Interface Entwicklung für Hochleistungshalbleiter auf Basis eines Aluminiumnitrid-Gradientenwerkstoffs

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Versagensrelevant für Hochleistungshalbleiter Baugruppen sind u.a. Prozesse an den Interfaces des Packaging im Halbleitermodul. Ziel des Vorhabens ist die Reduktion der Anzahl dieser Interfaces und die elektrische Optimierung der verbliebenen Interfaces durch Einsatz von neu zu entwickelnden Gradientenwerkstoffen auf Basis von AIN. Das AIN-Substrat wird durch Einsatz reaktionssinterfähiger Versätze und Sinterung im starken elektrischen Wechselfeld zur `resistiven Feldsteuerung` mit einem Gradienten der elektrischen Leitfähigkeit und chemischer Zusammensetzung im Oberflächenbereich versehen. Der bisher eingesetzte Substrataufbau bestehend aus AIN-Keramik, Anbindung der Kupfermetallisierung und resistiver Beschichtung soll weitestgehend in den Werkstoff AIN verlagert werden, durch Extraktion und Migration von elektrisch leitfähigen Additiven in die Randzone des Substratwerkstoffs während der Mikrowellensinterung speziell modifizierter Versätze. Der so entstandene Zusammensetzungsgradient soll einerseits die Temperaturwechselbeständigkeit des Interfaces zur Kupfermetallisierung verbessern, andererseits die Homogenität des lokalen elektrischen Feldes erhöhen und so die Teilentladungsaktivität verringern. Eine mechanische Nachbearbeitung der Gradientenzone soll möglich sein.