Patent WO-2022096226-A3 (WO)
Title: Halbleitermodul mit zumindest einem halbleiterelement und entsprechendes herstellungsverfahren
Inventor: KNEISSL PHILIPP
IPC: H01L23/373
Filed: 2021-10-11
Abstract: Die Erfindung betrifft ein Halbleitermodul (2) mit zumindest einem Halbleiterelement (4) (beispielsweise einem Leistungshalbleiterelement für den Einsatz in einem Stromrichter), wobei das Halbleiterelement (4) ein Kontaktierungselement (18) aufweist, wobei das Kontaktierungselement (18) des Halbleiterelements (4) über eine Verbindungsschicht (20) stoffschlüssig mit einer metallischen Oberfläche (14) (die beispielsweise Teil eines Substrats (6) ist, das eine dielektrische Materiallage (8) sowie zumindest eine Metallisierung (10) mit der metallischen Oberfläche (14) umfasst) verbunden ist. Die stoffschlüssige Verbindung wird beispielsweise durch Löten oder Sintern hergestellt. Um das Halbleitermodul (2), im Vergleich zum Stand der Technik, einfacher und zuverlässiger zu fertigen, wird vorgeschlagen, dass die metallische Oberfläche (14) eine Kavität (22) aufweist, in welcher die Verbindungsschicht (20) angeordnet ist, wobei das Kontaktierungselement (18) die Kavität (22) zumindest teilweise überlappt. Damit wird Verkippen des Halbleiterelements (4) während der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung verhindert und insbesondere eine Weiterverarbeitung durch Bonden, beispielsweise Drahtbonden, einfacher und zuverlässiger erfolgen kann. Die Kavität (22) weist zumindest eine Aussparung (32) auf, über welche die Kavität (22) während der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung, beispielsweise während eines Lötvorgangs, entlüftet wird bzw. welche einen Gasaustausch mit der umgebenden Atmosphäre ermöglicht. Exemplarisch können Aussparungen (32) im Bereich der Ecken einer rechteckigen Grundfläche (22a) der Kavität (22) angeordnet sein. Alternativ kann eine Seitenwand (22b) der Kavität (22) teilweise über das Kontaktierungselement (18) hinausstehen, wodurch an den Kanten des Kontaktierungselements (18) jeweils Aussparungen (32) ausgebildet werden, welche den Gasaustausch mit der umgebenden Atmosphäre, beispielsweise während eines Lötvorgangs, ermöglichen. Das Kontaktierungselement (18) kann die Kavität (22) zumindest an zwei gegenüberliegenden Seiten (24, 26) und/oder vollständig überlappen. Das Kontaktierungselement (18) kann unmittelbar auf der metallischen Oberfläche (14) aufliegen oder alternativ kann sich die Verbindungsschicht (20) vollständig über das Kontaktierungselement (18) erstrecken. Eine Seitenwand (22b) der Kavität (22) kann eine zumindest teilweise umlaufende Fase (28) aufweisen, d.h. eine zumindest teilweise Abschrägung der Seitenwand (22b) der Kavität (22), die ermöglicht, dass beispielsweise ein Lot leichter der Seitenwand (22b) der Kavität (22) hochsteigt und die das Benetzen der Seitenwand (22b) mit der Verbindungsschicht (20) erleichtert. Die Kavität (22) kann ein Auflageelement (36) umfassen, das beispielsweise inselartig und im Wesentlichen mittig in der Kavität (22) angeordnet ist, wobei durch eine direkte Kontaktierung des Kontaktierungselements (18) mit dem, insbesondere aus Kupfer hergestellten, Auflageelement (36) eine verbesserte thermische Anbindung, insbesondere in einem Hauptwärmepfad, erreicht wird.