AlN基板及其制造方法技术

本发明专利技术提供与被接合在接合面的半导体基板等其他构件之间的热传递效率优异的AlN基板，以及用于制造上述AlN基板的制造方法。AlN基板由包含2A族元素、3A族元素的AlN的烧结体形成，接合面的表面粗糙度Ra为3nm以下，在上述接合面上露出的长径0.25μm以上的空隙的、上述长径的平均值为1.5μm以下且最大值为1.8μm以下。制造方法如下所述：通过在包含88.7～98.5质量％的AlN、以氧化物换算计为0.01～0.3质量％的2A族元素、以氧化物换算计为0.05～5质量％的范围的3A族元素的烧结材料形成前体，将该前体在1500～1900℃的温度下烧结而形成烧结体，在1450～2000℃的温度及9.8MPa以上的压力下对上述烧结体进行HIP处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】AIN基板及其制造方法
本专利技术涉及。
技术介绍
为了除去来自例如半导体发光元件等的、工作时伴随着放热的半导体元件的热，使用由具有高导热性的材料形成的散热器。作为上述散热器，可列举出例如与半导体基板贴合而构成贴合基板的基底基板等(参照专利文献I等)。在上述贴合基板中，通过在半导体基板侧露出的表面，使单层或多层的半导体层外延生长，形成有上述半导体发光元件等的半导体元件。对于上述基底基板，除了具有上述高导热性，为了防止贴合基板的翘曲、剥离等，还要求与半导体基板的热膨胀系数之差小。例如在作为半导体基板使用由GaN等形成的基板的情况下，作为上述基底基板，优选使用满足这些要求的AlN基板。 然而，如专利文献2中的记载，烧结AlN(氮化铝)而制造的现有的AlN基板内部存在多个缺陷(气孔)，若为了提高热传递效率而对与半导体基板的接合面进行镜面研磨等，则上述气孔被开口，在上述接合面出现妨碍与半导体基板之间的热传递的空隙，因而存在无法获得期望的热传递效果的情况。因此，在含有现有的AlN基板作为基底基板的贴合基板中，存在无法将来自形成在半导体基板上的半导体元件的热，从上述半导体基板有效传递到AlN基板而除去，且由于上述热而半导体元件容易错误工作或破损这样的问题。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特许公开2008-300562号公报专利文献2:日本特许公开2002-293637号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的目的在于，提供与以往相比，与被接合到接合面的半导体基板等其他构件之间的热传递效率优异的AlN基板、以及用于制造上述AlN基板的制造方法。用于解决问题的方法本专利技术是具有与其他构件的接合面的AlN基板，其特征在于，其由包含2A族元素及3A族元素的AlN的烧结体形成，上述接合面的表面粗糙度Ra为15nm以下，在上述接合面上露出的长径0.25 μ m以上的空隙的、上述长径的平均值为1.5 μ m以下且最大值为1.8 μ m以下。本专利技术的AlN基板如上所述由包含2A族元素及3A族元素的AlN的烧结体形成，接合面是表面粗糙度Ra为15nm以下的、空隙少的平滑面，而且在上述接合面上存在的长径0.25 μ m以上的空隙的、上述长径的平均值为1.5 μ m以下且最大值为1.8 μ m以下，由于进行了上述限定，因而能够比以往更进一步提高与被接合到上述接合面的半导体基板等其他构件之间的热传递效率。因此，在将本专利技术的AlN基板例如作为基底基板而与半导体基板贴合来构成贴合基板的情况下，能够将来自形成在上述半导体基板上的半导体发光元件等半导体元件的热，比以往更加有效地从上述半导体基板传递到AlN基板，并进一步尽可能地借助与上述AlN基板连接的放热构件等将其迅速除去，能够确实地防止由上述热引起的半导体元件的错误工作、破损等。作为上述2A族元素，优选选自Ca、及Mg中的至少I种。本专利技术的AlN基板优选以氧化物换算计为0.009质量％以上且0.28质量％以下的比例包含上述2A族元素。另外，作为3A族元素，优选选自Y及镧系元素中的至少I种。本专利技术的AlN基板优选以氧化物换算计为0.02质量％以上且4.5质量％以下的比例包含上述3A族元素。本专利技术是用于制造上述本专利技术的AlN基板的制造方法，其特征在于，包括以下工序:通过包含88.7质量％以上且98.5质量％以下的A1N、以氧化物换算计为0.01质量％以上且0.3质量％以下的2A族元素、以氧化物换算计为0.05质量％以上且5质量％以下的范围的3A族元素的烧结材料，形成上述AlN基板的前体的工序；使上述前体在1500°C以上且1900°C以下的温度下烧结，形成烧结体的工序；以及在1450°C以上且2000°C以下的温度及9.8MPa以上的压力下对上述烧结体进行热等静压处理(HIP (Hot Isostatic Pressing)处理〕的工序。根据本专利技术，通过在上述条件下对AlN的烧结体(临时烧结体)进行HIP处理，能够填埋在上述烧结体内部存在的气孔，而使各个气孔的尺寸小径化，同时减少气孔的数量，其中，所述AlN的烧结体由通过`包含上述各成分的烧结材料形成的前体，在上述温度范围内的比较低的温度下烧结而形成，且具有一定范围的理论密度。即，通过在HIP处理的工序中在上述温度范围内的加热，上述烧结材料中包含的2A族元素与AlN粒子的表面的氧化物反应，起到促进上述烧结材料中包含的其他烧结助剂成分以及液相的生成的作用，3A族元素起到适当调节所生成的上述液相的粘性的作用。因此，通过在HIP处理的工序中对烧结体的整体施加上述压力范围内的静水压，从而能够使成为半溶融状态的烧结助剂在烧结体的晶界部分流动，同时使构成上述烧结体的晶粒再排列而使烧结体致密化，其结果是，能够如上所述填埋在烧结体内部存在的气孔而减少该气孔的数量，同时使残留的气孔的尺寸小径化。因此，通过在HIP处理后，在研磨工序中对与其他构件的接合面进行镜面研磨等，能够使上述气孔开口，由此出现在上述接合面的长径0.25 μ m以上的空隙的、上述长径的平均值为1.5 μ m以下且最大值为1.8 μ m以下，同时使作为空隙的数量的参数的上述接合面的表面粗糙度Ra为上述15nm以下。另外，代替烧结工序+HIP处理工序，考虑采用(a)边对前体进行加压边进行烧结的热压法，或(b)省略烧结工序而直接对前体进行HIP处理，或者(c)以烧结条件不同的两个阶段实施烧结工序，省略HIP处理。然而，由于(a)的热压法无法充分进行烧结助剂的移动，无法制造与通过本专利技术的制造方法制造的产品同等的、致密化的AlN基板。另外，由于(b)的方法中形成开气孔，因而仍然无法制造与通过本专利技术的制造方法制造的产品同等的、致密化的AlN基板。进一步即使是(C)的两阶段的烧结，也无法充分进行烧结助剂的移动，因而无法制造与通过本专利技术的制造方法制造的产品同等的、致密化的AlN基板。专利技术效果根据本专利技术，能够提供与以往相比，与被接合到接合面的半导体基板等其他构件之间的热传递效率优异的AlN基板；以及用于制造上述AlN基板的制造方法。【具体实施方式】〈AlN 基板 >本专利技术是具有与其 他构件的接合面的AlN基板，其特征在于，其由包含2A族元素及3A族元素的AlN的烧结体形成，上述接合面的表面粗糙度Ra为15nm以下，在上述接合面上露出的长径0.25 μ m以上的空隙的、上述长径的平均值为1.5 μ m以下且最大值为1.8 μ m以下。根据本专利技术，由于如上所述地AlN基板由包含2A族元素及3A族元素的AlN的烧结体形成，接合面是表面粗糙度Ra为15nm以下的空隙少的平滑面，并且在上述接合面上存在的长径0.25 μ m以上的空隙的、上述长径的平均值被限定为1.5 μ m以下、且最大值被限定为1.8μπι以下，因而能够比以往更进一步提高与被接合到上述接合面的半导体基板等其他构件之间的热传递效率。因此，在将本专利技术的AlN基板例如作为基底基板而与半导体基板贴合来构成贴合基板的情况下，能够将来自形成在上述半导体基板上的半导体发光元件等半导体元件的热，比以往更有效地从上述半导体基板传递到AlN基板，进一步尽可能地借助与上述AlN基板连接的放热构件等将其迅速除去，能够确实地防止由上述半导体元件的热导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种AlN基板，其特征在于，是具有与其他构件的接合面的AlN基板，所述AlN基板由包含2A族元素及3A族元素的AlN的烧结体形成，所述接合面的表面粗糙度Ra为15nm以下，在所述接合面上露出的长径0.25μm以上的空隙的、所述长径的平均值为1.5μm以下且最大值为1.8μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.14 JP 2011-1558561.一种AlN基板，其特征在于，是具有与其他构件的接合面的AlN基板， 所述AlN基板由包含2A族元素及3A族元素的AlN的烧结体形成， 所述接合面的表面粗糙度Ra为15nm以下， 在所述接合面上露出的长径0.25 μ m以上的空隙的、所述长径的平均值为1.5 μ m以下且最大值为1.8 μ m以下。2.根据权利要求1所述的AlN基板，其中， 所述2A族元素为选自Ca及Mg中的至少I种。3.根据权利要求1或2所述的AlN基板，其中， 以氧化物换算计为0.009质量％以上且0.28质量％以下的比例包含所述2A族元素。4.根据权利要求1~3中任一项所述的AlN基板，其中， 所述3A族元素为选自Y及镧系元素中的至少I种。5.根据权利要求1~4中任一项所述的AlN基板，其中， 以氧化物换算计为0.02质量％以上且4.5质量％以下的比例包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本刚久，石津定，
申请(专利权)人：联合材料公司，
类型：
国别省市：