氮化硅基板及氮化硅电路基板制造技术

本发明专利技术提供一种氮化硅基板，其特征在于，其是由具有氮化硅晶粒和晶界相的氮化硅烧结体制成的氮化硅基板，其中，氮化硅基板的板厚为0.4mm以下，在氮化硅烧结体的任意的截面或表面中，在单位面积10μm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化硅基板及氮化硅电路基板


[0001]实施方式涉及氮化硅基板及氮化硅电路基板。

技术介绍

[0002]近年来，功率半导体的高输出化正在进展。另外，搭载有功率半导体的功率模块的功率密度逐年升高。模块的功率密度通过功率密度＝V
M
×
I
M
×
n/M
v
而求出。其中，V
M
为额定耐电压(V)。I
M
为额定电流@
△
T
j-c
＝125℃(A)。n为模块内的功率半导体的数目。另外，M
v
为模块的体积(cm3)。
[0003]为了提高功率模块的功率密度，需要增加模块内的功率半导体的数目或减小模块的体积。如上所述，半导体器件正在高输出化。因此，散热量也在变大。伴随于此，对于搭载半导体器件的绝缘电路基板，变得要求散热性、耐热性及绝缘性的提高。
[0004]在国际公开第2015/060274号公报(专利文献1)中，公开了一种氮化硅基板。在专利文献1中，通过控制厚度方向的晶界相的分布量来改善绝缘性的不均。
[0005]在专利文献1中，示出了常温(25℃)和250℃下的施加1000V时的体积固有电阻值之比。在将常温下的体积固有电阻值设为ρ
v1
、将250℃下的体积固有电阻值设为ρ
v2
时，ρ
v2
/ρ
v1
成为0.20以上。因此，专利文献1的氮化硅基板在高温环境下的绝缘性也优异。r/>[0006]另一方面，关于半导体器件，进一步的大电流化正在进展。搭载半导体器件的电路基板被要求高温环境下的耐热循环特性(TCT)特性。在国际公开第2017/056360号公报(专利文献2)中，公开了一种控制了铜板侧面的形状、钎料突出部的尺寸及硬度等的氮化硅电路基板。在专利文献2中，在-40℃～250℃的TCT试验中显示出优异的耐久性。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：国际公开第2015/060274号公报
[0010]专利文献2：国际公开第2017/056360号公报

技术实现思路

[0011]专利技术所要解决的课题
[0012]在专利文献2中，对于铜板侧面形状或钎料突出部尺寸的控制使用了蚀刻加工。在蚀刻加工中，使用蚀刻液将金属板、钎料层除去。通常，金属板的蚀刻液与钎料层的蚀刻液不同。分别使用适于蚀刻加工的蚀刻液。因此，氮化硅基板变得被暴露于各种蚀刻液中。
[0013]实施了蚀刻加工的氮化硅电路基板虽然TCT特性优异，但绝缘性产生了降低。追究其原因，结果判明：存在氮化硅基板因蚀刻液而受到损伤的现象。本专利技术是用于应对这样的课题的专利技术。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]实施方式的氮化硅基板的特征在于，其具备具有氮化硅晶粒及晶界相的氮化硅烧结体，氮化硅基板的板厚为0.4mm以下，在氮化硅烧结体的任意的截面或表面的观察区域50
μm
×
50μm中，可见到全部轮廓的任意的50个氮化硅晶粒中的在内部具有位错缺陷部的氮化硅晶粒的数目的比例为0％～20％。
[0016]专利技术效果
[0017]在实施方式的氮化硅基板中，具有位错缺陷部的氮化硅晶粒的比例低。由此，能够提高氮化硅基板对蚀刻液的耐久性。因此，即使将氮化硅基板薄型化，也能够维持绝缘性。另外，实施方式的氮化硅电路基板即使在蚀刻加工后绝缘性也优异。
附图说明
[0018]图1是例示具有位错缺陷部的氮化硅晶粒的概念图。
[0019]图2是例示氮化硅晶粒的长径的概念图。
[0020]图3是表示实施方式的氮化硅电路基板的一个例子的图。
[0021]图4是表示实施方式的氮化硅电路基板的另一个例子的图。
[0022]图5是表示实施方式的半导体装置的一个例子的图。
具体实施方式
[0023]实施方式的氮化硅基板的特征在于，其具备具有氮化硅晶粒及晶界相的氮化硅烧结体，氮化硅基板的板厚为0.4mm以下，在氮化硅烧结体的任意的截面或表面的观察区域50μm
×
50μm中，可见到全部轮廓的任意的50个氮化硅晶粒中的在内部具有位错缺陷部的氮化硅晶粒的数目的比例为0％～20％。
[0024]氮化硅烧结体具有氮化硅晶粒和晶界相。晶界相主要由烧结助剂的成分构成。晶界相是在烧结工序中烧结助剂反应而形成的。反应在烧结助剂彼此之间、烧结助剂与氮化硅之间、或烧结助剂与杂质氧之间引起。
[0025]实施方式的氮化硅基板的特征在于，在观察区域50μm
×
50μm中，可见到全部轮廓的任意的50个氮化硅晶粒中的在内部具有位错缺陷部的氮化硅晶粒的数目的比例为0％～20％。
[0026]位错缺陷的观察在氮化硅烧结体的任意的截面或表面进行。
[0027]通过离子铣削加工或FIB(聚焦离子束)加工，按照表面粗糙度Ra成为1μm以下的方式，对氮化硅烧结体的任意的截面或表面进行加工。将加工后的截面或表面设定为评价面。
[0028]接着，用透射型电子显微镜(TEM)对评价面进行观察。利用TEM的观察时的倍率设定为10000倍以上。评价是对50μm
×
50μm的区域进行观察来进行。在一个视野中无法观察50μm
×
50μm的区域时，也可以将区域分成多个来进行观察。在评价中，对一个观察区域(50μm
×
50μm)进行观察后，对与该区域相距1000μm以上的另一区域进行观察。即，在两个部位以上对50μm
×
50μm的区域进行观察，算出具有位错缺陷部的氮化硅晶粒(缺陷粒子)的数目的比例。
[0029]位错缺陷部的有无通过TEM的观察图像的暗视野和明视野的观察来判别。位错缺陷部在暗视野中看起来发白，在明视野中反转看起来发黑。将像这样在将暗视野和明视野切换时像素的颜色反转的部位设定为位错缺陷部。
[0030]图1是例示具有位错缺陷部的氮化硅晶粒的概念图。在图1中，1为氮化硅晶粒。2为位错缺陷部。如图1中所示的那样，在实施方式的氮化硅基板的氮化硅烧结体中，在氮化硅
晶粒1的内部可存在位错缺陷部2。
[0031]若在氮化硅晶粒内存在位错缺陷部，则氮化硅基板的绝缘性降低。位错缺陷部是晶体中包含的晶体缺陷。晶体缺陷也被称为晶格缺陷(Lattice Defect)。晶体缺陷通过原子排列的紊乱或杂质而引起。位错缺陷部由于在稳定的晶体结构中产生缺陷而产生，因此成为绝缘性降低的原因。如果位错缺陷部为少量，则不会对绝缘性造成不良影响。其另一方面，位错缺陷部容易因蚀刻液而受到损伤。若位错缺陷部受到损伤，则进展成更大的氮化硅组织的缺陷。实施方式的氮化硅基板的厚度为0.40mm以下。若在这样的薄型基板的表面产生起因于位错缺陷部的组织缺陷，则该部分的绝缘性大幅降低。
[0032]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，其特征在于，其是具备具有氮化硅晶粒及晶界相的氮化硅烧结体的氮化硅基板，其中，所述氮化硅基板的板厚为0.4mm以下，在所述氮化硅烧结体的任意的截面或表面的观察区域50μm
×
50μm中，可见到全部轮廓的任意的50个所述氮化硅晶粒中的在内部具有位错缺陷部的所述氮化硅晶粒的数目的比例为0％～20％。2.根据权利要求1所述的氮化硅基板，其特征在于，所述比例为0％～10％。3.根据权利要求1或权利要求2所述的氮化硅基板，其特征在于，在所述位错缺陷部中，除硅、氧及氮以外的成分未成为1μm2以上的块。4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的氮化硅基板，其特征在于，在所述位错缺陷部中，未检测到10摩尔％以上的除硅、氧及氮以外的成分。5.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的氮化硅基板，其特征在于，所述位错缺陷部的占有面积率为5％以下的所述氮化硅晶粒的数目相对于具有所述位错缺陷部的所述氮化硅晶粒的所述数目的比例为70％以上。6.根据权利要求1～权利要求5中任一项所述的氮化硅基板，其特征在于，在所述氮化硅烧结体的任意的截面的观察区域300μm
×
300μm中，所述氮化硅晶粒的长径的最大值为60μm以下。7.根据权利要求1～权利要求6中任一项所述的氮化硅基板，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木克之，深泽孝幸，门马旬，岩井健太郎，
申请(专利权)人：东芝高新材料公司，
类型：发明
国别省市：