[發明專利]用于將功率半導體模塊的第一部件粘結性地連接到功率半導體模塊的第二部件的方法

有效

• 申請號: 201710281663.9
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107452637B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 馬丁·貝克爾;羅納德·艾西爾;弗蘭克·奧斯特瓦爾德;霍爾格·烏爾里奇;加賽克·魯茨基
• 申請（專利權）人: 丹佛斯硅動力有限責任公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 郭雪茹

本發明提供了一種用于通過燒結將功率半導體模塊的第一部件粘結性地連接到功率半導體模塊的第二部件的方法，所述方法包括以下步驟：將一層未燒結的燒結材料涂覆到第一部件的預定結合表面；將第二部件設置在所述未燒結的燒結材料的表面層上；通過將壓力和/或溫度施加在預定結合表面內的局部界定的局部區域上而將第二部件附接到第一部件；處理功率半導體模塊的第一和/或第二部件和/或其它部件；和對燒結材料進行全部區域燒結。

技術領域

本發明涉及一種用于通過燒結將功率半導體模塊的第一部件粘結性地連接到功率半導體模塊的第二部件的方法。

背景技術

為了研制使用期長且穩固的功率半導體模塊，專門對于半導體的上下結合位置(即，所述半導體的頂側和下側)具有嚴格的熱電要求。半導體的下側通常與焊接頭或與燒結或滲透的焊接頭接觸。

半導體的頂側具有作為標準件的金屬噴鍍或金屬層，所述金屬噴鍍或金屬層被優化以用于厚鋁線的結合處理。盡管在半導體的頂側和下側具有強膨脹的金屬噴鍍層，然而半導體變得越來越薄以減少電損失。當前在市場上可獲得具有僅大約70μm的總厚度的功率半導體。

為了增加芯片上的頂側接觸件的可靠性，已知的是將金屬本體粘結性地直接燒結在晶片上或附接所述金屬本體并隨后燒結所述金屬本體，或者在放置處理期間將所述金屬本體定位并附接在各個芯片上，并隨后與將芯片燒結在襯底上一起在一個處理步驟中燒結所述金屬本體；尤其參照DE102011115886A1。

將金屬本體附接在襯底上或將芯片附接在襯底上用于在進一步的處理步驟期間保持金屬本體或芯片的位置。只有通過全部區域燒結步驟才能產生固定的全部區域粘性連接，所述全部區域粘性連接具有期望的高導熱和導電率的期望特性，并且還具有擴大到高溫范圍的高機械強度。

對于附接本身，已知各種可能性：

例如，芯片定位在尚沒有干燥的燒結膏上。

還已知的是借助于易揮發材料(例如，酒精)的方法，所述易揮發材料被施加到燒結高并且在燒結期間最大程度地揮發。

申請人已經還公開了一種被公開為WO2010/091660A2并被稱為“PickFix”的方法：在這種情況下，附接通過在不需要產生連續燒結的情況下銀懸浮液的預壓實來實施。然而，預壓實已經導致粘附且不會削弱隨后的燒結性。

關于該已知方法的缺點在于使用不同的連接材料，例如，粘合劑和燒結膏或燒結膏和酒精，這導致由于使用、涂施和處理多種連接材料而導致的較高、部分復雜的工作量和更高的成本。

具體地，被稱為“PickFix”的方法涉及全部區域預壓實(用于附接)和初始全部區域燒結之間的非常精細的線的風險。用于附接的處理窗因此非常小且必須小心遵從。

由DE102009020733A1、DE102009022660B3、DE102012221396A1和DE102014105462A1已知用于產生電子元件的高溫且耐溫度連接的其它方法。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種使得可以簡單地且以涉及較少工作成本的方式用待被燒結的金屬本體覆蓋半導體芯片。

該目的通過具有權利要求1的特征的方法來實現。從屬權利要求描述本發明的有利結構。

因此，本發明的基本概念在于通過以局部非常限定的方式形成的燒結，將功率半導體模塊的第一部件附接到功率半導體的第二部件。

為了進一步說明本發明，假設第一部件是半導體，而第二部件是金屬本體。然而，在其它情況下，第一部件可以是襯底，而第二部件可以是半導體。