[发明专利]半导体衬底

说明书

本发明公开了一种半导体衬底(10)，其包括电介质绝缘层(110)和附接到所述电介质绝缘层(110)的第一金属化层(111)。所述电介质绝缘层(110)包括具有处于25至180W/mK之间的导热率和处于15至50kV/mm之间的绝缘强度的第一材料(40)、和第二导电或半导电材料(41)，其中，所述第二材料(41)均匀分布在所述第一材料(40)内。

技术领域

本公开涉及一种半导体衬底，尤其涉及一种用于功率半导体模块的半导 体衬底。

背景技术

功率半导体模块装置通常包括壳体内的基板。至少一个衬底布置在基板 上。包括多个可控半导体部件(例如，半桥配置的两个IGBT)的半导体装 置通常被布置在至少一个衬底上。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上的第一金属化层和沉积在衬底层的第二侧上 的第二金属化层。可控半导体部件例如安装在第一金属化层上。第一金属 化层可以是结构化层，而第二金属化层通常是连续层。第二金属化层通常 附接到基板。

由可控半导体部件产生的热量通过衬底散发到基板或散热器。由于第一 金属化层通常是结构化层，因此在使用半导体装置期间在衬底中发生的电 场分布是不均匀的，并且可能导致局部尖峰。在高电场强度的区域中，可 能会发生局部放电效应。这些局部放电效应可能导致衬底层的劣化，这可 能缩短功率半导体模块装置的寿命。

需要一种改进的半导体衬底，该半导体衬底具有良好的导热性并具有对 局部放电效应的提高的抵抗能力。

发明内容

半导体衬底包括：电介质绝缘层和附接到电介质绝缘层的第一金属化层。 电介质绝缘层包括具有处于25至180W/mK之间的导热率和处于15至50 kV/mm之间的绝缘强度的第一材料、和第二导电或半导电材料，其中第二 材料均匀分布在第一种材料内。

参考以下附图和描述可以更好地理解本发明。附图中的部件不一定按比 例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。此外，在附图中，贯穿不 同的视图，相似的附图标记表示对应的部分。

附图说明

图1示出了半导体衬底装置的截面图。

图2示意性地示出了图1的半导体衬底装置的一部分的截面图。

图3示意性地示出了氮化铝的晶体结构。

图4示意性地示出了根据一个示例的半导体衬底的结构。

图5示意性地示出了氮化锆的晶体结构。

图6示意性地示出了根据一个示例的具有半导体衬底的半导体衬底装 置的截面图。

图7示意性地示出了电介质绝缘层。

图8示意性地示出了多层半导体衬底的截面图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考了附图。附图示出了可以实践本发明的具体 示例。应当理解，除非另外特别指出，否则关于各个示例描述的特征和原 理可以彼此组合。在说明书以及权利要求书中，某些元件被指定为“第一 元件”、“第二元件”、“第三元件”等不应被理解为列举。相反，这种指定 仅用于解决不同的“元件”。即，例如，“第三元件”的存在不需要“第一 元件”和“第二元件”的存在。本文所述的半导体主体可以由(掺杂的) 半导体材料制成，并且可以是半导体芯片或被包括在半导体芯片中。半导 体主体具有电连接的焊盘并且包括至少一个具有电极的半导体元件。

图1示例性地示出了包括半导体衬底10的功率半导体模块装置。半导 体衬底10包括电介质绝缘层110、附接到电介质绝缘层110的结构化的第 一金属化层111、以及附接到电介质绝缘层110的第二金属化层112。电介 质绝缘层110设置在第一和第二金属化层111、112之间。功率半导体模块 装置还可以包括壳体50，其中壳体50可以包括侧壁和盖。