氮化硅基板及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种氮化硅基板。该氮化硅基板在厚度方向上具有优异的导热性。本发明专利技术的氮化硅基板在对基板面照射了X射线时，具有β

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化硅基板及其制造方法
[
][0001]本专利技术涉及一种在厚度方向上具有优异的导热性的氮化硅基板及其制造方法。
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技术介绍
][0002]近年来，尝试了将氮化硅(Si3N4)基板应用于功率半导体等的半导体电路基板。作为半导体电路基板，使用了氧化铝(Al2O3)基板、氮化铝(A1N)基板。氧化铝基板的导热率为30W/m
·
K左右，但能够实现低成本化。另外，氮化铝基板能够实现导热率为160W/m
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K以上的高导热化。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。
[0003]氮化硅基板与氮化铝基板相比导热率更低，但三点弯曲强度更优异，为500MPa以上。氮化铝基板的三点弯曲强度通常为300至400MPa左右，具有导热率越高则强度越下降的倾向。通过利用高强度的优点，氮化硅基板能够薄型化。通过基板的薄型化能够降低热阻，因此散热性得到提高。
[0004]利用这样的特性，氮化硅基板通过设置金属板等的电路部而作为电路基板被广泛使用。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使用的方法
[0005][现有技术文献][0006]专利文献
[0007]专利文献1：国际公开号WO2011/010597号小册子
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技术实现思路
][0008]专利技术要解决的课题
[0009]然而，氮化硅基板如上所述与氮化铝等相比导热率更低，因此在用于半导体电路基板的情况下，无法将半导体芯片中产生的热有效地释放到散热器中，可以投入到半导体电路基板中的电力也受到了限制。因此，要求氮化硅基板特别是在厚度方向上具有更高的导热性。
[0010]本专利技术的目的在于提供一种在厚度方向上导热性优异的氮化硅基板。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]为了解决上述课题，本专利技术涉及一种氮化硅基板，其特征在于：在对基板面照射了X射线时，具有β
‑
Si3N4的X射线衍射峰，表示在氮化硅基板中沿厚度方向取向的β
‑
Si3N4颗粒的长轴(c轴)的比例的取向度fa在0～0.3的范围内，厚度方向的导热率为80W/m
·
K以上。
[0013]fa＝(P
‑
P0)/(1
‑
P0)......(1)。
[0014]在式(1)中，P由式(2)表示，是指在上述β型氮化硅基板中的(10
°
≤2θ≤80
°
)的范围内与c轴相关的所有X射线衍射线强度比(具体而言，以(101)面、(111)面、(201)面、(121)面、(301)面、(221)面、(131)面、(002)面、(401)面、(102)面、(112)面、(231)面、(202)面、(141)面、(212)面、(302)面、(501)面的X射线衍射强度为对象)，P0由式(3)表示，是指在β型氮化硅粉末中的(10
°
≤2θ≤80
°
)的范围内与c轴相关的所有X射线衍射线强度比(具体而
言，以(101)面、(111)面、(201)面、(121)面、(301)面、(221)面、(131)面、(002)面、(401)面、(102)面、(112)面、(231)面、(202)面、(141)面、(212)面、(302)面、(501)面的X射线衍射强度为对象)。
[0015]P＝(I(101)+I(111)+I(201)+I(121)+I(301)+I(221)+I(131)+I(002)+I(401)+I(102)+I(112)+I(231)+I(202)+I(141)+I(212)+I(302)+I(501))/(I(100)+I(110)+I(200)+I(101)+I(120)+I(111)+I(300)+I(201)+I(220)+I(121)+I(130)+I(301)+I(400)+I(221)+I(131)+I(230)+I(002)+I(140)+I(401)+I(102)+I(112)+I(231)+I(202)+I(500)+I(141)+I(330)+I(212)+I(240)+I(302)+I(501))......(2)。
[0016]P0＝(I0(101)+I0(111)+I0(201)+I0(121)+I0(301)+I0(221)+I0(131)+I0(002)+I0(401)+I0(102)+I0(112)+I0(231)+I0(202)+I0(141)+I0(212)+I0(302)+I0(501))/(I0(100)+I0(110)+I0(200)+I0(101)+I0(120)+I0(111)+I0(300)+I0(201)+I0(220)+I0(121)+I0(130)+I0(301)+I0(400)+I0(221)+I0(131)+I0(230)+I0(002)+I0(140)+I0(401)+I0(102)+I0(112)+I0(231)+I0(202)+I0(500)+I0(141)+I0(330)+I0(212)+I0(240)+I0(302)+I0(501))......(3)。
[0017]另外，本专利技术涉及一种氮化硅基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：将硅粉末、烧结助剂和分散介质混合来制作浆料；由所述浆料成型片材体；在含氮气氛中对所述片材体进行热处理，以使所述片材体中的硅氮化，形成氮化硅；以及对包含所述氮化硅的所述片材体进行烧结，来制造氮化硅基板，至少在所述形成氮化硅的步骤中，控制烧结助剂的挥发，使氮化硅颗粒沿所述烧结助剂的移动方向即厚度方向取向。
[0018]根据本专利技术，在经过氮化步骤由硅得到氮化硅、进而经过烧结步骤得到氮化硅基板时，至少在得到氮化硅时促进烧结助剂的挥发。因此，通过由烧结助剂的挥发引起的扩散移动，生成的氮化硅β颗粒沿厚度方向取向。
[0019]结果，能够得到以下氮化硅基板：在对基板面照射了X射线时，具有β
‑
Si3N4的X射线衍射峰，表示在氮化硅基板中沿厚度方向取向的β
‑
Si3N4颗粒的长轴(c轴)的比例的取向度fa在0～0.3的范围内。该基板的厚度方向的导热率为80W/m
·
K以上，因此与现有的氮化硅基板相比具有高导热率。
[0020]因此，即使在用于半导体电路基板的情况下，也能够将半导体芯片中产生的热有效地释放到散热器中，能够提高可以投入到半导体电路基板中的电力。即，与氮化硅基板的优异的强度相结合，能够将本专利技术的氮化硅基板应用于以功率半导体为首的各种半导体电路基板。
[0021]优选地，在本专利技术的氮化硅基板及其制造方法中，烧结助剂为稀土氧化物和镁化合物中的至少一种。由此，能够促进由上述烧结助剂生成的液相的厚度方向的移动，因此能够更显著地发挥上述作用效果。
[0022]另外，优选地，在本专利技术的氮化硅基板中，基于三点法的抗弯强度为500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，在对基板面照射了X射线时，具有β
‑
Si3N4的X射线衍射峰，表示在氮化硅基板中沿厚度方向取向的β
‑
Si3N4颗粒的长轴、即c轴的比例的取向度fa包含在0～0.3的范围内，厚度方向的导热率为80W/m
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K以上。2.根据权利要求1所述的氮化硅基板，其特征在于，所述取向度fa在0.0072～0.2854的范围内，所述导热率在80.0W/m
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K～121.6W/m
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K的范围内。3.根据权利要求2所述的氮化硅基板，其特征在于，所述取向度fa在0.0479～0.0929的范围内，所述导热率在111.2W/m
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K～121.6W/m
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K的范围内。4.根据权利要求1至3...

【专利技术属性】
技术研发人员：田边惠介，有马聪平，奥野照久，
申请(专利权)人：日本精细陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：