[发明专利]功率半导体器件和用于制造功率半导体器件的方法

说明书

本发明公开了一种SiC功率半导体器件，其包括：包括SiC和金属化层的功率半导体管芯，其中，金属化层包括第一金属；管芯载体，其中，功率半导体管芯布置在管芯载体之上，使得金属化层面对管芯载体，管芯载体至少部分地由包括Ni的镀覆部覆盖；以及第一金属间化合物，该第一金属间化合物布置在功率半导体管芯和镀覆部之间并且包括Ni₃Sn₄。

技术领域

本公开总体涉及SiC功率半导体器件及用于制造SiC功率半导体器件的方法。

背景技术

包括作为半导体材料的SiC(碳化硅)的功率半导体器件与包括诸如Si的另一种半导体材料的功率半导体器件相比可以呈现出数个重要的优点。SiC功率半导体器件可以包括机械和电连接到管芯载体的SiC功率半导体管芯。例如，这样的连接可以通过将SiC功率半导体管芯扩散焊接到管芯载体来实现。可能理想的是，所得到的焊料接合部提供低电阻和/或低热阻和/或高机械稳定性。还可能理想的是，所得到的焊料接合部对裂纹传播有抵抗力。此外，半导体器件制造业一直旨在改善制作工艺并减小制作成本。生成焊料接合部所需的焊料材料和工艺时间可能对功率半导体器件的总制造成本贡献很大的百分比。改善的功率半导体器件和改善的制造功率半导体器件的方法可以有助于解决这些和其他问题。

通过独立权利要求的特征解决本发明所基于的问题。在从属权利要求中描述了其他有利的示例。

发明内容

各个方面涉及SiC功率半导体器件，其包括：包括SiC和金属化层的功率半导体管芯，其中，金属化层包括第一金属；管芯载体，其中，功率半导体管芯布置在管芯载体之上，使得金属化层面对管芯载体，该管芯载体至少部分地由包括Ni的镀覆部(plating)覆盖；以及布置在功率半导体管芯和镀覆部之间并包括Ni₃Sn₄的第一金属间化合物。

各个方面涉及用于制造SiC功率半导体器件的方法，该方法包括：提供包括SiC的功率半导体管芯；在功率半导体管芯之上沉积金属化层，其中，金属化层包括第一金属；在管芯载体之上布置功率半导体管芯，使得金属化层面对管芯载体，该管芯载体至少部分地由包括Ni的镀覆部覆盖；以及将功率半导体管芯扩散焊接到管芯载体，由此在功率半导体管芯和镀覆部之间形成第一金属间化合物，其中，第一金属间化合物包括Ni₃Sn₄。

附图说明

附图示出了示例，并与说明书一起用作解释本公开的原理。本公开的其他示例和许多期望的优点将容易理解，因为参考以下具体实施方式，它们变得更好理解。附图的元件未必相对彼此成比例。相同的附图标记可以指示对应的类似部分。

图1是包括扩散焊接到管芯载体的SiC半导体管芯的功率半导体器件的截面图。

图2是包括SiC半导体管芯、第一金属间化合物和第二金属间化合物的另一功率半导体器件的截面图。

图3是前体装置的截面图，其中，SiC半导体管芯布置在管芯载体之上。通过使用扩散焊接工艺，可以将前体装置转换成功率半导体器件。

图4A至图4F是制造的各个阶段中另一功率半导体器件的截面图。

图5是用于制造功率半导体器件的方法的流程图

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参考了附图。然而，对本领域中的技术人员显而易见的是，可以在更少程度的特定细节的情况下实践本公开的一个或多个方面。在其他实例中，为了帮助描述本公开的一个或多个方面，以示意性形式示出了已知结构和元件。就这一点而言，参考所描述的(一个或多个)附图的取向使用方向性术语，例如“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上部”、“下部”等。