• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1988001259A1
    申请号:PCT/JP1987/000607
    申请日:1987-08-13
    公开日:1988-02-25
    发明作者:Yusuke Iyori；Hideko Fukushima
    申请人:Hitachi Metals, Ltd.；
    IPC主号:C04B41-00
    专利说明:
    [0001] I
    [0002] 明 細 書 窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体及びその半導体基板 技 術 分 野
    [0003] 本発明は窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体及びその製造方法並び にそれを用いた半導体基板及びその製造方法に関する。
    [0004] 背 景 技 術
    [0005] 近年電子機器の小型化、 高集積化が進む中にあ っ て、 I C チ ッ プを始め と して こ れ らの機器に搭載する 各種の半導 体素子か ら発生する熱をいかに除去する かが極めて重要な 課題と な っ てお り 、' 部品設計、 回路設計、 材料等の面か ら 種々 の提案が行われてい る。
    [0006] 高集積 I C 等の半導体用基板材料と しては、 現在はほ と ん ど M 203 が使用 さ れてい る。 しか し近年の I C の高集積 化及び高速化に伴いチ ッ プの放熱量が増すにつれて、 さ ら に高放熱性の材料が要求さ れる よ う にな っ た。 そのため基 板材料と して BeO や S iC 等が検討 さ れた。 BeO や S iC は熱 伝導率が約 260WZmkと高いが、 BeO の場合粉塵に毒性があ り 、 ま た高価格であ る と い う 欠点があ り 、 ま た S i C は常圧 焼結法では十分な焼結性を有さ ず、 ホ ッ ト プ レ ス法で焼結 しなければな ら ないため、 生産性に問題があ っ た。
    [0007] そ こ で強度は A^ 203 や BeO よ り 優れ、 常圧焼結が可能で， 熱伝導率が高い窒化ア ル ミ 二 ゥ ム が基板材料と して注目 さ れてき た。 しか し、 市販の窒化ア ル ミ ニ ウ ム粉末に は酸素 が通常 2 〜 3.5 重量％程度含有 さ れてお り 、 こ のよ う な粉 末を使用 した場合には、 窯業協会誌' V o l . 93， Να 9 , 1985年
    [0008] P . 5 17〜 522 や エ レ ク ト ロ ニ ク ' セ ラ ミ ッ ク ス V o l . 16， Να
    [0009] 3， 1985年 3 月 号 Ρ . 22〜27に記載されてい る よ う に、 熱伝 導率の高い窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体を得る こ とが難 しい。 そ こでアル ミ ナ に灰分と アル力 リ 土類金属あ る いはィ ッ ト リ ゥ ム合金等をそれぞれ適量液体分散媒体中で混合 し、 そ の後窒素中又はア ンモニ ア雰囲気中で焼結する こ と によ り - 窒化ア ル ミ ニ ウ ム の純度を上げ、 も っ て窒化ア ル ミ ニ ウ ム の焼結性及び熱伝導率を向上さ せる方法が提案さ れた （特 開昭 60— 65768 号） 。
    [0010] ま た熱伝導性を向上さ せるために窒化ホ ウ素、 あ る い は カ ル シ ウ ム 、 マ グネ シ ウ ム、 ア ル ミ ニ ウ ム 、 チ タ ン、 ジル コ ニ ゥ ム及び Ζ又は希土類金属の酸化物、 好適には酸化ィ ッ ト リ ウ ムを添加 して焼結 した窒化アル ミ ニ ウ ム も提案さ れた （特開昭 59— 13 1583号） 。
    [0011] しか しなが ら、 これ らの窒化アル ミ ニ ウ ム焼結体は製品 間に熱伝導率のバ ラ ツ キが大き く 、 高い熱伝導率の ものを 安定して得る こ と はでき なかっ た。 ま た出発原料と して Μ Ν の酸素含有量を非常に低 く しなければ高い熱伝導率の窒 化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体を得る こ とができ ない とい う 間題も あ つ 7"こ ο
    [0012] 窒化ア ル ミ ニ ゥ 厶焼結体はハ イ ブ リ ツ ド I C のよ う にパ タ ー ニ ン グが余り 微細でない半導体基板や、 高集積の論理 回路のよ う な半導 のパ ッ ケ ー ジ と して使用する こ とがで. き る。 ハイ ブ リ ッ ド I C 用基板に用い る場合、'— 窒化アル ミ ニ ゥ ム焼結体の表面に直接 M o , Μ π等のペー ス ト を印刷 し焼 付けよ う と して も両者の接着強度は余 り 高 く ない。 そのた め上記メ タ ラ ィ ズ用ペ ー ス ト を焼付けた後の接着強度を高 く する こ と が望ま れる。
    [0013] ま た半導体のパ ッ ケ ー ジ用基板と して用い る場合、 通常 窒化ア ル ミ ニ ウ ム基板上に シ リ コ ン チ ッ プを載せ、 その上 面を窒化ア ル ミ ニ ゥ ム等のセ ラ ミ ッ ク で密封状に覆い、 シ リ コ ンチ ッ プに接続 した リ 一 ド フ レ ー ム を窒化ア ル ミ ニ ゥ ム基板と それを覆 う セ ラ ミ ッ ク と の接合間を通 して外部に 引 き 出す。 そ して窒化ア ル ミ ニ ウ ム基板と それを覆 う セ ラ ミ ッ ク と の接合面は密着性を上げる ため にそれぞれメ タ ラ ィ ズ し、 リ ー ド フ レ ー ム の部分は さ ら に はんだ付けする。 しか し、 窒化ア ル ミ ニ ウ ム は化学的に安定なため こ のよ う な メ タ ラ イ ズが困難であ る。 ま た窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体 は耐水性が良 く ないので、 水と反応 してア ン モ ニ アを生 じ 腐食 しやすい と い う 問題も あ っ た。
    [0014] 以上の問題点に鑑み窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体か ら な る 基 板上に銀、 チ タ ン、 鋦等の金属を蒸着手段によ っ て積層す る こ と に よ り 、 濡れ性を改善 しょ う と する 試みがな さ れた t しか しなが ら上記の蒸着手段によ る積層の厚さ は A単位程 度に しかな らず、 素子を接合する はんだやろ う 材と の接合 強度を確保する ため に ； u m単位の厚 さ に形成する こ と は極 めて困難であ る。 と い う のは u m単位'程度ま で積層する と 内部応力が大き く な り 、 剝離 し易 く な る ためであ る。
    [0015] 従っ て本発明の目的は、 半導体基板用 と して十分に高い 熱伝導率及び機械的強度を有する窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体 を提供する こ と であ る。 本発明の別の 目的は、 かかる窒化アル ミ ニ ゥ ム焼結体を 特性のバ ラ ツ キな く 安定 して提供する こ とができ る方法を 提供する こ と であ る。
    [0016] 本発明の さ ら に別の目的は、 かかる窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼 結体に直接 M o， M n等.のペ ース ト の印刷、 焼付けを行っ て強 固に接着 した回路パタ ー ンを形成し得る よ う に、 焼結体の 表面処理を した高熱伝導性半導体基板を提供する こ どであ る o
    [0017] 本発明の さ ら に別の目的は、 メ タ ラ イ ズ した積層の密着. 性が高 く 、 はんだやろ う材との濡れ性が改善さ れたパ ッ ケ ー ジ用の高熱伝導性半導体基板を提供する こ とであ る。 穽 明 の 開 示
    [0018] 本発明の高熱伝導性窒化アル ミ ニ ウ ム焼結体は、 平均粒 径が 2 〜 10 inの窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子相 99. 5 ~ 99. 8 重量％と、 残部実質的にデイ ス プ ロ シ ゥ ム酸化物相とか ら な り 、 理論密度の 99 %以上の密度を有 し、 前記酸化物相の 30重量％以上が前記窒化アル ミ ニ ゥ ム結晶粒子間の 3 重点 に存在する こ とを特徵とする。
    [0019] また本発明の高熱伝導性窒化アル ミ ニ ゥ ム焼結体の製造 方法は、 D yのアルコ キ シ ドを舍有する 粒子の分散液を 生成 し、 前記 D yのアルコ キ シ ドを加水分解する こ と によ り M N 粒子の外周に前記アルコキ シ ドの加水分解,生成物が付 着 した複合沈澱物を生成し， 前記.複合沈澱物を仮焼する こ と によ り M N 粒子の外周に酸化デ ィ ス プロ シ ゥ ムの微粉が 付着 した複合粉末を生成 し、 成形後に焼結する こ とを特徵 とする。
    [0020] さ ら に本発明の半導体基板は、 平均粒径が 2 〜 10 " mの 窒化ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子相 95.5〜 99.8重量 と 、 残部実 質的にデ イ ス プ ロ シ ゥ ム酸化物相と か ら な り 、 前記酸化物 相の 30重量％以上が前記窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子間の 3 重点に存在 し、 理論密度の 99%以上の密度を有する 高熱伝 導性窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体の表面に、 厚さ 0. 1〜 20 m のア ル ミ ナ系酸化物層を形成 した こ と を特徴とする。
    [0021] さ ら に本発明の半導体基板の製造方法は、 平均粒径が 2 〜 10 / mの窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子相 95.5〜 99.8重量％ と 、 残部実質的にデ イ ス プロ シ ゥ ム酸化物相と か ら な り 、 前記酸化物相の 30重量％以上が前記窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶 粒子間の 3 重点に存在 し、 理論密度の 99%以上の密度を有 する高熱伝導性窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体を、 酸素分圧が 21 %以下の雰囲気中において 950〜 1200°C で 30分以下加熱す る こ と によ り 、 前記焼結体の表面に ア ル ミ ナ系酸化物層を 形成する こ と を特徵とする。
    [0022] さ ら に本発明の半導体基板は、 平均粒径が 2 〜 10 u mの 窒化ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子相 95.5〜 99.8重量％ と 、 残部実 質的にデ イ ス プ ロ シ ゥ ム酸化物相か ら な り 、 前記酸化物相 の 30重量％以上が前記窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子間の 3 重 点に存在 し、 '理論密度の 99%以上の密度を有する 高熱伝導 性窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体の表面に、 厚 さ 100〜 8000Aの N i及び /又は Cuの薄膜層を介 して、 厚さ 0. 1 〜 10〃 mの Ni 及び Z又は か ら な る層を積層 してな る こ と を特徵とする。
    [0023] さ ら に本発明の半導体基板の製造方法は、 平均粒径が 2 〜 10 mの窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子相 95. 5〜 99.8重量％ と、 残部実質的にデイ ス プロ シ ゥ ム酸化物相とか ら な り 、 前記酸化物相の 30重量％以上が前記窒化アル ミ ニ ゥ ム結晶 粒子間の 3 重点に存在 し、 理論密度の 99%以上の密度を有 する高熱伝導性窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体を、 酸素分圧が 21 %以下の雰囲気中において 950 〜 1200 :で 30分以下加熱処 理する こ と によ り 、 前記焼結体の表面に第 1 の層 と してァ ル ミ ナ系酸化物層を形成 し、 第 2 及び第 3 の層 どしてそれ ぞれ Ti， Cr, Mo及び Wか らなる群か ら選択 した少な く と も 1 種か らな る薄膜層及び Ni及び Z又は Ciiの薄膜層を物理的' 蒸着法によ り 形成 し、 第 4 の層と して Ni及び Z又は Cuの層 をメ ツ キ'によ り 形成する こ とを特徵とする。 図面の簡単な説明
    [0024] 第 1 図は本発明の窒化アル ミ ニ ゥ ム焼結体の原料と なる 複合粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真であ り 、
    [0025] 第 2 A図及び第 2 B図はそれぞれ試料 Να_ 5 及び No.10の窒 化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体の微細組織を示す走查型電子顕微鏡 写真であ り 、
    [0026] 第 3 図は本発明の試料及び比較例の試料の X線回折法に よ る成分テ ス ト の結果を示すグラ フであ り 、
    [0027] 第 4 図は本癸明の試料及び比較例の試料の耐水性を示す グラ フ であ り 、
    [0028] 第 5 図及び第 6 図はメ タ ラ イ ズ した本発明の半導体基板 の金属組織を示す電子顕微鏡写真であ り 、
    [0029] 第 7 図ははんだ付けを した本発明の半導体基板の金属組 織を示す電子顕微鏡写真であ る。 発明を実施する ための最良の形態
    [0030] 本発明の高熱伝導性窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体は平均粒径 が 2 〜 1 0 mの窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子相 95.5〜 99.8 重量％ と 、 残部実質的にデ ィ ス プ 口 シ ゥ ム酸化物相 と か ら な る。 窒化ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子の平均粒径が 2 未満 であ る と窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子間の 3 重点にデ ィ ス プ 口 シ ゥ ム酸化物が集ま り に く く 、 ま た 10 / mを超え る と焼 結体の機械的強度が低下する。 望ま しい平均粒径は 3 〜 7 mでめ α
    [0031] ま た窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子相の割合は 95.5〜 99.8重 量％であ り 、 残余は実質的にデ イ スプロ シ ゥ ム酸化物相で あ る。 酸化物相の割合が 0.2重量％未満であ る と焼結性が 悪 く 、 ま た 4.5重量％を超え る と窒化ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒 子間の 3 重点に上記酸化物相が集ま り に く く な る。 好ま し ぃ窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子相の割合は 96.5〜 98.5重量％ であ Q
    [0032] デ ィ ス プロ シ ゥ ム酸化物相は一般に Oyの他に Mを含有 し、 Dy 03及び Z又は Dy3M 2 ( 04) 4の組成で表 さ れる ガ ラ ス 相であ る。 酸化物相中 Dyの割合は 60〜 80重量％程度、 の 割合は 5 〜 50重量％程度、 〇 の割合は 10〜 40重量％程度で あ る。
    [0033] こ の酸化物相の 30重量％以上は窒化アル ミ ニ ゥ ム結晶粒 子間の 3 重点に集ま り 、 残余は粒界上に分散 してい る。 一 般に窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体の熱伝導率は結晶粒界に酸化 B
    [0034] 物相が析出する こ と によ り 低下する ので、 酸化物相を 3 重 点に集め る こ と によ り 熱伝導性を向上させる こ とができ る しか しあ る程度は粒界に も存在する し、 機械的強度 （曲げ 強度等） を高め るためには必要であ る。 そ こで 3 重点に集 ま っ た酸化物相の割合は 50〜 95重量％であ るのが好ま しい こ のよ う な組成及び組織状態を有する窒化ア ル ミ ニ ゥ ム 焼結体は理論密度の 99%以上の密度を有する。 密度が 99% 未満であ る と上記組成及び組織上の要件を満た していて も 十分な.熱伝導性が得 られず、 ま た機械的強度も劣る。 密度 は好ま し く は 99.4%以上、 特に 9§.9%以上であ る。
    [0035] このよ う な本発明の窒化アル ミ ニ ゥ ム焼結体は室温にお いて 150WZmk以上の熱伝導率及び 30kg Zmm2 以上の曲げ強 度を有する。
    [0036] 本発明の高熱伝導性窒化アル ミ ニ ゥ ム焼結体を得る ため には、 窒化アル ミ ニ ウ ム粉末と Dyの酸化物粉末とを混合 し 成形後焼結すればよい。 しか しなが ら、 熱伝導率が高 く 、 かつ焼結性も十分な窒化アル ミ ニ ゥ ム焼結体を安定 して製 造する ために は、 M N 粒子の外周に Dyの酸化物粉末を均一 にかつ薄 く 付着させた複合粉未を生成 し、 成形後焼結する のが好ま しい。 こ の M N 粒子の平均粒径は 1 m以下であ り 、 その外周 に付着 した Dy の酸化物粉未の平均粒子径は 0.2 u m以下であ る。 M N 粒子の平均粒径が 1 Λί ΐηを超え る と焼結性が悪 く な る。 好ま しい 粒子の平均粒子径は 0.3〜 0.8 ； u mであ る。 また Dyの酸化物粉末の平均粒径が 0. 2 mを超え る と焼結過程で生ずる ガラ ス相を均一分散 させる こ とが困難とな り 、 セ ラ ミ ッ ク ス の靱性が低下する ？ 好ま しい平均粒径は 0. 005〜 0. 08 u mであ る。
    [0037] こ のよ う な複合粉末は Dyの ア ル コ キ シ ドを含有する M N 粉末の分散液を調製 し、 Dyのア ルコ キ シ ドを加水分散する こ と によ り 製造する こ と ができ る。 Dyのア ルコ キ シ ド と し て は、 例え ばエ ト キ シ ド 、 イ ソ プロ ポ キ シ ド、 ブ ト キ シ ド 等の有機溶剤に溶解 し得る も のを使用する のが好ま しい。 こ のよ う な Dyのア ルコ キ シ ドを溶解する ため に任意の有機 溶剤を使用する こ と ができ る が、 特に エ タ ノ ー ル、 イ ソ プ ロ ノヽ°ノ ー ル、 ノ ルマ ルブタ ノ 一 ル等の低級ア ル コ 一 ル類、 ァ セ ト ン、 メ チ ルェ チ ルケ ト ン等のケ ト ン類、 酢酸ェ チ ル 酢酸ブチ ル等のエ ス テ ル類等の極性溶媒を使用する のが好 ま しい。
    [0038] M N 粉末の分散液は、 上記 Dyア ルコ キ シ ド の溶液と結晶 粒子径が 1. 0 i m以下で B E T比表面積が 5 m3 Z g 以上の hi 微粉未と を混合する こ と によ り 調製する。 こ の分散液 と沈澱剤 と を混合 して Dyア ルコ キ シ ドを加水分解 し、 Dyの 酸化物 （ Dy 203 )を生成する。
    [0039] 沈澱剤と しては水、 ア ン モ ニ ア水、 炭酸ア ン モ ニ ゥ ム水 溶液、 シ ユ ウ 酸ア ンモ ニ ゥ ム水溶液等を使用する こ と がで き る。 上述のよ う に Dyア ルコ キ シ ド の溶解用 に極性有機溶 媒を使用する こ と によ り 、 溶液中に 微粉末が良好に分 散する と と も に Dyアルコ キ シ ドの加水分解が容易に な る。 h& 分散液と沈澱剤と の混合方法と しては、 N分散液に 沈澱剤を添加する か、 逆に沈澱剤中に N 分散液を添加す る かのいずれで も よ い。
    [0040] 加水分解によ り 生成 した Dyの酸化物は微粒子状と な つ て ΙΟ 粒子の外周に付着する。 このよ う に して得 られた複合 沈澱物は濾別後乾燥する。 乾燥には蒸発法を用い る こ とが でき るが、 大量処理の場合には噴霧乾燥法が好ま しい。
    [0041] 得 られた複合沈澱物の仮焼は 400〜 1000 : の温度に加熱 して行 う 。 仮焼時間は通常 30〜： L 50 分で十分であ る。 なお 仮焼は大気中で行う こ とができ るが、 酸化を防止するため に非酸化性雰囲気中で行 う のが好ま しい。
    [0042] 仮焼によ り 得 られた複合粉末は M N 粒子の外周に D y 20 3 微粉が付着 した構成であ る。 その成形は、 通常の金型を用 いて行'う こ とができ る。 成形圧は一般に 0. 2〜 2 kg Z erf で， 成形時間は 1 〜 20秒であ る。 得 られた成形体を静水圧加圧 する方が好ま しい。 静水圧加圧を行う こ と によ り 、 焼結体 の焼結密度及び機械的強度を向上さ せる こ とができ る。
    [0043] 成形体の焼結は、 N 2ガス中で、 1750〜 2000 :の温度にお いて常圧焼結法で行う こ とができ る。 またその他に特殊焼 結法、 例えば、 ホ ッ ト プ レス法、 H I P法等を用い る こ と もでき る。
    [0044] このよ う に して上記特性を有する窒化アル ミ ニ ゥ ム焼結 体が得 られる。
    [0045] 本発明の高熱伝導性半導体基板は上記窒化アル ミ ニ ゥ ム 焼結体の表面にアル ミ ナ系酸化物曆を形成 した こ とを特徵 とする。 アル ミ ナ系酸化物層は主と して a — M 20 3 と、 D y 及び Mの固溶酸化物との 2 相よ り な る。 ア ル ミ ナ系酸化物 層中の D yと Mの固溶酸化物は — M 2 0 3 粒子間のバイ ン ダ 一の役割をはたすために、 十分な耐水性を持たせる こ とが でき る。 その上金属ペース ト の焼付け層からな る メ タ ラ イ ジ ン グ層に対 して良好な接着性を有す る と い う 特徴を有す る。 そのためハ イ プ リ ッ ド I C 基板用 と して好適に使用す る こ と ができ る。 ア ル ミ ナ酸化物層の厚 さ は 0. 1~ 20〃 m であ る。 0. 1 u mよ り 薄い と メ タ ラ イ ジ ン グが困難であ り 焼付け金属層 との密着性が不十分と な っ て剝離の原因 と な る。 ま た 20 よ り 厚 く な る と熱伝導性が低下 し、 半導体 素子の放熱が困難と な る と と も に下地の 焼結体と の密 着性が劣化する。 好ま しい厚さ は 0.2〜 3 mであ る。
    [0046] ハ イ プ リ ッ ド I C 用基板と して適する 上記半導体基板上 に形成する金属パタ ー ン層は、 Mo, Mn， W等の金属のぺ 一 ス ト をス ク リ ー ン印刷によ り パタ ー ン状に印刷 し、 1300〜 1500 :で焼付け る こ と によ り 形成する。 基板上に直接 金属パタ ー ンを形成する と 接着強度は 0.2kg Z mm 2 程度で あ る が、 ア ル ミ ナ系酸化物層の介在によ り 5 lg Z mm2 以上 に向上する。
    [0047] 上記ア ル ミ ナ系酸化物層は以下の方法に よ り 製造する。 ま ず窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体を酸素分圧 21%以下の雰囲 気中、 例えば大気中で、 950〜 1200 °c の温度において 30分 以下の時間加熱する こ と に よ り 形成する。
    [0048] 酸素が 21%以下の酸化性雰囲気で加熱する のは、 それよ り 高い酸素分圧であ る と得 られる 酸化物層に小孔が多数形 成さ れてそれ らが連通 し、 耐水性のあ る緻密な層を形成す る こ と ができ ないか らであ る。 望ま しい酸素分圧は 15%以 下であ る。
    [0049] 熱処理温度を 950〜 1200 とする のは、 950 t: よ り 低い と α — M 203 層が形成さ れず、 ま た 1200 よ り 高い と外表 / 面層に多数の小孔が生 じ、 またバィ ンダ一 とな る：デ ィ ス プ 口 シ ゥ ム と ア ル ミ ニ ウ ム と の固溶酸化物の形成が ¾難なた めであ る。 好ま しい熱処理温度は 970〜 1 150 であ る。 処 理時間を 30分以下とする のは、 それよ り 長 く する と外表面 層に生 じた多数の小孔が連通する よ う にな り 、 ま た層が 20 mよ り 厚 く な つ て、 窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼 体本来の高熱 伝導性を十分利用する こ とができな く な る ためである。
    [0050] 本発明の も う 1 つの高熱伝導性半導体基板は、 はんだや ろ ぅ 材との接合強度が大き く なる よ う に、 蒸着層を介 して 厚膜層をメ ツ キ等によ り 形成 したも のであ る'。 上述の通り 窒化ア ル ミ ニ ウ ム 自体は化学的に安定であ る ためにメ'ツ キ 層 との接着強度が著 し く 低い。 しか し本発明者はメ ツ キ層 の下に物理的蒸着法によ り 形成 した薄膜層を設ける こ と に よ り メ ツ キ層の接着強度が飛躍的に向上する こ とを発見 し ο
    [0051] メ ツ キ層は N i及び Z又は C uか らな り 、 通常の電解メ ツ キ 法によ り 形成 し得る。 ま た下の薄膜層はメ ツ キ層 と同一金 属か らな る のが好ま し く 、 イ オ ンプ レ ーテ ィ ン グ法ゃスパ ッ タ リ ン グ法によ り 形成 し得る。 ま た半導体基板の耐水性 を向上する と と も に、 積層の接着強度も 向上するために、 窒化ア ル ミ ニゥ ム焼結体上にまずア ル ミ ナ系酸化物層を形 成する のが好ま しい。 これは上記の も のと同 じでよい。 さ ら にア ル ミ ナ系酸化物層と上記薄膜層 との接着強度を一層 向上するために、 その間に第 2 の薄膜層を設けるのが好ま しい。 第 2 の薄膜層はア ル ミ ナ系酸化物層との接着性が良 好な T i， C r， M o , Wの 1 種又は 2 種以上か らなる のが好ま しい o
    [0052] 以下に上記全ての層を有す る 半導体基板の例について詳 細に説明する。 こ の半導体基板はア ル ミ ナ系酸化物か ら な る 第 1 の層の上に、 チ タ ン、 ク ロ ム 、 モ リ ブデ ン及びタ ン グス テ ンか ら な る群か ら選択 した少な く と も 1 種か ら な る 第 2 の層、 ニ ッ ケ ル及び Z又は銅の薄膜か ら な る第 3 の層 及び二 ッ ケ ル及び Z又は銅か ら な る 第 4 の層を順次積層 し た も のであ る。
    [0053] 第 1 の層は上記と 同様のア ル ミ ナ系酸化物層であ り 、 そ の厚さ は 0. l〜 20〃 m、 好ま し く は 0. 2〜 3 * mであ る。
    [0054] 第 2 の層は ア ル ミ ナ系酸化物か ら な る 第 1 の層 と第 3 の 層 と の密着強度を向上さ せる と と も に、 はんだ又はろ う 材 によ る窒化ア ル ミ ：=■ ゥ ムへの侵食を防止する 作用を有する， そのために第 2 の層に は 200 A以上の膜厚が必要であ る。 —方膜厚が 5000 Aを超え る と 、 金属膜の生成時の内部応力 又は歪が残留 し、 ボイ ドの発生又は剝離の原因と な る。 従 つ て第 2 の層の膜厚は 100〜 8000 Aであ る。 好ま しい膜厚 は 500〜 5000 Aであ る。
    [0055] 第 3 の層は第 4 の層を均一に積層す る ために 100 A 以上 の膜厚を必要とする が、 8000 Aを超え る と 上記第 2 の層と 同様に内部応力又は歪が残留 し、 ボイ ド も し く は剝離の原 因と な る。 従 っ て第 3 の層の膜厚は 100〜 8000 Aであ り 、 好ま し く は 500〜 5000 Aであ る。
    [0056] 第 2 の層及び第 3 の層はいずれ も イ オ ン プ レ ー テ ィ ン グ 法、 ス パ ッ タ リ ン グ法等の物理的蒸着法によ り 形成する こ と ができ る。 I 第 4の層は前記第 3 の層と同一の金属によ つ.て メ ツ キ に よ り 形成する が、 はんだ又はろ う 材と の合金化によ る接合 強度確保のために （K 1〜 10 A mの厚さ が必要であ る。 0.1 ί in未満だと十分な接合強度が得られず、 ま た 10 mを超 え る と前記第 3 の層 と 同様の不都合を生ずる ので好ま し く ない。 第 4の層の ま しい厚さ は l ~ 5 〃 mであ る。 第 4 の層は電解メ ツ キ法によ り 形成 し得る が、 その他に も無電 解メ ツ キ法等によ り 形成する こ とができ る。
    [0057] なお第 4の層の表面には、 はんだ又はろ う 材との濡れ性 を一層良好にする と と も に、 第 4の層の酸化防止のため に - 0.05〜 5 mの膜厚の金、 銀、 パ ラ ジ ウ ム又は白金か ら な る.メ ツ キを施すのが好ま しい。
    [0058] このよ う に して得 られた半導体基板は積層膜において大 き な接着強度を有する と と も に高い気密性と平滑性を有す るため に、 L S I や超 L S I 等の半導体装置のパ ッ ケ ー ジ 用基板と して好ま しい。
    [0059] 本発明を以下の実施例によ り さ ら に詳細に説明する。
    [0060] 実 施 例 1
    [0061] 平均粒子径 0.5 / mの市販の窒化ア ル ミ ニ ウ ム粉末 （酸 素含有量 2.1重量％ ) と平均粒子痊 0.2 mの Dy 203 粉末 とを第 1 表に示す混合比で配合し、 エ チ ルア ル コ ー ル 500 ccを入れたプ ラ ス チ ッ ク 製ボ一ル ミ ル容器中でプラ ス チ ッ ク ボールを用いて 24時間混合 した。 混合後真空中で乾燥し 1 気圧の N 2ガ ス中で第 1 表に示す条件で焼結 した。 得 られ た焼結体の特性を第 1 表に示す。 なお試料 Να13及び 14は、 以下のア ルコ キ シ ド法で得 られた ΜΝ - Dy2Q3 複合粉末を 用 いた も のであ る。 即ち、 デ イ ス プ ロ シ ゥ 厶 ブ ト キ シ ドの エ タ ノ ー ル溶液に、 平均粒子径 以下、 B E T比表 面積 7 m2 Z g の 粉末を添加分散 し、 こ の分散液を水 一 ェ タ ノ 一 ル溶液にゆ つ く り 添加 して、 M N 粉末を核と しデ ィ ス プロ シ ゥ ム ブ ト キ シ ドの加水分解生成物の被覆を有す る複合沈澱物を生成 した。 反応終了後真空乾燥 し、 複合沈 澱物の乾燥粉末を得た。 この乾燥粉末を 500 °C で仮焼 して N 粒子の表面に 100〜 200 Aの微細な Dy 203 粒子が付着 した N - Dy 203 複合粉末を得た。 こ の複合粉末の T E M (透過型電子顕微鏡） に よ る 外観写真を第 1 図に示す。 ま た本発明の実施例と の比較のため に、 従来例と して Dy 203 粉末の代わ り に Y 203粉末を使用 し、 上記と 同様に混 合後真空中で乾燥 した も のを 1900*^： 、 1 気圧の Ν2ガス 中で 1 時間焼結 して、 試料 No. 16 の焼結体を得た。 ま た同様に MgO を焼結助剤と して用いて試料 Να 15の焼結体を得た。 試 料 No.15及び 16の特性 も あわせて第 1 表に示す。
    [0062] 1 混合比 （wt%) 焼 結 密度比 扁 3¾¾ 熱伝導率 曲げ強度
    [0063] の割台 life ^ N Dy2Q3 温度 （t) 時間 (hr) (%) {μπι) {%) (W/mk) (kg/mm2)
    [0064] 1 100 0 1900 1 82 2 0 50 10 比較例
    [0065] 2 99.9 0.1 93 4 40 62 15
    [0066] rr
    [0067] 3 99.7 0.3 99.9 4 90 203 30 本発明 rr rr
    [0068] 4 99 1 >99.9 5 95 195 40
    [0069] rr rr rr
    [0070] 5 97 3 6 90 186 50
    [0071] rr rr rr
    [0072] 6 95 5 7 50 150 50
    [0073] ff
    [0074] 7 93 7 8 25 82 50 比較例 rr rr
    [0075] 8 97 3 1800 4 60 160 50 本発明 rr
    [0076] 9 99 . 1 >99.4 3 65 178 45
    [0077] rr rr
    [0078] 10 97 3 1750 >99.9 2 30 150 50
    [0079] rr
    [0080] 11 97 3 1700 80 1.5 一 40 10 比較例 rr
    [0081] 12 97 3 1900 8 >99.9 11 95 185 20
    [0082] 13* 97 3 1900 1 >99J 6 95 190 50 本発明 rr
    [0083] 14* 97 3 1800 >99.7 3 70 168 50
    [0084] ff
    [0085] 15 203- 0.5wt%MgO 1600 >99.8 3 20 30 従来例
    [0086] 16 N- 3wt%Y2Qa 1900 99.5 5 86 130 45
    [0087] * 粉と Dy203 粉をアルコキシド法で混合
    [0088] /7 試料 5 及び No.10 (実施例） の S E M (走査型電子顕微 鏡） 写真をそれぞれ第 2 A図及び第 2 B 図に示す。 第 2 A 図及び第 2 B図の写真中、 粒子の粒界に Dyと /^を含む 酸化物相 （ （Dy, M) (0, N) ) の存在が認め られる が、 結晶粒子間の 3 重点に Dy · M酸化物相が存在する割合が大 き い試料 No. 5 の方が熱伝導率が 186 W Z m kと 高い こ と がわ かる。 D y · M酸化物相が窒化ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子間の 3 重点にあ る割合は D y 203 の添加量や焼結温度の調整によ つ て異な る が、 一般にその割合が高い ほ ど熱伝導率が良い と い う 傾向が認め られる。
    [0089] 実 施 例 2
    [0090] 焼結助剤と して Dy203 粉末 （平均粒径 0. 1 χ τη ) 2.5 重 量％と 粉末 （平均粒径 0.5 i m ) 97.5重量％ と を用い て 1850で で 1 時間焼結 してな る窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体を 大気中においてそれぞれ 900 、 950 C 、 1000 、 1100 ： 、 1200で及び 1300 t の各温度で 30分間加熱 し、 焼結体表 面に、 酸化物層を形成 した。 得 られた酸化物層の平均厚さ は以下の通 り であ っ た。
    [0091] 加熱温度 （で ） 平均厚さ （ m )
    [0092] 900 0
    [0093] 950 0. 1
    [0094] 1000 0.7
    [0095] 1100 2. 1
    [0096] 1200 5.6
    [0097] 1300 8.4
    [0098] しか し加熱温度が 1300 T: の も のは得 られた酸化物層中 多数の小孔が生 ていた。 このため耐水性に劣り、 半導体 素子のパッ ケージ用と して使用するのには適さ ない。
    [0099] 次に X線回祈法によ り、 加熱温度がそれぞれ 900 ：、 1000 ：、 llOO 、 1200 及び 1300 t:の窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼 結体表面の組織を同定した。 その結果を第 3 図に示す。 第 3 図において、 ② DyM03及び③ Oy3M 2 (M 04) 3は Dyと Mと の固溶酸化物を示す。
    [0100] 第 3 図から加熱温度が 900でのものには " 一 M 203 及び D yと Mとの固溶酸化物の 2 相からなる層が生じていないが - 1000 ： 〜 1300 の加熱処理を したものには 一 M 203 と Dy • M固溶酸化物との 2 相からなる酸化物層が生じている こ とがわかる。 '
    [0101] 実 施 例 3
    [0102] 実施例 2 において得られた酸化物層を有する窒化アル ミ ニ ゥ ム焼結体 （加熱温度 ： 1000で 、 1100 ：、 1200 ：、 1300 で） の耐水性をプ レ ッ シ ャ ータ ッ カ ーテス ト により調べた, まずそれぞれの焼結体を 121 ：、 2 atm 及び湿度 100% の条件下におき、 腐食による重量増加を測定した。 重量増 加と経過時間との関係を第 4 図に示す。 なお第 4図は比較 のために未処理のものの測定結果も示す。
    [0103] 第 4 図から熱処理温度 1000〜 1200 :の試料では、 重量増 加（gZrrf ) が約 0.7gZrrf 以下であ り、 耐水性に優れている こ とがわかる。 一方熱処理温度が 1300で の試料は重量増加 が大き く 耐水性に劣るが、 これは な 一 M 2Q3 と Dy . M固溶 酸化物との酸化物層が生じていても、 多孔質.であるためと 考え られる。 なお未処理の試料は表面に窒化アル ミ ニ ゥ ム 88/ 1 59
    [0104] / 9 が露出 してお り 、 耐水性は良好でなか っ た。
    [0105] 実 施 例 4
    [0106] 実施例 1 の試料 Να 4 と 同 じ条件で作成 した lOmm x 10mm x 2 mmの窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体の板の表面に膜厚 2000 A (0. 2 M ) のチ タ ン層及び膜厚 5000 A (0.5〃 m ) のニ ッ ケ ル層をそれぞれイ オ ンプ レ ー テ ィ ン グ法によ り 順次形成 し た。 さ ら に厚さ 4 ΓΠのニ ッ ケ ル電解メ ツ キ層を施 し、 そ の上に厚さ 0.5 / ΙΏの金の電解メ ツ キ層 ^施 して、 半導体 基板を形成 した。 得 られた半導体基板の断面を第 図の走 査'型電子顕微鏡写真によ り 示す。 第 5 図にお いて、 1 は窒 ィ匕ア ル ミ ニ ウ ム焼結体層、 3 は Ti薄膜層、 4 は Ni薄膜層、 5 は ίΠメ ツ キ層、 6 は金メ ツ キ層であ る。
    [0107] 実 施 例 5
    [0108] 実施例 1 の試料 No. 5 と 同 じ条件で作成 し 10mm x 10mm x 2 mmの窒化ア ル ミ 二 ゥ ム焼結体の板を大気中で 1100 : に 30 分間保持 して、 厚さ 2 / mのア ル ミ ナ系酸化物層を形成 し こ の第 1 の層の表面に第 2 の層及び第 3 の層 と して各々 膜 厚 2000A (0.2 / m ) のチ タ ン層及び膜厚 5000 A (0.5 z m ) のニ ッ ケ ル層をそれぞれイ オ ンプ レ ー テ ィ ン グ法に よ り 順 次形成 した。 さ ら に第 4 の層と して厚さ 4 〃 mのニ ッ ケ ル 電解メ ツ キ層を施 し、 第 5 の層 と' して厚 さ 0.5〃 mの金の 電解メ ツ キ層を施 して、 半導体基板を形成 した。 その断面 の走査型電子顕微鏡写真を第 6 図に示す。 第 6 図において 1 は窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体層、 2 は ア ル ミ ナ系酸化物か ら な る第 1 の層、 3 はチ タ ンのイ オ ンプ レ ーテ ィ ン グ膜 (第 2 の層） 、 4 は ニ ッ ケ ルの イ オ ン プ レ ーテ ィ ン グ膜 (第 3 の層） 、 5 はニ ッ ケ ルの電解メ ツ キ層 （第 4 の層） であ り、 6 は金メ ッ キ層 （第 5 の層） である。
    [0109] 以上のよ う に して作成した半導体基板上に溶融はんだを 載せて、 はんだとの濡れ性及び窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体の 侵食状態を評価した。 第 7 図は上記半導体基板にはんだを 載せたと きの金属組織を示す写真である。 第 7 図から明 ら かなよ う に、 第 4 の層 5 ははんだを構成する錫及び鉛と二 ッ ゲ ルと の合金層を形成していた。 すなわち、 濡れ性確保 のためにメ ツ キされた金層は完全に消失し、 はんだと第 4 の層 5 を形成するニ ッ ケ ルとが反応して合金層を形成して いた。 このため接合強度が充分に確保されている と認め ら れ'る。 また第 1 の層 2 ない し上記第 4 の層 5 に至る各層間 は相互に強固に密着しており 、 剝離現象は全 く 認め られな かった。 なお前記はんだを構成する錫及び鉛は第 4 の層 5 内に留ま り、 窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体層 1 にまで到達せず 従って窒化アル ミ ニ ゥ ム焼結体層 1 における はんだによ る 侵食現象が全く 認め られなかった。
    [0110] 実 施 例 6
    [0111] 実施例 1 の試料 No. 6 の窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体の板上に 第 2 表に示す構成の積層膜を形成した。 なおアル ミ ナ系酸 化物層 （第 2 表において M 20 3 で表示） は大気中において 1120でで 25分間加熱処理する ことによ り形成し、' T i薄膜層 及び N i薄膜層はいずれも スパッ タ法で形成し、 N i厚膜層は 電解メ ツ キ法によ り形成した。
    [0112] このよう に して得られた各半導体基板の表裏にエポキ シ 樹脂を介してアル ミ ニ ウ ム ピ ンを固着し、 接合強度の評価 を行 っ た 2 表はその結果を示す
    [0113]
    [0114] (注） 膜の厚さ 203 3 β
    [0115] Ti ： 1000 A
    [0116] N i ： 4000 A
    [0117] Ni * ： 3 〃 m 第 2 表か ら明 らかな通 り 、 本発明の構成の積層膜の場合 いずれ も 5 kg Z mm 2 以上の接合強度を有 してい る こ と がわ かる。 特に、 下地層 と してア ル ミ ナ系酸化物層を有する と と も に中間層と して Ti (及び Ni ) の薄膜層を有する場合 接合強度は 7 kg 2 以上と大き い。 こ れに対 し、 窒化ァ ル ミ 二 ゥ ム層上に直接 N i の メ ツ キ層を形成 した場合 （ Να 6 ) 、 接合強度は 1.3kg Z mm 2 と低い。
    [0118] 実 施 例 7
    [0119] 実施例 1 の試料 Να 13の窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体の板を大 1 中において lOOOt で 25分間加熱処理 し、 厚 さ 0.8 z mの ア ル ミ ナ系酸化物層を形成 した。 こ の酸化物層上に Μο + Μ π か らな る組成のペ ー ス ト を回路パタ ー ン状に印刷 し、 1450 :で 30分間焼付けを行 っ た。 こ のよ う に して得 られたメ タ ラ イ 層の接着強度をセバス チ ヤ ン法によ り 測定した と こ ろ、 Ί . 8 kg mm 2 であ った。 またアル ミ ナ酸化物層を形成 せずに直接上記メ タ ラ ィ ズ層を形成 した場合、 接着強度は 0. 5 kg Z m m 2 と著 し く 低かっ た。
    [0120] 実 施 例 8
    [0121] 実施例 4 において第 2 の層と して T iのィ ォ ンプ レ ーテ ィ ン グ層の代わ り に第 3 表に示す各種の薄膜層を形成 した以 外同様に して、 半導体基板を形成 した。 得 られた各半導体 基板について、 はんだとの接合強度及び耐水性（12 1で、 2 気圧、 湿度 100 %の条件下に 20 0時間放置 した と きの重量 増加によ り 表す） を測定 した。 結果を第 3 表に示す。
    [0122] Z 3
    [0123] 3
    [0124] 以上に述べたよ う に、 本発明に .よ り 熱伝導率が高 く 強度 の大き い窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体を安定 して製造でき る。 ま た本発明の半導体基板は良好の耐水性を有 し、 メ タ ラ ィ ズ した積層 と の密着性が極めて高 く 、 はんだ又は ろ う 材と の濡れ性が改善 さ れてい る。
    [0125] 〔産業上の利用分野〕
    [0126] 本発明の窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体は高い熱伝導性及び機 械的強度を有する ので、 半導体基板 と して利用する のに適 する。 特に窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体の表面に ア ル ミ ナ系酸 化物層を形成 してな る も のは、 メ タ ラ イ ズ用ペ ー ス ト の焼 付け層 と の接着強度が大き いので、 ハ イ プ リ ッ ド I C 用基 板に適 してい る。 ま た窒化ア ル ミ ニ ウ ム焼結体に蒸着層を 介 して厚膜のメ ツ キ層を形成 した も のははんだと の接合強 度が大き いだけでな く 、 緻密で気密性が良好であ り 、 かつ 表面も粗 く ないので、 L S I や超 L S I 用のパ ッ ケ 一 ジと して好適であ る。
    权利要求:
    Claims

    求 の 範 囲
    1 . 平均粒径が 2 〜 10/ mの窒化ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子相
    95.5〜 99.8重量％ と 、 残部実質的にデ イ ス プロ シ ゥ ム酸化
    ミ青
    物相と か ら な り 、 理論密度の 99%以上の密度を有 し、 前記 酸化物相の 30重量％以上が前記窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子 間の 3 重点に存在する こ と を特徴と する 高熱伝導性窒化ァ ル ミ ニ ゥ ム焼結体。
    2 . 請求の範囲第 1 項に記載の高熱伝導性窒化アル ミ ニ ゥ ム焼結体において、 室温にお け る熱伝導率が 150W Z mk以 上であ り 、 室温での曲げ強度が 30kgノ mm2 以上であ る こ と を特徵 と す る 高熱伝導性窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体。
    3 . 平均粒径が 3 〜 7 u mの窒化ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子相
    96.5〜 9 5重量％ と 、 残部実質的にデ イ ス プロ シ ゥ ム酸化 物相と か ら な り 、 前記酸化物相の 50重量％以上が前記窒化 ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子間の 3 重点に存在 し、 窒度が理論密 度の 99.4%以上であ り 、 室温にお け る熱伝導率が 150W Z mk以上であ り 、 室温での曲げ強度が 40kg Z mm2 以上であ る こ と を特徵とする高熱伝導性窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体。
    4 . Dyのア ルコ キ シ ドを含有する 粒子の分散液を生成 し、 前記 Dyの ア ル コ キ シ ド を加水分解す る こ と に よ り ΑίΝ 粒子の外周 に前記ア ルコ キ シ ドの加水分解生成物が付着 し た複合沈澱物を生成 し、 前記複合沈澱物を仮焼する こ と に よ り Ν 粒子の外周 に酸化デ ィ ス プロ' シ ゥ ムの微粉が付着 した複合粉末を生成 し、 成形後に焼結する こ と を特徴と す る 高熱伝導性窒化ア ル ミ 二 ゥ ム焼結体の製造方法。 2έ
    5 . 請求の範囲第 4 項に記載の方法において、 前記分散液 を、 Dyのア ルコ キ シ ドの ア ルコ ール溶液に Μ Ν 粉末を添加 する こ と によ り生成する こ と を特徵とする方法。
    6 . 請求の範囲第 4 項又は第 5 項に記載の方法において、 前記 Dyのアルコ キ シ ドの加水分解を、 前記分散液を水ー ァ ルコ ー ル溶液に添加する こ と によ り 行う こ とを特徵とする 方法 o
    7 . 請求の範囲第 4 項乃至第 6 項のいずれかに記載の方法 において、 前記複合沈澱物の仮焼を 400〜： LOOO :の温度で 行う こ とを特徵とする方法。
    8 . 請求の範囲第 4 項乃至第 7 項のいずれかに記載の方法 において、 前記 M N 粒子の平均粒径が 以下であ り 酸化ディ ス プロ シ ゥ ム.微粉の平均粒径が 0.2 tx m以下であ る こ と を特徵とする方法。
    9 . 平均粒径が 2 〜 10 z mの窒化ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子相 95.5〜 99.8重量％と、 残部実質的にデ イ ス プ ロ シ ゥ ム酸化 物相とか らな り 、 前記酸化物相の 30重量％以上が前記窒化 ア ル ミ ニ ゥ ム結晶粒子間の 3 重点に存在 し、 理論密度の 99 %以上の密度を有する高熱伝導性窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体 の表面に、 厚さ 0.1〜 20 inの ア ル ミ ナ系酸化物層を形成 した こ とを特徵とする半導体基板。
    10. 請求の範囲第 9 項に記載の半導体基板において、 前記 了 ル ミ ナ系酸化物層が α — M 203 と Dy及び Mの固溶酸化物 との 2 相か ら な る こ とを特徵とする半導体基板。
    11. 請求の範囲第 10項に記載の半導体基板において、 前記 アル ミ ナ系酸化物層の厚さ が 0.5〜 3 〃 inであ る こ とを特 徵とする 半導体基板。
    12. 平均粒径が 2 〜 10 mの窒化ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子相 95. 5〜 99. 8重量％ と 、 残部実質的にデ イ ス プロ シ ゥ ム酸化 物相と か ら な り 、 前記酸化物相の 30重量％以上が前記窒化 ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子間の 3 重点に存在 し、 理論密度の 99 %以上の密度を有する高熱伝導性窒化ア ル ミ ニ ゥ ム焼結体 を、 酸素分圧が 2 1 %以下の雰囲気中において 95 0〜 1 200 °C で 30分以下加熱する こ と によ り 、 前記焼結体の表面に ァ ル ミ ナ系酸化物層を形成する こ と を特徵と する半導体基板 の製造方法。
    13. 請求の範囲第 12項に記載の方法において、 前記ア ル ミ ナ系酸化物層が " — M 20 3 と D y及び の固溶酸化物と の 2 相か ら な る こ と を特徵とす る方法。
    14. 請求の範囲第 13項に記載の方法において、 前記ア ル ミ ナ系酸化物層が 0. 5〜 3 mであ る こ と を特徵と する 方法 c
    1 5. 平均粒径が 2 〜 10 mの窒化ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子相 95. 5〜 99. 8重量％ と 、 残部実質的にデ イ ス プロ シ ゥ ム酸化 物相と か ら な り 、 前記酸化物相の 30重量％以上が前記窒化 ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子間の 3 重点に存在 し、 理論密度の 99 %以上の密度を有する 高熱伝導性窒化ア ル ミ 二 ゥ ム焼結体 の表面に、 厚さ 100〜 8000 Aの N i及び Z又は C uの薄膜層を 介 して、 厚 さ 0. 1〜 10〃 mの N i及び Z又は C uか ら な る層を 積層 してな る こ と を特徴とする 半導体基板。
    16. 請求の範囲第 15項に記載の半導体基板において、 前記 N i及び 又は C u の薄膜層の下地層 と して、 厚さ 0. 1〜 20 u m の ア ル ミ ナ系酸化物層を有する こ と を特徵と する 半導 体基板 o
    17. 請求の範囲第 16項に記載の半導体基板において、 前記 アル ミ ナ系酸化物層と前記 N i及び Z又は C uの薄膜層 と の間 に T i， C r， M o及び Wか らなる群か ら選択 した少な く と も 1 種か らな る厚さ 200〜 5000 Aの第 2 の薄膜層を有する こ と を特徵とする半導体基板。
    18. 請求の範囲第 15項乃至第 17項のいずれかに記載の半導 体基板において、 最上層と して厚さ 0. 05〜 5 mの A u , A g , P d及び P tか らな る群か ら選択 した少な く と も 1 種か ら な る メ ツ キ層を有する こ とを特徵とする 半導体基板。
    19. 請求の範囲第 16項乃至第 18項のいずれかに記載の半導 体基板において、 前記ア ル ミ ナ系酸化物層が — M 20 3 と D y及び Μの固溶酸化物との 2 相か ら な る こ とを特徵とする 半導体基板。
    20. 請求の範囲第 15項乃至第 19項のいずれかに記載の半導 体基板において、 前記 N i及び Z又は C uの薄膜層及び前記第 2 の薄膜層がイ オ ンプ レ ーテ ィ ン グ法又はス ノ、。 ッ タ リ ング 法によ り 形成 した ものであ る こ とを特徵とする半導体基板,
    21. 平均粒径が 2 〜 10 mの窒化ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子相 95. 5〜 99. 8重量％と、 残部実質的にデイ ス プ ロ シ ゥ ム酸化 物相とか らな り 、 前記酸化物相の 30重量％以上が前記窒化 ア ル ミ ニ ウ ム結晶粒子間の 3 重点に存在し、 理論密度の 99 %以上の密度を有する高熱伝導性窒化ア ル ミ ニゥ ム焼結体 を、 酸素分圧が 2 1 %以下の雰囲気中にお 'いて 950 〜； 1200で で 30分以下加熱処理する こ と によ り 、 前記焼結体の表面に 第 1 の曆と してアル ミ ナ系酸化物層を形成 し、 第 2 及び第 3 の層 と してそれぞれ T i， Cr， Mo及び Wか ら な る群か ら選 択 した少な く と も 1 種か ら な る薄膜層及び Ni及び Z又は Cu の薄膜層を物理的蒸着法に よ り 形成 し、 第 4 の層 と して Ni 及び 又は Cuの層を メ ツ キ に よ り 形成する こ と を特徵とす る半導体基板の製造方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    KR101313417B1|2013-10-01|내열성 피복 부재 및 그의 제조 방법, 및 상기 부재를 사용하는 처리 방법
    Miyashiro et al.1990|High thermal conductivity aluminum nitride ceramic substrates and packages
    US5063121A|1991-11-05|Circuit substrate comprising nitride type ceramics, method for preparing it, and metallizing composition for use in it
    US4919731A|1990-04-24|Brazing paste
    EP1373684B1|2006-10-11|Environmental and thermal barrier coating for ceramic components
    KR101336902B1|2013-12-04|메탈라이즈드 기판을 제조하는 방법, 메탈라이즈드 기판
    US4474731A|1984-10-02|Process for the removal of carbon residues during sintering of ceramics
    US3852877A|1974-12-10|Multilayer circuits
    US6492042B2|2002-12-10|Ceramics material and producing the same
    US20060118160A1|2006-06-08|Thermoelectric element and thermoelectric module
    KR900006122B1|1990-08-24|질화알루미늄 소결체 및 그 제조방법
    US5280850A|1994-01-25|Method of manufacturing circuit board
    US6579818B2|2003-06-17|Glass ceramic sintered product
    US4626479A|1986-12-02|Covering metal structure for metallized metal layer in electronic part
    US6060165A|2000-05-09|Metal powder and process for preparing the same
    EP1122780A2|2001-08-08|Laminated radiation member, power semiconductor apparatus and method for producing the same
    JP3493844B2|2004-02-03|半導体基板材料とその製造方法及び該基板を用いた半導体装置
    US4571610A|1986-02-18|Semiconductor device having electrically insulating substrate of SiC
    US3620799A|1971-11-16|Method for metallizing a ceramic body
    Wang et al.1994|Silver‐palladium thick‐film conductors
    EP0935286A1|1999-08-11|Copper circuit junction substrate and method of producing the same
    EP0916438B1|2003-05-14|Nickel powder and process for preparing the same
    Burgess et al.1975|The Direct Bonding of Metals to Ceramics by the Gas‐Metal Eutectic Method
    EP1089334A2|2001-04-04|Ceramic circuit board
    EP0061010B1|1984-11-07|Process for forming refractory metal layers on ceramic substrates
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3787968T2|1994-02-17|
    KR940000729B1|1994-01-28|
    DE3787968D1|1993-12-02|
    EP0286690B1|1993-10-27|
    EP0286690A1|1988-10-19|
    US5077244A|1991-12-31|
    KR880701692A|1988-11-04|
    EP0286690A4|1990-03-12|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    JPS56149378A|1980-04-21|1981-11-19|Toyota Motor Co Ltd|Manufacture of silicon nitride sintered body|
    JPS59164684A|1983-03-10|1984-09-17|Hitachi Chemical Co Ltd|Manufacture of non-oxide ceramic distributing board|
    JPS60171270A|1984-02-13|1985-09-04|Tokuyama Soda Kk|Aluminum nitride composition|JP2002173373A|2000-12-07|2002-06-21|Toshiba Corp|窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法、並びにそれを用いた電子用部品|
    JPWO2007034955A1|2005-09-26|2009-04-02|株式会社トクヤマ|発光素子搭載用セラミックス焼結体|GB1366092A|1971-07-23|1974-09-11|Borax Cons Ltd|Inhibiting grain-growth in refractory materials|
    DE3333406C2|1982-09-17|1989-05-11|Tokuyama Soda K.K., Tokuyama, Yamaguchi, Jp||
    DE3248103C1|1982-12-24|1987-11-12|Heraeus Gmbh W C|Tiegel zum Ziehen von Einkristallen|
    JPS6346032B2|1983-12-12|1988-09-13|Tokyo Shibaura Electric Co||
    DE3587481D1|1984-02-27|1993-09-02|Toshiba Kawasaki Kk|Schaltungssubstrat mit hoher waermeleitfaehigkeit.|
    CH660176A5|1984-07-06|1987-03-31|Bbc Brown Boveri & Cie|Metall-keramik-verbundelement und verfahren zu dessen herstellung.|
    US4578364A|1984-12-07|1986-03-25|General Electric Company|High thermal conductivity ceramic body of aluminum nitride|
    JPH0627034B2|1985-07-18|1994-04-13|住友電気工業株式会社|窒化アルミニウム焼結体の製造方法|JPH0563435B2|1988-02-08|1993-09-10|Sumitomo Electric Industries||
    GB2222721B|1988-08-23|1993-07-28|Nobuo Mikoshiba|Cooling semiconductor devices|
    FR2644665B1|1989-03-16|1996-05-03|Air Liquide|Procede d'elaboration de moyens de connexions electriques, en particulier de substrats d'interconnexion pour circuits hybrides|
    US5830570A|1989-12-19|1998-11-03|Kyocera Corporation|Aluminum nitride substrate and process for preparation thereof|
    US5455322A|1992-06-12|1995-10-03|Lanxide Technology Company, Lp|Aluminum nitride from inorganic polymers|
    JPH06206772A|1992-11-18|1994-07-26|Toshiba Corp|窒化アルミニウム焼結体およびセラミック回路基板|
    JPH07109573A|1993-10-12|1995-04-25|Semiconductor Energy Lab Co Ltd|ガラス基板および加熱処理方法|
    DE69635908T2|1995-08-03|2006-11-23|Ngk Insulators, Ltd., Nagoya|Gesinterte Aluminiumnitridkörper und deren Verwendung als Subtrat in einer Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern|
    US5705450A|1996-12-17|1998-01-06|The Dow Chemical Company|A1N sintered body containing a rare earth aluminum oxynitride and method to produce said body|
    JPH10275752A|1997-03-28|1998-10-13|Ube Ind Ltd|張合わせウエハ−及びその製造方法、基板|
    US6316116B1|1999-04-30|2001-11-13|Kabushiki Kaisha Toshiba|Ceramic circuit board and method of manufacturing the same|
    US7626448B2|2005-09-28|2009-12-01|Hynix Semiconductor, Inc.|Internal voltage generator|
    JP5844299B2|2013-03-25|2016-01-13|株式会社日立製作所|接合材、接合構造体|
    法律状态:
    1988-02-25| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP KR US |
    1988-02-25| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB IT |
    1988-04-11| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988901733 Country of ref document: EP |
    1988-10-19| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988901733 Country of ref document: EP |
    1993-10-27| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988901733 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP18977286||1986-08-13||
    JP61/189772||1986-08-13||
    JP22083886||1986-09-20||
    JP61/220838||1986-09-20||
    JP62/177791||1987-07-16||
    JP17779187||1987-07-16||KR8870388A| KR940000729B1|1986-08-13|1987-08-13|질화 알루미늄 소결체 및 그 반도체 기판|
    [返回顶部]