氮化硅基板及使用其的氮化硅电路基板制造技术

本发明专利技术提供氮化硅基板，具备氮化硅晶粒和晶界相且导热率为50W/m·k以上，其特征在于，氮化硅基板的剖面组织中，厚度方向的晶界相的合计长度T2相对氮化硅基板的厚度T1的比(T2/T1)为0.01～0.30，从绝缘强度的相对平均值的偏差为15％以下，所述绝缘强度的平均值是使电极与基板的表背面接触而用四端法测量时的绝缘强度的平均值。另外，绝缘强度的平均值优选为15kv/mm以上。根据上述构成能够得到绝缘强度的偏差小的氮化硅基板及使用其的氮化硅电路基板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
后述的实施方式大致涉及氮化硅基板及使用其的氮化硅电路基板。
技术介绍
近年来，一直尝试将氮化硅(Si3N4)基板适用于半导体电路基板。半导体电路基板使用着氧化铝(Al2O3)基板、氮化铝(AlN)基板。氧化铝基板的导热率为30W/m·k左右，但降低成本是可能的。另外，氮化铝基板的导热率成为160W/m·k以上的高导热化是可能的。另一方面，作为氮化硅基板开发了导热率为50W/m·k以上的基板。氮化硅基板与氮化铝基板相比导热率低，但三点抗弯强度为500MPa以上，优异。氮化铝基板的三点抗弯强度通常为300～400MPa左右，存在导热率越高强度越下降的倾向。通过利用高强度的优点，使氮化硅基板薄型化是可能的。通过基板的薄型化，降低热阻成为可能，因而散热性提高。利用这样的特性，氮化硅基板设置金属板等电路部而作为电路基板广泛使用。另外，还有作为国际公开号WO2011/010597号小册子(专利文献1)所示的压接结构用电路基板而使用的方法。在实施上述那样的各种用法时，氮化硅基板所需的特性可举出导热率、强度、还有绝缘性。关于绝缘性好的氮化硅基板，在特开2002-201075号公报(专利文献2)中提出。专利文献2公开了在温度25℃、湿度70％的条件下向氮化硅基板的表背之间施加1.5kV-100Hz的交流电压时的泄漏电流值为1000nA以下的氮化硅基板。该泄漏电流值越小表示表背之间的绝缘性越高。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开号WO2011/010597号小册子专利文献2：日本特开2002-201075号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，如专利文献2那样即使泄漏电流值为一定值以下，有时绝缘性也不充分。追究其原因，结果表明，基板的厚度方向的氮化硅晶粒与晶界相的丰度比有大的关系。氮化硅基板由具备氮化硅晶粒和晶界相的氮化硅烧结体构成。在比较氮化硅晶粒和晶界相时，氮化硅晶粒的绝缘性高。因此，在氮化硅基板内根据晶界相的丰度比形成有绝缘性不同的部分。因此，即使泄漏电流值为一定值以下，绝缘性也产生不充分的现象。用于解决课题的手段根据实施方式涉及的氮化硅基板，是具备氮化硅晶粒和晶界相且导热率为50W/m·k以上的氮化硅基板，其特征在于，氮化硅基板的剖面组织中，晶界相的合计长度T2相对氮化硅基板的厚度T1的比(T2/T1)为0.01～0.30，从绝缘强度的平均值的偏差为20％以下，所述绝缘强度的平均值是使电极与基板的表背面接触而用四端法测量时的绝缘强度的平均值。专利技术效果根据实施方式涉及的氮化硅基板，由于将晶界相的合计长度T2相对氮化硅基板的厚度T1的比(T2/T1)规定为规定的范围，所以厚度方向的绝缘性的偏差小。因此，在用于电路基板等的情况下，能够得到绝缘性优异且可靠性高的电路基板。附图说明图1是表示实施方式涉及的氮化硅基板的剖面组织的一个例子的剖面图；图2是用于说明在实施方式涉及的氮化硅基板中，晶界相的合计长度T2相对基板厚度T1的比(T2/T1)的剖面图；图3是表示在氮化硅基板中，通过四端法测量绝缘强度的方法的一个例子的剖面图；图4是表示绝缘强度的测量部位的一个例子的平面图；图5是表示测量氮化硅基板的体积电阻率值的方法的一个例子的侧面图。具体实施方式本实施方式涉及的氮化硅基板，其是具备氮化硅晶粒和晶界相且导热率为50W/m·k以上的氮化硅基板，其特征在于，氮化硅基板的剖面组织中，晶界相的合计长度T2相对氮化硅基板的厚度T1的比(T2/T1)为0.01～0.30，从绝缘强度的平均值的偏差为20％以下，所述绝缘强度的平均值是使电极与基板的表背面接触而用四端法测量时的绝缘强度的平均值。首先，氮化硅基板由具备氮化硅晶粒和晶界相且导热率为50W/m·k以上的氮化硅烧结体构成。另外，导热率优选为50W/m·k以上，更优选为90W/m·k以上。导热率不足50W/m·k时，散热性降低。图1表示根据实施方式涉及的氮化硅基板的剖面组织的一个例子。图中，符号1为氮化硅基板，2为氮化硅晶粒，3为晶界相，T1为氮化硅基板的厚度。另外，图2为用于说明在实施方式涉及的氮化硅基板中，晶界相的合计长度T2相对基板厚度T1的比(T2/T1)的剖面图。图中，2为氮化硅晶粒，3为晶界相，T2-1～4为厚度方向的晶界相的长度。氮化硅基板由具备氮化硅晶粒和晶界相的氮化硅烧结体构成。氮化硅晶粒优选β-Si3N4晶粒的以个数比例为95％以上100％以下。通过使β-Si3N4晶粒成为95％以上，氮化硅晶粒成为随机存在的组织，强度提高。另外，晶界相主要由烧结助剂构成。另外，作为烧结助剂，优选为选自稀土元素、镁、钛、铪的一种以上。另外，优选的是，烧结助剂分别按氧化物换算合计含有2～14质量％。若烧结助剂按氧化物换算不足2质量％，则可能产生晶界相的丰度比小的部分。另外，若烧结助剂按氧化物换算超过14质量％而过量的话，则晶界相的丰度比可能变得过大。因此，烧结助剂按氧化物换算优选含有4.0～12.0质量％。实施方式的氮化硅基板的剖面组织的特征在于，晶界相的合计长度T2相对氮化硅基板的厚度T1的比(T2/T1)为0.01～0.30。如图1所示，氮化硅基板的厚度T1为基板的厚度。基板的厚度T1由游标卡尺测量。另外，关于说明晶界相的合计长度T2的测量方法，参照图2进行说明。图2是用于说明在氮化硅基板中，晶界相的合计长度T2相对基板厚度T1的比(T2/T1)的剖面图。图中，符号2为氮化硅晶粒，3为晶界相。首先，将氮化硅基板的厚度方向的任意剖面组织放大进行拍摄。在一个视野下无法观察厚度方向的剖面组织时，分多次摄影也可以。另外，放大照片优选为扫描式电子显微镜(SEM)照片。如果为SEM照片，则具有氮化硅晶粒和晶界相存在对比度差而容易区分的优点。另外，关于倍率，如果为2000倍以上则容易进行氮化硅晶粒和晶界相的区分。求晶界相的合计长度T2就是对剖面组织的放大照片在基板厚度方向引直线，求出该直线上存在的晶界相的长度。在图2的情况下，T2-1、T2-2、T2-3、T2-4的合计成为T2(T2＝(T2-1)+(T2-2)+(T2-3)+(T2-4))。在分开放大照片而摄影的情况下，重复该作业直至达到基板厚度T1。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
氮化硅基板，具备氮化硅晶粒和晶界相且导热率为50W/m·k以上，其特征在于，氮化硅基板的剖面组织中，厚度方向的晶界相的合计长度T2相对氮化硅基板的厚度T1的比(T2/T1)为0.01～0.30，从绝缘强度的平均值的偏差为20％以下，所述绝缘强度的平均值是使电极与基板的表背面接触而用四端法测量时的绝缘强度的平均值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.23 JP 2013-2204591.氮化硅基板，具备氮化硅晶粒和晶界相且导热率为50W/m·k
以上，其特征在于，氮化硅基板的剖面组织中，厚度方向的晶界相的
合计长度T2相对氮化硅基板的厚度T1的比(T2/T1)为0.01～0.30，从
绝缘强度的平均值的偏差为20％以下，所述绝缘强度的平均值是使电
极与基板的表背面接触而用四端法测量时的绝缘强度的平均值。
2.根据权利要求1所述的氮化硅基板，其特征在于，绝缘强度的
偏差为15％以下。
3.根据权利要求1～2的任一项所述的氮化硅基板，其特征在于，
绝缘强度的平均值为15kv/mm以上。
4.根据权利要求1～权利要求3的任一项所述的氮化硅基板，其
特征在于，在室温(25℃)施加1000V时的体积电阻率值为60×1012Ωm
以上。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的氮化硅基板，其特征在于，
在室温(25℃)施加1000V时的体积电阻率值ρv1与在250℃施加1000V
时的体积电阻率值ρv2的比(ρv2/ρv1)为0.20以上。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的氮化硅基板，其特征在于，
当将在50Hz的相对介电常数设为εr50，将在1kHz的相对介电常数设
为εr1000时，(εr50-εr1000)/εr50≤0.1。
7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山宪隆，青木克之，佐野孝，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝高新材料公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP