半导体模块装置的制作方法

本公开涉及一种半导体模块装置。

背景技术：

1、功率半导体模块装置通常包括布置在外壳中的至少一个衬底。包括多个可控制的半导体元件(例如，igbt、mosfet、hemt等)的半导体装置可以布置在至少一个衬底中的每个衬底上。每个衬底通常包括衬底层(例如，陶瓷层)、沉积在衬底层的第一侧的第一金属化层、以及沉积在衬底层的第二侧的第二金属化层。可控制的半导体元件安装在例如第一金属化层上，该第一金属化层通常是结构化的层。就是说，第一金属化层不是连续的层，但是包括位于层的不同区段之间的凹陷。单个区段的尺寸和形状通常取决于不同的方面，例如，特定的设计规范。由于功率半导体模块的总体成本，显著增加衬底的尺寸通常不是所期望的。然而，如果在保持衬底的尺寸尽可能小的同时集成密度增加，则在第一金属化层的至少一些区段中，尤其是在提供相当小的供电流流过的截面面积的区域中，电流密度可以显著增加。

2、需要一种提供增加的载流量并且可以容易地且以低成本生产的功率半导体模块装置。

技术实现思路

1、一种功率半导体模块装置包括：衬底，该衬底包括电介质绝缘层以及布置在电介质绝缘层的第一表面上的第一金属化层；至少一个半导体主体，该至少一个半导体主体布置在第一金属化层上并且通过导电连接层附接到第一金属化层；以及至少一个导电元件，该至少一个导电元件布置在第一金属化层上，其中，第一金属化层是包括多个不同的子区段的结构化的层，第一金属化层在竖直方向上具有均匀的厚度，其中，该竖直方向垂直于电介质绝缘层的第一表面，至少一个导电元件中的每个导电元件布置在子区段的子区域上并且覆盖该子区段的子区域，从而增加相应的子区段的子区域的截面面积，并且至少一个导电元件中的每个导电元件包括导电连接层，在导电连接层上没有布置半导体主体。

2、一种用于形成功率半导体模块装置的方法包括：通过导电连接层将至少一个半导体主体附接到衬底的第一金属化层，该衬底包括电介质绝缘层和第一金属化层；以及在第一金属化层上形成至少一个导电元件，其中，第一金属化层是包括多个不同的子区段的结构化的层，第一金属化层在竖直方向上具有均匀的厚度，其中，该竖直方向垂直于电介质绝缘层的第一表面，至少一个导电元件中的每个导电元件形成在子区段的子区域上并且覆盖该子区段的子区域，从而增加相应的子区段的子区域的截面面积，并且至少一个导电元件中的每个导电元件包括导电连接层，在导电连接层上没有布置半导体主体。

3、可以参考以下附图和描述更好地理解本发明。图中的部件不一定是按比例的，相反将重点放在说明本发明的原理上。此外，在图中，类似的附图标记在不同视图中指代对应的部分。

技术特征：

1.一种功率半导体模块装置，包括：

2.根据权利要求1所述的功率半导体模块装置，其中，

3.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块装置，其中，所述至少一个导电元件(80)中的每个导电元件在垂直于所述竖直方向(y)的水平方向上具有第三宽度(w80)，其中，所述第三宽度(w80)小于所述每个导电元件安装在其上的相应的所述子区域在所述同一水平方向上的宽度。

4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的功率半导体模块装置，其中，所述导电连接层(30)是焊料层、导电粘合剂的层、或者烧结金属粉末的层。

5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的功率半导体模块装置，其中，将所述至少一个半导体主体(20)附接到所述第一金属化层(111)的至少一个所述导电连接层(30)中的每个导电连接层由与所述至少一个导电元件(80)的至少一个所述导电连接层(30)中的每个导电连接层相同的材料组成。

6.根据前述权利要求中的任何一项所述的功率半导体模块装置，其中，所述至少一个导电元件(80)中的至少一个导电元件还包括金属箔或板(32)，其中，至少一个所述金属箔或板(32)中的每个金属箔或板通过至少一个所述导电连接层(30)中的相应的所述导电连接层附接到所述第一金属化层(111)。

7.根据权利要求6所述的功率半导体模块装置，其中，

8.根据前述权利要求中的任何一项所述的功率半导体模块装置，其中，所述至少一个导电元件(80)在所述竖直方向(y)上的厚度(d80)是至少10μm或至少50μm。

9.根据权利要求6至8中的任何一项所述的功率半导体模块装置，其中，所述第一金属化层(111)包括第一热膨胀系数cte1，所述金属箔或板(32)包括第二热膨胀系数cte2，并且其中，0.9*cte1<cte2<1.1*cte1。

10.一种用于生产功率半导体模块装置的方法，其中，所述方法包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中，将所述至少一个半导体主体(20)附接到所述第一金属化层(111)的步骤与在所述第一金属化层(111)上形成所述至少一个导电元件(80)的步骤同时执行。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，

13.根据权利要求10至12中的任何一项所述的方法，其中，在所述第一金属化层(111)上形成所述至少一个导电元件(80)的步骤包括：通过所述导电连接层(30)将至少一个金属箔或板(32)附接到所述第一金属化层(111)。

技术总结一种功率半导体模块装置包括：衬底，其包括电介质绝缘层以及布置在电介质绝缘层的第一表面上的第一金属化层；至少一个半导体主体，其布置在第一金属化层上并且通过导电连接层附接到第一金属化层；以及至少一个导电元件，其布置在第一金属化层上，其中，第一金属化层是包括多个不同的子区段的结构化的层，第一金属化层在竖直方向(y)上具有均匀的厚度，其中，该竖直方向(y)垂直于电介质绝缘层的第一表面，至少一个导电元件中的每个导电元件布置在子区段的子区域上并且覆盖该子区段的子区域，从而增加相应的子区段的子区域的截面面积，并且至少一个导电元件中的每个导电元件包括在其上没有布置半导体主体的导电连接层。技术研发人员：C·拜尔,M·比尔格,U·诺尔滕,M·埃瑟特受保护的技术使用者：英飞凌科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12