陶瓷烧结体及半导体装置用基板制造方法及图纸

本发明专利技术所涉及的陶瓷烧结体包括：氧化铝；及玻璃成分，含有二氧化硅和锰，所述陶瓷烧结体在表面侧具有结合层，该结合层具有Mn的浓度的峰值，所述结合层的深度方向上的Mn的峰值相对于Si的峰值的比例为1.0～7.0。对于Si的峰值的比例为1.0～7.0。对于Si的峰值的比例为1.0～7.0。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷烧结体及半导体装置用基板


[0001]本专利技术涉及陶瓷烧结体及半导体装置用基板。

技术介绍

[0002]作为用于功率晶体管模块等的半导体装置用基板，已知有在陶瓷烧结体的表面具备铜板的DBOC基板(Direct Bonding of Copper Substrate：直接覆铜基板)(例如，专利文献1)。现有技术文献专利文献
[0003]专利文献1：日本特许4717960号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的课题
[0004]然而，在上述的半导体装置用基板中，在陶瓷烧结体的表面接合有铜板，但本专利技术的专利技术人发现，若陶瓷烧结体的氧离子导电性变高，则在施加了直流电压时陶瓷烧结体与铜板的接合强度降低，铜板有可能剥离。
[0005]本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种陶瓷烧结体及半导体装置用基板，在接合有铜板的情况下，在施加了直流电压时能够抑制该铜板的剥离。用于解决课题的手段
[0006]本专利技术所涉及的陶瓷烧结体包括：氧化铝；及玻璃成分，含有二氧化硅和锰，所述陶瓷烧结体在至少一个表面侧具有结合层，该结合层具有Mn的浓度的峰值，所述结合层的深度方向上的Mn的峰值相对于Si的峰值的比例为1.0～7.0。
[0007]在上述陶瓷烧结体中，可以是，所述玻璃成分还含有氧化镁，所述结合层的深度方向上的Mn的峰值相对于Mg的峰值的比例为2.0～3.0。
[0008]在上述陶瓷烧结体中，可以是，所述氧化镁的含量为0.1质量％以上且0.8质量％以下。
[0009]本专利技术所涉及的半导体装置用基板是用于安装电子部件的半导体装置用基板，其中，所述半导体装置用基板具备：上述任一项所述的陶瓷烧结体；及铜板，接合于所述陶瓷烧结体。专利技术效果
[0010]根据本专利技术，在陶瓷烧结体接合有铜板的情况下，在施加了直流电压时能够抑制该铜板的剥离。
附图说明
[0011]图1是表示具有本专利技术所涉及的半导体装置用基板的半导体装置的一个实施方式的剖视图。
图2是用于说明实施例1、4中的深度方向的Mn等的浓度分布测定的图。图3是用于说明实施例1、4中的深度方向的Mn等的浓度分布测定的图。图4是用于说明实施例1中的深度方向的Mn等的浓度分布测定的图。图5是用于说明实施例4中的深度方向的Mn等的浓度分布测定的图。
具体实施方式
[0012]以下，参照附图对本专利技术所涉及的陶瓷烧结体及使用了该陶瓷烧结体的半导体装置用基板的一个实施方式进行说明。图1是具有本实施方式所涉及的半导体装置用基板的半导体装置的剖视图。
[0013]<1.半导体装置的概要>本实施方式所涉及的半导体装置例如在汽车、空调机、产业用机器人、业务用电梯、家庭用微波炉、IH电饭煲、发电(风力发电、太阳能发电、燃料电池等)、电力铁道、UPS(不间断电源)等各种电子设备中作为功率模块使用。
[0014]如图1所示，本实施方式所涉及的半导体装置1具备半导体装置用基板2、第一接合材料5、第二接合材料5'、半导体芯片6、接合线7和散热器8。
[0015]半导体装置用基板2是所谓的DBOC基板(Direct Bonding of Copper Substrate：直接覆铜基板)，具备作为绝缘体的板状的陶瓷烧结体3、与其一个面(上表面)接合的第一铜板4和与另一个面(下表面)接合的第二铜板4'。关于陶瓷烧结体3的详细情况将在后面叙述。
[0016]在第一铜板4形成有传输电路。另一方面，第二铜板4'形成为平板状。
[0017]在该半导体装置用基板2的上表面、即第一铜板4的上表面的一部分，经由第一接合材料5接合有半导体芯片6。另外，利用接合线7将半导体芯片6与第一铜板4连接。
[0018]另一方面，在半导体装置用基板2的下表面、即第二铜板4'的下表面，经由第二接合材料5'接合有散热器8。散热器8是公知的散热器，例如可以由铜等金属构成。
[0019]<2.陶瓷烧结体的构成>接着，对陶瓷烧结体3进行详细说明。陶瓷烧结体3包括氧化铝(Al2O3)、玻璃成分和除此之外的剩余部分。玻璃成分含有二氧化硅(SiO2)和锰(Mn)。以下，对该陶瓷烧结体3的构成元素的含量进行说明。
[0020]氧化铝的含量例如优选为75质量％以上且90质量％以下，更优选为85质量％以上且90质量％以下。
[0021]接着，对玻璃成分进行说明。二氧化硅的含量优选为0.1质量％以上且2.5质量％以下。若二氧化硅的含量为0.1质量％以上，则如后所述，能够抑制陶瓷烧结体3的氧离子传导性，提高阻抗。另一方面，若二氧化硅的含量变高，则陶瓷烧结体3的强度有可能降低，为了抑制这种情况，二氧化硅的含量优选为2.5质量％以下。
[0022]此外，可以使该玻璃成分附加地含有氧化镁(MgO)。在该情况下，氧化镁的含量优选为0.1质量％以上且0.8质量％以下，更优选为0.15质量％以上且0.3质量％以下。认为通过使氧化镁的含量为0.1质量％以上，即使不使烧成温度过高也能够使陶瓷烧结体3烧结，由此能够抑制氧化铝颗粒及氧化锆颗粒的粗大化。认为其结果是，能够提高陶瓷烧结体3的机械强度，有助于抑制在与铜板4的接合界面产生陶瓷烧结体3的裂纹的情况。另外，认为能
够在陶瓷烧结体3中生成足够量的MgAl2O4结晶(以下称为“尖晶石结晶”)，由此能够提高铜板接合时的与Cu
‑
O共晶液相的润湿性。认为其结果是，有助于抑制在接合界面产生空隙的情况。
[0023]另一方面，认为通过使氧化镁的含量为0.8质量％以下，能够抑制过剩地形成机械强度低的尖晶石结晶的情况，由此能够提高陶瓷烧结体3的机械强度。认为其结果是，有助于抑制在接合界面产生陶瓷烧结体3的裂纹的情况。
[0024]而且，玻璃成分也可以附加地含有氧化钙(CaO)。在含有氧化钙的情况下，氧化钙的含量优选为0.03质量％以上且0.35质量％以下。由此，认为即使不使烧成温度过高也能够使陶瓷烧结体3烧结，由此能够抑制氧化铝颗粒及氧化锆颗粒的粗大化。认为其结果是，能够提高陶瓷烧结体3的机械强度，有助于抑制在与铜板4的接合界面产生陶瓷烧结体3的裂纹的情况。
[0025]此外，本专利技术所涉及的陶瓷烧结体可以附加地含有氧化锆(ZrO2)和氧化钇(Y2O3)。在该情况下，氧化锆的含量优选为10质量％以上且25质量％以下，进一步优选为10质量％以上且15质量％以下。通过使氧化锆的含量为10质量％以上，能够提高陶瓷烧结体3的强度。另外，认为能够抑制陶瓷烧结体3的线热膨胀系数变得过小的情况，由此能够减小陶瓷烧结体3与第一及第二铜板4、4'的线热膨胀系数差。认为其结果是，能够减小在与铜板4的接合界面产生的热应力，有助于抑制在接合界面产生陶瓷烧结体3的裂纹的情况。
[0026]另一方面，认为通过使氧化锆的含量为25质量％以下，能够抑制铜板接合时的接合界面处的反应变得过剩的情况，由此能够抑制在接合界面产生空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种陶瓷烧结体，包括：氧化铝；及玻璃成分，含有二氧化硅和锰，所述陶瓷烧结体在至少一个表面侧具有结合层，该结合层具有Mn的浓度的峰值，所述结合层的深度方向上的Mn的峰值相对于Si的峰值的比例为1.0～7.0。2.根据权利要求1所述的陶瓷烧结体，其中，所述玻璃成分还含有氧化镁，所述结合层的深度方向上的Mn...

【专利技术属性】
技术研发人员：绪方孝友，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：