接合体及采用其的陶瓷电路基板以及半导体装置制造方法及图纸

一种经由含有Ag的接合层将金属板和陶瓷基板接合而成的接合体，其特征在于，在由接合层的厚度方向和其正交方向所形成的截面中的按接合层的厚度方向的长度

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合体及采用其的陶瓷电路基板以及半导体装置


[0001]后述的实施方式主要涉及接合体及采用其的陶瓷电路基板以及半导体装置。

技术介绍

[0002]将陶瓷基板和铜板接合而形成的陶瓷铜电路基板被用于安装半导体元件等的电路基板。国际公开第2017/056360号公报(专利文献1)中记载的陶瓷铜电路基板对经由接合层将陶瓷基板和铜板接合而成的接合体进行了改进。专利文献1中，设置了使接合层从铜板端部突出的突出部。通过控制这样的接合层突出部的尺寸而提高了TCT特性。
[0003]专利文献1中，在接合层突出部尺寸的控制中采用刻蚀工序。刻蚀工序是用于除去接合体的铜板或接合层的工序。专利文献1的接合层含有Ag、Cu及Ti。含有Ag、Cu及Ti的接合层是通过活性金属接合法而形成的。专利文献1的接合体在进行刻蚀工序中的突出部尺寸的控制时，成品率未必能说良好。
[0004]例如，日本专利第3302714号公报(专利文献2)中示出了含有Ag、Cu及Ti的接合层组织的概念图。专利文献2的接合层组织中存在Ag、Cu、AgCu共晶。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：国际公开第2017/056360号
[0008]专利文献2：日本专利第3302714号
[0009]专利文献3：国际公开第2019/054294号

技术实现思路

[0010]专利技术要解决的问题
[0011]在通过活性金属接合法形成的接合层中，成为Ag及Cu混合存在的组织。在混合存在的组织中，刻蚀液的除去效果出现偏差。因为在Ag较多的部位和较少的部位，刻蚀效果有差异。其结果是，接合层突出部尺寸中出现偏差。
[0012]实施方式涉及的接合体是为了应对这样的问题，其特征在于，控制了接合层中的Ag分布。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]实施方式涉及的接合体是将金属板和陶瓷基板经由含有Ag的接合层接合而成的接合体，其特征在于：在由接合层的厚度方向和其正交方向所形成的截面中的按接合层的厚度方向的长度
×
正交方向的长度200μm形成的测定区域中，相对于Ag浓度为50at％以下的贫Ag区，Ag浓度为60at％以上的富Ag区按面积比计存在70％以下。
附图说明
[0015]图1是表示实施方式涉及的接合体的一个例子的侧视图。
[0016]图2是表示接合层中的富Ag区、贫Ag区的一个例子的剖视图。
[0017]图3是表示实施方式涉及的陶瓷铜电路基板的一个例子的侧视图。
[0018]图4是表示实施方式涉及的半导体装置的一个例子的侧视图。
具体实施方式
[0019]实施方式涉及的接合体是经由含有Ag的接合层将金属板和陶瓷基板接合而成的接合体，其特征在于：
[0020]在由接合层的厚度方向和其正交方向所形成的截面中的按接合层的厚度方向的长度
×
正交方向的长度200μm形成的测定区域中，相对于Ag浓度为50at％以下的贫Ag区，Ag浓度为60at％以上的富Ag区按面积比计存在70％以下。
[0021]图1中示出接合体的一个例子。图1中，1为接合体、2为陶瓷基板、3为金属板、4为接合层。图1是在陶瓷基板2的两面上经由接合层4配置金属板3而成的接合体1。此外，例示了使陶瓷基板2和铜板3的金属板尺寸相同。实施方式涉及的接合体并不限定于这样的形态，也可以是在一面设置金属板的结构。再者，图1中，将陶瓷基板2、铜板3和接合层4的厚度方向定义为Z轴方向，将纵向定义为X轴方向，将横向定义为Y轴方向。此外，陶瓷基板2的纵横尺寸(X轴方向的长度和Y轴方向的长度)也可以不相同，金属板3的纵横尺寸也可以不相同。
[0022]作为陶瓷基板2，可列举氮化硅基板、氮化铝基板、氧化铝基板、氧化铝氧化锆(
アルジル
)基板等。陶瓷基板2的厚度方向(即Z轴方向)的长度(以下简称为“厚度”)优选为0.1mm以上且1mm以下。这是因为，若陶瓷基板2的厚度低于0.1mm则有招致强度下降的顾虑。此外，如果陶瓷基板2的厚度大于1mm，则陶瓷基板2成为热阻体，有使接合体1的散热性降低的可能性。
[0023]此外，当陶瓷基板2为氮化硅基板时，氮化硅基板优选是三点弯曲强度为600MPa以上的基板。此外，优选导热率为80W/m
·
K以上。通过提高氮化硅基板的强度，能够减薄基板厚度。因此，氮化硅基板优选三点弯曲强度为600MPa以上，更优选为700MPa以上。氮化硅基板能够将基板厚度减薄至0.40mm以下，进一步能够减薄至0.30mm以下。
[0024]此外，当陶瓷基板2为氮化铝基板时，氮化铝基板的三点弯曲强度为300～450MPa的程度。另一方面，氮化铝基板的导热率为160W/m
·
K以上。氮化铝基板因强度较低，优选基板厚度为0.60mm以上。
[0025]此外，当陶瓷基板2为氧化铝基板时，氧化铝基板的三点弯曲强度为300～450MPa的程度，但比较廉价。此外，陶瓷基板2也可以为氧化铝氧化锆基板。氧化铝氧化锆基板的三点弯曲强度高至550MPa左右，但导热率为30～50W/m
·
K的范围。所谓氧化铝氧化锆基板，是由将氧化铝和氧化锆混合的烧结体形成的基板。
[0026]此外，作为陶瓷基板2，优选氮化硅基板、氮化铝基板中的任一方。氮化硅基板和氮化铝基板为氮化物陶瓷基板。氮化物陶瓷通过与含有Ti的活性金属钎料反应而形成氮化钛。此外，氧化物陶瓷通过与含有Ti的活性金属钎料反应而形成氧化钛。
[0027]此外，金属板3优选为选自铜板、铜合金板、铝板、铝合金板中的1种。此外，金属板3优选为铜板或铜合金板。一般来讲，铜的导热率大约为400W/m
·
K，铝的导热率大约为240W/m
·
K。铜板因导热率高而能够提高电路基板的散热性。此外，金属板3的厚度也可以为0.3mm以上，也可以进一步为0.6mm以上。通过加厚金属板3能够提高接合体的散热性。
[0028]此外，铜板优选为无氧铜。无氧铜如JIS
‑
H
‑
3100中所示，铜纯度为99.96质量％
(wt％)以上。
[0029]这里，由接合层4的厚度方向和其正交方向来设定截面。而且，其特征在于：在接合体1的该截面中的按接合层4的厚度
×
正交方向的长度200μm形成的测定区域中，相对于Ag浓度为50at％以下的贫Ag区，Ag浓度为60at％以上的富Ag区按面积比计存在70％以下。再者，接合层4的厚度方向相当于Z轴方向。另一方面，厚度方向的正交方向相当于可在包含X轴及Y轴的平面(即X
‑
Y平面)内取得的方向、例如X轴方向或Y轴方向。
[0030]接合层4含有Ag(银)、Cu(铜)及Ti(钛)。Ti为具有活性的金属，容易与陶瓷基板2反应。将采用含有Ti的钎料的接合法称为活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种接合体，是将金属板和陶瓷基板经由含有Ag的接合层接合而成的接合体，其特征在于：在所述接合层的由厚度方向和其正交方向所形成的截面中的按所述接合层的厚度方向的长度
×
所述正交方向的长度200μm形成的测定区域中，相对于Ag浓度为50at％以下的贫Ag区，Ag浓度为60at％以上的富Ag区按面积比计存在70％以下。2.根据权利要求1所述的接合体，其特征在于：在所述测定区域在所述正交方向上连续3个连着的三连测定区域中，至少存在1个在所述接合层的所述厚度方向上连着所述贫Ag区的区域。3.根据权利要求1～2中任一项所述的接合体，其特征在于：所述接合层的厚度方向的长度在10μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本翔太，吉村文彦，末永诚一，大关智行，
申请(专利权)人：东芝高新材料公司，
类型：发明
国别省市：