DE-102024132055-A1 - Gehäuse mit einer Epitaxieschicht einer elektronischen Komponente, die von einem vorderseitigen Anschlusskörper um weniger als 50 pm beabstandet ist

Abstract

Ein Gehäuse (100), das einen zumindest teilweise elektrisch leitfähigen vorderseitigen Anschlusskörper (102) und eine elektronische Komponente (104) aufweist, die eine Epitaxieschicht (118) aufweist und mit dem vorderseitigen Anschlusskörper (102) zusammengesetzt ist, wobei ein Abstand (d) zwischen der Epitaxieschicht (118) und dem vorderseitigen Anschlusskörper (102) weniger als 50 µm beträgt.

Inventors

• Marcus Böhm
• Hans-Joachim Schulze
• Horst Theuss
• Saurabh Roy
• Markus Gröner
• Max Falkowski
• Sergey ANANIEV
• Ralf Otremba
• Alexander Heinrich
• Evelyn Napetschnig

Assignees

• INFINEON TECHNOLOGIES AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241104

Claims (20)

1. Gehäuse (100), aufweisend: • einen zumindest teilweise elektrisch leitfähigen vorderseitigen Anschlusskörper (102); und • eine elektronische Komponente (104), die eine Epitaxieschicht (118) aufweist und mit dem vorderseitigen Anschlusskörper (102) zusammengesetzt ist; • wobei ein Abstand (d) zwischen der Epitaxieschicht (118) und dem vorderseitigen Anschlusskörper (102) kleiner als 50 µm ist.
2. Gehäuse (100) nach Anspruch 1 , wobei eine der elektronischen Komponente (104) zugewandte Oberfläche des vorderseitigen Anschlusskörpers (102) gekrümmt ist, insbesondere konvex gekrümmt ist.
3. Gehäuse (100) nach Anspruch 1 oder 2 , aufweisend ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmedium (106), das die elektronische Komponente (104) mit dem vorderseitigen Anschlusskörper (102) verbindet, wobei insbesondere das Verbindungsmedium (106) aus einem Material hergestellt ist, das einen Wert des Young-Moduls von mindestens 60 GPa bei 20 °C, insbesondere von mindestens 100 GPa bei 20 °C aufweist.
4. Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei der vorderseitige Anschlusskörper (102) ein Clip (110) ist.
5. Gehäuse (100) nach Anspruch 4 , wobei eine Seitenfläche des Clips (110) strukturiert ist, um eine auf die elektronische Komponente (104) aufgebrachte mechanische Spannung zu verstärken.
6. Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei der vorderseitige Anschlusskörper (102) ein Träger (112) ist, auf dem die elektronische Komponente (104) montiert ist, beispielsweise in einer Flip-Chip-Konfiguration.
7. Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , aufweisend zusätzlich zu dem vorderseitigen Anschlusskörper (102) einen Träger (112), beispielsweise eine Leiterrahmenstruktur oder eine Metallschicht enthaltende Substratstruktur, auf dem die elektronische Komponente (104) montiert ist.
8. Gehäuse (100) nach Anspruch 6 oder 7 , wobei eine einer Oberfläche der elektronischen Komponente (104) zugewandte Oberfläche des Trägers (112) gekrümmt ist, insbesondere konkav gekrümmt ist.
9. Gehäuse (100) nach Anspruch 7 oder 8 , aufweisend ein weiteres elektrisch leitfähiges Verbindungsmedium (108), das die elektronische Komponente (104) mit dem Träger (112) verbindet, wobei insbesondere ein Wert des Young-Moduls des Weiteren elektrisch leitfähigen Verbindungsmediums (108) mindestens 60 GPa bei 20 °C, insbesondere mindestens 100 GPa bei 20 °C beträgt.
10. Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 7 bis 9 , wobei der vorderseitige Anschlusskörper (102) ein Interposer, beispielsweise ein strukturierter Interposer, oder ein Substrat (120) ist, beispielsweise aufweisend eine Keramik.
11. Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , wobei die elektronische Komponente (104) eine Bulkschicht (114) und eine Metallisierungsschicht (116) mit der Epitaxieschicht (118) dazwischen aufweist, wobei die Epitaxieschicht (118) näher an dem vorderseitigen Anschlusskörper (102) angeordnet ist als die Bulkschicht (114).
12. Gehäuse (100) nach Anspruch 11 , wobei Dicken (d1, d2, d3, d4) der Epitaxieschicht (118), der Metallisierungsschicht (116), eines Verbindungsmediums (106) zwischen der elektronischen Komponente (104) und dem vorderseitigen Anschlusskörper (102), und des vorderseitigen Anschlusskörpers (102) eine Relationsbeziehung von 1:mindestens 2:mindestens 1:mindestens 20 aufweisen.
13. Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , aufweisend mindestens eines der folgenden Merkmale: wobei die Dicke (d1) der Epitaxieschicht (118) in einem Bereich von 5 µm bis 70 µm, insbesondere von 5 µm bis 30 µm, liegt; wobei die Dicke (d2) der Metallisierungsschicht (116) in einem Bereich von 1 µm bis 20 µm, insbesondere von 2 µm bis 10 µm, liegt; wobei die Dicke (d3) des Verbindungsmediums (106) in einem Bereich von 0,5 µm bis 50 µm, insbesondere von 1,5 µm bis 10 µm, insbesondere 2 µm bis 5 µm, liegt; wobei die Dicke (d4) des vorderseitigen Anschlusskörpers (102) in einem Bereich von 100 µm bis 3000 µm liegt.
14. Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , wobei der Abstand (d) zwischen der Epitaxieschicht (118) und dem vorderseitigen Anschlusskörper (102) kleiner als 20 µm, insbesondere kleiner als 10 µm, ist.
15. Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 , wobei die elektronische Komponente (104) ein Halbleiterchip und/oder ein Transistorchip und/oder ein Leistungschip und/oder ein vertikaler Chip und/oder ein Siliziumcarbidchip und/oder ein Chip mit Superübergang und/oder ein unipolarer Chip und/oder ein bipolarer Chip und/oder ein Chip in Flip-Chip-Konfiguration ist.
16. Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 15 , aufweisend mindestens eines der folgenden Merkmale: wobei das Verbindungsmedium (106) und/oder das weitere Verbindungsmedium (108) ein Diffusionsbondingmaterial, beispielsweise AuSn, NiSn, CuSn und/oder AgSn, aufweist; wobei das Verbindungsmedium (106) und/oder das weitere Verbindungsmedium (108) ein Sintermaterial aufweist; wobei das Verbindungsmedium (106) und/oder das weitere Verbindungsmedium (108) eine Dicke (d3) von nicht mehr als 20 µm, insbesondere nicht mehr als 10 µm, insbesondere nicht mehr als 5 µm, aufweist.
17. Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 , wobei der vorderseitige Anschlusskörper (102) und die elektronische Komponente (104) derart ausgebildet sind, dass eine auf die elektronische Komponente (104) aufgebrachte mechanische Spannung mindestens 200 MPa, insbesondere mindestens 700 MPa, insbesondere mindestens 1500 MPa, beträgt.
18. Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 , wobei der vorderseitige Anschlusskörper (102), die elektronische Komponente (104) und ein zusätzlicher Träger (112), auf dem eine Rückseite der elektronischen Komponente (104) montiert ist, ausgebildet sind, um eine mechanische Spannung auf die elektronische Komponente (104) an ihren beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen aufzubringen.
19. Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses (100), wobei das Verfahren aufweist: • Zusammensetzen eines zumindest teilweise elektrisch leitfähigen vorderseitigen Anschlusskörpers (102) mit einer elektronischen Komponente (104), die eine Epitaxieschicht (118) aufweist; und • Anordnen des vorderseitigen Anschlusskörpers (102) in Bezug auf die elektronische Komponente (104), so dass ein Abstand (d) zwischen der Epitaxieschicht (118) und dem vorderseitigen Anschlusskörper (102) kleiner als 50 µm ist.
20. Verfahren nach Anspruch 19 , aufweisend mindestens eines der folgenden Merkmale: wobei das Verfahren ein Erwärmen der elektronischen Komponente (104) vor und/oder während des Zusammensetzens und ein Abkühlenlassen der elektronischen Komponente (104) nach dem Zusammensetzen aufweist; wobei das Verfahren ein Biegen der elektronischen Komponente (104) durch das Zusammensetzen aufweist; wobei das Verfahren ein Verstärken einer mechanischen Spannung aufweist, die durch das Zusammensetzen dauerhaft auf die elektronische Komponente (104) ausgeübt wird; wobei das Verfahren ein Abstimmen eines Dehnungsmusters der elektronischen Komponente (104) aufweist, um unterschiedliche Bereiche der elektronischen Komponente (104) unterschiedlichen Dehnungsgraden auszusetzen, um dadurch eine Einschalt-Widerstand-Charakteristik der elektronischen Komponente (104) abzustimmen.

Description

Hintergrund Technisches Gebiet Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf ein Gehäuse und ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses. Beschreibung des Stands der Technik Gehäuse können als elektronische Komponenten bezeichnet werden, wobei sich elektrische Verbindungen aus dem Gehäuse heraus erstrecken und auf einer elektronischen Peripherie, beispielsweise auf einer Leiterplatte, montierbar sind. Die Gehäusekosten sind ein wichtiger Treiber für die Industrie. Damit verbunden sind Leistung, Abmessungen und Zuverlässigkeit. Die verschiedenen Gehäuselösungen sind vielfältig und müssen den Anforderungen der Anwendung gerecht werden. In einer elektronischen Komponente vom Transistortyp eines Gehäuses ist Rdson ein Qualitätsparameter, der für „Drain-Source-Einschalt-Widerstand" steht. Rdson kann beispielsweise eine Angabe für den Gesamtwiderstand zwischen dem Drain und der Source in einem Feldeffekttransistor sein, wie beispielsweise einem Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder einem Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET, d. h. einem Feldeffekttransistor, der ausschließlich spannungsgesteuert sein kann und der beispielsweise als elektrisch gesteuerter Schalter oder Widerstand verwendet werden kann), wenn er sich in einem „Ein“-Zustand befindet. Insbesondere kann Rdson als Grundlage für eine maximale Nennstromstärke der elektronischen Komponente verwendet werden und ist auch mit Stromverlust verbunden. Kurz gesagt, je niedriger Rdson ist, desto besser. Rdson herkömmlicher Gehäuse kann jedoch hoch sein. Kurzfassung Es kann ein Bedarf an einem Gehäuse mit hoher elektrischer Leistung bestehen. Insbesondere kann ein Bedarf an einem Gehäuse mit niedrigem Drain-Source-Einschalt-Widerstand bestehen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Gehäuse bereitgestellt, das einen zumindest teilweise elektrisch leitfähigen vorderseitigen Anschlusskörper und eine elektronische Komponente aufweist, die eine Epitaxieschicht aufweist und mit dem vorderseitigen Anschlusskörper zusammengesetzt ist, wobei ein Abstand zwischen der Epitaxieschicht und dem vorderseitigen Anschlusskörper weniger als 50 µm beträgt. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Zusammensetzen eines zumindest teilweise elektrisch leitfähigen vorderseitigen Anschlusskörpers mit einer elektronischen Komponente, die eine Epitaxieschicht aufweist, und ein Anordnen des vorderseitigen Anschlusskörpers in Bezug auf die elektronische Komponente aufweist, so dass ein Abstand zwischen der Epitaxieschicht und dem vorderseitigen Anschlusskörper weniger als 50 µm beträgt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Gehäuse (das ein Halbleiterleistungsgehäuse sein kann) mit einem teilweise oder vollständig elektrisch leitfähigen vorderseitigen Anschlusskörper (wie etwa einem Clip, einer Leiterrahmenstruktur oder einem anderen generischeren Substrat) ausgestattet sein, der eine Verbindung mit einer Vorderseite (an der ein aktiver Bereich gebildet werden kann) einer elektronischen Komponente herstellt. Die elektronische Komponente kann eine Epitaxieschicht oder einen aktiven Bereich aufweisen, die bzw. der dem vorderseitigen Anschlusskörper zugewandt ist. Eine Verbindung zwischen dem vorderseitigen Anschlusskörper und der elektronischen Komponente kann beispielsweise durch Löten oder Sintern hergestellt werden. Vorteilhafterweise kann ein Abstand zwischen der Epitaxieschicht und dem vorderseitigen Anschlusskörper kleiner als 50 µm sein. Es hat sich herausgestellt, dass ein derart kleiner Abstand zwischen dem aktiven Bereich und dem Anschlusskörper an der Vorderseite der elektronischen Komponente (beispielsweise unter Verwendung gängiger Verbindungstechnologien wie etwa Löten, Sintern oder (genauer) Diffusionslöten) einen beträchtlichen Betrag einer mechanischer Spannung an der Vorderseite der elektronischen Komponente erzeugen kann, die zu einer signifikanten Verringerung des Drain-Source-Einschalt-Widerstands führen kann. Somit kann ein Gehäuse erhalten werden, das einen niedrigen Rdson-Wert und folglich eine ausgezeichnete maximale Nennstromstärke sowie einen niedrigen Stromverlust aufweist. Auch bei Ausführungsformen, bei denen die elektronische Komponente keinen Transistor aufweist, kann eine mechanische Spannung, die der Vorderseite der elektronischen Komponente hinzugefügt wird, auch eine positive Auswirkung auf die elektrische Leistung des Gehäuses haben. Insbesondere kann ein Halbleitermaterial in der elektronischen Komponente enthalten sein, das die Funktion des Modulierens des Stromflusses aufweist. Insbesondere kann eine Struktur mit einem derartigen Halbleiterinhalt von dem vorgeschlagenen spannungstechnischen Konzept profitieren. Beschreibung weiterer beispielhafter Ausführungsformen Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungsformen des Gehäuses und des Verfahrens erläutert. Im Kontext der vorlieg