Verbundprojekt: Vertrauenswürdige europäische SiC-Lieferkette für energieeffiziente Leistungselektronik - TRANSFORM -

Das übergeordnete Ziel von TRANSFORM ist der Aufbau einer vollständigen und wettbewerbsfähigen europäischen Lieferkette für Leistungselektronik auf Basis von Siliziumkarbid (SiC) Leistungshalbleitern. Das Teilvorhaben der Hochschule Hamm-Lippstadt (HSHL) widmet sich im Rahmen von TRANSFORM der Entwicklung neuer Technologien für die Chip-Substrat-Anbindung von SiC Leistungshalbleiter-Bauelementen. Der Einsatz von SiC als Halbleitermaterial stellt im Vergleich zu herkömmlichen Silizium-Bauelementen erhöhte Anforderungen an die Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) der Leistungshalbleiter-Chips. Zur Erhöhung der Lebensdauer und Leistungsdichte entsprechender Leistungsmodule wurden in der jüngeren Vergangenheit neue Verbindungstechnologien für die Chip-Substrat-Verbindung entwickelt: Anstelle des Weichlötens kommt dabei verstärkt das sogenannte "Silber-Sintern" zum Einsatz, bei dem die Halbleiterchips durch eine poröse Silberschicht mit dem Schaltungsträger verbunden werden. Allerdings besteht das Problem, dass die Sintertechnologie mit erhöhten Materialkosten und aufwändigeren Prozessführungen verbunden ist. Die mangelnde Wirtschaftlichkeit stellt derzeit einen limitierenden Faktor für die breite Einführung von Leistungsmodulen mit erhöhter Zuverlässigkeit und Leistungsdichte dar. Innerhalb des Projektes sollen zwei Ansätze für alternative Chip-Substrat-Verbindungstechnologien untersucht werden. Zum einen gilt es, das Thermokompressionsbonden von Leistungshalbleiter-Bauelementen zu evaluieren. Hierbei soll über Druck und Temperatur eine Anbindung des Leistungshalbleiters ohne Verbindungsmedium gewährleistet werden. Zum anderen soll eine Solid-Liquid-Interdiffusion-Sinterung (SLID-Sinterung) erprobt werden. Hierbei ist es Ziel, durch die Einführung dünner Sn-Schichten an den Grenzflächen der Sinterschicht eine auch im industriellen Rahmen taugliche Technologie zur drucklosen Sinteranbindung von Leistungshalbleiter-Chips zu entwickeln.