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Projektbeschreibung

Leistungselektronik und die damit vorgenommene energieeffiziente Wandlung elektrischer Energie ist ein Querschnittsthema, das viele Industriezweige berührt. Die steigende Funktionsdichte bei einhergehender Miniaturisierung stellt die moderne Elektronikproduktion vor die Herausforderung, den Wirkungsgrad und somit die Energieeffizienz zu erhöhen. Weiterhin sollen die Module möglichst kompakt dimensioniert sein und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Das Forschungsprojekt zielt darauf ab, die aktuellen Technologien der Aufbau- und Verbindungstechnik zu optimieren. Hierbei steht die Weiterentwicklung des etablierten Bondprozesses als oberseitiges Kontaktierungsverfahren der Halbleiterbauelemente im Fokus. Stand der Technik ist hier der Einsatz von Aluminium, das sowohl als Oberseiten-Metallisierung der Bauelemente als auch als Drahtbond-Material verwendet wird. Hier gehen die Bestrebungen dahin, Al-Draht durch Cu-Draht zu ersetzen, welcher sowohl bezüglich thermischer und elektrischer Leitfähigkeit als auch mechanisch günstigere Materialeigenschaften aufweist. Aufgrund der höheren Härte von Kupfer ist eine Cu-Drahtbondung auf der bisherigen Al-Metallisierung der Bauelemente jedoch nicht möglich, so dass eine zusätzliche Cu-Metallisierung aufgebracht werden muss.
Das hierbei verwendete Verfahren basiert auf einem thermischen Plasma in welches Cu-Partikel einstäubt werden. Diesen werden hierbei beschleunigt und erstarren beim Auftreffen auf den Substraten, wobei eine vollflächige Kupferschicht abgeschieden wird. Die Herausforderungen bestehen in der Strukturierung der Kupferschichten um die Funktionalität des Halbleiters zu erhalten, Definition entsprechender Prozessparameter um bondbare Strukturen abzuscheiden und der anschließenden Vereinzelung der Bauelemente.