公开(公告)号：WO2021259536A2

公开(公告)日：2021-12-30

申请号：PCT/EP2021/061372

申请日：2021-04-30

Applicant: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

Inventor： WAGNER, Claus Florian ,  WOITON, Michael

IPC: H01L21/60 ,  H01L23/488 ,  H01L23/485 ,  H01L23/498 ,  H01L23/58 ,  H01L21/4867 ,  H01L2224/0603 ,  H01L2224/11003 ,  H01L2224/111 ,  H01L2224/1132 ,  H01L2224/11332 ,  H01L2224/11334 ,  H01L2224/11848 ,  H01L2224/119 ,  H01L2224/11901 ,  H01L2224/11903 ,  H01L2224/13082 ,  H01L2224/13083 ,  H01L2224/13124 ,  H01L2224/13139 ,  H01L2224/13144 ,  H01L2224/13147 ,  H01L2224/13157 ,  H01L2224/13169 ,  H01L2224/1318 ,  H01L2224/13294 ,  H01L2224/13339 ,  H01L2224/141 ,  H01L2224/1412 ,  H01L2224/16227 ,  H01L2224/27003 ,  H01L2224/271 ,  H01L2224/2732 ,  H01L2224/27332 ,  H01L2224/27334 ,  H01L2224/27848 ,  H01L2224/279 ,  H01L2224/27901 ,  H01L2224/27903 ,  H01L2224/29082 ,  H01L2224/29083 ,  H01L2224/29124 ,  H01L2224/29139 ,  H01L2224/29144 ,  H01L2224/29147 ,  H01L2224/29157 ,  H01L2224/29169 ,  H01L2224/2918 ,  H01L2224/29294 ,  H01L2224/29339 ,  H01L2224/3003 ,  H01L2224/30051 ,  H01L2224/301 ,  H01L2224/3012 ,  H01L2224/3016 ,  H01L2224/32227 ,  H01L2224/33181 ,  H01L2224/73203 ,  H01L2224/73253 ,  H01L2224/8184 ,  H01L2224/8384 ,  H01L23/49811 ,  H01L23/49833 ,  H01L24/11 ,  H01L24/13 ,  H01L24/14 ,  H01L24/16 ,  H01L24/27 ,  H01L24/29 ,  H01L24/30 ,  H01L24/32 ,  H01L24/33 ,  H01L24/73 ,  H01L24/81 ,  H01L24/83

Abstract: Um ein verbessertes Schaltverhalten und eine höhere maximale Stromdichte zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass in einem Verfahren zur Kontaktierung eines Leistungshalbleiters (2) auf einem Substrat (4) der Leistungshalbleiter (2) auf einer dem Substrat (4) zugewandten Seite (8) mindestens zwei elektrisch voneinander isolierte Kontaktbereiche (10, 12) aufweist, wobei die mindestens zwei elektrisch voneinander isolierten Kontaktbereiche (10, 12) des Leistungshalbleiters (2) mittels einer strukturierten, insbesondere metallischen, Verbindungsschicht (26), welche mindestens zwei Sinterschichten (20, 24, 36) umfasst, mit dem Substrat (4) stoffschlüssig verbunden werden, wobei die mindestens zwei Sinterschichten (20, 24, 36) im Wesentlichen geschlossen sind, d.h., im Gegensatz zum Siebdruck, mit einer Schablone ohne tragendes Sieb aufgetragen werden, sodass keine funktional feststellbaren Hohlräume in der Verbindungsschicht (26) vorhanden sind. Der Leistungshalbleiter (2) kann durch die Verbindungsschicht (26) mindestens 70 um, insbesondere mindestens 200 um, vom Substrat (4) beabstandet kontaktiert werden. Durch einen derartigen Abstand wird erreicht, dass auf dem Leistungshalbleiter (2) auftretende elektromagnetische Felder, welche beispielsweise im Bereich eines Guardrings (2b) auftreten, nicht merklich mit dem Substrat (4) interagieren, sodass das Schaltverhalten des Leistungshalbleiters (2) und eine Isolation im Randbereich durch eine zu große Nähe zum Substrat (4) nicht merklich beeinflusst werden, was zu einer Erhöhung der Lebensdauer führt. Eine erste Sinterschicht (20) kann auf das Substrat (4) aufgetragen und zumindest teilweise getrocknet werden und zumindest eine zweite Sinterschicht (24) kann auf die erste Sinterschicht (20) aufgetragen und zumindest teilweise getrocknet werden, wobei die mindestens zwei elektrisch voneinander isolierten Kontaktbereiche (10, 12) des Leistungshalbleiters (2) auf der zweiten Sinterschicht (24), insbesondere durch Anpressen, kontaktiert und daraufhin durch Sintern der zumindest zwei Sinterschichten (20, 24, 36) stoffschlüssig mit dem Substrat (4) verbunden werden. Dabei kann die erste Sinterschicht (20) mittels einer ersten Schablone (18) und die zweite Sinterschicht (24) mittels einer zweiten Schablone (22) aufgetragen werden, wobei die zweite Schablone (22) dicker als die erste Schablone (18) ist. Alternativ kann eine erste Sinterschicht (20) auf das Substrat (4) aufgetragen und zumindest teilweise getrocknet werden, wobei zumindest eine zweite Sinterschicht (24) auf eine Transfereinheit (38) aufgetragen und zumindest teilweise getrocknet wird, wobei die zumindest teilweise getrocknete zweite Sinterschicht (24) von der Transfereinheit (38) auf die erste Sinterschicht (20) übertragen wird, wobei die mindestens zwei elektrisch voneinander isolierten Kontaktbereiche (10, 12) des Leistungshalbleiters (2) auf der zweiten Sinterschicht (24), insbesondere durch Anpressen, kontaktiert und daraufhin durch Sintern der zumindest zwei Sinterschichten (20, 24) stoffschlüssig mit dem Substrat (4) verbunden werden. Dabei können die erste Sinterschicht (20) mittels einer ersten Schablone (18) auf das Substrat (4) und die zweite Sinterschicht (24) mittels einer zur ersten Schablone (18) spiegelsymmetrischen Schablone (40) auf die Transfereinheit (38) aufgetragen werden. Noch alternativ kann eine erste Sinterschicht (20) auf das Substrat (4) aufgetragen und zumindest teilweise getrocknet werden, wobei zumindest eine zweite Sinterschicht (24) auf einen Metallformkörper (42) aufgetragen und zumindest teilweise getrocknet wird, wobei der Metallformkörper (42) mit einer der zumindest teilweise getrockneten zweiten Sinterschicht (24) abgewandten Seite auf der ersten Sinterschicht (20) platziert wird, wobei die mindestens zwei elektrisch voneinander isolierten Kontaktbereiche (10, 12) des Leistungshalbleiters (2) auf der zweiten Sinterschicht (24), insbesondere durch Anpressen, kontaktiert und daraufhin durch Sintern der zumindest zwei Sinterschichten (20, 24) stoffschlüssig mit dem Substrat (4) verbunden werden. Dabei kann der Metallformkörper (42) zumindest zwei Metallplättchen (42a, 42b) umfassen, wobei die zumindest eine zweite Sinterschicht (24) mittels zumindest einer ersten Schablone (18) auf die zumindest zwei Metallplättchen (42a, 42b) des Metallformkörpers (42) aufgetragen wird. Der Leistungshalbleiter (2) kann auf der dem Substrat (4) abgewandten Seite (16) einen dritten Kontaktbereich (14) aufweisen, welcher stoffschlüssig mit einem, insbesondere mehrlagigen, weiteren Substrat (48) verbunden ist, wobei die zwei elektrisch voneinander isolierten Kontaktbereiche (10, 12) über jeweils mindestens ein Verbindungselement (50, 52), insbesondere stoffschlüssig, mit dem weiteren Substrat (48) verbunden sind. Das Leistungshalbleitermodul (44) kann in einem Stromrichter umfasst sein.