載體、半導(dǎo)體模塊及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及載體、半導(dǎo)體模塊及用于制備這些的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體模塊在工作期間例如在半導(dǎo)體芯片中或者在承載了高電流密度的導(dǎo)電連接中可以產(chǎn)生大量的熱。所生成的熱使得在半導(dǎo)體器件中包含有熱沉成為必需，其中該熱沉可以吸收所生成的熱。確保在熱沉與那些產(chǎn)生熱的半導(dǎo)體模塊有源部分之間的最佳熱連接可以是所期望的。提供最佳熱連接可以包括在熱沉與有源部分之間提供導(dǎo)熱脂層，其中該導(dǎo)熱脂層具有最佳厚度。
【附圖說明】
[0003]附圖被包括以提供對各方面的進一步理解以及被合并在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖圖示了各方面并且與描述一起用來解釋各方面的原理。通過參照下面的詳細描述，其他方面以及各方面的許多預(yù)期優(yōu)點將被容易地視為它們變得更好理解。附圖的各元件不必相對于彼此成比例。相同的附圖標(biāo)記可以指明對應(yīng)相同的部分。
[0004]圖1示出了包括半導(dǎo)體芯片承載面積的載體的頂面。
[0005]圖2A示出了圖1的載體的背面。
[0006]圖2B示出了包括若干溝槽形式的表面結(jié)構(gòu)化的載體的背面。
[0007]圖2C示出了圖2B的載體沿著線A-A'的橫截面視圖。
[0008]圖3A示出了載體的另外示例的背面。圖3A的該載體背面包括若干凹坑形式的表面結(jié)構(gòu)化。
[0009]圖3B示出了圖3A的載體沿著線B-B'的橫截面視圖。
[0010]圖4A示出了載體的另外示例的背面。圖4A的該載體背面包括溝槽和凹坑這兩種形式的表面結(jié)構(gòu)化。
[0011]圖4B示出了載體的另外示例的背面。該圖4B的載體背面包括凹坑。
[0012]圖5A示出了半導(dǎo)體模塊的示例的側(cè)視圖。
[0013]圖5B示出了半導(dǎo)體模塊的另外示例的側(cè)視圖。
[0014]圖6示出了半導(dǎo)體模塊的另外示例的側(cè)視圖。圖6的該半導(dǎo)體模塊包括熱沉，該熱沉包括在第一熱沉表面上的表面結(jié)構(gòu)化，其中該第一熱沉表面面對該半導(dǎo)體模塊的載體。
[0015]圖7示出了半導(dǎo)體模塊的另外示例的側(cè)視圖。圖7的該半導(dǎo)體模塊包括底板。
[0016]圖8示出了直接銅接合基板的側(cè)視圖。
[0017]圖9示出了用于制備半導(dǎo)體模塊的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]在下面的詳細描述中，參照了圖示在其中可以實踐本公開的特定方面的附圖。在這方面，方向性術(shù)語，諸如“頂部”、“底部”、“正面”、“背面”等，可以參照被描述的附圖的取向而使用。由于所描述器件的部件可以被定位在數(shù)個不同取向上，因此方向性術(shù)語可以用于例證目的而決不是限制性的。
[0019]被概述的各種方面可以被體現(xiàn)為各種形式。下面的描述通過例證的方式示出了在其中可以實踐各方面的各種組合方式和配置。其被理解為所描述的方面和/或示例僅是示例并且可以利用其他的方面和/或示例而且在不脫離本公開范圍的情況下可以做出結(jié)構(gòu)和功能修改。下面的詳細描述因此不認為是限制性意義，并且本公開的范圍由所附的權(quán)利要求限定。此外，盡管可以關(guān)于若干實現(xiàn)方式的僅一個而公開示例的特別特征或方面，但當(dāng)它是期望的并且對于任何給定或特別應(yīng)用可以是有利的時，這種特征或方面可以與其他實現(xiàn)方式的一個或多個其他特征或方面相組合。
[0020]將會意識到為了簡單和易于理解的目的，在此所描繪的特征和/或元件可以相對于彼此被圖示為具有特別尺寸。所述特征和/或元件的實際尺寸可以與在此所示的不同。[0021 ] 如在說明書中所采用的，術(shù)語“連接”、“耦合”、“電連接”和/或“電耦合”并不意味著意指元件必須直接耦合在一起。在“連接”、“耦合”、“電連接”和/或“電耦合”的元件之間可以提供中間元件。
[0022]關(guān)于例如在對象的表面“之上”或“上”所形成或設(shè)置的材料層所使用的詞語“之上”或“上”，在此可以用于意味著所述材料層可以被設(shè)置為(例如形成為、沉積為等)“直接在其上”，例如與所默示的表面直接接觸。關(guān)于例如在表面“之上”或“上”所形成或設(shè)置的材料層所使用的詞語“之上”或“上”還可以在此用于意味著所述材料層可以被設(shè)置為(例如形成為、沉積為等)“間接在”所默示的表面上，其中具有例如被布置在所默示的表面與所述材料層之間的一個或多個附加層。
[0023]就用在詳細描述或權(quán)利要求中的術(shù)語“包括”、“含有”、“具有”或者其其他變形方面來說，這種術(shù)語意在以與術(shù)語“包含”類似的方式是包括性的。而且，術(shù)語“示例性”僅意味著作為示例，而非最佳或最優(yōu)的。
[0024]在此描述了半導(dǎo)體模塊、載體和用于制造半導(dǎo)體模塊和載體的方法。結(jié)合所描述的半導(dǎo)體模塊或載體做出的注釋還可以適用于對應(yīng)方法并且反之亦然。例如，當(dāng)描述半導(dǎo)體模塊或載體的特定部件時，制造該半導(dǎo)體模塊或載體的對應(yīng)方法可以包括以合適方式提供該部件的動作，甚至當(dāng)這種動作未在附圖中明確描述或圖示時。如果技術(shù)上可能那么所描述方法的各動作的順序次序可以調(diào)換。方法的至少兩個動作可以至少部分地同時執(zhí)行。一般而言，在此所描述的各種示例性方面的特征可以相互組合，除非另有明確說明。
[0025]根據(jù)本公開的半導(dǎo)體模塊可以包括一個或多個半導(dǎo)體芯片。所述半導(dǎo)體芯片可以具有不同類型并且可以由不同技術(shù)制造。例如，所述半導(dǎo)體芯片可以包括集成電氣、光電或機電電路或者無源器件。所述集成電路可以被設(shè)計為邏輯集成電路、模擬集成電路、混合信號集成電路、功率集成電路、存儲器電路、集成無源器件、微機電系統(tǒng)等。所述半導(dǎo)體芯片可以由任何合適的半導(dǎo)體材料制造，例如S1、SiC、SiGe、GaAs、GaN等的至少一種。此外，所述半導(dǎo)體芯片可以包含不是半導(dǎo)體的無機和/或有機材料，例如絕緣體、塑料、金屬等的至少一種。所述半導(dǎo)體芯片可以被封裝或者未被封裝。
[0026]特別地，一個或多個半導(dǎo)體芯片可以包括功率半導(dǎo)體。功率半導(dǎo)體芯片可以具有垂直結(jié)構(gòu)，即所述半導(dǎo)體芯片可以被制備為電流可以在垂直于該半導(dǎo)體芯片主面的方向上流動。具有垂直結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體芯片在它的兩個主面上，即在它的頂面和底面上可以具有電極。特別地，功率半導(dǎo)體芯片可以具有垂直結(jié)構(gòu)并且在兩個主面上可以具有負載電極。例如，所述垂直功率半導(dǎo)體芯片可以被配置為功率MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、IGBT(絕緣柵雙極晶體管)、JFET(結(jié)型柵場效應(yīng)晶體管)、超結(jié)器件、功率雙極晶體管等。功率MOSFET的源電極和柵電極可以位于一個面上，而該功率MOSFET的漏電極可以被布置在另一面上。此外，在此所描述的器件可以包括集成電路以控制所述功率半導(dǎo)體芯片的集成電路。
[0027]半導(dǎo)體芯片可以包括接觸焊盤(或者接觸端子)，其可以允許與在半導(dǎo)體芯片中所包含的集成電路進行電接觸。對于功率半導(dǎo)體芯片的情況，接觸焊盤可以對應(yīng)于柵電極、源電極或漏電極。所述接觸焊盤可以包括可以被應(yīng)用到該半導(dǎo)體材料的一個或多個金屬和/或金屬合金層。該金屬層可被制造為具有任何期望的幾何形狀和任何期望的材料組成。
[0028]根據(jù)本公開的半導(dǎo)體模塊可以包括載體或基板。該載體可以被配置為在電子部件和/或布置在載體之上的半導(dǎo)體芯片之間提供電互連從而使得電子電路可以被形成。在這方面，該載體可以類似于印刷電路板(PCB)動作。該載體的材料可以被選擇為支持在該載體之上所布置的電子部件的冷卻。該載體可以被配置為攜帶高電流并且提供高電壓隔離，例如一直到數(shù)千伏。該載體可以進一步被配置為在一直到150°C、特別地一直到200°C或者甚至更高的溫度下工作。由于所述載體特別地可以在電力電子器件中采用，它還可以被稱為“電力電子器件基板”或者“電力電子器件載體”。
[0029]該載體可以包括電絕緣核心，其可以包含陶瓷材料或者塑料材料的至少一個。例如，該電絕緣核心可以包括氧化鋁、氮化鋁、氧化鈹?shù)鹊闹辽僖粋€。該載體可以具有一個或多個主表面，其中至少一個主表面可以被形成從而使得一個或多個半導(dǎo)體芯片可以被布置于其上。特別地，該基板可以包括第一主表面和布置為與該第一主表面相對的第二主表面。該第一主表面和第二主表面可以是基本上相互平行的。該電絕緣核心可以具有大約50 μπι(微