本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的方法，所述半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)至少具有基礎(chǔ)元件和半導(dǎo)體，其中所述半導(dǎo)體借助于燒結(jié)層固定在基礎(chǔ)元件上。本發(fā)明還涉及一種半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)至少由基礎(chǔ)元件和半導(dǎo)體構(gòu)成?；A(chǔ)元件例如作為基板或底板存在?；A(chǔ)元件可以用作冷卻體，通過該冷卻體把聚集在半導(dǎo)體上的熱量導(dǎo)出至半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的環(huán)境中。半導(dǎo)體應(yīng)該優(yōu)選無焊接地，即在不存在焊料的情況下固定在基礎(chǔ)元件上。為此，設(shè)置了至少一個燒結(jié)層，該燒結(jié)層位于半導(dǎo)體和基礎(chǔ)元件之間。

在此不必規(guī)定，燒結(jié)層直接抵靠在基礎(chǔ)元件上和/或直接抵靠在半導(dǎo)體上，即例如直接布置在基礎(chǔ)元件和半導(dǎo)體之間。而是完全可以規(guī)定，在基礎(chǔ)元件和半導(dǎo)體之間存在至少一個中間層。

在此可以規(guī)定，該中間層借助于燒結(jié)層固定在基礎(chǔ)元件上，尤其是直接地固定在基礎(chǔ)元件上，從而燒結(jié)層一方面抵靠在中間層上且另一方面抵靠在基礎(chǔ)元件上。另外的燒結(jié)層可以用于把半導(dǎo)體固定在中間層上，從而例如另外的燒結(jié)層既抵靠在半導(dǎo)體上也抵靠在中間層上。

在這種半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的工作期間，會出現(xiàn)明顯的溫度負(fù)荷，由于該溫度負(fù)荷產(chǎn)生了熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力尤其作用于半導(dǎo)體和/或燒結(jié)層。這會導(dǎo)致半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)迅速老化，因?yàn)橛绕湓跓Y(jié)層中形成了裂縫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種用于制造半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的方法，該方法相對于現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)是，尤其避免了或者至少減少了形式為由于熱應(yīng)力導(dǎo)致的形成裂縫的前述缺點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明，這通過具有權(quán)利要求1所述特征的方法實(shí)現(xiàn)。在此規(guī)定，至少部分地對基礎(chǔ)元件的直接抵靠燒結(jié)層的區(qū)域進(jìn)行打孔。在此，在基礎(chǔ)元件的至少一個區(qū)域中，燒結(jié)層與該區(qū)域觸碰接觸。該區(qū)域至少部分地被打孔，即設(shè)有至少一個缺口。

基本上缺口可以任意設(shè)計。例如，其以通孔或盲孔的形式存在，其中通孔穿透基礎(chǔ)元件，而盲孔具有封閉的底部。盲孔在此優(yōu)選僅朝向燒結(jié)層方向敞開，在燒結(jié)層直接抵靠的區(qū)域中穿過基礎(chǔ)元件的表面。

借助于打孔可以有針對性地調(diào)整基礎(chǔ)元件的剛度，并進(jìn)而影響其膨脹性能。通過這種方式，顯著減小了燒結(jié)層的在熱應(yīng)力下的負(fù)荷，從而改善了半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的壽命。

在本發(fā)明的另一個設(shè)計方案中規(guī)定了，在半導(dǎo)體固定到基礎(chǔ)元件上之前進(jìn)行打孔。即基礎(chǔ)元件在燒結(jié)過程之前和/或在施加形成燒結(jié)層的坯件/未加工件之前已經(jīng)具有了孔或至少一個缺口。這基本上是最簡單且最價廉的設(shè)計。

此外，通過打孔改進(jìn)了借助于燒結(jié)層的固定，因?yàn)闊Y(jié)層或用于燒結(jié)層的坯件在其施加到基礎(chǔ)元件上時就可以至少部分地插入孔或至少一個缺口中。然而這純粹是可選的。當(dāng)然，燒結(jié)層或坯件當(dāng)然也可以在其朝向基礎(chǔ)元件的一側(cè)上被設(shè)計為平坦的或者平坦地抵靠在基礎(chǔ)元件上。

在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的設(shè)計方案中規(guī)定了，打孔包括對基礎(chǔ)元件的區(qū)域制造至少一個缺口，尤其是多個缺口。之前已經(jīng)指出，孔包括至少一個缺口。然而尤其優(yōu)選實(shí)現(xiàn)了多個缺口，其中缺口尤其彼此間隔地存在于基礎(chǔ)元件的區(qū)域中。在此，缺口可以構(gòu)造為相同的或彼此不同。

例如，缺口的至少一部分，尤其是所有缺口的橫截面是圓形的。然而缺口的另一部分或者備選地所有缺口也可以構(gòu)造為長孔形，即例如設(shè)計為橫截面為橢圓或球場形。后者可以理解為，從橫截面觀察，缺口由兩個彼此平行的直線界定，所述線在兩側(cè)分別借助于弧線，例如半圓形彼此連接。

附加地或可選地，缺口的至少一部分可以作為通孔存在。優(yōu)選所有缺口設(shè)計為通孔。然而附加地或可選地，另一部分也可以作為盲孔存在。例如所有缺口設(shè)計為盲孔。在一設(shè)計方案中，缺口可以分別具有彼此相同的距離。然而其也可以在所述區(qū)域中不規(guī)律分布地布置。

在本發(fā)明的另一個設(shè)計方案中規(guī)定了，至少一個缺口設(shè)計為邊緣閉合(randgeschlossen)的通孔。上文已經(jīng)討論了這種缺口作為通孔的設(shè)計。其可以理解為，缺口完全穿透基礎(chǔ)元件。然而缺口應(yīng)該如此存在于基礎(chǔ)元件中，即其從橫截面看是邊緣閉合的，即在橫截面中觀察具有閉合的邊界。其尤其應(yīng)該不穿過基礎(chǔ)元件的邊緣。

在本發(fā)明的另一個優(yōu)選設(shè)計方案中規(guī)定了，基礎(chǔ)元件具有平坦的面，所述平坦的面被至少一個缺口穿過，且在固定半導(dǎo)體之后，燒結(jié)層抵靠在該平坦的面上。因此，基礎(chǔ)元件的、燒結(jié)層抵靠在其上的區(qū)域應(yīng)該也是平坦的或以平坦的面存在。

本發(fā)明的改進(jìn)方案規(guī)定了，基礎(chǔ)元件如此設(shè)計，使得基礎(chǔ)元件的相對于所述面成角度的區(qū)域與平坦的面鄰接。在此，基礎(chǔ)元件不是完全設(shè)計為平坦的，而是除了燒結(jié)層抵靠在其上的平坦的面之外還具有成角度的區(qū)域。例如，成角度的區(qū)域同樣是平坦的且與所述平坦的面形成最小10°、最小20°、最小30°、最小40°、最小45°、最小50°、最小60°、最小70°、最小80°或者恰好90°的角度。在任何情況下，該角度最大為90°。

可以規(guī)定，所述平坦的面的兩側(cè)分別直接鄰接這樣的成角度的區(qū)域。此外，附加地或可選地規(guī)定了，在所述區(qū)域的背離平坦的面的一側(cè)上鄰接另外的平坦的面，該另外的平坦的面可以與所述平坦的面平行。換句話說，基礎(chǔ)元件的、燒結(jié)層直接抵靠其上的區(qū)域還鄰接如下區(qū)域，這些區(qū)域在所述平坦的面的垂直方向上與燒結(jié)層的間距大于平坦的面(與燒結(jié)層的間距)。這些另外的區(qū)域優(yōu)選不被打孔，相反而是設(shè)計為實(shí)心的。這些區(qū)域尤其可以作為散熱片存在，通過該散熱片把聚集在半導(dǎo)體上的熱量導(dǎo)出至半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的環(huán)境中。

在本發(fā)明的改進(jìn)方案中規(guī)定了，在固定之前在半導(dǎo)體上安置了接觸層。半導(dǎo)體在此不是直接地，而是僅間接地通過接觸層借助于燒結(jié)層固定在基礎(chǔ)元件上。接觸層在基礎(chǔ)元件上的固定尤其借助于燒結(jié)層進(jìn)行，從而燒結(jié)層既直接抵靠在基礎(chǔ)元件上也直接抵靠在接觸層上。

在本發(fā)明的有利的設(shè)計方案中規(guī)定了，DCB層或IMS層用作接觸層。該接觸層在此也可以稱為接觸基質(zhì)，DCB層稱為DCB基質(zhì)以及IMS層稱為IMS基質(zhì)。DCB層可以理解為一種由兩個外側(cè)的銅層和一中間層形成的多層結(jié)構(gòu)。例如，中間層由陶瓷或鋁制成，尤其由Al₂O₃、Si₃N₄或者AIN制成。IMS層(IMS：Insulated Metal Substrate)例如可理解為鋁芯導(dǎo)體板。

最后可以規(guī)定，作為IGBT中的半導(dǎo)體使用二極管或MOSFET。然而原則上，半導(dǎo)體可以任意設(shè)計。然而在所述實(shí)施方案中，特別明顯地暴露了熱應(yīng)力的問題。

本發(fā)明還涉及了一種半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)，尤其是根據(jù)前述實(shí)施方案制造的半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)至少具有基礎(chǔ)元件和半導(dǎo)體，其中半導(dǎo)體借助于燒結(jié)層固定在基礎(chǔ)元件上。在此規(guī)定了，基礎(chǔ)元件的直接抵靠在燒結(jié)層上的區(qū)域被至少部分地打孔。已經(jīng)討論了半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的這種設(shè)計以及所述方法的優(yōu)點(diǎn)。無論是半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)還是所述方法都能根據(jù)上述實(shí)施方案得到改進(jìn)，從而在此參考上述實(shí)施方案。

附圖說明

下面在不限制本發(fā)明的情況下，根據(jù)附圖中示出的實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。附圖示出：

圖1是半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的一區(qū)域的剖面示圖，所述半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)具有基礎(chǔ)元件和借助于燒結(jié)層固定在基礎(chǔ)元件上的半導(dǎo)體；以及

圖2是基礎(chǔ)元件的細(xì)部示圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)1的剖面示圖，所述半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)具有基礎(chǔ)元件2和半導(dǎo)體3，在此所述半導(dǎo)體僅局部示出。半導(dǎo)體3借助于燒結(jié)層4固定在基礎(chǔ)元件2上。為此，燒結(jié)層4一方面直接接合在基礎(chǔ)元件2上且另一方面直接接合在接觸層5上，該接觸層例如設(shè)計為DCB層且在此具有銅層6和基質(zhì)層7?；|(zhì)層7優(yōu)選由Al₂O₃制成。

除了燒結(jié)層4外還可以設(shè)置至少一個另外的燒結(jié)層，在此處示出的實(shí)施例中設(shè)置了兩個另外的燒結(jié)層8。燒結(jié)層8在基礎(chǔ)元件2的區(qū)域9中直接抵靠在該區(qū)域上，其中基礎(chǔ)元件2在該區(qū)域中具有平坦的面10。在此處示出的半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)1的視圖中可以看出，與該平坦的面10鄰接的是基礎(chǔ)元件2的成角度的區(qū)域11。優(yōu)選在所述面10的每側(cè)都存在這種區(qū)域11。

通過區(qū)域11在基礎(chǔ)元件2中形成了凹槽12，凹槽的底部13優(yōu)選是平坦的且平行于所述平坦的面10延伸。在凹槽12的與面10或基質(zhì)層7相背離的一側(cè)上可以存在另外的平坦的面14，燒結(jié)層8形成在該平坦的面14上。面14可以平行于面10和/或與該面10處于同一虛擬平面中。

圖2示出基礎(chǔ)元件2的詳細(xì)視圖。明顯看出，基礎(chǔ)元件2在區(qū)域9中—燒結(jié)層4(此處未示出)直接抵靠在該區(qū)域中—至少部分被打孔，即具有至少一個缺口15，尤其是多個缺口15，在此僅示例性示出其中若干個。與此類似，也可以為面14—其上同樣可以存在燒結(jié)層8—設(shè)有至少一個這種缺口15。在此同樣僅示例性示出缺口15的若干個。可以看出，缺口15設(shè)計為通孔且橫截面呈邊緣閉合的圓形。然而，缺口15當(dāng)然也可以作為盲孔存在，也可以具有任意其它橫截面設(shè)計。

借助于對區(qū)域9打孔和優(yōu)選也對面14打孔可以局部地減小基礎(chǔ)元件2的剛度，從而在燒結(jié)層4和基礎(chǔ)元件2之間存在熱應(yīng)力時更容易實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)元件2的彈性變形。通過這種方式阻止或至少減小了由于該熱應(yīng)力導(dǎo)致的對燒結(jié)層4和/或半導(dǎo)體3的損壞。