半导体元件及其制造方法技术

一种半导体元件，它是包含含有陶瓷烧结体粒子的陶瓷坯体、配置在陶瓷坯体的两端面的第一外部电极和第二外部电极的半导体元件，其中，陶瓷烧结体粒子是至少含有Ba和Ti的钙钛矿型化合物；陶瓷烧结体粒子的平均粒径为0.4μm以上且1.0μm以下；陶瓷烧结体粒子的接触率在45％以上，所述接触率根据以扫描型电子显微镜对半导体元件的一截面中所选择的一区域进行观察所算出的存在于一区域内的陶瓷烧结体粒子的周长合计、存在于一区域内的孔的周长合计、一区域的外周长、以及存在于一区域内的陶瓷烧结体粒子的接触长度的值而算出。

Semiconductor element and manufacturing method thereof

A semiconductor component, it is containing sintered ceramic particles of the ceramic body and configured in the ceramic body the two end of the first external electrode and a second external electrode of the semiconductor element, the sintered ceramic particles are perovskite type compounds containing at least Ba and Ti; the average particle size of the sintered ceramic particles more than 0.4 m and 1 m; sintered ceramic particle contact rate in 45% above the perimeter of the contact rate of sintered ceramic particles were calculated according to a selected region in a scanning electron microscope on a section of the semiconductor element exists in the region of the total, there in a region, a total pore area of the external perimeter, and contact length of sintered ceramic particles exist in a region of the calculated value.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体元件及其制造方法
本专利技术涉及半导体元件及其制造方法，特别涉及钛酸钡类半导体元件及其制造方法。
技术介绍
钛酸钡类半导体瓷器因具有正的温度特性，所以被广泛用于正特性热敏电阻(PTC热敏电阻)等的半导体元件。例如，在专利文献1中记载有温度特性功能复合粒子的制造方法，其特征在于，在由具有非线性温度特性的半导体粒子构成的母粒子的表面非连续分散附着有由与该母粒子欧姆接触的金属粒子构成的粒子。专利文献1记载的复合粒子不需要高温烧结，使该复合粒子分散在溶剂后进行涂布、或者以压粉体的方式，再通过进一步低温加热，可作为非线性温度特性功能元件或者加热器等使用。在专利文献2中记载了正特性热敏电阻，其特征在于具有绝缘体陶瓷基板、热敏电阻厚膜和至少一对电极，上述热敏电阻厚膜形成在绝缘体陶瓷基板上，由半导体陶瓷烧结体构成且显示正的电阻温度特性，至少一对的上述电极与热敏电阻厚膜连接且隔着上述热敏电阻厚膜的至少一部分而相对，热敏电阻厚膜的室温下的电阻率不到10kΩ·cm。专利文献2记载的正特性热敏电阻能扩大构成热敏电阻厚膜的半导体陶瓷中的晶粒之间的接触面积，能实现低电阻化。在专利文献3中记载有平均瓷器粒径在0.9μm以下的钛酸钡类半导体瓷器。在专利文献3中记载了平均瓷器粒径在上述范围的钛酸钡类半导体瓷器在室温下比电阻小且具有优异的耐电压强度。在专利文献3中记载有以下内容：上述钛酸钡类半导体瓷器通过粒径在0.1μm以下，结晶结构为立方晶，晶格常数为4.020埃以上，以固溶有微量的半导体化剂的钛酸钡粉末、或者将该钛酸钡粉末焙烧而成的材料作为原料粉末，将其烧成而制得。现有技术专利文献专利文献1：日本专利特开平9－100169号公报；专利文献2：国际公开第2012/111386号公报；专利文献3：日本专利特开平11－116327号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题PTC热敏电阻因对过电流的保护，所以被用于范围广泛种类的电子设备。伴随着近年来的电子设备的高性能化，人们特别需要能应对大电流的PTC热敏电阻，具有高耐电压特性的PTC热敏电阻元件的开发正在进行。为了提高PTC热敏电阻的耐电压特性，正在进行构成PTC热敏电阻的半导体瓷器的微粒化(专利文献3)。但是专利技术人研究后的结果表明：存在因微粒化，PTC热敏电阻的室温下的比电阻增高的问题。另一方面，在专利文献2中记载有通过扩大半导体陶瓷中的晶粒间的接触面积来实现低电阻化。但是，专利文献2所记载的晶粒具有平均粒径2μm～38μm的大粒径。本专利技术以提供一种具有高耐电压特性并且室温下显示低比电阻的半导体元件及其制造方法作为目的。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术人为了达到上述目的，着眼于作为制造半导体元件所用的初始物质的钙钛矿型化合物粒子的物理性质，进行反复研究，其结果是发现了通过控制钙钛矿型化合物粒子的比表面积以及钙钛矿型化合物粒子的晶格的c轴长对a轴长的比(正方晶性)c/a就能兼顾构成半导体元件的陶瓷坯体所含的陶瓷烧结体粒子的微粒化以及提高陶瓷烧结体粒子的接触率，进而完成了本专利技术。根据本专利技术的第一方面，提供一种半导体元件，它是包含陶瓷坯体、第一外部电极和第二外部电极的半导体元件，所述陶瓷坯体含有陶瓷烧结体粒子；所述第一外部电极配置在所述陶瓷坯体的第一端面；所述第二外部电极配置在所述陶瓷坯体的第二端面；所述陶瓷烧结体粒子是至少含有Ba和Ti的钙钛矿型化合物；所述陶瓷烧结体粒子的平均粒径为0.4μm以上且1.0μm以下；所述陶瓷烧结体粒子的接触率在45％以上，所述接触率根据以扫描型电子显微镜对所述半导体元件的一截面中所选择的一区域进行观察所算出的存在于所述一区域内的所述陶瓷烧结体粒子的周长合计LG、存在于所述一区域内的孔(细孔)的周长合计LNC、所述一区域的外周长LS、以及以下式表示的存在于所述一区域内的所述陶瓷烧结体粒子的接触长度LC的值，(数1)通过下式算出,(数2)陶瓷烧结体粒子的接触率较好在45％以上且80％以下。所述半导体元件可以是在陶瓷坯体的内部配置有一个以上的第一内部电极和一个以上的第二内部电极的积层型半导体元件。此时，第一内部电极在陶瓷坯体的第一端面与第一外部电极电连接；第二内部电极在陶瓷坯体的第二端面与第二外部电极电连接。第一内部电极和第二内部电极可以是Ni电极。根据本专利技术的第二方面，提供一种方法，它是半导体元件的制造方法，包含如下工序：调制至少含有Ba和Ti的钙钛矿型化合物粒子的工序；形成含有钙钛矿型化合物粒子的生坯芯片的工序；通过烧成生坯芯片制得陶瓷坯体的工序；以及通过在陶瓷坯体的两端面形成外部电极制得半导体元件的工序；钙钛矿型化合物粒子的比表面积在4.0m2/g以上且14.0m2/g以下；钙钛矿型化合物粒子的晶格的c轴长对a轴长的比c/a在1.005以上且1.009以下。钙钛矿型化合物粒子的比表面积在4.0m2/g以上且11.0m2/g以下。在上述方法中，形成含有钙钛矿型化合物粒子的生坯芯片的工序可以包含如下工序：制作含有钙钛矿型化合物粒子的陶瓷生片的工序；在陶瓷生片的主表面上涂布内部电极用导电性糊料的工序；将多片涂布了内部电极导电性糊料的所述陶瓷生片积层制得积层体的工序；以及在积层体上下配置没有涂布内部电极用导电性糊料的陶瓷生片并进行压接，切割成规定的尺寸，制得生坯芯片的工序。通过这样的方法，能制造在陶瓷坯体的内部配置有内部电极的积层型半导体元件。所述内部电极用导电性糊料可含有Ni金属粉末作为导电性粉末。专利技术的效果本专利技术的半导体元件通过具有前述构成，具有高耐电压特性并且在室温下显示低比电阻。本专利技术的半导体元件的制造方法通过具有前述构成，能制得具有高耐电压特性并且在室温下显示低比电阻的半导体元件。附图说明图1是本专利技术一实施方式的半导体元件的示意剖视图。图2是本专利技术一实施方式的半导体元件的一变形例的示意剖视图。图3是本专利技术一实施方式的半导体元件的另一个变形例的示意剖视图。图4是显示陶瓷坯体的一截面中的存在于SEM观察区域内的陶瓷烧结体粒子的周长的合计LG的图。图5是显示陶瓷坯体的一截面中的存在于SEM观察区域内的孔的周长的合计LNC的图。图6是显示陶瓷坯体的一截面中的SEM观察区域的外周长LS的图。具体实施方式以下参照附图就本专利技术一实施方式的半导体元件进行说明。但是，以下所示的实施方式的目的在于进行例示，本专利技术并不局限于以下的实施方式。以下所说明的构成要素的尺寸、材质、形状、相对配置等只要无特定的记载，则目的并非将本专利技术的范围仅限定于此，仅为说明例。另外，各附图中所示的构成要素的大小、形状、位置关系等存在为了使说明明确而进行夸张的情况。各个部件的尺寸不是一定正确显示以下所示的数值，而具有公差。[半导体元件]图1显示实施方式的半导体元件1的示意剖视图。本实施方式的半导体元件1是PTC热敏电阻。图1所示的半导体元件1包含陶瓷坯体2、配置在陶瓷坯体2的第一端面21的第一外部电极31、配置在陶瓷坯体2的第二端面22的第二外部电极32。(陶瓷坯体)陶瓷坯体2包含陶瓷烧结体粒子。陶瓷烧结体粒子由在钛酸钡中添加了供体元素的陶瓷材料构成。陶瓷烧结体粒子是至少含有Ba和Ti的钙钛矿型化合物。钙钛矿型化合物除了含有Ba和Ti以外，还能含有选自除Pm、Tm、Yb和Lu以外的稀土本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件，它是包含陶瓷坯体、第一外部电极和第二外部电极的半导体元件，所述陶瓷坯体含有陶瓷烧结体粒子；所述第一外部电极配置在所述陶瓷坯体的第一端面；所述第二外部电极配置在所述陶瓷坯体的第二端面；其特征在于，所述陶瓷烧结体粒子是至少含有Ba和Ti的钙钛矿型化合物；所述陶瓷烧结体粒子的平均粒径为0.4μm以上且1.0μm以下；所述陶瓷烧结体粒子的接触率在45％以上，所述接触率根据以扫描型电子显微镜对所述半导体元件的一截面中所选择的一区域进行观察所算出的存在于所述一区域内的所述陶瓷烧结体粒子的周长合计LG、存在于所述一区域内的孔的周长合计LNC、所述一区域的外周长LS、以及以下式表示的存在于所述一区域内的所述陶瓷烧结体粒子的接触长度LC的值，(数1)

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.06 JP 2015-0223501.一种半导体元件，它是包含陶瓷坯体、第一外部电极和第二外部电极的半导体元件，所述陶瓷坯体含有陶瓷烧结体粒子；所述第一外部电极配置在所述陶瓷坯体的第一端面；所述第二外部电极配置在所述陶瓷坯体的第二端面；其特征在于，所述陶瓷烧结体粒子是至少含有Ba和Ti的钙钛矿型化合物；所述陶瓷烧结体粒子的平均粒径为0.4μm以上且1.0μm以下；所述陶瓷烧结体粒子的接触率在45％以上，所述接触率根据以扫描型电子显微镜对所述半导体元件的一截面中所选择的一区域进行观察所算出的存在于所述一区域内的所述陶瓷烧结体粒子的周长合计LG、存在于所述一区域内的孔的周长合计LNC、所述一区域的外周长LS、以及以下式表示的存在于所述一区域内的所述陶瓷烧结体粒子的接触长度LC的值，(数1)通过下式算出,(数2)2.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，所述陶瓷烧结体粒子的接触率在45％以上且80％以下。3.如权利要求1或2所述的半导体元件，其特征在于，所述半导体元件是在所述陶瓷坯体的内部配置有一个以上的第一内部电极和一个以上的第二内部电极的积层型半导体元件；所述第一内部电极在所述陶瓷坯体的所述第一端面与所述第一外部电极电连接；所述第二内部电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：深町浩平，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP