WO2009052816A2 - Substrate for semiconductor elements - Google Patents

Substrate for semiconductor elements Download PDF

Info

Publication number
WO2009052816A2
WO2009052816A2 PCT/DE2008/001772 DE2008001772W WO2009052816A2 WO 2009052816 A2 WO2009052816 A2 WO 2009052816A2 DE 2008001772 W DE2008001772 W DE 2008001772W WO 2009052816 A2 WO2009052816 A2 WO 2009052816A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
carrier body
body according
refractory metal
layer
base body
Prior art date
Application number
PCT/DE2008/001772
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2009052816A3 (en
Inventor
Dirk Lorenzen
Original Assignee
Dirk Lorenzen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dirk Lorenzen filed Critical Dirk Lorenzen
Publication of WO2009052816A2 publication Critical patent/WO2009052816A2/en
Publication of WO2009052816A3 publication Critical patent/WO2009052816A3/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/142Metallic substrates having insulating layers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/05Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
    • H05K1/053Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate the metal substrate being covered by an inorganic insulating layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3732Diamonds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3733Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/03Metal processing
    • H05K2203/0315Oxidising metal
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/38Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
    • H05K3/388Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by the use of a metallic or inorganic thin film adhesion layer

Definitions

  • Carrier body for semiconductor devices is Carrier body for semiconductor devices
  • the invention relates to a carrier body for semiconductor components, comprising: at least one heat-conducting base body of electrically conductive at least partially metallic material having at least one receiving surface and at least one support surface opposite the receiving surface, and at least one electrical conductor,
  • At least one mounting surface for material-bonding connection with at least one semiconductor component opposite to the receiving surface and at least one contact surface for contacting a connection body opposite the support surface
  • Thermally conductive carrier bodies for the material connection with semiconductor components contain in many cases a base body made of a highly thermally conductive metal, which contains, for example, copper silver or gold or essentially consists entirely of copper or silver.
  • Heat-conducting carrier body for mechanically stress-relieved material-locking connection with semiconductor components contain in many cases a base body which consists essentially of a highly thermally conductive metal-containing composite material, which has an electrical conductivity by its metal content.
  • These composites usually consist of a first material which has a first thermal expansion coefficient which is greater than that of the semiconductor component, and at least one second material which has a second coefficient of thermal expansion which is smaller than that of the semiconductor component.
  • the first material of the composite for example, at least one highly thermally conductive metal from the group silver, copper, aluminum, magnesium, nickel and cobalt and the second material, for example at least one highly thermally conductive material from the group tungsten , Aluminum nitride, beryllium oxide, Silicon carbide and carbon, for example, in at least one of the carbon fiber, carbon nanotube, graphite, graphene and diamond modifications.
  • the second material is in the form of a filler, for example, as a sintered body, which is embedded in a matrix of the first material.
  • a filler for example, as a sintered body, which is embedded in a matrix of the first material.
  • electrically insulating fillers in a metallic matrix also does not change the electrically conductive property of these composite materials and of the main body, which essentially consists of this composite material.
  • connection body for example a heat sink
  • Metals in particular metals of the group gold, silver, copper, aluminum, magnesium, nickel and cobalt.
  • the insulating layer extends contiguous from the receiving surface on the support surface and
  • a contiguous adhesion promoting layer containing at least one refractory metal or a refractory metal compound.
  • Refractory metals are the elements of the 4th, 5th and 6th subgroups of the Periodic Table of the Chemical Elements (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W) as well as their alloys and compounds.
  • the refractory metal compounds include all chemical compounds which contain an element of the 4th, 5th and 6th subgroup of the Periodic Table of the Chemical Elements.
  • the preferred refractory metal compounds include refractory metal oxides, nitrides, borides, carbides, carbonitrides, silicides and compounds containing aluminum and / or cobalt.
  • the refractory metals form on their surface a native oxide layer, which can already ensure sufficient electrical insulation for low voltage differences.
  • the oxide layer can be reinforced by thermal or anodic oxidation and by subsequent deposition of a refractory metal oxide from the gas phase.
  • the refractory metal layer may additionally be coated with silicon, silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, boron, boron nitride, boron carbide, carbon, particularly in the form of diamond or diamond-like carbon, alumina or aluminum nitride.
  • These materials are particularly suitable because their adhesive strength is aided by the propensity of the refractory metals for stable oxide, boride, nitride, carbide and silicide formation. This tendency to form compounds is largely absent from the high-thermal conductivity metals gold, silver and copper mentioned above.
  • a silicon layer applied to the refractory metal can form an electrically insulating silicon oxide layer on the surface by thermal oxidation.
  • the invention is not restricted to a single adhesion-promoting layer according to the invention or to a single insulation layer. If it is useful for the requirements of adhesion and / or insulation resistance, a plurality of adhesion-promoting layers and insulating layers according to the invention may be arranged between the conductor and the electrically conductive material of the base body. Particularly suitable are layer sequences which start with a refractory metal layer and end with a refractory metal layer.
  • At least one first layer contains a refractory metal or a refractory metal compound and a second layer which is arranged on the side facing away from the electrically conductive material of the base body of the first layer and electrically insulating, are conceivable and are within the scope of the invention.
  • the invention is generally not limited to a specific shape, orientation or position of the side surface of the base body, as long as the side surface according to the invention between a first plane which contacts the receiving surface, and a second plane which contacts the support surface is arranged.
  • the side surface may be an outer surface of the base body or else an inner surface of a continuous recess in the base body, which extends for example from the receiving surface to the support surface.
  • the side surface is preferably an outer surface of the base body, as long as not by a recess in the Gaind emotions and the use of the recess for passing the conductor through the recess an advantageous feature of the carrier body is formed.
  • the invention is not limited to a particular conductor.
  • the material, the shape and the position of the conductor are freely selectable according to an advantageous embodiment of the carrier body.
  • the electrical conductor in the form of thin metallization layers may be applied to the electrically insulating layer by physical or chemical vapor deposition of a metal or one of its compounds from which it is reduced.
  • a metalization may consist of several layers of different metals, which have individually or jointly adhesion-promoting, diffusion-inhibiting and / or solder wetting-promoting properties.
  • Deposition of metal ions is realized on a previously deposited thin-film metallization.
  • the electrical conductor can be designed as a metal sheet, which is connected for example by soldering to the body. If an active solder is used for soldering, then the metal sheet can be applied directly to the electrically insulating layer.
  • 1a-1d show the coating of a base body, which is shown in cross-sectional views and designed as a microchannel heat sink;
  • FIGS. 2a-2d show the coating of a cuboid basic body shown in cross-sectional views
  • FIGS. 1a to 1d are side views of embodiments for diode laser devices with support bodies according to the invention.
  • the microchannel heat sink 1 shown in FIGS. 1a to 1d consists of a multilayer system of structured and interconnected copper-coated molybdenum sheets, not shown.
  • the microchannel heat sink 1 is coated with tungsten on its entire outer and partly inner surface, so that an adhesive layer 2 consisting of tungsten is formed (FIG. 1b). Such a coating can also be carried out on a benefit of manufacturing mutually mechanically connected micro-channel heat sinks.
  • an electrically insulating diamond layer 3 is applied to the tungsten layer 2 (FIG. 1c).
  • a metallization 4 is applied to the diamond layer 3 and serves as an electrical conductor between a heat sink top side on the metallization ' 4 mounting surface 5 and a heat sink bottom side located on the metallization 4 pad 6.
  • connection surface 6 is provided for contacting a connection body, via which, for example, electric current can be conducted to the semiconductor component and / or the heat arising during operation of the semiconductor component can be dissipated.
  • An inlet opening 17 and an outlet opening 18, which communicate with a channel structure 19, are formed as openings in the base body of the microchannel heat sink 1.
  • electrical connection element results in a diode laser component.
  • Such a diode laser component is suitable for stacking a plurality of similar diode laser components one above the other, wherein the pad of a first diode laser component is contacted by an electrical terminal of an adjacent diode laser component.
  • the cuboid main body 7 shown in FIGS. 2a to 2d consists of a carbon-metal composite (carbon in the modifications graphite, carbon nanotubes, carbon fibers,
  • the main body 7 receives substantially on its entire surface first a tantalum layer 8 as an adhesion-promoting layer. This can be done by electrolytic deposition from a molten salt or physical or chemical vapor deposition ( Figure 2b).
  • the surface of the tantalum layer 8 is anodized to a tantalum oxide layer thickness that meets the requirements for a desired breakdown field strength. Should If the desired oxide layer thickness can not be achieved by means of anodic oxidation, tantalum oxide 9 can instead or additionally be deposited directly on the surface of the tantalum layer 8 (FIG. 2 c).
  • a metallization 10 serving as an electrical conductor is applied, which establishes a current connection between the upper-side mounting surface 5 and the lower-side connection surface 6 (FIG. 2d).
  • the basic body 11 shown in FIGS. 3 a to 3 c is provided with a refractory metal coating lying under differently designed metallization and insulation layers.
  • the base body 11 coated in this way has a longitudinal axis directed parallel to the light emission direction of a laser diode element designed as a laser bar 12, a depth axis running in the pn transition direction, and a width axis directed perpendicular to the depth and longitudinal axes.
  • the laser bar 12 is epitaxially mounted on a mounting surface of a first metallization layer 13 which extends on an upper side receiving surface of the base body 11 in the direction of the longitudinal axis from a front edge over about the first quarter of the base body 11.
  • the substrate side of the laser bar 12 is connected via bonding wires 14 with a second metallization layer 15, which extends on the upper side receiving surface in the direction of the longitudinal axis at least over the adjoining the first quarter second quarter of the base body 11.
  • the first metallization layer 13 encases the base body 11 from the front edge on a first quarter in the direction of its longitudinal axis, the second metallization layer 15 in a subsequent second quarter and a third, electrically neutral metallization layer 16 in a third and fourth quarter.
  • the second metallization layer 15 extends on the upper-side receiving surface from the second to the fourth quarter of the main body 11 in the direction of its longitudinal axis and completely encases the main body 11 in the fourth quarter.
  • the front and rear end faces of the main body 11 have no metallization layer in the embodiments according to FIGS. 3 a and 3 b.
  • the first metallization layer 13 extends from the top side receiving surface over the entire width of the front end face to the lower side support surface, where it expands over about three quarters of the body 11 in the direction of its longitudinal axis.

Abstract

The invention relates to a substrate for semiconductor elements, which contains at least one heat-conducting base of an electrically conductive at least partially metallic material. The aim of the invention is to increase the adhesive strength of an electrically insulating coating for a conductor to the base, said conductor extending from a top to a bottom of the base. The invention is characterized in that a continuous adhesion-promoting layer is provided between the electrically insulating coating and the base, said layer containing at least one refractory metal or a refractory metal compound.

Description

Trägerkörper für Halbleiterbauelemente Carrier body for semiconductor devices
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2007 051 800.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.This patent application claims the priority of German Patent Application 10 2007 051 800.7, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Trägerkörper für Halbleiterbauelemente, enthaltend: - wenigstens einen wärmeleitenden Grundkörper aus elektrisch leitfähigem zumindest bereichsweise metallischen Material mit wenigstens einer Aufnahmefläche und wenigstens einer der Aufnahmefläche gegenüberliegenden Stützfläche und - wenigstens einen elektrischen Leiter,The invention relates to a carrier body for semiconductor components, comprising: at least one heat-conducting base body of electrically conductive at least partially metallic material having at least one receiving surface and at least one support surface opposite the receiving surface, and at least one electrical conductor,
- der sich von der Aufnahmefläche auf die Stützfläche erstreckt,which extends from the receiving surface to the support surface,
- gegenüber dem elektrisch leitfähigen Material des Grundkörpers durch wenigstens eine auf den Grundkörper aufgebrachte Isolationsschicht elektrisch isoliert ist und- Is electrically insulated from the electrically conductive material of the body by at least one applied to the body insulation layer and
- gegenüberliegend zur Aufnahmefläche wenigstens eine Montagefläche zur stoffschlüssigen Verbindung mit wenigstens einem Halbleiterbauelement und gegenüberliegend zur Stützfläche wenigstens eine Anschlussfläche zur Kontaktierung eines Anschlusskörpers aufweist,at least one mounting surface for material-bonding connection with at least one semiconductor component opposite to the receiving surface and at least one contact surface for contacting a connection body opposite the support surface,
Wärmeleitende Trägerkörper zur stoffschlüssigen Verbindung mit Halbleiterbauelementen enthalten in zahlreichen Fällen einen Grundkörper aus einem hoch thermisch leitfähigen Metall, das beispielsweise Kupfer Silber oder Gold enthält oder im Wesentlichen vollständig aus Kupfer oder Silber besteht.Thermally conductive carrier bodies for the material connection with semiconductor components contain in many cases a base body made of a highly thermally conductive metal, which contains, for example, copper silver or gold or essentially consists entirely of copper or silver.
Wärmeleitende Trägerkörper zur mechanisch spannungsarmen stoffschlüssigen Verbindung mit Halbleiterbauelementen enthalten in zahlreichen Fällen einen Grundkörper, der im Wesentlichen aus einem hoch thermisch leitfähigen metallhaltigen Verbundwerkstoff besteht, der durch seinen Metallgehalt eine elektrische Leitfähigkeit aufweist.Heat-conducting carrier body for mechanically stress-relieved material-locking connection with semiconductor components contain in many cases a base body which consists essentially of a highly thermally conductive metal-containing composite material, which has an electrical conductivity by its metal content.
Diese Verbundwerkstoffe bestehen meist aus einem ersten Material, das einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der größer ist als der des Halbleiterbauelementes, und wenigstens einem zweiten Material, das einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der kleiner ist als der des Halbleiterbauelementes. Für Halbleiterbauelemente, die beispielsweise auf GaAs basieren, weist das erste Material des Verbundwerkstoffes beispielsweise wenigstens ein hoch wärmeleitfähiges Metall aus der Gruppe Silber, Kupfer, Aluminium, Magnesium, Nickel und Kobalt auf und das zweite Material beispielsweise wenigstens ein hoch wärmeleitfähiges Material aus der Gruppe Wolfram, Aluminiumnitrid, Berylliumoxid, Siliziumcarbid und Kohlenstoff beispielsweise in wenigstens einer der Modifikationen Kohlenstofffasern, Kohlenstoffnanoröhrchen, Graphit, Graphen und Diamant.These composites usually consist of a first material which has a first thermal expansion coefficient which is greater than that of the semiconductor component, and at least one second material which has a second coefficient of thermal expansion which is smaller than that of the semiconductor component. For semiconductor devices, which are based for example on GaAs, the first material of the composite, for example, at least one highly thermally conductive metal from the group silver, copper, aluminum, magnesium, nickel and cobalt and the second material, for example at least one highly thermally conductive material from the group tungsten , Aluminum nitride, beryllium oxide, Silicon carbide and carbon, for example, in at least one of the carbon fiber, carbon nanotube, graphite, graphene and diamond modifications.
Meist liegt das zweite Material in Form eines Füllstoffes, beispielsweise als Sinterkörper vor, der in eine Matrix des ersten Materials eingebettet ist. Auch die Verwendung elektrisch isolierender Füllstoffe in einer metallischen Matrix ändert nichts an der elektrisch leitfähigen Eigenschaft dieser Verbundwerkstoffe und des Grundkörpers, der im Wesentlichen aus diesem Verbundwerkstoff besteht.Most of the second material is in the form of a filler, for example, as a sintered body, which is embedded in a matrix of the first material. The use of electrically insulating fillers in a metallic matrix also does not change the electrically conductive property of these composite materials and of the main body, which essentially consists of this composite material.
Oftmals ist die elektrische Isolierung des Grundkörpers gegenüber elektrischen Leitern, die der Stromzu- beziehungsweise -abführung der Halbleiterbauelemente dienen, gefordert, sei es um zwei gegenpoligeOften, the electrical insulation of the body against electrical conductors, which serve the Stromzu- or -abführung the semiconductor devices, required, be it two opposite polarity
Kontaktflächen, die notwendigerweise voneinander getrennt sein müssen, zu tragen oder sei es, um die elektrische Isolierung gegenüber einem Kühlmittel, das durch den Grundkörper zirkuliert, zu erzielen.Contact surfaces, which must necessarily be separated from each other, or to be, in order to achieve the electrical insulation against a coolant circulating through the body.
Gleichzeitig besteht die Forderung nach der Anbindung des Trägerkörpers an einen Anschlusskörper, beispielsweise einen Kühlkörper, über den die elektrische Kontaktierung des oder der Leiter, beziehungsweise auch eine Kühlung, erfolgt. Zur Wahrung einer kostengünstigen Montage inAt the same time there is the demand for the connection of the carrier body to a connection body, for example a heat sink, via which the electrical contacting of the conductor or, respectively, a cooling takes place. To maintain a cost-effective installation in
Planartechnologie beziehungsweise aus wärmeleittechnischen Gründen besteht die Forderung, dass diese Anschlussfläche der Montagefläche gegenüber liegen soll.Planar technology or Wärmeleittechnischen reasons there is a requirement that this pad should face the mounting surface.
Einer derartigen Forderung kommt ein wärmespreizendes Mehrlagensubstrat gemäß der DE 103 61899 A1 nach, bei dem Schichtenbereichspaare einer ober- und einer unterseitigen Lage elektrisch leitend verbunden sind und eine sich dazwischen befindende metallische Lage gegenüber der ober- und unterseitigen Lage durch nichtmetallische Schichten elektrisch isoliert ist.Such a requirement is met by a heat-spreading multilayer substrate according to DE 103 61899 A1, in which layer area pairs of an upper and a lower layer are electrically conductively connected and a metallic layer located therebetween is electrically insulated from the upper and lower layers by non-metallic layers.
Werden für die metallische Zwischenlage hoch thermisch leitfähige Metalle oder Matrixmetalle, beispielsweise Gold, Silber, Kupfer, Aluminium, Magnesium, Nickel oder Kobalt, verwendet, besteht dasIf highly thermally conductive metals or matrix metals, for example gold, silver, copper, aluminum, magnesium, nickel or cobalt, are used for the metallic intermediate layer, this consists of
Problem einer schlechten Haftung der elektrisch isolierenden nichtmetallischen Schichten auf diesenProblem of poor adhesion of the electrically insulating non-metallic layers on these
Metallen.Metals.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Haftfestigkeit einer elektrisch isolierenden Beschichtung aufIt is therefore an object of the invention, the adhesion of an electrically insulating coating
Metallen, insbesondere Metallen der Gruppe Gold, Silber, Kupfer, Aluminium, Magnesium, Nickel und Kobalt, zu erhöhen.Metals, in particular metals of the group gold, silver, copper, aluminum, magnesium, nickel and cobalt.
Diese Aufgabe wird für einen Trägerkörper der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass - sich die Isolationsschicht zusammenhängend von der Aufnahmefläche auf die Stützfläche erstreckt undThis object is achieved for a carrier body of the type mentioned in that - The insulating layer extends contiguous from the receiving surface on the support surface and
- zwischen der Isolationsschicht und dem elektrisch leitfähigen zumindest bereichsweise metallischen Material des Grundkörpers eine zusammenhängende Haftvermittlungsschicht vorgesehen ist, die wenigstens ein Refraktärmetall oder eine Refraktärmetallverbindung enthält.- Between the insulating layer and the electrically conductive at least partially metallic material of the body is provided a contiguous adhesion promoting layer containing at least one refractory metal or a refractory metal compound.
Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Trägerkörpers und seiner Herstellung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further expedient and advantageous embodiments and further developments of the carrier body according to the invention and its production result from the dependent claims.
Refraktärmetalle sind die Elemente der 4., 5. und 6. Nebengruppe des Periodensystems der chemischen Elemente (Ti, Zr, Hf; V, Nb, Ta; Cr, Mo, W) sowie ihre Legierungen und Verbindungen untereinander. Zu den Refraktärmetallverbindungen zählen alle chemischen Verbindungen, die ein Element der 4., 5. und 6. Nebengruppe des Periodensystems der chemischen Elemente enthalten. Zu den bevorzugt vorzusehenden Refraktärmetallverbindungen zählen Refraktärmetalloxide, -nitride, -boride, -carbide, - carbonitride, -silizide sowie Verbindungen mit Aluminium und/oder Kobalt.Refractory metals are the elements of the 4th, 5th and 6th subgroups of the Periodic Table of the Chemical Elements (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W) as well as their alloys and compounds. The refractory metal compounds include all chemical compounds which contain an element of the 4th, 5th and 6th subgroup of the Periodic Table of the Chemical Elements. The preferred refractory metal compounds include refractory metal oxides, nitrides, borides, carbides, carbonitrides, silicides and compounds containing aluminum and / or cobalt.
Die Refraktärmetalle bilden an ihrer Oberfläche eine native Oxidschicht aus, die für geringe Spannungsdifferenzen bereits eine ausreichende elektrische Isolierung gewährleisten kann.The refractory metals form on their surface a native oxide layer, which can already ensure sufficient electrical insulation for low voltage differences.
Sollte die Dicke der Oxidschicht nicht ausreichen, so kann sie durch thermische oder anodische Oxidation sowie durch nachfolgende Abscheidung eines Refraktärmetalloxides aus der Gasphase verstärkt werden.Should the thickness of the oxide layer not be sufficient, it can be reinforced by thermal or anodic oxidation and by subsequent deposition of a refractory metal oxide from the gas phase.
Für noch höhere Anforderungen an eine Beständigkeit der elektrischen Isolation kann die Refraktärmetallschicht zusätzlich mit Silizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Bor, Bornitrid, Borcarbid, Kohlenstoff, insbesondere in Form von Diamant oder diamantähnlichem Kohlenstoff, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid beschichtet werden. Diese Materialien sind deswegen besonders geeignet, weil ihre Haftfestigkeit durch die Neigung der Refraktärmetalle zur stabilen Oxid-, Borid-, Nitrid-, Karbid- und Silizidbildung gestützt wird. Diese Neigung zur Verbindungsbildung fehlt den angesprochenen hoch wärmeleitfähigen Metallen Gold, Silber und Kupfer weitgehend.For even greater demands on electrical insulation durability, the refractory metal layer may additionally be coated with silicon, silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, boron, boron nitride, boron carbide, carbon, particularly in the form of diamond or diamond-like carbon, alumina or aluminum nitride. These materials are particularly suitable because their adhesive strength is aided by the propensity of the refractory metals for stable oxide, boride, nitride, carbide and silicide formation. This tendency to form compounds is largely absent from the high-thermal conductivity metals gold, silver and copper mentioned above.
Eine auf das Refraktärmetall aufgebrachte Siliziumschicht kann beispielsweise durch thermische Oxidation oberflächlich eine elektrisch isolierende Siliziumoxidschicht ausbilden. Selbstverstä nd lieh ist die Erfindung weder auf eine einzige erfindungsgemäße Haftvermittlungsschicht noch auf eine einzige Isolationsschicht beschränkt. Wenn es den Anforderungen der Haft- und/oder Isolationsfestigkeit dienlich ist, können zwischen dem Leiter und dem elektrisch leitfähigen Material des Grundkörpers mehrere erfindungsgemäße Haftvermittlungsschichten und Isolationsschichten angeordnet sein. Insbesondere geeignet sind Schichtfolgen, die mit einer Refraktärmetallschicht starten und mit einer Refraktärmetallschicht enden. Folgende Kombinationen haben sich, ausgehend vom elektrisch leitfähigen zumindest bereichsweise metallischen Material des Grundkörpers als geeignet erwiesen: a) Refraktärmetallschicht - Isolationsschicht - Refraktärmetallschicht b) Refraktärmetallschicht - Refraktärmetalloxidschicht - Refraktärmetallschicht c) Refraktärmetallschicht - Schicht aus einer Refraktärmetallverbindung - Isolationsschicht - Refraktärmetallschicht d) Refraktärmetallschicht - Refraktärmetalloxidschicht - Isolationsschicht - Refraktär-metallschicht e) Refraktärmetallschicht - Schicht aus einer Refraktärmetallverbindung - Refraktärmetallschicht - Isolationsschicht - Refraktärmetallschicht f) Refraktärmetallschicht - Schicht aus einer Refraktärmetallverbindung - Refraktärmetallschicht -For example, a silicon layer applied to the refractory metal can form an electrically insulating silicon oxide layer on the surface by thermal oxidation. Of course, the invention is not restricted to a single adhesion-promoting layer according to the invention or to a single insulation layer. If it is useful for the requirements of adhesion and / or insulation resistance, a plurality of adhesion-promoting layers and insulating layers according to the invention may be arranged between the conductor and the electrically conductive material of the base body. Particularly suitable are layer sequences which start with a refractory metal layer and end with a refractory metal layer. The following combinations have proved suitable starting from the electrically conductive at least partially metallic material of the main body: a) refractory metal layer - insulation layer - refractory metal layer b) refractory metal layer - refractory metal oxide layer - refractory metal layer c) refractory metal layer - refractory metal compound layer - insulation layer - refractory metal layer d) refractory metal layer - refractory metal oxide layer Refractory metal layer refractory metal layer refractory metal layer insulating layer refractory metal layer f) refractory metal layer refractory metal layer refractory metal layer refractory metal layer e) refractory metal layer e) refractory metal layer
Refraktärmetalloxidschicht - Refraktärmetallschicht g) Refraktärmetallschicht - Schicht aus einer Refraktärmetallverbindung - Refraktärmetallschicht - Refraktärmetalloxidschicht - Isolationsschicht - RefraktärmetallschichtRefractory Metal Oxide Layer - Refractory Metal Layer g) Refractory Metal Layer - Refractory Metal Compound Layer - Refractory Metal Layer - Refractory Metal Oxide Layer - Insulation Layer - Refractory Metal Layer
Weitere Schichtenfolgen, von denen wenigstens eine erste Schicht ein Refraktärmetall oder eine Refraktärmetallverbindung enthält und eine zweite Schicht, die auf der dem elektrisch leitfähigen Material des Grundkörpers abgewandten Seite der ersten Schicht angeordnet und elektrisch isolierend ist, sind denkbar und liegen im Rahmen der Erfindung.Further layer sequences, of which at least one first layer contains a refractory metal or a refractory metal compound and a second layer which is arranged on the side facing away from the electrically conductive material of the base body of the first layer and electrically insulating, are conceivable and are within the scope of the invention.
Des Weiteren ist die Erfindung generell nicht auf eine spezielle Form, Orientierung oder Lage der Seitenfläche des Grundkörpers beschränkt, solange die Seitenfläche erfindungsgemäß zwischen einer ersten Ebene, die die Aufnahmefläche berührt, und einer zweiten Ebene, die die Stützfläche berührt, angeordnet ist. So kann die Seitenfläche eine Außenfläche des Grundkörpers sein oder aber auch eine Innenfläche einer durchgängigen Ausnehmung im Grundkörper, die sich beispielsweise von der Aufnahmefläche zur Stützfläche erstreckt. Im Interesse einer einfachen Gestaltung des Grundkörpers ist die Seitenfläche vorzugsweise eine Außenfläche des Grundkörpers, solange nicht durch eine Ausnehmung im Gaindkörper und der Verwendung der Ausnehmung zum Hindurchführen des Leiters durch die Ausnehmung ein vorteilhaftes Merkmal des Trägerkörpers entsteht.Furthermore, the invention is generally not limited to a specific shape, orientation or position of the side surface of the base body, as long as the side surface according to the invention between a first plane which contacts the receiving surface, and a second plane which contacts the support surface is arranged. Thus, the side surface may be an outer surface of the base body or else an inner surface of a continuous recess in the base body, which extends for example from the receiving surface to the support surface. In the interest of a simple design of the base body, the side surface is preferably an outer surface of the base body, as long as not by a recess in the Gaindkörper and the use of the recess for passing the conductor through the recess an advantageous feature of the carrier body is formed.
Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf einen bestimmten Leiter beschränkt. Das Material, die Form und die Lage des Leiters sind entsprechend einer vorteilhaften Ausführung des Trägerkörpers frei wählbar.Moreover, the invention is not limited to a particular conductor. The material, the shape and the position of the conductor are freely selectable according to an advantageous embodiment of the carrier body.
Beispielsweise kann der elektrische Leiter in Form von dünnen Metallisierungsschichten auf die elektrisch isolierende Schicht durch physikalische oder chemische Abscheidung aus der Dampfphase eines Metalls beziehungsweise einer seiner Verbindungen, aus der es reduziert wird, aufgebracht werden. So eine Metallisierung kann aus mehreren Schichten verschiedener Metalle bestehen, die einzeln oder gemeinsam haftvermittelnde, diffusionshemmende und/oder lotbenetzungsförderliche Eigenschaften besitzen.For example, the electrical conductor in the form of thin metallization layers may be applied to the electrically insulating layer by physical or chemical vapor deposition of a metal or one of its compounds from which it is reduced. Such a metallization may consist of several layers of different metals, which have individually or jointly adhesion-promoting, diffusion-inhibiting and / or solder wetting-promoting properties.
Zur Gewährleistung einer erhöhten Stromtragfähigkeit kann der elektrische Leiter beispielsweise als dickeTo ensure increased current carrying capacity of the electrical conductor, for example, as a thick
Metallisierungsschicht ausgeführt werden, die in Pastenform auf die elektrisch isolierende Schicht aufgebracht und bei erhöhter Temperatur ausgehärtet oder eingebrannt wird oder durch elektrolytischeMetallisierungsschicht be executed which is applied in paste form on the electrically insulating layer and cured or baked at elevated temperature or by electrolytic
Abscheidung von Metallionen auf eine bereits zuvor abgeschiedene Dünnschichtmetallisierung realisiert wird.Deposition of metal ions is realized on a previously deposited thin-film metallization.
Zur Gewährleistung einer sehr hohen Stromtragfähigkeit kann der elektrische Leiter als Metallblech ausgeführt werden, welches beispielsweise durch Löten mit dem Grundkörper verbunden wird. Wird zum Löten ein Aktivlot verwendet, so kann das Metallblech direkt auf die elektrisch isolierende Schicht aufgebracht werden.To ensure a very high current carrying capacity of the electrical conductor can be designed as a metal sheet, which is connected for example by soldering to the body. If an active solder is used for soldering, then the metal sheet can be applied directly to the electrically insulating layer.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the schematic drawing. Show it:
Fig. 1a - 1d die Beschichtung eines in Querschnittsansichten dargestellten, als Mikrokanalwärmesenke ausgebildeten Grundkörpers;1a-1d show the coating of a base body, which is shown in cross-sectional views and designed as a microchannel heat sink;
Fig. 2a - 2d die Beschichtung eines in Querschnittsansichten dargestellten quaderförmigen Grundkörpers;FIGS. 2a-2d show the coating of a cuboid basic body shown in cross-sectional views;
Fig.3a - 3c Seitenansichten von Ausführungsformen für Diodenlaserbauelemente mit erfindungsgemäßen Trägerkörpern. Die in den Figuren 1a bis 1d gezeigte Mikrokanalwärmesenke 1 besteht aus einem nicht dargestellten Mehrschichtsystem von strukturierten und untereinander verbundenen kupferbeschichteten Molybdänblechen.3a-3c are side views of embodiments for diode laser devices with support bodies according to the invention. The microchannel heat sink 1 shown in FIGS. 1a to 1d consists of a multilayer system of structured and interconnected copper-coated molybdenum sheets, not shown.
Die Mikrokanalwärmesenke 1 wird auf ihrer gesamten äußeren und teilweise inneren Oberfläche mit Wolfram beschichtet, so dass sich eine aus Wolfram bestehende Haftvermittlungsschicht 2 ausbildet (Fig. 1b). Eine solche Beschichtung kann auch an einem Nutzen von fertigungsbedingt untereinander mechanisch verbundenen Mikrokanalwärmesenken ausgeführt werden. Anschließend wird auf die Wolframschicht 2 eine elektrisch isolierende Diamantschicht 3 aufgebracht (Fig. 1c). Im letzten Verfahrensschritt wird auf die Diamantschicht 3 eine Metallisierung 4 aufgebracht, die als elektrischer Leiter zwischen einer wärmesenkenoberseitig auf der Metallisierung ' 4 befindlichen Montagefläche 5 und einer wärmesenkenunterseitig auf der Metallisierung 4 befindlichen Anschlussfläche 6 dient. Die Anschlussfläche 6 ist zur Kontaktierung eines Anschlusskörpers vorgesehen, über den zum Beispiel elektrischer Strom zum Halbleiterbauelement geführt und/oder die im Betrieb des Halbleiterbauelementes entstehende Wärme abgeführt werden kann. Eine Einlassöffnung 17 und eine Auslassöffnung 18, die mit einer Kanalstruktur 19 in Verbindung stehen, sind als Durchbrüche im Grundköper der Mikrokanalwärmesenke 1 ausgebildet. Zusammen mit einem montierten Laserdiodenelement und einem an der der Montagefläche gegenüberliegenden Seite des Laserdiodenelementes befestigten elektrischen Verbindungselement ergibt sich ein Diodenlaserbauelement. So ein Diodenlaserbauelement eignet sich zur Stapelung mehrerer gleichartiger Diodenlaserbauelemente übereinander, wobei die Anschlussfläche eines ersten Diodenlaserbauelementes von einem elektrischen Anschluss eines benachbarten Diodenlaserbauelementes kontaktiert wird.The microchannel heat sink 1 is coated with tungsten on its entire outer and partly inner surface, so that an adhesive layer 2 consisting of tungsten is formed (FIG. 1b). Such a coating can also be carried out on a benefit of manufacturing mutually mechanically connected micro-channel heat sinks. Subsequently, an electrically insulating diamond layer 3 is applied to the tungsten layer 2 (FIG. 1c). In the last method step, a metallization 4 is applied to the diamond layer 3 and serves as an electrical conductor between a heat sink top side on the metallization ' 4 mounting surface 5 and a heat sink bottom side located on the metallization 4 pad 6. The connection surface 6 is provided for contacting a connection body, via which, for example, electric current can be conducted to the semiconductor component and / or the heat arising during operation of the semiconductor component can be dissipated. An inlet opening 17 and an outlet opening 18, which communicate with a channel structure 19, are formed as openings in the base body of the microchannel heat sink 1. Together with a mounted laser diode element and a fixed to the opposite side of the mounting surface of the laser diode element electrical connection element results in a diode laser component. Such a diode laser component is suitable for stacking a plurality of similar diode laser components one above the other, wherein the pad of a first diode laser component is contacted by an electrical terminal of an adjacent diode laser component.
Der in den Figuren 2a bis 2d gezeigte quaderförmige Grundkörper 7 besteht aus einem Kohlenstoff- Metall-Komposit (Kohlenstoff in den Modifikationen Graphit, Kohlenstoffnanoröhrchen, Kohlenstofffasern,The cuboid main body 7 shown in FIGS. 2a to 2d consists of a carbon-metal composite (carbon in the modifications graphite, carbon nanotubes, carbon fibers,
Graphene, Diamant, diamantähnlicher Kohlenstoff etc.; Metall = Kupfer, Silber, Kobalt, Aluminium etc.)Graphene, diamond, diamond-like carbon, etc .; Metal = copper, silver, cobalt, aluminum etc.)
(Fig.2a).(2a).
Der Grundkörper 7 erhält im Wesentlichen auf seiner gesamten Oberfläche zunächst eine Tantalschicht 8 als Haftvermittlungsschicht. Das kann mittels elektrolytischer Abscheidung aus einer Salzschmelze oder physikalischer oder chemischer Abscheidung aus der Dampfphase erfolgen (Fig. 2b).The main body 7 receives substantially on its entire surface first a tantalum layer 8 as an adhesion-promoting layer. This can be done by electrolytic deposition from a molten salt or physical or chemical vapor deposition (Figure 2b).
Im Anschluss daran wird die Oberfläche der Tantalschicht 8 bis zu einer Tantaloxidschichtdicke anodisch oxidiert, die den Anforderungen hinsichtlich einer gewünschten Durchbruch-Feldstärke entspricht. Sollte die gewünschte Oxidschichtdicke mittels anodischer Oxidation nicht erreichbar sein, so kann stattdessen oder zusätzlich direkt Tantaloxid 9 auf der Oberfläche der Tantalschicht 8 abgeschieden werden (Fig.2c). Im letzten Verfahrensschritt wird eine als elektrischer Leiter dienende Metallisierung 10 aufgebracht, die eine Stromverbindung zwischen der oberseitigen Montagefläche 5 und der unterseitigen Anschlussfläche 6 herstellt (Fig. 2d).Subsequently, the surface of the tantalum layer 8 is anodized to a tantalum oxide layer thickness that meets the requirements for a desired breakdown field strength. Should If the desired oxide layer thickness can not be achieved by means of anodic oxidation, tantalum oxide 9 can instead or additionally be deposited directly on the surface of the tantalum layer 8 (FIG. 2 c). In the last method step, a metallization 10 serving as an electrical conductor is applied, which establishes a current connection between the upper-side mounting surface 5 and the lower-side connection surface 6 (FIG. 2d).
Der in den Figuren 3a bis 3c gezeigte Grundkörper 11 ist mit einer unter unterschiedlich ausgebildeten Metallisierungs- und Isolationsschichten liegenden Refraktärmetallbeschichtung versehen. Der derart beschichtete Grundkörper 11 weist eine parallel zur Lichtemissionsrichtung eines als Laserbarrens 12 ausgebildeten Laserdiodenelementes gerichtete Längsachse, ein in pn-Übergangsrichtung verlaufende Tiefenachse und eine senkrecht zur Tiefen- und Längsachse gerichtete Breitenachse auf.The basic body 11 shown in FIGS. 3 a to 3 c is provided with a refractory metal coating lying under differently designed metallization and insulation layers. The base body 11 coated in this way has a longitudinal axis directed parallel to the light emission direction of a laser diode element designed as a laser bar 12, a depth axis running in the pn transition direction, and a width axis directed perpendicular to the depth and longitudinal axes.
Der Laserbarren 12 ist epitaxieseitig auf einer Montagefläche einer ersten Metallisierungsschicht 13 montiert, die sich auf einer oberseitigen Aufnahmefläche des Grundkörpers 11 in Richtung der Längsachse ab einer Frontkante über etwa das erste Viertel des Grundkörpers 11 erstreckt. Die Substratseite des Laserbarrens 12 ist über Bonddrähte 14 mit einer zweiten Metallisierungsschicht 15 verbunden, die sich auf der oberseitigen Aufnahmefläche in Richtung der Längsachse mindestens über das sich an das erste Viertel anschließende zweite Viertel des Grundkörpers 11 erstreckt.The laser bar 12 is epitaxially mounted on a mounting surface of a first metallization layer 13 which extends on an upper side receiving surface of the base body 11 in the direction of the longitudinal axis from a front edge over about the first quarter of the base body 11. The substrate side of the laser bar 12 is connected via bonding wires 14 with a second metallization layer 15, which extends on the upper side receiving surface in the direction of the longitudinal axis at least over the adjoining the first quarter second quarter of the base body 11.
In Fig. 3a ummantelt die erste Metallisierungsschicht 13 den Grundkörper 11 ab Frontkante auf einem ersten Viertel in Richtung seiner Längsachse, die zweite Metallisierungsschicht 15 in einem sich anschließenden zweiten Viertel und eine dritte, elektrisch neutrale Metallisierungsschicht 16 in einem dritten und vierten Viertel.In FIG. 3 a, the first metallization layer 13 encases the base body 11 from the front edge on a first quarter in the direction of its longitudinal axis, the second metallization layer 15 in a subsequent second quarter and a third, electrically neutral metallization layer 16 in a third and fourth quarter.
In Fig. 3b ummantelt die erste Metallisierungsschicht 13 den Grundkörper 11 in Richtung seiner Längsachse ab Frontkante ebenfalls auf einem ersten Viertel, erstreckt sich aber auf einer unterseitigen Stützfläche bis über etwa drei Viertel des Grundkörpers 11 in Richtung seiner Längsachse. Die zweite Metallisierungsschicht 15 erstreckt sich auf der oberseitigen Aufnahmefläche vom zweiten bis zum vierten Viertel des Grundkörpers 11 in Richtung seiner Längsachse und ummantelt den Grundkörper 11 im vierten Viertel vollständig. Die front- und rückseitigen Stirnflächen des Grundkörpers 11 weisen bei den Ausführungen gemäß den Figuren 3a und 3b keine Metallisierungsschicht auf. In Fig. 3c erstreckt sich die erste Metallisierungsschicht 13 von der oberseitigen Aufnahmefläche über die gesamte Breite der frontseitigen Stirnfläche bis auf die unterseitige Stützfläche, wo sie sich bis über etwa drei Viertel des Grundkörpers 11 in Richtung seiner Längsachse ausdehnt. Die zweite Metallisierungsschicht 15, die sich auf der oberseitigen Aufnahmefläche vom anschließenden zweiten bis zum vierten Viertel des Grundkörpers 11 in Richtung seiner Längsachse erstreckt, ist über die gesamte Breite der rückseitigen Stirnfläche bis auf die unterseitige Stützfläche gezogen, wo sie sich über etwa das verbleibende vierte Viertel des Grundkörpers 11 ausdehnt. In Fig. 3b, the first metallization layer 13 sheathed the base body 11 in the direction of its longitudinal axis from the front edge also on a first quarter, but extends on a lower side support surface to about three quarters of the base body 11 in the direction of its longitudinal axis. The second metallization layer 15 extends on the upper-side receiving surface from the second to the fourth quarter of the main body 11 in the direction of its longitudinal axis and completely encases the main body 11 in the fourth quarter. The front and rear end faces of the main body 11 have no metallization layer in the embodiments according to FIGS. 3 a and 3 b. In Fig. 3c, the first metallization layer 13 extends from the top side receiving surface over the entire width of the front end face to the lower side support surface, where it expands over about three quarters of the body 11 in the direction of its longitudinal axis. The second metallization layer 15, which extends on the upper side receiving surface from the subsequent second to the fourth quarter of the main body 11 in the direction of its longitudinal axis, is drawn over the entire width of the rear end face to the lower-side support surface, where it is about the remaining fourth Quarter of the main body 11 expands.

Claims

Patentansprüche claims
1. Trägerkörper für Halbleiterbauelemente, enthaltend:1. Carrier body for semiconductor devices, comprising:
- wenigstens einen wärmeleitenden Grundkörper aus elektrisch leitfähigem zumindest bereichsweise metallischen Material mit wenigstens einer Aufnahmefläche und wenigstens einer der Aufnahmefläche gegenüberliegenden Stützfläche und- At least one heat-conducting body of electrically conductive at least partially metallic material with at least one receiving surface and at least one of the receiving surface opposite support surface and
- wenigstens einen elektrischen Leiter,at least one electrical conductor,
- der sich von der Aufnahmefläche auf die Stützfläche erstreckt,which extends from the receiving surface to the support surface,
- gegenüber dem elektrisch leitfähigen Material des Grundkörpers durch wenigstens eine auf den Grundkörper aufgebrachte Isolationsschicht elektrisch isoliert ist und gegenüberliegend zur Aufnahmefläche wenigstens eine Montagefläche zur stoffschlüssigen Verbindung mit wenigstens einem Halbleiterbauelement und gegenüberliegend zur Stützfläche wenigstens eine Anschlussfläche zur Kontaktierung eines Anschlusskörpers aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Isolationsschicht zusammenhängend von der Aufnahmefläche auf die Stützfläche erstreckt und- Is electrically insulated from the electrically conductive material of the body by at least one applied to the body insulating layer and opposite to the receiving surface at least one mounting surface for material connection with at least one semiconductor device and opposite to the support surface at least one pad for contacting a connector body, characterized in that the insulation layer extends contiguously from the receiving surface to the support surface and
- zwischen der Isolationsschicht und dem elektrisch leitfähigen zumindest bereichsweise metallischen Material des Grundkörpers eine zusammenhängende Haftvermittlungsschicht vorgesehen ist, die wenigstens ein Refraktärmetall oder eine Refraktärmetallverbindung enthält.- Between the insulating layer and the electrically conductive at least partially metallic material of the body is provided a contiguous adhesion promoting layer containing at least one refractory metal or a refractory metal compound.
2. Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht und die Haftvermittlungsschicht durch einen Durchbruch im Grundkörper geführt sind.2. Carrier body according to claim 1, characterized in that the insulating layer and the adhesion promoting layer are guided by an opening in the base body.
3. Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht und die Haftvermittlungsschicht außen am Grundkörper angeordnet sind.3. Carrier body according to claim 1, characterized in that the insulating layer and the bonding layer are arranged outside of the base body.
4. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Haftvermittlungsschicht und die Isolationsschicht über die gesamte Oberfläche des Grundkörpers erstrecken.4. Carrier body according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adhesion-promoting layer and the insulating layer extend over the entire surface of the base body.
5. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht wenigstens eines der Materialien Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Siliziumcarbonitrid, Bor, Boroxid, Bornitrid, Borcarbid, Diamant oder diamantähnlichen Kohlenstoff, Kohlenstoffnitrid, Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid enthält.5. Carrier body according to one of claims 1 to 4, characterized in that the insulating layer of at least one of the materials silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, silicon carbonitride, boron, Boron oxide, boron nitride, boron carbide, diamond or diamond-like carbon, carbon nitride, aluminum oxide and aluminum nitride.
6. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht wenigstens ein Refraktärmetalloxid enthält.6. Carrier body according to one of claims 1 to 4, characterized in that the insulating layer contains at least one refractory metal oxide.
7. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper im Wesentlichen aus Kupfer besteht.7. Carrier body according to one of claims 1 to 6, characterized in that the base body consists essentially of copper.
8. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet dass der Grundkörper in Schichtkörper mit mehreren metallischen Schichten ist, von denen eine erste die Aufnahmefläche und eine zweite die Stützfläche aufweist.8. Carrier body according to one of claims 1 to 7, characterized in that the base body is in laminated body with a plurality of metallic layers, of which a first has the receiving surface and a second support surface.
9. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper im Wesentlichen aus einem metallhaltigen Verbundwerkstoff besteht.9. Carrier body according to one of claims 1 to 8, characterized in that the base body consists essentially of a metal-containing composite material.
10. Trägerkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Material des Verbundwerkstoffes wenigstens ein Metall der Gruppe Kupfer, Silber und Aluminium enthält und wenigstens ein zweites Material des Verbundwerkstoffes wenigstens einen Werkstoff der Gruppe Wolfram, Molybdän, Bornitrid, Aluminiumnitrid, Berylliumoxid, Siliziumkarbid und Kohlenstoff.10. Carrier body according to claim 9, characterized in that a first material of the composite material contains at least one metal of the group copper, silver and aluminum and at least a second material of the composite material at least one material of the group tungsten, molybdenum, boron nitride, aluminum nitride, beryllium oxide, silicon carbide and carbon.
11. Trägerkörper nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlenstoff wenigstens in einer der Modifikationen Diamant, Graphit, Graphen, Kohlenstofffaser und Kohlenstoffnanoröhrchen vorliegt.11. Carrier body according to claim 9 or 10, characterized in that carbon is present in at least one of the modifications diamond, graphite, graphene, carbon fiber and carbon nanotube.
12. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der elektrische Leiter über zwei oder mehr einander zumindest abschnittsweise gegenüberliegende und/oder winklig zueinander angeordnete Seitenflächen des Grundkörpers von der Aufnahmefläche auf die Stützfläche erstreckt.12. Carrier body according to one of claims 1 to 11, characterized in that the electrical conductor extends over two or more at least partially opposite and / or angled mutually arranged side surfaces of the base body of the receiving surface on the support surface.
13. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine Kanalstruktur enthält, die mit wenigstens einer Einlassöffnung und wenigstens einer Auslassöffnung in Verbindung steht. 13. Carrier body according to one of claims 1 to 12, characterized in that the base body includes a channel structure which is in communication with at least one inlet opening and at least one outlet opening.
14. Trägerkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung in einem ersten Durchbruch des Grundkörpers angeordnet ist und die Auslassöffnung in einem zweiten Durchbruch des Grundkörpers.14. Carrier body according to claim 13, characterized in that the inlet opening is arranged in a first opening of the main body and the outlet opening in a second opening of the main body.
15. Trägerkörper nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Einlass- und der Auslassöffnung in Richtung der Kanalstruktur erstreckende Innenwandbereiche des Grundkörpers zumindest abschnittsweise mit der Haftvermittlungsschicht und der Isolationsschicht versehen sind.15. Carrier body according to claim 13 or 14, characterized in that from the inlet and the outlet opening in the direction of the channel structure extending inner wall portions of the base body are at least partially provided with the bonding layer and the insulating layer.
16. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwei oder mehr elektrische Leiter von der Aufnahmefläche auf die Stützfläche erstrecken.16. Carrier body according to one of claims 1 to 15, characterized in that extending two or more electrical conductors of the receiving surface on the support surface.
17. Trägerkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwei oder mehr Leiter über zwei oder mehr einander zumindest abschnittsweise gegenüberliegende und/oder winklig zueinander angeordnete Seitenflächen des Grundkörpers von der Aufnahmefläche auf die Stützfläche erstrecken.17 carrier body according to claim 12, characterized in that two or more conductors extend over two or more at least partially opposite each other and / or angularly arranged side surfaces of the body of the receiving surface on the support surface.
18. Verfahren zur Herstellung eines Trägerkörpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 durch Beschichten des elektrisch leitenden Grundkörpers mit einem Refraktärmetall, so dass sich eine von der Aufnahmefläche über die Seitenfläche zu der Stützfläche reichende, zusammenhängende Refraktärmetallbeschichtung ergibt.18. A method for producing a carrier body according to any one of claims 1 to 16 by coating the electrically conductive base body with a refractory metal, so as to result from the receiving surface on the side surface to the support surface reaching, contiguous refractory metal coating.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Refraktärmetall chemisch aus der Gasphase auf dem Grundkörper abgeschieden wird.19. The method according to claim 18, characterized in that the refractory metal is chemically deposited from the gas phase on the base body.
20. Verfahren zur Herstellung eines Trägerkörpers gemäß Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass durch anodische Oxydation eine Refraktärmetalloxidschichtverstärkung der Refraktärmetallschichtung vorgenommen wird.20. A method for producing a carrier body according to claim 18 or 19, characterized in that a refractory metal oxide layer reinforcement of the refractory metal layer is made by anodic oxidation.
21. Verfahren zur Herstellung eines Trägerkörpers gemäß Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass durch Abscheidung eines Refraktärmetalloxides aus der Gasphase eine Oxidschichtverstärkung der Refraktärmetallschichtung vorgenommen wird. 21. A method for producing a carrier body according to claim 18 or 19, characterized in that by deposition of a refractory metal oxide from the gas phase, an oxide layer reinforcement of the refractory metal layering is made.
22. Diodenlaserbauelement mit einem Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 16 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Laserdiodenelement seitens seiner epitaxieseitigen Kontaktfläche stoffschlüssig an die Montagefläche angebunden ist.22. diode laser component with a carrier body according to one of claims 1 to 16, characterized in that a laser diode element is connected by its epitaxial-side contact surface cohesively to the mounting surface.
23. Diodenlaserbauelement mit einem Trägerkörper nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laserdiodenelement seitens seiner epitaxieseitigen Kontaktfläche stoffschlüssig an die Montagefläche angebunden ist und über wenigstens ein an der substratseitigen Kontaktfläche des Laserdiodenelementes befestigtes elektrisch leitfähiges Verbindungselement eine elektrische Verbindung von der substratseitigen Kontaktfläche des Laserdiodenelementes mit einem zweiten Leiter besteht. 23. diode laser component having a carrier body according to claim 16 or 17, characterized in that a laser diode element is connected by its epitaxial side contact surface cohesively to the mounting surface and via at least one attached to the substrate-side contact surface of the laser diode element electrically conductive connecting element an electrical connection from the substrate-side contact surface of the Laser diode element consists of a second conductor.
PCT/DE2008/001772 2007-10-26 2008-10-26 Substrate for semiconductor elements WO2009052816A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710051800 DE102007051800A1 (en) 2007-10-26 2007-10-26 Carrier body for semiconductor devices
DE102007051800.7 2007-10-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009052816A2 true WO2009052816A2 (en) 2009-04-30
WO2009052816A3 WO2009052816A3 (en) 2009-08-20

Family

ID=40514190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2008/001772 WO2009052816A2 (en) 2007-10-26 2008-10-26 Substrate for semiconductor elements

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007051800A1 (en)
WO (1) WO2009052816A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103626173A (en) * 2013-11-28 2014-03-12 天津大学 Preparation method of low-defect graphene-boron oxide nanocrystal composite material

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT13521U1 (en) * 2013-01-18 2014-02-15 Plansee Se module

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0009978A1 (en) * 1978-10-06 1980-04-16 Hitachi, Ltd. Hybrid Type integrated circuit device
US4777060A (en) * 1986-09-17 1988-10-11 Schwarzkopf Development Corporation Method for making a composite substrate for electronic semiconductor parts
US5153986A (en) * 1991-07-17 1992-10-13 International Business Machines Method for fabricating metal core layers for a multi-layer circuit board
EP0660400A1 (en) * 1993-12-20 1995-06-28 AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle Thermoconductive element, utilized in electronics as a printed circuit support or as a component and its method of fabrication
US5653379A (en) * 1989-12-18 1997-08-05 Texas Instruments Incorporated Clad metal substrate
GB2311539A (en) * 1996-03-25 1997-10-01 Electrovac Substrates coated with polycrystalline diamond
EP1055650A1 (en) * 1998-11-11 2000-11-29 Advanced Materials International Company, Ltd. Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof
US6248958B1 (en) * 1998-11-30 2001-06-19 International Business Machines Corporation Resistivity control of CIC material
US20060113546A1 (en) * 2002-10-11 2006-06-01 Chien-Min Sung Diamond composite heat spreaders having low thermal mismatch stress and associated methods

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239746A (en) * 1991-06-07 1993-08-31 Norton Company Method of fabricating electronic circuits
US5853888A (en) * 1997-04-25 1998-12-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Surface modification of synthetic diamond for producing adherent thick and thin film metallizations for electronic packaging
RU2190284C2 (en) * 1998-07-07 2002-09-27 Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ" Two-sided electronic device
JP2003289073A (en) * 2002-01-22 2003-10-10 Canon Inc Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
DE10361899B4 (en) 2003-12-22 2008-10-30 Jenoptik Laserdiode Gmbh Expansion-matched heat-spreading multi-layer substrate
JP2006041512A (en) * 2004-07-27 2006-02-09 Samsung Electronics Co Ltd Method of manufacturing integrated-circuit chip for multi-chip package, and wafer and chip formed by the method thereof

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0009978A1 (en) * 1978-10-06 1980-04-16 Hitachi, Ltd. Hybrid Type integrated circuit device
US4777060A (en) * 1986-09-17 1988-10-11 Schwarzkopf Development Corporation Method for making a composite substrate for electronic semiconductor parts
US5653379A (en) * 1989-12-18 1997-08-05 Texas Instruments Incorporated Clad metal substrate
US5153986A (en) * 1991-07-17 1992-10-13 International Business Machines Method for fabricating metal core layers for a multi-layer circuit board
EP0660400A1 (en) * 1993-12-20 1995-06-28 AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle Thermoconductive element, utilized in electronics as a printed circuit support or as a component and its method of fabrication
GB2311539A (en) * 1996-03-25 1997-10-01 Electrovac Substrates coated with polycrystalline diamond
EP1055650A1 (en) * 1998-11-11 2000-11-29 Advanced Materials International Company, Ltd. Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof
US6248958B1 (en) * 1998-11-30 2001-06-19 International Business Machines Corporation Resistivity control of CIC material
US20060113546A1 (en) * 2002-10-11 2006-06-01 Chien-Min Sung Diamond composite heat spreaders having low thermal mismatch stress and associated methods

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103626173A (en) * 2013-11-28 2014-03-12 天津大学 Preparation method of low-defect graphene-boron oxide nanocrystal composite material
CN103626173B (en) * 2013-11-28 2015-07-15 天津大学 Preparation method of low-defect graphene-boron oxide nanocrystal composite material

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009052816A3 (en) 2009-08-20
DE102007051800A1 (en) 2009-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005047106B4 (en) Power semiconductor module and method of manufacture
DE102010049499B4 (en) Metal-ceramic substrate and method for producing such a substrate
EP3559989B1 (en) Carrier substrate for electric components and manufacturing method for carrier substrate
DE102014105000B4 (en) Method for manufacturing and equipping a circuit carrier
DE102007051570A1 (en) Method for producing a composite material and composite material, composite body and connecting device
EP3714485A1 (en) Metal-ceramic substrate and method for producing a metal-ceramic substrate
WO2010015352A2 (en) Heat dissipation module having a semiconductor element and production method for such a heat dissipation module
WO2009052816A2 (en) Substrate for semiconductor elements
WO2009052814A2 (en) Cooling device for semiconductor elements, semiconductor cooling arrangement and method for producing the same
DE202021003969U1 (en) carrier substrate
DE102008049220B4 (en) Semiconductor device with contacts of alloyed metal wires
DE102019135146B4 (en) metal-ceramic substrate
DE102016202435A1 (en) Heat exchanger
WO2014064218A1 (en) Housing for an optoelectronic component and method for producing a housing
EP2772997A1 (en) Laserdiode element and method for its production
EP4136941B1 (en) Carrier substrate and manufacturing process of a carrier substrate
DE202020005466U1 (en) Soldering system and metal-ceramic substrate made with such a process
DE102022122799A1 (en) Electronic module and method for producing such an electronic module
DE102021132945A1 (en) Carrier substrate for electrical components and method for producing such a carrier substrate
WO2020233987A1 (en) Adapter element for connecting an electronics component to a heat sink element, system comprising an adapter element of this kind, and method for producing an adapter element of this kind
DE102021126529A1 (en) Process for producing metal-ceramic substrates and metal-ceramic substrate produced by such a process
WO2022152788A1 (en) Process for producing a metal-ceramic substrate and metal-ceramic substrate produced using such a process
WO2022171857A1 (en) Ptc heating element, electric heater, and use of a ptc heating element
EP2575169A2 (en) Joining aid for a power module
DE102020111698A1 (en) Method for producing a metal-ceramic substrate and a metal-ceramic substrate produced by such a method

Legal Events

Date Code Title Description
122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08841816

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2