Power semiconductor device comprises vertical MOSFETs and insulated gate bipolar transistors as power semiconductor chip component, a stack from a vertical junction field effect transistor and MOSFET, bridge circuit, and cascade circuit

[0001] Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleiterbauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung.Das Leistungshalbleiterbauteil weist mindestens einen Leistungshalbleiterchip auf, der auf seinerOberseite und auf seiner Rückseite neben kleinflächigen Steuerelektroden großflächige Leistungselektroden besitzt.Die Elektroden stehen über Verbindungselemente mit Außenkontakten elektrisch in Verbindung,wobei der Leistungshalbleiterchip und die Verbindungselemente in ein Kunststoffgehäuse eingebettetsind.
[0002] Herkömmliche Leistungshalbleiterbauteile, die einen oder mehrere Leistungshalbleiterchips aufweisen,besitzen elektrische Verbindungselemente, welche die Oberseite sowie die Rückseite des Leistungshalbleiterchipsmit den Außenkontaktflächen des Bauteils elektrisch verbinden. Die Außenkontaktflächen könnendurch einen Flachleiterrahmen oder auf einem Umverdrahtungssubstrat vorgesehen werden. Die elektrischenVerbindungselemente können durch Bonddrähte, die sich zwischen der Oberseite des Leistungshalbleiterchipsund den Außenflachleitern des Flachleiterrahmens oder durch eine elektrisch leitende Spange vongroßflächigen Elektroden der Oberseite des Halbleiterchips zu den Außenkontakten oder den Außenflachleitern erstrecken,vorgesehen werden, während eine großflächige Rückseitenelektrode des Leistungshalbleiterchipsauf einem Chipträger des Flachleiterrahmens fixiert ist.
[0003] Bonddrahtverbindungselemente, wie sie für eine Vollbrückenschaltung mit Leistungshalbleiterbauelementeneingesetzt werden, sind aus der Druckschrift DE 19635 582 C1 bekannt. Diese haben den Nachteil, dass sie eine gewisse Bondschleifenhöhe benötigen, sodass das Bauteilgehäuse nicht weiter verkleinert werden kann. Um dieses Problem zu überwinden, ist,wie aus der Druckschrift DE 10 2004 019 443 B3bekannt, eine planare Umverdrahtungsstruktur vorzusehen, die mindestens zwei Isolationsfolien mitLeiterbahnen aufweist. Eine der Isolationsfolien ist auf die Leistungshalbleiterchips auflaminertund weist Fenster auf, in denen die Leiterbahnen der anderen Isolationsfolie anzuordnen sind,um die Kontaktflächen der Leistungshalbleiterchips mit einem Umverdrahtungssubstrat elektrisch zuverbinden. Diese Umverdrahtungslösung hat jedoch den Nachteil, dass das Herstellungsverfahrenkompliziert ist, zumal eine Vielzahl von Komponenten herzustellen ist, wobei die Komponentenwährend der Fertigung aufeinander zu justieren, zu laminieren und untereinander mechanisch und/oderelektrisch zu verbinden sind.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leistungshalbleiterbauteil anzugeben, das die obengenannten Probleme von Bonddrähten vermeidet und das kostengünstig, ohne kostspielige Folieneinzusetzen, herstellbar ist.
[0005] Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. VorteilhafteWeiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0006] Erfindungsgemäß wird ein Leistungshalbleiterbauteil mit mindestens einem Leistungshalbleiterchip geschaffen,der auf seiner Oberseite und auf seiner Rückseite neben kleinflächigen Steuerelektroden großflächigeLeistungselektroden aufweist. Diese großflächigen Elektroden erstrecken sich nahezu über dengesamten Leistungshalbleiterchip und sind über Verbindungselemente mit Außenkontakten elektrisch verbunden.Der Leistungshalbleiterchip und die Verbindungselemente sind in ein Kunststoffgehäuse eingebettet.Dieses Kunststoffgehäuse weist mehrere aufeinander gepresste Kunststoffschichten mit planparallelenOberseiten auf. Auf mindestens einer der planparallelen Oberseiten zwischen den aufeinandergepressten Kunststoffschichten sind Verbindungselemente als strukturierte Metallschicht bzw.als Umverdrahtungslage angeordnet, wobei die Verbindungselemente Durchkontakte durch mindestenseine der Kunststoffschichten aufweisen, über welche mindestens eine Kontaktfläche des Leistungshalbleiterchipsmit Außenkontakten elektrisch in Verbindung steht.
[0007] Ein derartiges Leistungshalbleiterbauteil hat den Vorteil, dass zur Realisierung einerVerbindung zwischen Außenkontakten und Kontaktflächen der Halbleiterchips weder Bonddrähte nochBondbänder noch Hilfsfolien mit entsprechenden Leiterbahnen vorzusehen sind. Vielmehr werdendie planparallelen Oberseiten der Kunststoffschichten des Kunststoffgehäuses dazu benutzt, umauf diesen Oberseiten mit Hilfe der strukturierten Metallschicht Verbindungselemente in einerUmverdrahtungslage zu schaffen, die über Durchkontakte, welche ebenfalls in eine der Kunststoffschichten eingebrachtwerden können, sowohl mit den Kontaktflächen des eingebetteten Halbleiterchips als auch mitentsprechenden Außenkontakten eine elektrische Verbindung verwirklichen.
[0008] Mit derartigen Verbindungselementen kann in vorteilhafter Weise an die Strombelastungsgrenzeder Leistungshalbleiterchips herangegangen werden, da keine Strom begrenzenden Bonddrähte oderStrom begrenzende Leiterbahnfolien eingesetzt werden.
[0009] Vielmehr können auf den planparallelen Oberseiten zwischen den Kunststoffschichten Metallschichtdickenverwirklicht werden, die beliebig je nach maximaler Strombelastung in ihren Dicken variabelherstellbar sind.[0010] Außerdem hat das Leistungshalbleiterbauteil den Vorteil einer erhöhten Zuverlässigkeit, daein Abriss der Verbindungselemente praktisch nicht möglich ist, da hier ein schichtweiser Aufbausowohl für die Verbindungselemente als auch für die Kunststoffschichten erstmalig realisiertwird. Bei dem schicht- oder lageweisen Aufbau sind die thermischen Spannungen, wie sie bei Bondverbindungen oderFolienwerkstoffen im Vergleich zu Siliziumhalbleiterchips auftreten, praktisch überwunden, dahier durch den schichtweisen Aufbau die metallischen Umverdrahtungslagen nachgiebiger und elastischersind und sich eng an die Kunststoffschichten des Gehäuses und die großflächigen Kontaktflächendes Halbleiterchips anschmiegen.
[0011] Die strukturierten Metalllagen werden vorzugsweise mittels eines PVD-Verfahrens (physicalvapour deposition) aufgebracht, so dass die strukturierte Metallschicht aus feinkristallin abgeschiedenemMetall besteht, was sowohl die Duktilität als auch die Elastizität der Verbindungselemente erhöht.
[0012] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die strukturierte Metallschichtein mittels eines galvanischen oder chemischen Abscheidungsverfahrens abgeschiedenes Metall auf.Auch derartig hergestellte Metallschichten, vorzugsweise aus Kupfer, können eine beliebige Dickeerreichen, um die Stromfestigkeit zu garantieren. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die strukturierteMetallschicht unterschiedliche Schichtdicken für unterschiedliche Verbindungselemente aufweist.So wird eine größere oder dickere Metallschicht angestrebt, wenn es sich um großflächige Elektroden wiebeispielsweise für den Sourceanschluss handelt, während eine deutlich geringere Dicke zur Signalübertragungan eine Steuerelektrode wie z.B. eine Gateelektrode erforderlich ist. Diese unterschiedlichenDicken können durch separates Auftragen, bzw. durch kurzzeitiges Unterbrechen des Abscheidevorgangsunter gleichzeitiger Abdeckung des Bereichs für Signalübertragungen auf einfache und kostengünstige Weiserealisiert werden.
[0013] Ferner ist es vorgesehen, dass die strukturierte Metallschicht mehrere voneinander elektrischisolierte Verbindungselemente aufweist, wobei die Verbindungselemente mindestens einen Plattenbereichaufweisen, der in einen oder mehrere Durchkontakte übergeht. Das hat den Vorteil, dass der Plattenbereichso bemessen werden kann, dass auf ihm wiederum weitere Leistungshalbleiterchips oder andereHalbleiterchips fixiert bzw. gestapelt werden können, so dass Leistungshalbleitermodule entstehen,die mehrere Leistungshalbleiterchips in einem Kunststoffgehäuse eingebettet aufweisen, ohnedass es notwendig wird, Leiterbahnfolien und/oder Bonddrahtverbindungen oder Bondbänder zurVerbindung von Kontaktflächen der Leistungshalbleiterchips untereinander und/oder zur Verbindungder Kontaktflächen der Leistungshalbleiterchips mit den Außenkontakten zu realisieren.
[0014] Ein weiterer Vorteil, der die Zuverlässigkeit dieser Leistungshalbleiterbauteile sichert,liegt darin, dass die Kunststoffgehäusemasse lediglich schichtweise realisiert wird, wobei entgegender herkömmlichen Technik zuerst die Kunststoffschicht hergestellt wird und dann die Verbindungselementeeingebracht werden. Das ist ein großer Fortschritt gegenüber der herkömmlichen Technologie,bei der zunächst alle Verbindungen hergestellt sein müssen, bevor eine Kunststoffgehäusemasse dieseVerbindungselemente einschließlich der Leistungshalbleiterchips und eventueller Außenkontakte ineiner Kunststoffgehäusemasse einbettet.
[0015] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Leistungshalbleiterbauteileinen weiteren Halbleiterchip auf oder ein weiteres passives Bauelement, das auf den Plattenbereichender Verbindungselemente mit seinen Elektroden angeordnet ist. Somit eröffnet der schichtweiseAufbau des Kunststoffgehäuses neue Perspektiven zur Gestaltung von Leistungshalbleiterbauelementen,zumal Plattenbereiche und Leiterbahnbereiche der Umverdrahtungslage beliebig designed werdenkönnen, um den Anforderungen von Hochspannungsleistungskaskoden und/oder von Leistungsbrückenschaltungen gerechtzu werden.
[0016] Ein derartiger Plattenbereich in einem erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbauteil istals Chipträger vorgesehen und kann in seiner flächigen Erstreckung der Erstreckung der großflächigenKontaktflächen eines Leistungshalbleiterchips in vorteilhafter Weise angepasst sein. Auch istes möglich, Kombinationen aus erfindungsgemäßen Verbindungselementen mit Plattenbereichen undDurchkontakten sowie einfachen Bondverbindungen vorzusehen, wenn dies die Preisgestaltung desLeistungshalbleiterbauteils erlaubt.
[0017] Außerdem ist es möglich, durch unterschiedliche Dicken der Plattenbereiche der Verbindungselemente großflächigePlattenbereiche der strukturierten Metallschicht frei von Kunststoff zu halten, so dass dieseAußenkontaktflächen auf der Oberseite des Leistungshalbleiterbauteils darstellen können. Derartige Außenkontaktflächenauf der Oberseite eines Leistungshalbleiterbauteils ermöglichen es, mehrere Leistungshalbleiterbauteilein Form eines Bauteilstapels übereinander zu stapeln und/oder die freiliegenden Metallflächenals zusätzliche Kühlmöglichkeiten zu nutzen. Dazu bildet dieser Bereich, der frei von Kunststoffist, einen Teilbereich der Oberseite eines Leistungshalbleiterbauteils.
[0018] Als geeignete Kunststoffschichten, die auf-einander gebracht das Kunststoffgehäuse ergeben, können Kunststoffpressmassen, Epoxydharze und/oderSilikone eingesetzt werden, so dass das Kunststoffgehäuse schließlich derartige Materialienschichtweise aufweist. Ferner ist es vorgesehen, dass aus einer unteren Kunststoffschicht Flachleitereines Flachleiterrahmens als Außenkontakte frei zugänglich sind. Dabei ist vorzugsweise derFlachleiterrahmen ein Flachleiterrahmen eines SuperSO- oder eines TO220- oder eines TO252-Gehäusetyps.
[0019] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Leistungshalbleiterchipin einer unteren Kunststoffschicht auf einem Chipträger mit seiner großflächigen Rückseitenelektrode angeordnet,während auf seiner Oberseite neben einer großflächigen Gegenelektrode eine kleinere Kontaktfläche einerSteuerelektrode vorhanden ist. Die Gegenelektrode steht dabei über einen großflächigen Durchkontakt miteinem Plattenbereich eines Verbindungselements der strukturierten Metallschicht elektrisch inVerbindung. Die Steuerelektrode, die eine kleinere Kontaktfläche auf der Oberseite des Leistungshalbleiterchipsaufweist, ist entsprechend über einen kleineren Durchkontakt und einen kleineren ebenen Bereicheines Verbindungselements mit der strukturierten Metallschicht elektrisch verbunden.
[0020] Dabei geht der Chipträger unmittelbar in einen Außenflachleiter über, der oftmals zentralauf der Unterseite des Leistungshalbleiterbauteils angeordnet ist. Jedoch stehen die Verbindungselementeder Gegenelektrode auf der Oberseite und der Steuerelektrode auf der Oberseite des Leistungshalbleiterchipsüber Durchkontakte mit Außenflachleitern der unteren Kunststoffschicht elektrisch in Verbindung.Eine derartige Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil eines kompakten zuverlässigen Aufbaus,der im Wesentlichen aufeinander gepresste Kunststoffschichten als Kunststoffgehäuse aufweist. Umdie Position des Leistungshalbleiterchips auf dem Chipträger zu gewährleisten, ist der Leistungshalbleiterchipüber ein Diffusionslot, ein Weichlot oder einen elektrisch leitenden Klebstoff mit dem Chipträgerstoffschlüssig verbunden.
[0021] Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Plattenbereich eines Verbindungselements zu einerSteuerelektrode eine geringere Dicke als der Plattenbereich eines Verbindungselements zu einerGegenelektrode auf der Oberseite des Leistungshalbleiterchips aufweist. Die Vorteile einer derartigen unterschiedlichenDicke der Umverdrahtungslage bzw. der strukturierten Metallschicht wurden bereits oben erörtert,wobei diese variablen Dicken einerseits der größeren Stromaufnahme der Gegenelektrode gerechtwerden und andererseits die Möglichkeit bieten, einen Zugriff zu der Gegenelektrode auf derOberseite des Leistungshalbleiterbauteils zu schaffen. Dabei ist der Plattenbereich mit geringererDicke für die Steuerelektrode von einer zweiten Kunststoffschicht bedeckt, während der dickerePlattenbereich von dem Kunststoff der zweiten Kunststoffschicht freigehalten ist.
[0022] Grundsätzlich ist auch eine Kombination aus den neuartigen Verbindungselementen und herkömmlichen Bonddrähten möglich, wenndieses sinnvoll erscheint. In einem derartigen Fall weist das Leistungshalbleiterbauteil zusätzlich zuVerbindungselementen mit Plattenbereich und Durchkontakten einen Bonddraht zu der Kontaktfläche derSteuerelektrode auf. Dieses kann dann von Vorteil sein, wenn das Leistungshalbleiterbauteilals Multi-Chip-Modul (MCM) einen auf der strukturierten Metallschicht gestapelten Halbleiterchipaufweist.
[0023] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Leistungshalbleiterbauteileinen auf der strukturierten Metallschicht gestapelten Halbleiterchip auf, der von einer zweitenKunststoffschicht eingebettet ist, wobei die zweite Kunststoffschicht auf ihrer ebenen bzw.planparallelen Oberseite eine zweite strukturierte Metallschicht aufweist, deren Verbindungselementein einer dritten Kunststoffschicht eingebettet sind. In diesem Fall wird der gestapelte Halbleiterchip nichtmit Hilfe von Bonddrähten und Bondbändern elektrisch verbunden, sondern die einmal in der erstenund zweiten Kunststoffschicht eingesetzte Technologie der neuen Verbindungselemente wird nunauch in einer dritten Kunststoffschicht realisiert. Dabei ist das dreifache Molden eines Leistungshalbleiterbauteilstechnologisch sicherer beherrschbar als die im Stand der Technik bekannten und komplexen Justagenvon Leiterbahnfolien oder das serielle Anbringen von Bonddrähten.
[0024] Im Prinzip kann diese Technik beliebig weiter in vertikaler Richtung entwickelt werden,so dass ein bevorzugtes Leistungshalbleiterbauteil n aufeinander gestapelte Leistungshalbleiterchipsund/oder n aufeinander gestapelte passive Bauelemente aufweist, die in n Kunststoffschichten eingebettetsind und über n strukturierte Metallschichten zwischen n + 1 Kunststoffschichten und zugehörigen Durchkontaktenmit Außenkontakten auf der Unterseite des Leistungshalbleiterbauteils elektrisch in Verbindungstehen. Diese n Leistungshalbleiterchips können vertikale MOSFETs oder IGBTs aufweisen. Auchist es möglich, mit dieser Technik Spannungskaskoden aus Siliziumkarbiddioden aufzubauen oderentsprechende Kaskoden aus unterschiedlichen Leistungshalbleiterchips zusammenzustellen.
[0025] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Leistungshalbleiterbauteileine Brückenschaltung auf, wobei zwei High-Side-Schalter in einer ersten Kunststoffschicht miteiner ersten strukturierten Metallschicht auf ihrer planparallelen Ober-seite angeordnet sind und zwei Low-Side-Schalter auf den Plattenbereichen der ersten strukturiertenMetallschicht angeordnet sind und in einer zweiten Kunststoffschicht mit einer zweiten strukturiertenMetallschicht auf ihrer planparallelen Oberseite angeordnet sind. Dabei ist die zweite strukturierteMetallschicht in eine dritte Kunststoffschicht eingebettet, und die Verbindungselemente derstrukturierten Metallschichten sind über Durchkontakte mit Außenkontakten des Leistungshalbleiterbauteilsund/oder mit den Kontaktflächen der Leistungshalbleiterchips elektrisch verbunden. Eine derartigeVollbrückenschaltung hat den Vorteil, dass sie ebenfalls kompakt aufgebaut ist, keinerlei Bonddrähte aufweistund auf empfindliche Folienstrukturen vollständig verzichtet.
[0026] Bei den vorhergehenden Ausführungsformen zum Stapeln von Halbleiterchips ist es kennzeichnend,dass ein erster Halbleiterleistungstransistor über ein erstes Verbindungselement mit einem Außenflachleiterelektrisch verbunden ist, wobei das erste Verbindungselement einen ersten Durchkontakt und einenzweiten Durchkontakt und einen dazwischen angeordneten Plattenbereich aufweist. Der zweite gestapelteHalbleiterleistungstransistor ist dann auf den Plattenbereich des Verbindungselements montiert. Dabeikann der erste Durchkontakt mit einem Außenflachleiter verbunden sein und der zweite Durchkontaktmit einer Kontaktfläche des unter dem gestapelten Leistungshalbleiterchips angeordneten Halbleiterchips.
[0027] Im Einzelnen werden bei der Brückenschaltung die Drainelektroden der zwei High-Side-Schalterauf dem Chipträger montiert und sind über den Chipträger miteinander elektrisch verbunden. Weiterhinist es auch möglich, die zwei High-Side-Schalter in einem einzigen Halbleiterköper zu integrieren oderdie beiden High-Side-Schalter in getrennten Leistungshalbleiterchips auf einem Chipträger, wieoben bereits geschildert, zu montieren.
[0028] In einer weiteren bevorzugten Schaltung weist das Leistungshalbleiterbauteil als Halbleiterchipeinen Stapel mit einem VJFET-Transistor und einem MOSFET Transistor auf.
[0029] Ein Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleiterbauteils weist die nachfolgendenVerfahrensschritte auf. Zunächst wird ein Flachleiterrahmen bereitgestellt, der einen Chipträger undmehrere Außenflachleiter aufweist. Ferner werden mindestens ein Leistungshalbleiterchip mit einerOberseite und einer Rückseite hergestellt, wobei mindestens eine großflächige Kontaktflächeeiner Gegenelektrode und eine kleinere Kontaktfläche einer Steuerelektrode auf der Oberseiteangeordnet sind, und wobei eine großflächige Kontaktfläche einer Leistungselektrode auf derRückseite des Leistungshalbleiterchips vorhanden ist. Nun wird der Leistungshalbleiterchip auf demChipträger unter Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Leistungshalbleiterchip unddem Chipträger montiert.
[0030] Danach wird diese Anordnung in eine erste Kunststoffschicht gebettet unter Bereitstellenvon planparallelen Oberseiten der Kunststoffschicht, nämlich einer ebenen Unterseite und einerebenen Oberseite. Danach wird die Kunststoffschicht strukturiert, was durch Laserablation und/oderdurch photolithographische Prozesse durchgeführt werden kann, wobei Durchgangsöffnungen zu denAußenflachleitern und zu Kontaktflächen des Leistungshalbleiterchips hergestellt werden. Danachwird auf der ersten strukturierten Kunststoffschicht des Kunststoffgehäuses ein Metall aufgebrachtund mit dem Metall werden die Durchgangsöffnungen durch Abscheiden von Metall aufgefüllt. Gleichzeitigentsteht eine geschlossene Metallschicht auf der gesamten planparallelen Oberseite der erstenKunststoffschicht. Diese Metallschicht ist aufgrund der Durchgangsöffnungen nicht vollständig ebenund kann mit entsprechend bekannten Technologien eingeebnet werden, so dass anschließend eineStrukturierung der Metallschicht durchführbar ist. Bei dieser Strukturierung der Metallschichtentstehen Verbindungselemente, die einerseits großflächige Plattenbereiche und andererseitsDurchkontakte zu den Kontaktflächen der Oberseite des Leistungshalbleiterchips und zu Außenkontaktenin der ersten Kunststoffschicht aufweisen.
[0031] Nach dem Herstellen der strukturierten Metallschicht auf der planparallelen Oberseiteder Kunststoffschicht kann nun eine zweite Kunststoffschicht aufgebracht werden, um das Kunststoffgehäusezu komplettieren, wobei mindestens teilweise die Möglichkeit besteht, dass dickere Plattenbereicheder Verbindungselemente aus der zweiten Kunststoffschicht herausragen und/oder mit der Oberseiteder zweiten Kunststoffschicht, die gleichzeitig eine Leistungsbauteiloberseite sein kann, einekoplanare Fläche ausbilden.
[0032] Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass nicht nur ein einzelnes Leistungshalbleiterbauteil aufdiese Weise hergestellt werden kann, sondern bei geeigneter Auswahl der Flachleiterrahmen eineVielzahl von Leistungshalbleiterbauteilen gleichzeitig herstellbar ist. Darüber hinaus hat dasVerfahren den Vorteil, dass alles in Schichten aufgebaut ist und keinerlei serielle Technologienwie das Bonden den Fertigungsablauf unterbrechen. Schließlich hat das Verfahren den Vorteil,dass die damit erzeugten Leistungshalbleiterbauelemente äußerst zuverlässig sind, zumal aufBonddrähte und schwer justierbare Leiterbahnfolien vollständig verzichtet wird.
[0033] In einem bevorzugten Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird der Leistungshalbleiterchipauf dem Chipträger montiert und danach in die erste Kunststoffschicht des Kunststoffgehäuses eingebettet, noch bevor irgendwelche Verbindungselementegeschaffen werden. Dieses steht im krassen Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem zunächstdie Verbindungselemente mit dem Flachleiterrahmen und den Kontaktflächen des Leistungshalbleiterchipsverbunden werden und dann der gesamte Aufbau in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet wird.Durch die Zweistufigkeit des Gehäuseherstellungsverfahrens ist es möglich, erst die Kunststoffgehäuseschicht herzustellenund dann in die Kunststoffgehäuseschicht die Durchkontakte einzubringen und auf der Kunststoffgehäuseschichtdie zugehörigen Plattenbereiche der Verbindungselemente zu realisieren.
[0034] Wie bereits oben erwähnt, wird vorzugsweise die erste Kunststoffschicht als geschlosseneSchicht zunächst mit einer ebenen Oberseite vorgesehen und danach wird diese strukturiert, umDurchgangsöffnungen zu eingebetteten Kontaktflächen des Leistungshalbleiterchips und/oder zuentsprechenden Oberflächen von Flachleitern herzustellen.
[0035] Für das Herstellen der strukturierten Metallschicht, um Verbindungselemente auf der Oberseiteund Verbindung mit den Durchgangsöffnungen der ersten Kunststoffschicht des Kunststoffgehäuses zurealisieren, gibt es verschiedene Verfahrensmethoden, wobei eine dieser Methoden ist, dass nichtnur die Durchgangsöffnungen aufgefüllt sondern ein erheblicher Anteil an Metallen über die Durchgangsöffnunghinaus abgeschieden wird, so dass in einem weiteren Strukturierungsschritt dann die auf derplanparallelen Oberseite angeordnete Metallschicht weiter strukturiert wird. Dabei entstehteine erste Umverdrahtungslage als strukturierte Metallschicht auf der ersten Kunststoffschicht, wobeidie erste Umverdrahtungslage ein oder mehrere Verbindungselemente aufweist, die jeweils zumindesteinen Durchkontakt in einem Plattenbereich aufweisen, wobei der Plattenbereich auf der ebenenOberseite der ersten Kunststoffschicht angeordnet ist. Weiterhin wird die erste Umverdrahtungslage danachin eine zweite Kunststoffschicht des Kunststoffgehäuses eingebettet.
[0036] Damit wird sichergestellt, dass die zweite Umverdrahtungslage vor mechanischen und chemischenAngriffen und Beschädigungen geschützt bleibt. Jedoch können noch vor dem Einbringen der zweitenKunststoffgehäuseschicht auf den Plattenbereichen der Verbindungselemente weitere Halbleiterchips und/oderpassive Bauelemente mit ihren Elektroden mittels Diffusionslot, Weichlot oder elektrisch leitendemKlebstoff auf den Plattenbereichen der Verbindungselemente der ersten Umverdrahtungslage montiertwerden. Das hat den Vorteil, dass nun wiederum zunächst eine weitere Gehäusekunststoffschicht aufgebrachtwerden kann, die anschließend strukturiert wird und in die anschließend Durchkontakte eingebrachtwerden und auf deren planparalleler Oberseite Plattenbereiche entstehen, die wiederum ihrerseitsfür weitere stapelbare Halbleiterchips zur Verfügung gestellt werden können. Dieses bedingtjedoch, dass zwei weitere Kunststoffschichten aufzubringen sind, nämlich eine, die den gestapeltenweiteren Halbleiterchip einbettet, und eine weitere, die die Verbindungselemente für das Verbindendes gestapelten Leistungshalbleiterchips mit den darunter liegenden Strukturen über entsprechende Durchkontaktedurch die einbettende Kunststoffschicht ihrerseits abdeckt. Das Aufbringen der Kunststoffschichtenkann mittels Spritzgussverfahren durchgeführt werden. Außerdem ist es möglich, mit diesem Verfahrenpreiswerte und zuverlässige Brückenschaltungen und Halbbrückenschaltungen sowie Kaskodenschaltungenzu realisieren.
[0037] Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit diesem vorteilhaften Verfahren die Kunststoffpressmasse alsIsolation der Chipoberfläche und/oder als Isolation des Chipträgers eingesetzt werden kann und dieProzesskosten um Folien- oder Keramikmaterialkosten reduziert werden können. Darüber hinauswird in vorteilhafter Weise der Mold-Prozess zur Isolation von nachfolgenden planaren Umverdrahtungengenutzt, wobei wiederum diese Umverdrahtungen in vorteilhafter Weise für das Herstellen vonMulti-Chip-Modulen (MCM) genutzt werden können.
[0038] Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
[0039] Fig. 1 bis Fig. 7 zeigen schematische Querschnitte durch Komponenten bei der Herstellung einesLeistungshalbleiterbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
[0040] Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Flachleiterrahmen;
[0041] Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Flachleiterrahmen gemäß Fig. 1nach Bestücken mit einem Leistungshalbleiterchip;
[0042] Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Flachleiterrahmen gemäß Fig. 2nach Einbetten des Leistungshalbleiterchips und des Flachleiterrahmens in eine erste Kunststoffschicht;
[0043] Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erste Kunststoffschicht gemäßFig. 3 nach Strukturieren der Kunststoffschicht;
[0044] Fig. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erste Kunststoffschicht gemäßFig. 4 nach Auffüllen von Durchgangsöffnungen;
[0045] Fig. 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erste Kunststoffschicht gemäßFig. 5 nach Aufbringen einer Umverdrahtungslage auf die planparallele Oberseite der ersten Kunststoffschicht;
[0046] Fig. 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erste Kunststoffschicht gemäßFig. 6 nach Aufbringen einer zweiten Kunststoffschicht unter Einbetten der Umverdrahtungslage;
[0047] Fig. 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauteil gemäßeiner zweiten Ausführungsform der Erfindung;
[0048] Fig. 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauteil gemäßeiner dritten Ausführungsform der Erfindung;
[0049] Fig. 10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauteil gemäßeiner vierten Ausführungsform der Erfindung;
[0050] Fig. 11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauteil gemäßeiner fünften Ausführungsform der Erfindung;
[0051] Fig. 12 zeigt ein Schaltbild einer Brückenschaltung aus zwei Halbbrücken;
[0052] Fig. 13 zeigt ein Schaltbild einer Kaskoden-Anordnung aus einem SiC-JFET und einem Leistungs-MOSFET;
[0053] Fig. 14 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauteil einersechsten Ausführungsform der Erfindung.
[0054] Die Fig. 1 bis Fig. 7 zeigen schematische Querschnitte durch Komponenten bei der Herstellung einesLeistungshalbleiterbauteils 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Komponentenmit gleichen Funktionen werden in den nachfolgenden Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet undnicht mehrfach erörtert.
[0055] Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Flachleiterrahmen 35. DerartigeFlachleiterrahmen 35 können je nach Gehäusetyp unterschiedlich strukturiert sein. Es gibt Flachleiterrahmen,welche neben einem Chipträger 28, wie er in Fig. 1 gezeigt wird, Außenflachleiter 33 aufweisen,die derart dimensioniert sind, dass sie auf der Unterseite und/oder an Randseiten eines Kunststoffgehäuses14 nach Fertigstellung Außenkontaktflächen bereitstellen. Andere Flachleiterrahmen 35 sind vorgesehen,um Flachleiter 33 als Außenkontakte 13 aus dem Kunststoffgehäuse des Leistungshalbleiterbauteilsauf den Randseiten herausragen zu lassen. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird ein Flachleiterrahmen35 eingesetzt, der Außenkontakte 13 aufweist, welche die Form von Außenflachleitern 33 besitzen. Indieser ersten Ausführungsform der Erfindung werden mehrere Außenflachleiter 33 der linken Seitezu einem Sourceanschluss S zusammengefasst und auf der rechten Seite wird einer der Außenflachleiter33 für einen Gateanschluss G verwendet, während der Chipträger 28 eine derartige Dicke d aufweist,dass auf der Unterseite 38 des Gehäuses eine Außenkontaktfläche 49 für einen DrainanschlussD angeordnet ist.
[0056] Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Flachleiterrahmen 35 gemäß Fig. 1nach Bestücken mit einem Leistungshalbleiterchip 6. Dieser Leistungshalbleiterchip 6 weist auf seinerRückseite 11 eine großflächige Kontaktfläche 46 auf, welche die Drainelektrode D darstellt,und ist mit der Rückseite 11 mit dem Chipträger 28 stoffschlüssig verbunden. Auf der Oberseite10 des Leistungshalbleiterchips 6 ist ebenfalls eine großflächige Kontaktfläche 46 angeordnet, welchedie Sourceelektrode S darstellt, und daneben eine kleinflächige Kontaktfläche 36, welche für dieSteuerelektrode bzw. Gateelektrode G zur Verfügung steht. Während die Drainelektrode D über denChipträger 28 eine Außenkontaktfläche 49 zur Verfügung hat, über die auf die großflächige Drainelektrode Dder Rückseite 11 des Halbleiterchips 6 zurückgegriffen werden kann, bestehen für die SourceelektrodeS und die Gateelektrode G keinerlei Verbindungen zu den Außenflachleitern 33, und dennoch wirdnun bereits diese Anordnung in eine erste Kunststoffschicht eingebettet.
[0057] Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Flachleiterrahmen 35 gemäß Fig. 2nach Einbetten des Leistungshalbleiterchips 6 und des Flachleiterrahmens 6 in eine erste Kunststoffschicht15, ohne dass Verbindungselemente zwischen den Kontaktflächen 46 und 36 auf der Oberseite 10des Leistungshalbleiterchips 6 mit den Außenflachleitern 33 vorhanden sind. In diesem Fertigungszustandwäre das Leistungshalbleiterbauteil nicht funktionsfähig oder testbar. Allerdings hat dieserZwischenschritt den Vorteil, dass keinerlei Bonddrähte vorhanden sind, die beim Einbringen derersten Kunststoffschicht verschoben oder beschädigt werden könnten. Ferner ist die Gefahr derLunkerbildung ebenfalls vermindert, da keine Hohlräume oder Zwischenräume bei dieser erstenKunststoffgehäuseschicht aufzufüllen sind. Erst mit dem nächsten Schritt wird ein Zugriff aufdie Kontaktflächen 36 und 46 auf der Oberseite 10 des Halbleiterchips 6 möglich und gleichzeitigein Zugriff auch auf die Flachleiter 33, soweit sie innerhalb der Kunststoffschicht 15 verankertsind, möglich. Ferner zeigt Fig. 3 einen weiteren Vorteil dieser vorgezogenen Ausbildung einerKunststoffschicht 15. Es kann eine vollkommen ebene bzw. planparallele Oberseite 19 gebildet werden,die planparallel zu der Unterseite 18 der Kunststoffschicht 15 angeordnet ist und verwendetwerden kann, um darauf eine Umverdrahtungslage aus einer strukturierten Metallschicht mit entsprechenden Verbindungselementen auszubilden.
[0058] Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erste Kunststoffschicht 15 gemäßFig. 3 nach Strukturieren der Kunststoffschicht 15, indem von der planparallelen Oberseite 19aus Durchgangsöffnungen 48 zu den Flachleitern 33 geschaffen werden, deren Breite b sich nachden zu schaltenden oder zu steuernden Strömen richtet. Außerdem werden Durchgangsöffnungen 47zu den Kontaktflächen 46 und 36 auf der Oberseite 10 des Leistungshalbleiterchips 6 geschaffen, derenflächige Erstreckung sich nach der flächigen Erstreckung der entsprechenden Kontaktflächen 46und/oder 36 richtet.
[0059] Fig. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erste Kunststoffschicht 15 gemäßFig. 4 nach Auffüllen der Durchgangsöffnungen 47 und 48 mit einem leitenden Material zu Durchkontakten25. Dabei entstehen unterschiedliche Durchkontakte 25 mit unterschiedlichen Tiefen und Breiten,je nachdem ob Durchkontakte 25 zu den Flachleitern 33 zu schaffen sind oder Durchkontakte 25zu den auf der Oberseite 10 des Leistungshalbleiterchips 6 gelegenen Kontaktflächen 46 bzw.36 entstehen sollen. Bei dem Auffüllen der Durchgangsöffnungen 48 und 47 kann es zu unterschiedlichdicken Beschichtungen auf der planparallelen Oberseite 19 kommen. Diese unterschiedlich dickenBeschichtungen können jedoch durch Abtragung eingeebnet werden, so dass wiederum eine planparalleleOberseite 19 aus koplanaren Flächen der Durchkontakte 25 und der ersten Kunststoffschicht 15für eine Umverdrahtungslage zur Verfügung stehen. Teilweise können jedoch auch diese überhöhtenAbscheidungen auf der Oberseite 19 bereits eingesetzt werden, um anschließend eine Strukturierungdieser auf der Oberseite 19 beim Auffüllen der Durchgangsöffnungen 47 und 48 entstehenden Metallschichtzu entsprechenden Verbindungselementen durchzuführen und auf einen Planisierungsschritt zu verzichten.
[0060] Fig. 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erste Kunststoffschicht 15 gemäßFig. 5 nach Aufbringen einer Umverdrahtungslage 24 auf die planparallele Oberseite 19 der erstenKunststoffschicht 15. Dazu kann zunächst auf der planparallelen Oberseite 19 eine durchgängigemetallische Schicht abgeschieden werden und anschließend kann diese zu einer strukturierten Metallschicht24 geätzt oder abgetragen werden. In jedem Fall ist es möglich, mit dieser Umverdrahtungslage24 Verbindungselemente 12 zu komplettieren, die aus einem Plattenbereich 27 und jeweils zweiDurchkontakten 25 bestehen, wobei ein Durchkontakt 25 mit einem Außenkontakt 13 in Verbindungsteht und ein weiterer Durchkontakt 25 die Verbindung zu den Kontaktflächen 36 und 46 auf derOberseite 10 des Leistungshalbleiterchips 16 herstellt. Da die Schichtdicke S1 der Umverdrahtungslage24 lediglich von der Dauer einer Abscheidung einer Metallschicht auf der planparallelen Oberseite19 der ersten Kunststoffschicht 15 abhängt, kann somit die Schichtdicke S1 der Strombelastungfür das Leistungshalbleiterbauelement vollständig angepasst werden. Außerdem ist es möglich, auchunterschiedliche Schichtdicken für unterschiedliche Verbindungselemente 12 herzustellen.
[0061] Fig. 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erste Kunststoffschicht 15 gemäßFig. 6 nach Aufbringen einer zweiten Kunststoffschicht 16 unter Einbetten der Umverdrahtungslage24. Diese zweite Kunststoffschicht 16 bedeckt mit ihrer Unterseite 20 die planparallele Oberseite19 der ersten Kunststoffschicht 15, soweit sie nicht von den Plattenbereichen 27 der Verbindungselemente12 bedeckt ist. Außerdem bedeckt und schützt die zweite Kunststoffschicht 16 die Oberseiten50 der Plattenbereiche 27 der Verbindungselemente 12, soweit die Schichtdicke S1 der Plattenbereiche27 geringer ist, als die Schichtdicke D der zweiten Kunststoffschicht 16 des Gehäuses 14 des Leistungshalbleiterbauelements1.
[0062] Mit dieser Ausführungsform lassen sich planare Umverdrahtungen eines Leistungs-MOSFETmit Source- und Gateelektrode auf der Chipoberseite und Drainelektrode auf der Chiprückseite ineinem so genannten Super-SO-Gehäuse realisieren. Hierzu wurde zunächst der Leistungshalbleiterchip6 mit dem Chipträger 28 elektrisch leitfähig und stoffschlüssig verbunden, beispielsweise mittelsDiffusionslöten, Weichlöten oder Kleben, und danach wird der Leistungshalbleiterchip 6 und derChipträger 28 mit einer ersten Kunststoffschicht 15 umgeben. Diese erste Kunststoffschicht 15aus einer Pressmasse wird erst danach strukturiert, vorzugsweise durch Laserablation oder durchein Ätz- oder Anlöseverfahren. Außerdem kann die Strukturierung auch bereits beim Einbettendurch ein entsprechend ausgebildetes Werkzeug verwirklicht werden.
[0063] Zur Herstellung der Umverdrahtungslage 24 kann zunächst eine metallische Keimschichtauf der nun strukturierten ersten Kunststoffschicht 15 abgeschieden werden, damit anschließendeine galvanische oder chemische Abscheidung des jeweiligen Kontaktmetalls für die Durchkontaktewie Aluminium, Kupfer oder Nickel, in den jeweiligen vorbereiteten Durchgangsöffnungen 47 und48 erfolgen kann. Die Umverdrahtungslage 24 auf der ersten Kunststoffschicht 15 kann auch alsDrahtbondfläche oder als weitere Chipträgerfläche für eine Multichipmontage (MCM) genutzt werden.
[0064] Bei der Herstellung der zweiten Kunststoffschicht 16 wird diese mit ihrer Unterseite20 auf die erste Kunststoffschicht 15 aufgesetzt. Bei unterschiedlicher Dicke der Ausführung der Plattenbereiche27 der Verbindungselemente 12 ist es auch möglich, dass auf die Elektroden des Leistungshalbleiterchips6 von der Leistungshalbleiterbauteiloberfläche 32, die von der Oberseite 21 der zweiten Kunststoffschicht16 gebildet wird, zugegriffen werden kann. Dieses wird in der zweiten Ausführungsform der Erfindunggezeigt.
[0065] Fig. 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauteil 2gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie inden vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht nähererörtert. Der Unterschied der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 8 zu der erstenAusführungsform der Erfindung gemäß Fig. 7 liegt darin, dass die Plattenbereiche 27 der Verdrahtungselemente12 unterschiedliche Dicken S1 und S2 aufweisen. Während die geringere Dicke S1 für Signalverbindungselementeeingesetzt wird, ist die größere Dicke S2 geeignet, um in dieser Ausführungsform der Erfindungeinen Zugriff auf die Sourceelektrode S des Leistungshalbleiterbauteils 2 von der Oberseite32 des Leistungshalbleiterbauteils 2 aus im kunststofffreien Bereich 31 der strukturierten Metallschicht24 zu haben.
[0066] Fig. 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauteil 3gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Der Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen derErfindung liegt darin, dass die Sourceelektrode S des Leistungshalbleiterchips 6 über einenPlattenbereich 27 eines Verbindungselementes 12 mit Durchkontakten 25 mit dem Chipträger 28in einer ersten Kunststoffschicht 15 verbunden ist. In einer zweiten Kunststoffschicht 16 istder Leistungshalbleiterchip 6 selbst angeordnet, der von einer dritten Kunststoffschicht 17bedeckt wird.
[0067] In der dritten Kunststoffschicht 17 ist eine weitere Umverdrahtungslage 34 angeordnet, dieeinen weiteren Plattenbereich 27 eines Verbindungselementes 12 aufweist. Der weitere Plattenbereich27 des Verbindungselementes 12 in der dritten Kunststoffschicht 17 bildet eine Verbindung zwischender Drainelektrode D auf der Rückseite 11 des Leistungshalbleiterchips 6 über einen Durchkontakt26 und einen Plattenbereich 27 in der zweiten Kunststoffschicht 16 sowie über einen weiterenDurchkontakt 25 in der ersten Kunststoffschicht 15 mit einem Flachleiter 33. Somit ist nun dieSourceelektrode S mit der Außenkontaktfläche 49 des Leistungshalbleiterbauteils 3 verbundenund das Gehäuse 14 besteht aus drei übereinander gestapelten und miteinander verbundenen Kunststoffschichten15, 16 und 17, wobei die Unterseite 22 der dritten Kunststoffschicht 17 auf der Oberseite 21der zweiten Kunststoffschicht 16 fixiert ist und die Oberseite 23 der dritten Kunststoffschicht17 die Oberseite 32 des Leistungshalbleiterbauteils bildet.
[0068] Fig. 10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauteil 4gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindungsind drei Kunststoffschichten 15, 16 und 17 übereinander angeordnet, wobei dieses Leistungshalbleiterbauelementeine Brückenschaltung 40 darstellt, bei dem in der ersten Kunststoffschicht 15 ein integraler Leistungshalbleiterchip8 angeordnet ist, der zwei High-Side-Schalter 41 und 42 in einem gemeinsamen Halbleiterkörper45 integriert. Während die Rückseite 11 dieses integrierten Leistungshalbleiterchips 8 einegemeinsame Drainelektrode D aufweist, sind auf der Oberseite 10 des integrierten Leistungshalbleiterchips8 zwei getrennte Sourceelektroden S und zwei hier nicht gezeigte getrennte Gateelektroden angeordnet,wobei über Durchkontakte 25 die Sourceelektroden mit Plattenbereichen 27 einer Umverdrahtungslage24 auf der planparallelen Oberseite 19 der ersten Kunststoffschicht 15 elektrisch verbundensind.
[0069] Den Plattenbereichen 27 der ersten Umverdrahtungslage 24 sind zwei Low-Side-Schalter43 und 44 in Form von Leistungshalbleiterbauelementen 6 und 7 mit ihren Drainelektroden angeordnet,wobei die Source- und Gateelektroden S und G auf den Oberseiten 10 der Leistungshalbleiterchips6 und 7 zu sehen sind.
[0070] Diese sind wiederum in eine zweite Kunststoffschicht 16 eingebettet und mit Durchkontakten26 verbunden, die zu Verbindungselementen 12 gehören, die mit entsprechenden Plattenbereichen27 einer zweiten Umverdrahtungslage 34 einer strukturierten Metallschicht in der dritten Kunststoffschicht17 zusammenwirken. Mit dieser Ausführungsform der Erfindung wird gezeigt, dass MCM-Leistungshalbleiterbauteileauch in der komplexen Ausführungsform einer Vollbrückenschaltung möglich sind. Derartige Multi-Chip-Montagen(MCM) werden hier ohne zusätzlichen Spacer realisiert, wie er sonst bei derartigen Leistungshalbleiterbauteilenüblich ist, vielmehr übernimmt die Funktion eines Abstandshalters bzw. Spacers eine der vorgesehenen Kunststoffschichten.Es ergibt sich damit eine CoC-Montage (Chip on Chip), die beliebig wiederholt werden kann, wobeider Spritzgussprozess beliebig oft anwendbar ist. Dabei wird jeweils das Einbetten in eine Kunststoffschichtvor einem elektrischen Verbinden über Verbindungselemente durchgeführt.
[0071] Fig. 11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauteil 5gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird auf eine dritte Kunststoffschicht verzichtet und dafür eineKombination aus der bisher beschriebenen Technologie und einer herkömmlichen Bonddraht- bzw.Bondbandtechnik zur Stapelung von Halbleiterchips vorgesehen. Dieses Leistungshalbleiterbauteil5 unterscheidet sich von dem Leistungshalbleiterbauteil 4 gemäß der vierten Ausführungsform derErfindung dadurch, dass in der zweiten Kunststoffschicht 16 zwar auch ein Leistungshalbleiterchip6 auf einem Halbleiterchip gestapelt wird, jedoch besteht der Basisleistungshalbleiterchip auseinem JFET auf Siliziumkarbidbasis, wobei die Source des JFET 9 mit der Drainelektrode D desgestapelten Leistungshalbleiterchips 6 verbunden ist. Die Drain des JFET 9 ist mit dem Chipträger28 elektrisch und stoffschlüssig verbunden.
[0072] Die erste Kunststoffschicht 15 weist demnach die JFET 9 auf und die zweite Kunststoffschicht16 weist einen gestapelten Leistungshalbleiterchip 6 auf, dessen Steuerelektrode G über einen Bonddraht37 mit einem entsprechenden Oberseitenbereich 29 einer Bonddrahtanschlussfläche 30 eines Plattenbereiches27 der Umverdrahtungslage 24 verbunden ist, wobei der Oberseitenbereich 29 über einen Durchkontakt25 in der ersten Kunststoffschicht 15 mit einem entsprechenden Flachleiter 33 elektrisch inVerbindung steht. Die großflächige Sourceelektrode S auf der Oberseite 10 des Leistungshalbleiterchips6 ist über ein Bondband 39 mit einem Plattenbereich 27 eines Verbindungselements 12 elektrischverbunden, wobei dieses Verbindungselement 12 gleichzeitig die Source der JFET 9 mit einem Außenflachleiter33 des Leistungshalbleiterbauteils 5 verbindet.
[0073] Fig. 12 zeigt ein Schaltbild einer Brückenschaltung aus zwei Halbbrücken.
[0074] Fig. 13 zeigt das Schaltbild einer Kaskodenschaltungsanordnung aus einem SiC-JFET undeinem Leistungs-MOSFET.
[0075] Fig. 14 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauteil 51einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Dieses Leistungshalbleiterbauteil 51 unterscheidet sichvon den ersten fünf Ausführungen (1 bis 5) dadurch, dass hier ein Gehäuse 14 des FPAK-Typs (fullpackage) eingesetzt wird. Dieser Gehäusetyp weist allseitig Kunststoffflächen auch auf der Unterseite38 des Gehäuses 14 auf. Um die Elektroden S, D und G des Leistungshalbleiterchips 6 von außen zuerreichen, ragen entsprechende Flachleiter 33 seitlich aus dem Kunststoffgehäuse 14 heraus. Derschichtweise Aufbau des Kunststoffgehäuses 14 ist auch in diesem Kunststoffgehäuse 14 verwirklicht. Dazuweist das Kunststoffgehäuse 14 eine erste Kunststoffschicht 15 auf, in welcher die Flachleiter33 verankert sind, und in welcher der Leistungshalbleiterchip 6 eingebettet ist. Die zweiteKunststoffschicht 16 umhüllt allseitig die erste Kunststoffschicht 15 und bildet die Außenkontur desKunststoffgehäuses 14.

2 Leistungshalbleiterbauteil (2. Ausführungsform)3 Leistungshalbleiterbauteil (3. Ausführungsform)4 Leistungshalbleiterbauteil (4. Ausführungsform)5 Leistungshalbleiterbauteil (5. Ausführungsform)6 Leistungshalbleiterchip7 Leistungshalbleiterchip8 integraler Leistungshalbleiterchip9 SiC-JFET oder passives Bauelement10 Oberseite des Leistungshalbleiterchips11 Rückseite des Leistungshalbleiterchips12 Verbindungselement13 Außenkontakt14 Kunststoffgehäuse15 Kunststoffschicht des Gehäuses16 Kunststoffschicht des Gehäuses17 Kunststoffschicht des Gehäuses18 Unterseite der Kunststoffschicht 1519 planparallele Oberseite der Kunststoffschicht 1520 Unterseite der Kunststoffschicht 1621 planparallele Oberseite der Kunststoffschicht 1622 Unterseite der Kunststoffschicht 1723 planparallele Oberseite der Kunststoffschicht 1724 1. strukturierte Metallschicht bzw. Umverdrahtungslage25 Durchkontakt durch untere Kunststoffschicht26 Durchkontakt durch mittlere oder obere Kunststoffschicht27 Plattenbereich28 Chipträger29 Oberseitenbereich mit Bonddraht30 Bonddrahtanschlussfläche31 kunststofffreier Bereich der Metallschicht32 Oberseite des Leistungshalbleiterbauteils33 Flachleiter bzw. Außenflachleiter34 2. strukturierte Metallschicht bzw. Umverdrahtungslage35 Flachleiterrahmen36 Kontaktfläche37 Bonddraht38 Unterseite des Leistungshalbleiterbauteils bzw. des Gehäuses39 Bondband40 Brückenschaltung41 High-Side-Schalter42 High-Side-Schalter

43 Low-Side-Schalter44 Low-Side-Schalter45 Halbleiterkörper46 große Kontaktfläche47 Durchgangsöffnung zu Kontaktflächen48 Durchgangsöffnung zu Außenflachleitern49 Außenkontaktfläche50 Oberseite von Plattenbereichen51 Leistungshalbleiterbauteil (6. Ausführungsform)D Drainelektrode bzw. DrainanschlussG Gateelektrode bzw. GateanschlussS Sourceelektrode bzw. SourceanschlussS1 SchichtdickeS2 SchichtdickeD Dicke des ChipträgersB Breite von Durchgangsöffnungen 48D Schichtdicke der 2. Kunststoffschicht