氮化硅基板制造技术

若制作大尺寸的高热导率的氮化硅基板，则存在产生热导率低的部位且成品率(合格率)降低的课题。一种氮化硅基板，其中，基板中心部的热导率λc与基板端部的热导率λe的比率即λe/λc为0.85～1.15。上述氮化硅基板优选为150mm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化硅基板


[0001]本专利技术涉及一种用于半导体模块或功率模块的氮化硅基板。

技术介绍

[0002]将陶瓷基板与金属板贴合而成的电路基板用于半导体模块、功率模块等。在该陶瓷基板中使用氮化硅，最近正在研究高热导率的氮化硅基板。
[0003]高热导率(120W/m
·
K程度)的氮化硅基板例如公开于专利文献1(日本特开2018
‑
184333号公报)中。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2018
‑
184333号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]如果想要以例如超过1边100mm的大尺寸制作专利文献1中记载的高热导率的氮化硅基板，则有时在氮化硅基板内热导率会产生偏差。例如，氮化硅基板中心部的热导率与端部的热导率产生差异。若氮化硅基板中存在热导率低的部位，则该热导率低的部位的散热性变差，有可能影响基板整体的散热性。另外，在高热导率的氮化硅基板上形成多个电路基板区域并通过切分来制作多个电路基板的情况下，若存在热导率低的部位，则有可能对由该部分形成的电路基板的散热性造成影响。如果制作大尺寸的高热导率的氮化硅基板，则存在热导率产生偏差、成品率(合格率)降低的课题。
[0009]本专利技术的目的在于，在基板内抑制热导率的偏差且以高成品率提供氮化硅基板。
[0010]用于解决课题的方法
[0011]专利技术人发现，在制作氮化硅基板时，通过在氮化工序中抑制基板内Si的氮化的偏差，能够制作抑制了基板内的热导率偏差的氮化硅基板。
[0012]本专利技术的氮化硅基板中，基板中心部的热导率λc与基板端部的热导率λe的比率即λe/λc为0.85～1.15。
[0013]本专利技术的氮化硅基板优选为150mm
×
150mm以上的尺寸。
[0014]本专利技术的氮化硅基板优选λc及λe为100W/m
·
K以上。
[0015]专利技术效果
[0016]根据本专利技术，能够在基板内抑制热导率的偏差，以高成品率得到氮化硅基板。
附图说明
[0017]图1是说明生片的层叠状态的概略图。
[0018]图2是接着图1说明层叠状态的概略图。
[0019]图3是接着图2说明层叠状态和搬入氮化装置的情况的概略图。
[0020]图4是关于图3用于说明实施例的部件30a的(a)平面图、(b)在A1
‑
A1观察截面的概略图。
[0021]图5是关于图3用于说明参考例的纵框部件30b的(a)平面图、(b)在A2
‑
A2观察截面的概略图、(c)正视图。
[0022]图6是关于图3用于说明参考例的部件30c的(a)平面图、(b)在A3～A3观察截面的概略图、(c)正视图。
具体实施方式
[0023]以下对本专利技术的方式进行说明，但本专利技术并不限定于此。只要没有特别说明，关于各实施方式的说明也能够应用于其他实施方式。
[0024][1]氮化硅基板的制造方法
[0025](1)制作浆料的工序
[0026]在本专利技术的方法中，将在硅粉末中添加作为烧结助剂的稀土类元素氧化物和镁化合物而得到的原料粉末通过介质分散等方法进行粉碎，制作浆料。
[0027](a)硅
[0028]作为本专利技术中使用的硅，可以使用工业上可获得的等级的硅粉末。粉碎前的硅优选为中值粒径D50为6μm以上、BET比表面积为3m2/g以下、氧量为1.0质量％以下且硅中的杂质C量为0.15质量％以下的粉末，更优选为中值粒径D50为7μm以上、BET比表面积为2.5m2/g以下、氧量为0.5质量％以下且硅中的杂质C量为0.10质量％以下的粉末。硅粉末的纯度优选为99％以上，更优选为99.5％以上。硅所含的杂质氧是阻碍通过反应烧结得到的氮化硅基板的热传导的主要原因之一，因此优选尽可能少。进而，在本专利技术中，如后所述，优选通过限制来自镁化合物的氧量，以硅粉末中所含的杂质氧及来自镁化合物的氧的总量相对于换算成氮化硅的硅在0.1～1.1质量％范围的方式调整原料粉末。另外，硅所含的杂质碳在通过反应烧结得到的氮化硅基板中阻碍氮化硅粒子的生长。其结果是，致密化不足，成为热传导、绝缘降低的主要原因之一。
[0029]需要说明的是，本申请说明书中，BET比表面积(m2/g)是利用BET比表面积计通过BET一点法(JIS R 1626：1996“精细陶瓷粉体的基于气体吸附BET法的比表面积的测定方法”)求出的值，中值粒径D50(μm)是在通过激光衍射散射法求出的粒度分布中累积度数达到50％时的粒径。
[0030]虽然在本专利技术的制造方法中并不是必须的，但是可以在原料粉末中包含氮化硅的粉末。但是，与硅相比，在使用氮化硅的情况下更耗费成本，因此氮化硅的使用量优选尽可能少。氮化硅的使用量优选为硅(换算成氮化硅)的20mol％以下，更优选为10mol％以下，进一步优选为5mol％以下。
[0031](b)稀土类元素氧化物
[0032]作为本专利技术中使用的稀土类元素氧化物，优选容易获得且作为氧化物稳定的Y、Yb、Gd、Er、Lu等的氧化物。作为稀土类元素氧化物的具体例，可举出Y2O3、Yb2O3、Gd2O3、Er2O3、Lu2O3等。稀土类元素氧化物的含量相对于硅(换算成氮化硅)、稀土类元素氧化物(换算成三价氧化物)和镁化合物(换算成MgO)的合计为0.5mol％以上且小于2mol％。稀土类元素氧化物的含量低于0.5mol％时，作为烧结助剂的效果不充分，密度不能充分提高，因此不优选。
稀土类元素氧化物的含量为2mol％以上时，低热导率的晶界相增加，由此降低烧结体的热导率，同时，昂贵的稀土类元素氧化物的使用量增加，是不优选的。稀土类元素氧化物的含量优选为0.6mol％以上且小于2mol％，更优选为1mol％以上且1.8mol％以下。
[0033]需要说明的是，在本申请中，有时也将上述硅全部氮化时得到的氮化硅(Si3N4)的摩尔数、将上述稀土类元素氧化物换算成三价氧化物RE2O3(RE为稀土类元素)时的摩尔数和将上述镁化合物换算成MgO时的摩尔数的合计简称为“硅(换算成氮化硅)、稀土类元素氧化物(换算成三价氧化物)和镁化合物(换算成MgO)的合计”。
[0034](c)镁化合物
[0035]作为镁化合物，可以使用1种或2种以上含有Si、N或O的镁化合物。特别优选使用氧化镁(MgO)、氮化硅镁(MgSiN2)、硅化镁(Mg2Si)、氮化镁(Mg3N2)等。在此，以相对于镁化合物的合计87质量％以上为MgSiN2的方式进行选择。通过使用87质量％以上的MgSiN2，能够降低所得到的氮化硅基板中的氧浓度。在镁化合物中的MgSiN2小于87质量％的情况下，烧结后氮化硅粒子内的氧量变多，从而烧结体的热导率成为低的值，是不优选的。镁化合物中的MgSiN2优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氮化硅基板，其中，基板中心部的热导率λc与基板端部的热导率λe的比率即λe/λc为0.85～1.15。2.根据权利要求1所述的氮化硅基板，其中，所述氮化硅基板的尺寸为150...

【专利技术属性】
技术研发人员：加贺洋一郎，福本怜，岛田馨，
申请(专利权)人：株式会社博迈立铖，
类型：发明
国别省市：