衬底和制造该衬底的方法技术

提供了制造衬底的方法，其中形成坯膜堆叠体(10)，该坯膜堆叠体包括分别包含陶瓷材料作为主要成分的第一坯膜(1)和第二坯膜(2)，其中第二坯膜(2)除了所述陶瓷材料外还含有烧结助剂。此外提供了通过该方法制造的衬底(20)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】衬底和制造该衬底的方法本专利技术涉及制造包含陶瓷基体的衬底的方法和通过该方法制造的衬底。衬底是工业生产中广泛使用的组件，以将微电子部件，例如集成电路和大功率半导体，例如LED布置在其上和与它们接触。然后可以将以此方式建造的微电子部件和大功率半导体容易地集成到其它电子部件或电路中。由于对其它电子部件的小型化和性能方面的要求不断提高，必须增加可在衬底的给定区域上建造的微电子部件和大功率半导体的数量。由此导致对衬底的要求增加。为了满足这些要求，常规地使用包含多层建造形式的陶瓷基体的多层衬底。这些多层衬底例如允许将重新布线集成到陶瓷基体中。由于对多层衬底的要求不断提高，对制造这种多层衬底的方法的要求也同时提高。制造陶瓷多层衬底的方法通常包括通过堆叠多个坯膜而形成坯膜堆叠体。然后，将坯膜堆叠体压制并脱碳。通过经压制和脱碳的坯膜堆叠体的后续烧结，产生多层衬底的陶瓷基体。为了满足对该方法的不断提高的要求，尤其重要的是注意在坯膜堆叠体的烧结过程中发生的烧结收缩。例如，大的烧结收缩会在陶瓷基体中产生应力，其会导致在陶瓷基体中形成裂纹。此外，在设计集成重新布线时还必须考虑烧结收缩，因为不注意烧结收缩会导致陶瓷基体中有时无法使用的集成重新布线。在陶瓷基体的情况下，烧结收缩可在所有三个空间方向上发生。空间方向在此和下文中应理解为由笛卡儿坐标系的三个轴规定的方向。根据通常的惯例，笛卡尔坐标系包括x轴、y轴和z轴，它们分别规定一个空间方向。此外，烧结收缩在此和下文中应理解为坯膜或经压制的坯膜堆叠体的一个或多个边的边长分别在烧结之前和之后的差异。换句话说，坯膜或坯膜堆叠体的至少一个边在烧结之前比在烧结之后更长。为了测定烧结收缩，在烧结之前和之后测量边长，并且基于烧结之前的边长来确定百分比偏差。例如，边长可以在烧结之前为20mm，而在烧结之后为18mm。这导致2mm的差异，这产生10％的烧结收缩。在此和下文中，大于17％的值应被视为大的烧结收缩。换句话说，在此和下文中，17％或更小的烧结收缩应被视为小的烧结收缩。必须注意的是，烧结收缩不必强制性地在所有三个空间方向上均匀发生。例如，沿一个空间方向延伸的边的烧结收缩可以不同于沿其它两个空间方向之一延伸的另一边的烧结收缩。烧结收缩越大，则在烧结的坯膜堆叠体中出现应力的风险越大，该应力导致在陶瓷基体中形成裂纹。此外，集成重新布线可能在烧结之后至少部分地无法使用，因为其由于坯膜堆叠体的产生烧结收缩的收缩而变形或完全撕裂。为了减少无法使用的集成重新布线的数量，通常使用包含陶瓷材料作为主要成分并且还包含烧结助剂的坯膜来形成具有集成重新布线的陶瓷基体。此外，使用包含特定比例的陶瓷材料和烧结助剂的金属膏来施加集成重新布线。由此确保了集成重新布线至少近似具有类似于坯膜堆叠体的热线性变化行为。由此减少了陶瓷基体中无法使用的集成重新布线的比例。尽管如此，由此制造的坯膜堆叠体发生大的烧结收缩，由此还存在相当大的出现无法使用的集成重新布线和陶瓷基体开裂的风险。除了烧结收缩之外，还必须考虑陶瓷基体的组成。由于烧结而积聚在陶瓷基体的表面上的烧结助剂例如可导致包含这样的陶瓷基体的部件不再可靠地工作。因此，从EP3375767A1中已知一种方法，其中由于烧结而积聚在陶瓷基体的表面上的烧结助剂通过机械加工或蚀刻被完全或部分去除。由此使得包含根据前述方法制造的陶瓷基体的部件能够可靠地工作。但是，由于EP33757676A1中提到的方法在烧结后需要额外的工作步骤，陶瓷基体的制造变得更加复杂且成本更高。此外，陶瓷基体的后续处理总是暗藏陶瓷基体被后续处理损坏并因此变得无法使用的风险。本专利技术的目的因此是提供制造衬底的方法，该方法确保包括衬底的部件的可靠工作，其中该方法包括形成其中发生小的烧结收缩的坯膜堆叠体。本专利技术的另一个目的是提供通过该方法制造的衬底。该目的通过根据权利要求1的方法来实现。该方法的其它实施方案和通过该方法制造的衬底可以从其它权利要求中得知。提供了制造衬底的方法，其中形成坯膜堆叠体，该坯膜堆叠体包括分别包含陶瓷材料作为主要组分的第一坯膜和第二坯膜，其中第二坯膜还含有烧结助剂。在该方法中，第二坯膜比第一坯膜发生更大的烧结收缩。本专利技术的另一目的是提供通过该方法制造的衬底。该衬底包括陶瓷基体，该陶瓷基体具有分别包含陶瓷材料的第一体积区域和第二体积区域，其中第一体积区域包含的烧结助剂的浓度低于第二体积区域。陶瓷基体通过烧结根据上述方法形成的坯膜堆叠体而制成。具有不同浓度的烧结助剂的体积区域通过下列方式产生，即在制造衬底的方法中，将包含烧结助剂的第二坯膜与不含烧结助剂的第一坯膜堆叠。通过烧结，烧结助剂部分地从第二坯膜扩散到第一坯膜中。由此，最初由第一坯膜形成的陶瓷基体的体积区域也具有一定量的烧结助剂，尽管其浓度低于最初由第二坯膜形成的体积区域。该方法可以包括以下步骤，其中形成坯膜堆叠体，以使得该坯膜堆叠体的封闭层分别由至少一个第一坯膜组成。封闭层在此和下文中应表示在坯膜堆叠体中与假想中心平面距离最远的坯膜。假想中心平面平行于坯膜延伸并穿过坯膜堆叠体中间。通常，坯膜堆叠体具有两个封闭层，其中假想中心平面将坯膜堆叠体分成两个假想的半部，并且在两个假想的半部之一中分别存在封闭层。封闭层可分别包括一个或多个坯膜。此外，该方法可以包括形成坯膜堆叠体，其中在两个第二坯膜之间形成一个或多个坯膜。特别地，坯膜堆叠体的第一和第二坯膜可以具有交替的堆叠次序。通过利用第一和第二坯膜形成坯膜堆叠体，可以显著减少烧结收缩。专利技术人认为该效果是归因于：比第二坯膜中出现更小的烧结收缩的第一坯膜对第二坯膜施加反力。该反力与导致第二坯膜的更大烧结收缩的力对抗。由此，整个坯膜堆叠体的烧结收缩不会以在没有第一坯膜时出现的程度发生。通过改变第一和第二坯膜的堆叠次序，可以在一定范围内任意地设定烧结收缩。此外，该方法可以以这样的方式进行，即在坯膜堆叠体中在烧结之后在三个空间方向的至少两个中发生烧结收缩，该烧结收缩在每个空间方向中小于16％。该方法可以优选以如下方式进行，即在坯膜堆叠体中在烧结之后在三个空间方向的至少两个中发生烧结收缩，该收缩在每个空间方向中小于14％。该烧结收缩显著小于常规方法中出现的烧结收缩。这种小的烧结收缩通过如下方式实现，即形成具有两个分别包括至少一个第一坯膜的封闭层的坯膜堆叠体。所述坯膜堆叠体优选具有两个封闭层，其分别包括至少两个第一坯膜。此外，在该方法中，作为第一和第二坯膜的主要组分，陶瓷材料可以选自AlN、Al2O3、Si3N4、BN、SiC、BeO、氧化锆增韧氧化铝(ZTA)。AlN可以优选用作主要组分，因为其具有非常好的导热性。由此，可以特别地将通向大功率半导体的电源线集成到衬底中。这使得能够以更紧凑的方式设计衬底，并由此满足对此类部件的进一步小型化的要求。此外可以在该方法中这样选择在第二坯膜中包含的烧结助剂的用量比例a，以使得基于100重量%的陶瓷材料计：2重量%≤a≤10重量%。...

【技术保护点】
1.制造衬底的方法，其中形成坯膜堆叠体(10)，该坯膜堆叠体包括分别包含陶瓷材料作为主要组分的第一坯膜(1)和第二坯膜(2)，其中第二坯膜(2)除了所述陶瓷材料外还含有烧结助剂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181210 DE 102018131605.41.制造衬底的方法，其中形成坯膜堆叠体(10)，该坯膜堆叠体包括分别包含陶瓷材料作为主要组分的第一坯膜(1)和第二坯膜(2)，其中第二坯膜(2)除了所述陶瓷材料外还含有烧结助剂。


2.根据权利要求1的方法，其中这样形成所述坯膜堆叠体(10)，以使得形成坯膜堆叠体(10)的封闭层(3)，该封闭层分别由至少一个第一坯膜(1)组成。


3.根据权利要求1或2的方法，其中这样形成坯膜堆叠体(10)，以使得其具有一个或多个第一坯膜(1)，所述一个或多个第一坯膜布置在两个第二坯膜(2)之间。


4.根据权利要求3的方法，其中这样形成坯膜堆叠体(10)，以使得其具有第一和第二坯膜(1、2)的交替层次序。


5.根据权利要求1至4任一项的方法，其中在坯膜堆叠体(10)中形成两个封闭层(3)，所述封闭层分别包括至少一个第一坯膜(1)，并且所述坯膜堆叠体(10)在烧结后在三个空间方向的至少两个中具有烧结收缩，该烧结收缩在每个空间方向中小于16%。


6.根据权利要求1至5任一项的方法，其中用于第一和第二坯膜的陶瓷材料的主要成分选自AlN、Al2O3、Si3N4、BN、SiC、BeO、ZTA。


7.根据权利要求1至6任一项的方法，其中这样选择在第二坯膜(2)中包含的烧结助剂的用量比例a...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·萊默，M·施文茨格，
申请(专利权)人：TDK电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE