[其他]功率半导体模块

说明书

公开了一种功率半导体模块，包括：基板；宽带隙材料裸芯，包括附接至基板的宽带隙材料裸芯中的多个半导体电路的阵列，其中，半导体电路通过边缘终止区彼此间隔开；金属预制件，压靠在多个半导体电路中的每个半导体电路上，以电接触多个半导体电路中的每个半导体电路，并且适于在被过电流加热时形成通过宽带隙材料裸芯的至少临时导电路径，其中，半导体电路通过基板和金属预制件并联连接。

技术领域

本申请涉及功率半导体器件领域。特别地，本申请涉及用于这些器件的功率半导体模块。

背景技术

本节提供与本公开相关的背景信息，但是该背景信息不必要是现有技术。

诸如转换器、电驱动器等的功率半导体器件通常由多个功率半导体模块组装而成，每个功率半导体模块机械连接和电连接一个或多个功率半导体元件。在高压DC(HVDC)应用中，通常需要串联多个功率半导体模块，以满足高电压和大电流要求。在发生故障时永久导通的功率半导体模块在这种串联连接中可能具有很大优势，因为其余模块可以共享阻断电压。这种操作被称作为短路故障模式(SCFM)。一种能够实现SCFM的现有封装技术是压装技术，其例如针对晶闸管和GTO(栅极可关断晶闸管)和IGCT(集成栅极换向晶闸管)和IGBT(绝缘栅双极晶体管)开发，因为它们可以很容易地进行电气和机械串联。在具有基于Si(硅)的半导体元件的半导体模块中，金属预制件可以形成在 Si芯片的电极上，其适于与芯片的Si材料形成低熔点共晶合金，并产生导电路径以承载通过故障点的全电流负载。例如，Si和Al(铝)在相对低温(577℃)下的共晶反应能够实现这种固有故障补偿。

由于其高阻挡能力，具有基于SiC(碳化硅)和其它宽带隙基板的半导体元件的半导体模块被越来越多地应用于高压应用中。

WO2018/141811A1公开了一种功率半导体器件，其包括提供Si开关的Si(硅)芯片和提供宽带隙材料开关的宽带隙材料芯片，其中Si开关和宽带隙材料开关并联电连接。

WO2018/065317A1公开了一种半导体模块，包括：半导体芯片，包括Si基层和Si 基层上的SiC(碳化硅)外延层，SiC外延层包括半导体元件；导电顶层，用于在SiC外延层的一侧上提供半导体模块的电接触；导电底层，用于在Si基层的一侧上提供半导体模块的电接触；以及失效模式层，与SiC外延层接触，且布置在顶层和底层之间，失效模式层包括适于与Si基层形成共晶合金以使半导体模块短路的金属材料。

实用新型内容

本节提供本公开的一般性摘要，并非对其全部范围或所有特征的全面公开。

根据一个实施例，功率半导体模块包括：基板；宽带隙材料裸芯，包括附接至基板的宽带隙材料裸芯中的多个半导体电路的阵列，其中，半导体电路通过边缘终止区彼此间隔开；金属预制件，压靠在多个半导体电路中的每个半导体电路上，以电接触多个半导体电路中的每个半导体电路，并且适于在被过电流加热时形成通过宽带隙材料裸芯的至少临时导电路径。半导体电路通过基板和金属预制件并联连接。

根据另一实施例，宽带隙材料包括碳化硅(SiC)。

根据另一实施例，金属预制件包括Mo(钼)、W(钨)、Cu(铜)或其合金中的至少一种。

根据另一实施例，基板包括Mo、W、Cu或其合金中的至少一种。

根据另一实施例，多个半导体电路中的至少一个包括IGBT(绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或二极管中的至少一种。

根据另一实施例，多个半导体电路的阵列包括彼此并联连接的四个半导体电路。

根据另一实施例，功率半导体模块还包括将金属预制件压靠在多个半导体电路中的每个半导体电路上的至少一个压销。

根据另一实施例，功率半导体模块还包括连接到至少一个压销的导电顶板。