnitten 27d fortsetzt. Eine gestrichelte Linie in der 26 zeigt eine Position von einem Ende 15d des Versiegelungsharzkörpers 15. Die unebene Oxidschicht 32 ist von der zweiten Wärmesenke 27 nahtlos bis zum Hauptanschluss 28 (28H, 28L) vorgesehen, einen vorbestimmten Abstand über das Ende 15d. Ein Abschnitt des Hauptanschlusses 28, an dem die unebene Oxidschicht 32 fehlt, ist ein Verbindungsabschnitt zu einer nicht gezeigten Stromschiene.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die unebene Oxidschicht 32 ebenso an dem Hauptanschluss 25 vorgesehen. Die unebene Oxidschicht 32 ist ebenso einen vorbestimmten Abstand über das Ende 15d des Versiegelungsharzkörpers 15 zu dem Hauptanschluss 25 vorgesehen. Die unebene Oxidschicht 32 ist an dem Hauptanschluss 25 vorgesehen, mit Ausnahme eines Verbindungsabschnitts des Lötmittels 35 in dem Verlängerungsabschnitt 25a und eines Verbindungsabschnitts zu der Stromschiene (nicht gezeigt).
  • Die auf die obige Weise konfigurierte Halbleitervorrichtung 10 ist eine sogenannte 2-in-1-Baugruppe, die die zwei Halbleiterchips 11H und 11L aufweist. Wärme in den Halbleiterchips 11H und 11L kann sowohl zu der einen Oberfläche 15a als auch zu der hinteren Oberfläche 15b des Versiegelungsharzkörpers 15 abgeleitet werden. Die jeweiligen Oxidfilme 21, 31 und 32 werden durch eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl in einer Weise gleich der obigen gebildet.
  • Das Bezugszeichen 36 kennzeichnet ein Durchgangsloch, das an dem Hauptanschluss 28H vorgesehen ist, um einen Leiterahmen einschließlich des Hauptanschlusses 28H an einer geeigneten Position anzuordnen. Das Durchgangsloch 36 ist in einem Bereich vorgesehen, in dem die unebene Oxidschicht 32 fehlt. Das Bezugszeichen 37 kennzeichnet Durchgangslöcher, die an einem Randbereich eines Verbindungsabschnitts der zweiten Wärmesenke 27 und des Hauptanschlusses 28 vorgesehen sind, um eine Abtrennung des Versiegelungsharzkörpers 15 zu beschränken. Das Bezugszeichen 38 kennzeichnet Durchgangslöcher, die an den Signalanschlüssen 16 vorgesehen sind, um eine Abtrennung des Versiegelungsharzkörpers 15 zu beschränken. Die Durchgangslöcher 37 und 38 sind mit dem Versiegelungsharzkörper 15 gefüllt.
  • Die obigen Ausführungsformen zeigen einen Fall, in dem die Halbleitervorrichtung 10 eine 1-in-1-Baugruppe mit einem Halbleiterchip 11 ist, und einen Fall, in dem die Halbleitervorrichtung 10 eine 2-in-1-Baugruppe mit den beiden Halbleiterchips 11 ist, auf. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Anzahl der Halbleiterchips 11 nicht auf einen oder zwei Chips beschränkt ist, so wie es in den obigen Fällen beschrieben ist. Die vorliegende Erfindung ist beispielsweise ebenso auf eine Konfiguration mit sechs Halbleiterchips 11, die obere und untere Arme dreier Phasen bilden, anwendbar.
  • Vorstehend ist ein Fall aufgezeigt, bei dem der IGBT und die FWD an demselben Chip vorgesehen sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch ebenso auf eine Konfiguration anwendbar, bei der der IGBT und die FWD an verschiedenen Chips vorgesehen sind.
  • Vorstehend ist ein Fall aufgezeigt, bei dem die Halbleitervorrichtung 10 den Versiegelungsharzkörper 15 aufweist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch ebenso auf eine Konfiguration anwendbar, bei der der Versiegelungsharzkörper 15 nicht vorgesehen ist.
  • Vorstehend ist ein Fall aufgezeigt, bei dem die Halbleitervorrichtung 10 das dritte Lötmittel 26, die zweite Wärmesenke 27 und den Hauptanschluss 28 aufweist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch ebenso auf eine Konfiguration anwendbar, bei der das dritte Lötmittel 26, die zweite Wärmesenke 27 und der Hauptanschluss 28 nicht vorgesehen sind.
  • Vorstehend ist ein Fall aufgezeigt, bei dem Oberflächen (Wärmeableitungsoberflächen 23b und 27b) der jeweiligen Wärmesenken 23 und 27 gegenüberliegend zu dem Halbleiterchip 11 von dem Versiegelungsharzkörper 15 freiliegen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch ebenso auf eine Konfiguration anwendbar, bei der die Oberflächen gegenüberliegend zu dem Halbleiterchip 11 nicht von dem Versiegelungsharzkörper 15 freiliegen.
  • Metall, das eine dünne metallische Schicht 20 bildet, ist nicht auf Ni beschränkt. Die unebenen Oxidschichten 21, 31 und 32 sind auch nicht auf ein Oxid von Ni beschränkt. Die unebenen Oxidschichten 21, 31 und 32 müssen lediglich aus einem Oxid von Metall gleich dem Metall gebildet sein, das die dünne metallische Schicht 20 bildet.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend in Verbindung mit ihren Ausführungsformen beschrieben ist, sollte wahrgenommen werden, dass sie nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung soll derart verstanden werden, dass sie verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit umfasst. Ferner sollen, obgleich die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einziges Element aufweisen, ebenso als mit im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung beinhaltet verstanden werden.

Claims (16)

  1. Halbleitervorrichtung mit: – einem Halbleiterchip (11, 11H, 11L) mit einer Elektrode (12) auf einer Oberfläche (11a); – einem ersten leitfähigen Element (23, 23H, 23L), das auf einer Oberflächenseite des Halbleiterchips angeordnet ist; – einem Metallelement (18, 18H, 18L) mit einem Basiselement (19a) aus einem metallischen Material und einer Membran (19b), die auf einer Oberfläche des Basiselements angeordnet ist, und das zwischen dem Halbleiterchip und dem ersten leitfähigen Element angeordnet ist; – einem ersten Lötmittel (17), das zwischen der Elektrode des Halbleiterchips und dem Metallelement angeordnet ist und die Elektrode und das Metallelement verbindet; und – einem zweiten Lötmittel (22), das zwischen dem Metallelement und dem ersten leitfähigen Element angeordnet ist und das Metallelement und das erste leitfähige Element verbindet, wobei – die Membran aufweist: eine dünne metallische Schicht (20), die auf der Oberfläche des Basiselements angeordnet ist, und eine unebene Oxidschicht (21, 31, 32), die eine Vertiefung und einen Vorsprung aufweist, die kontinuierlich auf einer Oberfläche angeordnet sind, und die aus einem Oxid eines Metalls gleich einem Metall aufgebaut ist, das eine Hauptkomponente der dünnen metallischen Schicht ist, und – die unebene Oxidschicht auf der dünnen metallischen Schicht in wenigstens einem Teil eines Verbindungsbereichs (18f) einer Oberfläche des Metallelements angeordnet ist, wobei der Verbindungsbereich einen ersten Verbindungsbereich (18d), mit dem das erste Lötmittel verbunden ist, und einen zweiten Verbindungsbereich (18e), mit dem das zweite Lötmittel verbunden ist, verbindet.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unebene Oxidschicht ein Laserbestrahlungsfilm auf der Oberfläche der dünnen metallischen Schicht ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne metallische Schicht als eine Hauptkomponente Ni aufweist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne metallische Schicht ein Beschichtungsfilm ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne metallische Schicht ein durch stromlose Beschichtung gebildeter Film ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – die Oberfläche des Metallelements eine erste gegenüberliegende Oberfläche (18a), die dem ersten leitfähigen Element gegenüberliegt und den zweiten Verbindungsbereich aufweist, und einen Außenumfangsbereich (18h), der den zweiten Verbindungsbereich umgibt, aufweist; – ein Gegenüberliegungsabstand zwischen dem Außenumfangsbereich und dem ersten leitfähigen Element in einer Richtung senkrecht zu der einen Oberfläche größer ist als ein Gegenüberliegungsabstand zwischen dem zweiten Verbindungsbereich und dem ersten leitfähigen Element; und – die unebene Oxidschicht in dem Außenumfangsbereich angeordnet ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallelement eine konvexe Form aufweist, bei der der zweite Verbindungsbereich bezüglich des Außenumfangsbereichs hervorragt.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass – das Metallelement eine erste gegenüberliegende Oberfläche (18a), die den zweiten Verbindungsbereich aufweist und dem ersten leitfähigen Element gegenüberliegt, eine zweite gegenüberliegende Oberfläche (18b), die den ersten Verbindungsbereich aufweist und dem Halbleiterchip gegenüberliegt, und eine Seitenoberfläche (18c), die die erste gegenüberliegende Oberfläche und die zweite gegenüberliegende Oberfläche verbindet, aufweist; und – die unebene Oxidschicht auf der Seitenoberfläche angeordnet ist.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die unebene Oxidschicht auf der Seitenoberfläche in einem vorbestimmten Bereich von einem Ende auf einer Seite der ersten gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die Seitenoberfläche einen ersten Seitenoberflächenabschnitt (18c1), der ein Abschnitt in dem vorbestimmten Bereich von dem Ende auf der Seite der ersten gegenüberliegenden Oberfläche ist, und einen zweiten Seitenoberflächenabschnitt (18c2), der ein Abschnitt zwischen dem ersten Seitenoberflächenabschnitt und der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche ist und eine gekrümmte Form aufweist, die nach außen ragt, aufweist; – der zweite Seitenoberflächenabschnitt und die zweite gegenüberliegende Oberfläche den ersten Verbindungsbereich bilden; und – die unebene Oxidschicht nur auf dem ersten Seitenoberflächenabschnitt der Seitenoberfläche angeordnet ist.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die unebene Oxidschicht entlang eines gesamten Umfangs der Seitenoberfläche angeordnet ist.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die unebene Oxidschicht auf einer gegenüberliegenden Oberfläche (23a) des ersten leitfähigen Elements gegenüberliegend zu dem Metallelement angeordnet ist, um das zweite Lötmittel zu umgeben.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste leitfähige Element eine Nut (24) zum Aufnehmen eines Überschusses des zweiten Lötmittels in der gegenüberliegenden Oberfläche gegenüberliegend zu dem Metallelement aufweist; und – die unebene Oxidschicht (31) benachbart zu der Nut angeordnet ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass – der Halbleiterchip eine weitere Elektrode (14) auf einer hinteren Oberfläche gegenüberliegend zu der einen Oberfläche aufweist; und – die Halbleitervorrichtung ferner ein zweites leitfähiges Element (27, 27H, 27L), das auf einer hinteren Oberflächenseite des Halbleiterchips angeordnet ist, und ein drittes Lötmittel (26), das zwischen der weiteren Elektrode auf der hinteren Oberflächenseite des Halbleiterchips und dem zweiten leitfähigen Element angeordnet ist, aufweist, wobei das dritte Lötmittel die weitere Elektrode auf der hinteren Oberflächenseite und das zweite leitfähige Element verbindet.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die unebene Oxidschicht auf einer gegenüberliegenden Oberfläche (27a) des zweiten leitfähigen Elements gegenüberliegend zu dem Halbleiterchip angeordnet ist, um das dritte Lötmittel zu umgeben.
  16. Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung, die aufweist: – einen Halbleiterchip (11, 11H, 11L) mit einer Elektrode (12) auf einer Oberfläche (11a); – ein erstes leitfähiges Element (23, 23H, 23L), das auf einer Oberflächenseite des Halbleiterchips angeordnet ist; – ein Metallelement (18, 18H, 18L) mit einem Basiselement (19a) aus einem metallischen Material und einer Membran (19b), die auf einer Oberfläche des Basiselements angeordnet ist, und das zwischen dem Halbleiterchip und dem ersten leitfähigen Element angeordnet ist; – ein erstes Lötmittel (17), das zwischen der Elektrode des Halbleiterchips und dem Metallelement angeordnet ist und die Elektrode und das Metallelement verbindet; und – ein zweites Lötmittel (22), das zwischen dem Metallelement und dem ersten leitfähigen Element angeordnet ist und das Metallelement und das erste leitfähige Element verbindet, wobei – die Membran aufweist: eine dünne metallische Schicht (20), die auf der Oberfläche des Basiselements angeordnet ist, und eine unebene Oxidschicht (21, 31, 32), die eine Vertiefung und einen Vorsprung aufweist, die kontinuierlich auf einer Oberfläche angeordnet sind, und die aus einem Oxid eines Metalls gleich einem Metall aufgebaut ist, das eine Hauptkomponente der dünnen metallischen Schicht ist, wobei – das Fertigungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: – Vorbereiten des Basiselements, auf dem die dünne metallische Schicht gebildet wird; – Bilden der unebenen Oxidschicht auf einer Oberfläche des Metallelements in wenigstens einem Teil eines Verbindungsbereichs (18f), Verbinden eines ersten Verbindungsbereichs (18d), mit dem das erste Lötmittel verbunden wird, und eines zweiten Verbindungsbereichs (18e), mit dem das zweite Lötmittel verbunden wird, durch Bestrahlen einer Oberfläche der dünnen metallischen Schicht mit einem gepulsten Laserstrahl; und – Verbinden der Elektrode des Halbleiterchips und des Metallelements über das erste Lötmittel, und Verbinden des Metallelements und des ersten leitfähigen Elements über das zweite Lötmittel, nachdem die unebene Oxidschicht gebildet wurde.
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