Patent EP-3901996-A2 (EP)
Title: Verfahren zur verbindung von komponenten bei der herstellung leistungselektronischer module oder baugruppen mit direktem bonden glatter metallischer oberflächenschichten sowie entsprechendes leistungselektronsiches modul und entsprechende leistungselektronische baugruppe
Inventor: YU ZECHUN
IPC: H01L23/485
Filed: 2021-03-25
Abstract: Bei einem Verfahren zur Verbindung von Komponenten bei der Herstellung leistungselektronischer Module oder Baugruppen werden zu verbindende Flächen der Komponenten (3, 4, 5, 9) mit einer metallischen Oberflächenschicht (1) bereitgestellt oder versehen, die eine für direktes Bonden ausreichend glatte Oberfläche aufweist oder geglättet wird, um eine für direktes Bonden ausreichend glatte Oberfläche zu erhalten. Die Oberflächenschichten (1) der zu verbindenden Flächen werden dann mit einem Druck von mindestens 5 MPa bei erhöhter Temperatur gegeneinander gepresst, so dass sie sich unter Bildung einer einzigen Schicht (2) miteinander verbinden. Das Verfahren ermöglicht eine einfache und schnelle Verbindung auch von größeren Kontaktflächen, die den hohen Anforderungen leistungselektronischer Module genügt. Die zu verbindenden Komponenten können wie folgt sein: ein oder mehrere Halbleiterbauelemente (4) und ein Substrat (3); zwei miteinander zu verbindende Halbleiterbauelemente (1) (z.B. zwei Dioden (4) oder zwei MOSFETs (4)); ein oder mehrere streifenförmig ausgebildete elektrische Verbindungselemente (5) und ein Halbleiterbauelement (4) und ein Substrat (3); ein Halbleiterbauelement (4) (MOSFET) und ein Kondensator (9); ein Kondensator (9) und ein Substrat (3). Beim Verbinden eines Halbleiterbauelements (4) mit einem Substrat (3) können die Oberflächenschichten (1) vor der Verbindung strukturiert oder bereits strukturiert bereitgestellt werden, so dass nach der Verbindung einzelne Schichtbereiche der gebildeten Schicht (2) durch Zwischenräume (7) elektrisch voneinander isoliert sind, und/oder können die Oberflächenschichten (1) vor der Verbindung zur Bildung von Vertiefungen strukturiert oder bereits strukturiert bereitgestellt werden, wobei vor der Verbindung ein Isolationsmaterial (6) in ein oder mehrere der Vertiefungen der Oberflächenschichten (1) eingebracht wird, das vorzugsweise bei der Herstellung der Verbindung durch die erhöhte Temperatur aufschmilzt, z.B. ein Glasmaterial. Beim Verbinden mehrerer Halbleiterbauelemente (4) mit einem Substrat (3) können die Halbleiterbauelemente (4) aus unterschiedlichen Materialien bestehen (ein ultradünnes Halbleiterbauelement (4) aus GaN und ein ultradünnes Halbleiterbauelement (4) aus SiC) oder gleich oder unterschiedlich angeordnet sein (ein erster MOSFET (4) mit der aktiven Fläche nach unten und ein zweiter MOSFET (4) mit der aktiven Fläche nach unten oder nach oben). Bei zwei auf einem Substrat (3) nebeneinander angeordneten, gleich gerichteten MOSFETs (4) kann ein weiteres Substrat (3) über die beiden MOSFETS (4) aufgebracht werden. Beim Stapeln mehrerer MOSFETs (4) werden sie versetzt zueinander gestapelt. Die zu verbindenden Flächen der Komponenten (3, 4, 5, 9) können mit einer Oberflächenschicht (1) aus Ag oder einem Ag als Hauptbestandteil enthaltenden metallischen Material als die metallische Oberflächenschicht (1) bereitgestellt oder versehen werden. Auch andere Materialien wie beispielsweise Cu, Au, Ti, Pt oder Al können für die Oberflächenschichten (1) genutzt werden.