载体、半导体模块及其制备方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及载体、半导体模块及用于制备这些的方法。
【背景技术】
[0002]半导体模块在工作期间例如在半导体芯片中或者在承载了高电流密度的导电连接中可以产生大量的热。所生成的热使得在半导体器件中包含有热沉成为必需，其中该热沉可以吸收所生成的热。确保在热沉与那些产生热的半导体模块有源部分之间的最佳热连接可以是所期望的。提供最佳热连接可以包括在热沉与有源部分之间提供导热脂层，其中该导热脂层具有最佳厚度。
【附图说明】
[0003]附图被包括以提供对各方面的进一步理解以及被合并在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图图示了各方面并且与描述一起用来解释各方面的原理。通过参照下面的详细描述，其他方面以及各方面的许多预期优点将被容易地视为它们变得更好理解。附图的各元件不必相对于彼此成比例。相同的附图标记可以指明对应相同的部分。
[0004]图1示出了包括半导体芯片承载面积的载体的顶面。
[0005]图2A示出了图1的载体的背面。
[0006]图2B示出了包括若干沟槽形式的表面结构化的载体的背面。
[0007]图2C示出了图2B的载体沿着线A-A'的横截面视图。
[0008]图3A示出了载体的另外示例的背面。图3A的该载体背面包括若干凹坑形式的表面结构化。
[0009]图3B示出了图3A的载体沿着线B-B'的横截面视图。
[0010]图4A示出了载体的另外示例的背面。图4A的该载体背面包括沟槽和凹坑这两种形式的表面结构化。
[0011]图4B示出了载体的另外示例的背面。该图4B的载体背面包括凹坑。
[0012]图5A示出了半导体模块的示例的侧视图。
[0013]图5B示出了半导体模块的另外示例的侧视图。
[0014]图6示出了半导体模块的另外示例的侧视图。图6的该半导体模块包括热沉，该热沉包括在第一热沉表面上的表面结构化，其中该第一热沉表面面对该半导体模块的载体。
[0015]图7示出了半导体模块的另外示例的侧视图。图7的该半导体模块包括底板。
[0016]图8示出了直接铜接合基板的侧视图。
[0017]图9示出了用于制备半导体模块的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]在下面的详细描述中，参照了图示在其中可以实践本公开的特定方面的附图。在这方面，方向性术语，诸如“顶部”、“底部”、“正面”、“背面”等，可以参照被描述的附图的取向而使用。由于所描述器件的部件可以被定位在数个不同取向上，因此方向性术语可以用于例证目的而决不是限制性的。
[0019]被概述的各种方面可以被体现为各种形式。下面的描述通过例证的方式示出了在其中可以实践各方面的各种组合方式和配置。其被理解为所描述的方面和/或示例仅是示例并且可以利用其他的方面和/或示例而且在不脱离本公开范围的情况下可以做出结构和功能修改。下面的详细描述因此不认为是限制性意义，并且本公开的范围由所附的权利要求限定。此外，尽管可以关于若干实现方式的仅一个而公开示例的特别特征或方面，但当它是期望的并且对于任何给定或特别应用可以是有利的时，这种特征或方面可以与其他实现方式的一个或多个其他特征或方面相组合。
[0020]将会意识到为了简单和易于理解的目的，在此所描绘的特征和/或元件可以相对于彼此被图示为具有特别尺寸。所述特征和/或元件的实际尺寸可以与在此所示的不同。[0021 ] 如在说明书中所采用的，术语“连接”、“耦合”、“电连接”和/或“电耦合”并不意味着意指元件必须直接耦合在一起。在“连接”、“耦合”、“电连接”和/或“电耦合”的元件之间可以提供中间元件。
[0022]关于例如在对象的表面“之上”或“上”所形成或设置的材料层所使用的词语“之上”或“上”，在此可以用于意味着所述材料层可以被设置为(例如形成为、沉积为等)“直接在其上”，例如与所默示的表面直接接触。关于例如在表面“之上”或“上”所形成或设置的材料层所使用的词语“之上”或“上”还可以在此用于意味着所述材料层可以被设置为(例如形成为、沉积为等)“间接在”所默示的表面上，其中具有例如被布置在所默示的表面与所述材料层之间的一个或多个附加层。
[0023]就用在详细描述或权利要求中的术语“包括”、“含有”、“具有”或者其其他变形方面来说，这种术语意在以与术语“包含”类似的方式是包括性的。而且，术语“示例性”仅意味着作为示例，而非最佳或最优的。
[0024]在此描述了半导体模块、载体和用于制造半导体模块和载体的方法。结合所描述的半导体模块或载体做出的注释还可以适用于对应方法并且反之亦然。例如，当描述半导体模块或载体的特定部件时，制造该半导体模块或载体的对应方法可以包括以合适方式提供该部件的动作，甚至当这种动作未在附图中明确描述或图示时。如果技术上可能那么所描述方法的各动作的顺序次序可以调换。方法的至少两个动作可以至少部分地同时执行。一般而言，在此所描述的各种示例性方面的特征可以相互组合，除非另有明确说明。
[0025]根据本公开的半导体模块可以包括一个或多个半导体芯片。所述半导体芯片可以具有不同类型并且可以由不同技术制造。例如，所述半导体芯片可以包括集成电气、光电或机电电路或者无源器件。所述集成电路可以被设计为逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、功率集成电路、存储器电路、集成无源器件、微机电系统等。所述半导体芯片可以由任何合适的半导体材料制造，例如S1、SiC、SiGe、GaAs、GaN等的至少一种。此外，所述半导体芯片可以包含不是半导体的无机和/或有机材料，例如绝缘体、塑料、金属等的至少一种。所述半导体芯片可以被封装或者未被封装。
[0026]特别地，一个或多个半导体芯片可以包括功率半导体。功率半导体芯片可以具有垂直结构，即所述半导体芯片可以被制备为电流可以在垂直于该半导体芯片主面的方向上流动。具有垂直结构的半导体芯片在它的两个主面上，即在它的顶面和底面上可以具有电极。特别地，功率半导体芯片可以具有垂直结构并且在两个主面上可以具有负载电极。例如，所述垂直功率半导体芯片可以被配置为功率MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)、JFET(结型栅场效应晶体管)、超结器件、功率双极晶体管等。功率MOSFET的源电极和栅电极可以位于一个面上，而该功率MOSFET的漏电极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电路以控制所述功率半导体芯片的集成电路。
[0027]半导体芯片可以包括接触焊盘(或者接触端子)，其可以允许与在半导体芯片中所包含的集成电路进行电接触。对于功率半导体芯片的情况，接触焊盘可以对应于栅电极、源电极或漏电极。所述接触焊盘可以包括可以被应用到该半导体材料的一个或多个金属和/或金属合金层。该金属层可被制造为具有任何期望的几何形状和任何期望的材料组成。
[0028]根据本公开的半导体模块可以包括载体或基板。该载体可以被配置为在电子部件和/或布置在载体之上的半导体芯片之间提供电互连从而使得电子电路可以被形成。在这方面，该载体可以类似于印刷电路板(PCB)动作。该载体的材料可以被选择为支持在该载体之上所布置的电子部件的冷却。该载体可以被配置为携带高电流并且提供高电压隔离，例如一直到数千伏。该载体可以进一步被配置为在一直到150°C、特别地一直到200°C或者甚至更高的温度下工作。由于所述载体特别地可以在电力电子器件中采用，它还可以被称为“电力电子器件基板”或者“电力电子器件载体”。
[0029]该载体可以包括电绝缘核心，其可以包含陶瓷材料或者塑料材料的至少一个。例如，该电绝缘核心可以包括氧化铝、氮化铝、氧化铍等的至少一个。该载体可以具有一个或多个主表面，其中至少一个主表面可以被形成从而使得一个或多个半导体芯片可以被布置于其上。特别地，该基板可以包括第一主表面和布置为与该第一主表面相对的第二主表面。该第一主表面和第二主表面可以是基本上相互平行的。该电绝缘核心可以具有大约50 μπι(微