JPS6349903B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6349903B2 JPS6349903B2 JP56209991A JP20999181A JPS6349903B2 JP S6349903 B2 JPS6349903 B2 JP S6349903B2 JP 56209991 A JP56209991 A JP 56209991A JP 20999181 A JP20999181 A JP 20999181A JP S6349903 B2 JPS6349903 B2 JP S6349903B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide
- aluminum
- silicon carbide
- substrate
- insulating film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
- H10W70/60—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
- H10W70/67—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their insulating layers or insulating parts
- H10W70/69—Insulating materials thereof
- H10W70/692—Ceramics or glasses
Landscapes
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明は、集積回路用基板であるいはICパツ
ケージ用材料としての炭化珪素質基板およびその
製造方法に係り、特に、極めて安定した絶縁抵抗
性を有する酸化アルミニウムと二酸化珪素との共
融生成酸化物を主成分とする酸化物被膜を形成さ
せた炭化珪素質基板およびその製造方法に関す
る。 最近、電気工業技術の発達に伴つて、半導体等
の電子部品材料は小型化あるいは高集積化が進め
られている。そのため、電子部品の高集積化に伴
つて集積回路内における発熱量が増加し、基板の
放熱性が重要な問題となつている。ところで、従
来電子工業用の基板としては種々のものが知られ
実用化されており、特に高い信頼性を要求される
用途に対しては、アルミナ焼結体あるいはガラス
等が使用されている。しかしながら、前述の如き
従来使用されている基板は熱伝導率が低く放熱性
に劣るために蓄熱による問題を解決することが困
難であり、電子部品の高集積化を進める上で極め
て大きな障害となつている。 前記問題を解決する材料としては、従来よりベ
リリアあるいはホーロー等の材料が検討されてい
る。しかしながら、前者のベリリアはそのベリリ
アの有する毒性のために製造および取扱いが困難
である欠点を有し、一方後者のホーローは金属板
を基材とするため熱膨張率が大きく、またフリツ
トがドグボーン構造になり易く、さらに印刷して
からの切断が困難であるばかりでなく、ホーロー
にクラツクがはいるのでレーザートリミングがで
きない欠点があつた。 上述の如く、従来知られた基板はいずれも種々
の欠点を有していた。 本発明は前記欠点を解決することのできる基
板、すなわち高い熱伝導率を有し、高集積回路用
基板あるいはICパツケージ用材料として極めて
優れた特性を有する基板を提供することを目的と
するものである。 本発明によれば、酸化アルミニウムと二酸化珪
素との共融生成酸化物を主成分とする密着性に優
れた絶縁性表面被膜を有する炭化珪素質基板およ
びその製造方法を提供することによつて前記目的
を達成することができる。 次に本発明を詳細に説明する。 従来、基板として広く使用されているアルミナ
基板と炭化珪素質基板とを比較すると、炭化珪素
質基板は高い熱伝導率、高い耐熱衝撃性および常
温、熱間のいずれにおいても高い強度を有し、し
かもアルミナ基板は熱膨張率が通常集積回路とし
て使用されるシリコンチツプの熱膨張率と大きく
異なるため直接アルミナ基板上にシリコンチツプ
を接着して使用することが困難であるのに対し、
炭化珪素質基板の熱膨張率は前記シリコンチツプ
とほぼ同じであり、直接炭化珪素質基板表面にシ
リコンチツプを接着できる有利さを有している。
しかしながら、炭化珪素質基板は半導体的な特性
を有し、電気絶縁性をもたないことから基板とし
て使用されるに至らなかつた。 上述の如き観点に基づき、本発明者らは炭化珪
素焼結体を基板として適用すべく、炭化珪素質基
板に電気絶縁性を付与する方法を種々研究した。 ところで、本発明者らは、前記炭化珪素焼結体
に電気絶縁性を付与するために、炭化珪素焼結体
の表面に電気絶縁性物質、例えば酸化物よりなる
ガラス質物質等を塗布し、融着することによつて
電気絶縁性被膜を形成する手段あるいは炭化珪素
焼結体を酸化せしめ、焼結体表面に二酸化珪素を
生成させ、前記二酸化珪素よりなる電気絶縁性被
膜を形成する手段を試みた。しかしながら、前者
の手段によれば炭化珪素焼結体と酸化物との濡れ
性が極めて悪く、また酸化物被膜は密着性に劣り
剥離し易く、しかもピンホール等の欠陥が生じ易
く極めて信頼性が低かつた。一方後者の手段によ
れば炭化珪素焼結体の表面を均一に酸化させるこ
とが困難で酸化膜の厚さが不均一になり易く、ま
た生成する二酸化珪素は主としてクリストバライ
ト結晶を生成するため均一で緻密な被膜を形成す
ることが困難で、安定した電気絶縁性を有する被
膜を得ることが困難であつた。 よつて本発明者らは、前記諸欠点を解決するこ
とのできる安定した電気絶縁性を有する被膜の形
成方法についてさらに研究を種々行なつた結果、
酸化アルミニウムを共存させた酸化性雰囲気中で
炭化珪素焼結体表面を酸化せしめ、二酸化珪素を
主成分とし、酸化アルミニウムを含有する酸化物
を主体とする絶縁性被膜を形成することによつ
て、前記欠点を解決することのできることを新規
に知見し、本発明を完成した。 すなわち、炭化珪素焼結体を酸化して表面に絶
縁性被膜を形成せしめるに際し、酸化アルミニウ
ムの存在下で炭化珪素焼結体を酸化処理せしめる
ことによつて、極めて緻密で密着性に優れた絶縁
性の酸化アルミニウムと二酸化珪素との共融生成
酸化物を主体とする被膜を有する炭化珪素焼結体
を製造することに想到し、高集積回路用基板とし
て極めて優れた特性を有する基板を得た。 本発明によれば、前記絶縁性被膜は酸化アルミ
ニウムと二酸化珪素との共融生成酸化物を主成分
とすることが必要である。前記酸化アルミニウム
は炭化珪素の酸化によつて生成する二酸化珪素と
共融して生成される共融生成酸化物からなる酸化
物被膜を形成し、この被膜は極めて緻密でしかも
ピンホール等の欠陥のない被膜となり、比較的薄
い膜厚でもつて安定した絶縁性を有する。また炭
化珪素の酸化によつて生成する二酸化珪素は比較
的低温でも基板の表面に存在する酸化アルミニウ
ムと相互に共融した状態の酸化物を形成し易く、
しかも炭化珪素焼結体と入り組んだ還移層を有
し、炭化珪素焼結体と密着性に極めて優れた酸化
物被膜を形成することができる。 本発明によれば、前記絶縁性被膜中に含有され
る酸化アルミニウムと二酸化珪素はAl2O3／SiO2
モル比が0.024〜1.8の範囲内であることが好まし
い。その理由は前記Al2O3／SiO2モル比が0.024よ
り小さいと炭化珪素の酸化によつて生成する二酸
化珪素のクリストバライトを防止する効果が不充
分となり、均一で緻密を被膜を得ることができ
ず、安定した電気絶縁性を得難いからであり、一
方1.8より大きいと被膜の融点が高く、均一な厚
さの被膜となすことが困難であるばかりでなく、
被膜と炭化珪素焼結体との熱膨張率の差が大きく
なるため、被膜が剥離し易くなるからであり、な
かでも0.05〜1.0の範囲内で最も好適な結果が得
られる。 本発明によれば、前記絶縁性被膜の融点を降下
させて共融化を促進し、炭化珪素焼結体との密着
性を向上させるために融点降下剤を含有すること
が好ましい。前記融点降下剤としてはアルカリ金
属酸化物あるいはアルカリ土類金属酸化物のいず
れか少なくとも１種であることが好ましく、その
含有量は酸化物モル量に換算して60％以下である
ことが好ましく、特に高い絶縁性を必要とする場
合には30％以下が好適である。 前記アルカリ金属酸化物としては例えば酸化リ
チウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムが有利で
あり、またアルカリ土類金属酸化物としては例え
ば酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カル
シウムが有利であり、なかでも酸化マグネシウム
あるいは酸化カルシウムが最適である。 本発明によれば、前記絶縁性被膜はリン、ホウ
素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、ビスマ
ス、バナジウム、亜鉛、カドミウムあるいは鉛等
の酸化物を含有することもできる。 本発明によれば、前記絶縁性被膜の膜厚は0.5
〜25μｍの範囲内であることが好ましい。その理
由は前記絶縁性被膜の膜厚が0.5μｍより薄いと高
い絶縁性を安定して得ることが困難で信頼性に乏
しく、一方25μｍより厚い絶縁性被膜と炭化珪素
焼結体との熱膨張率の差による影響が顕著にな
り、絶縁性被膜が剥離し易くなるばかりでなく、
熱伝導性が劣化するため本発明の目的とする高い
熱伝導性を有する基板となすことが困難になるか
らであり、1.0〜15μｍの範囲内が最適である。 本発明によれば、前記基板の厚さは0.1〜30mm
の範囲内であることが好ましい。その理由は基板
の厚さは電子部品の小型化を進めたり、放熱性を
向上せしめる上でなるべく薄いことが好ましい
が、その厚さが0.1mmmmより薄いと、基板自体の
強度が弱くなり基板として使用することが困難で
あり、また30mmより厚いと電子部品の小型化が困
難であるばかりでなく、基板に要する費用が高く
なるため不経済であるからである。 次に本発明の絶縁性被膜を有する炭化珪素質基
板の電気的特性について説明する。 通常、日本工業規格（JIS−Ｃ−5012−7.3）に
基づいて測定される炭化珪素焼結体の電気抵抗値
は印加電圧が25Vの場合で約105Ω以下と低く、
基板として適用し難いが、本発明の絶縁性被膜を
有する炭化珪素質基板の絶縁抵抗値を印加電圧が
25Vの場合で２×109Ω以上、印加電圧が100Vの
場合で１×108Ω以上であり、さらに日本工業規
格（JIS−Ｃ−2110−8.3）に基づいて測定される
耐電圧は約0.2KW以上と基板として適用するの
に極めて適した特性を有するものである。 次に、本発明の炭化珪素質基板の製造方法につ
いて説明する。 本発明によれば、炭化珪素焼結体表面にあらか
じめアルミニウム含有物と必要により添加される
融点降下剤とを塗布し、次いで酸化性雰囲気中で
加熱して炭化珪素焼結体表面を酸化せしめると、
酸化アルミニウムと二酸化珪素との共融生成酸化
物を主成分とする絶縁性被膜が生成される。 本発明によれば、前記アルミニウム含有物は前
記絶縁性被膜が形成される際の酸化性雰囲気中で
酸化アルミニウムとなるものであり、その塗布量
は前記絶縁性被膜の膜厚を0.5〜25μｍ、酸化アル
ミニウムと二酸化珪素のAl2O3／SiO2モル比を
0.024〜1.8の範囲内とするために酸化アルミニウ
ムに換算して0.004〜2.9mg／cm2の範囲内とするこ
とが好ましい。前記アルミニウム含有物としては
例えばアルミナゾル、金属アルミニウム、アルミ
ニウム含有合金、酸化アルミニウム、水酸化アル
ミニウム、アルミン酸塩、アルミノ珪酸塩、リン
酸アルミニウムあるいは酢酸アルミニウムから選
ばれるいずれか少なくとも１種を使用することが
好ましく、特にアルミナゾルは前記絶縁性被膜が
形成される際に極めて微細で反応性の高い酸化ア
ルミニウムを供給することができるため最も好ま
しい。 本発明によれば、前記融点降下剤としてはアル
カリ金属含有物あるいはアルカリ土類金属含有物
のいずれか少なくとも１種を使用することが好ま
しい。前記アルカリ金属含有物およびアルカリ土
類金属含有物は前記絶縁性被膜が形成される際の
酸化性雰囲気中でアルカリ金属あるいはアルカリ
土類金属の酸化物になるものであり、前記含有物
の塗布量は５mg／cm2以下とすることが好ましく、
なかでも2.5mg／cm2以下とすることが最も好適で
ある。前記アルカリ金属含有物あるいはアルカリ
土類金属含有物は、例えばリチウム、ナトリウ
ム、カリウム、ベリリウム、マグネシウムあるい
はカルシウムの酸化物となるものであり、それら
を単独であるいは混合して使用することができ
る。 本発明によれば、前記酸化性雰囲気中における
加熱温度は750〜1650℃の範囲内とすることが好
ましい。前記温度が750℃より低いと炭化珪素焼
結体の酸化速度が著しく遅く実用的でないからで
あり、一方1650℃より高いと炭化珪素焼結体の酸
化速度が著しく速く目的とする膜厚に制御するこ
とが困難であるばかりでなく炭化珪素の酸化によ
つて生ずるCOガス等によつて被膜と炭化珪素焼
結体の間に気泡が生成するため均一で密着性の良
好な酸化物被膜を得ることが困難であるからであ
る。 本発明によれば、前記酸化性雰囲気として、雰
囲気中に水蒸気を含有させることが有利である。
その理由は前記雰囲気中に水蒸気を含有させるこ
とによつて炭化珪素の酸化を促進することがで
き、比較的低温でも効率的に絶縁性被膜を形成す
ることができるからである。 次に本発明を実施例について説明する。 実施例 １ 炭化珪素焼結体はホウ素を1.0重量％、遊離炭
素を2.0重量％含有し、3.1ｇ／cm3の密度を有する
無加圧焼結体であつて、50×20×２mmの薄板状の
ものをあらかじめポリツシング加工し、最終的に
＃200砥石で表面仕上げしたものを使用した。 前記炭化珪素焼結体を、塩化カルシウム2.0ｇ
をアルミナゾル１重量％水溶液100mlに溶解させ
た懸濁液中に浸漬した後、乾燥器中に装入し110
℃１時間乾燥した。前記炭化珪素焼結体の表面に
は酸化アルミニウムに換算して約0.13mg／cm2のア
ルミナゾルと酸カルシウムに換算して約0.25mg／
cm2の塩化カルシウムが存在していた。 次いで前記炭化珪素焼結体を内径が40mmの管状
炉に装入し酸化処理を行なつた。前記酸化処理は
酸素ガスを１／mmの割合で管状炉中へ装入し、
1400℃で３時間行なつた。 得られた酸化物被膜は透明なガラス状で、その
膜厚は約3μｍであり、ピンホール、マイクロク
ラツク等の欠陥も殆ど観察されず、平滑な表面性
状を有していた。 前記酸化物被膜を有する炭化珪素焼結体の絶縁
抵抗は印加電圧100Vで３×1012Ωであり、また
耐電圧は1.7KVであつた。前記絶縁抵抗はJIS−
Ｃ−5012−7.3に、耐電圧はJIS−Ｃ−2110−8.3
に基づいて測定した。 なお、この酸化物被膜のAl2O3／SiO2モル比は
0.27であり、Ｘ線回折測定を行なつたところ、若
干クリストバライト結晶を含有していることが確
認された。 実施例 ２ 実施例１と同様の方法であるが、酸化処理時の
酸化性ガスとして水蒸気と酸素とをほぼ１：１の
比率で混合させたガスを使用して炭化珪素焼結体
表面に実施例１と同様にして酸化物被膜を形成し
た。 得られた酸化物被膜の膜厚は約5μｍであり、
実施例１で得たものと同様に欠陥の殆どない極め
て平滑な表面性状を有していた。なお、酸化物被
膜の特性は実施例１と同様の方法で測定し、第１
表に示した。 実施例 ３ 実施例１とほぼ同様の方法であるが、酸化処理
時の温度および時間を変化させて酸化物被膜を形
成した。 得られた酸化物被膜の性状および特性は実施例
１と同様の方法で測定し、第１表に示した。 実施例 ４ 実施例１と同様の方法であるが、第１表に示し
た融点降下剤あるいは添加剤を溶解しているアル
ミナゾル水溶液を使用して酸化物被膜を得た。 乾燥後の炭化珪素焼結体の表面に存在する各物
質量の酸化物に換算した値および酸化処理して得
られた酸化物被膜の特性は実施例１と同様の方法
で測定し、第１表に示した。 比較例 １ 実施例１と同様にして表面仕上げをした炭化珪
素焼結体を実施例１で使用した管状炉に装入し、
実施例１と同様の条件で酸化処理を行なつた。 得られた酸化物被膜は白色の不透明なものであ
り、絶縁抵抗は実施例１と同様にして測定したと
この２×107Ωと基板材料としては極めて不適当
であつた。 なお、この酸化物被膜のＸ線回折測定を行なつ
たところ、ほとんどがクリストバライト結晶であ
ることが確認された。 以上述べた如く、本発明によれば、高い熱伝導
率を有し、しかも熱膨張率が通常集積回路として
使用されるシリコンチツプとほぼ同じの高集積回
路用基板あるいはICパツケージ用材料として極
めて優れた基板を供給でき、産業上に寄与する効
果は極めて大きい。
ケージ用材料としての炭化珪素質基板およびその
製造方法に係り、特に、極めて安定した絶縁抵抗
性を有する酸化アルミニウムと二酸化珪素との共
融生成酸化物を主成分とする酸化物被膜を形成さ
せた炭化珪素質基板およびその製造方法に関す
る。 最近、電気工業技術の発達に伴つて、半導体等
の電子部品材料は小型化あるいは高集積化が進め
られている。そのため、電子部品の高集積化に伴
つて集積回路内における発熱量が増加し、基板の
放熱性が重要な問題となつている。ところで、従
来電子工業用の基板としては種々のものが知られ
実用化されており、特に高い信頼性を要求される
用途に対しては、アルミナ焼結体あるいはガラス
等が使用されている。しかしながら、前述の如き
従来使用されている基板は熱伝導率が低く放熱性
に劣るために蓄熱による問題を解決することが困
難であり、電子部品の高集積化を進める上で極め
て大きな障害となつている。 前記問題を解決する材料としては、従来よりベ
リリアあるいはホーロー等の材料が検討されてい
る。しかしながら、前者のベリリアはそのベリリ
アの有する毒性のために製造および取扱いが困難
である欠点を有し、一方後者のホーローは金属板
を基材とするため熱膨張率が大きく、またフリツ
トがドグボーン構造になり易く、さらに印刷して
からの切断が困難であるばかりでなく、ホーロー
にクラツクがはいるのでレーザートリミングがで
きない欠点があつた。 上述の如く、従来知られた基板はいずれも種々
の欠点を有していた。 本発明は前記欠点を解決することのできる基
板、すなわち高い熱伝導率を有し、高集積回路用
基板あるいはICパツケージ用材料として極めて
優れた特性を有する基板を提供することを目的と
するものである。 本発明によれば、酸化アルミニウムと二酸化珪
素との共融生成酸化物を主成分とする密着性に優
れた絶縁性表面被膜を有する炭化珪素質基板およ
びその製造方法を提供することによつて前記目的
を達成することができる。 次に本発明を詳細に説明する。 従来、基板として広く使用されているアルミナ
基板と炭化珪素質基板とを比較すると、炭化珪素
質基板は高い熱伝導率、高い耐熱衝撃性および常
温、熱間のいずれにおいても高い強度を有し、し
かもアルミナ基板は熱膨張率が通常集積回路とし
て使用されるシリコンチツプの熱膨張率と大きく
異なるため直接アルミナ基板上にシリコンチツプ
を接着して使用することが困難であるのに対し、
炭化珪素質基板の熱膨張率は前記シリコンチツプ
とほぼ同じであり、直接炭化珪素質基板表面にシ
リコンチツプを接着できる有利さを有している。
しかしながら、炭化珪素質基板は半導体的な特性
を有し、電気絶縁性をもたないことから基板とし
て使用されるに至らなかつた。 上述の如き観点に基づき、本発明者らは炭化珪
素焼結体を基板として適用すべく、炭化珪素質基
板に電気絶縁性を付与する方法を種々研究した。 ところで、本発明者らは、前記炭化珪素焼結体
に電気絶縁性を付与するために、炭化珪素焼結体
の表面に電気絶縁性物質、例えば酸化物よりなる
ガラス質物質等を塗布し、融着することによつて
電気絶縁性被膜を形成する手段あるいは炭化珪素
焼結体を酸化せしめ、焼結体表面に二酸化珪素を
生成させ、前記二酸化珪素よりなる電気絶縁性被
膜を形成する手段を試みた。しかしながら、前者
の手段によれば炭化珪素焼結体と酸化物との濡れ
性が極めて悪く、また酸化物被膜は密着性に劣り
剥離し易く、しかもピンホール等の欠陥が生じ易
く極めて信頼性が低かつた。一方後者の手段によ
れば炭化珪素焼結体の表面を均一に酸化させるこ
とが困難で酸化膜の厚さが不均一になり易く、ま
た生成する二酸化珪素は主としてクリストバライ
ト結晶を生成するため均一で緻密な被膜を形成す
ることが困難で、安定した電気絶縁性を有する被
膜を得ることが困難であつた。 よつて本発明者らは、前記諸欠点を解決するこ
とのできる安定した電気絶縁性を有する被膜の形
成方法についてさらに研究を種々行なつた結果、
酸化アルミニウムを共存させた酸化性雰囲気中で
炭化珪素焼結体表面を酸化せしめ、二酸化珪素を
主成分とし、酸化アルミニウムを含有する酸化物
を主体とする絶縁性被膜を形成することによつ
て、前記欠点を解決することのできることを新規
に知見し、本発明を完成した。 すなわち、炭化珪素焼結体を酸化して表面に絶
縁性被膜を形成せしめるに際し、酸化アルミニウ
ムの存在下で炭化珪素焼結体を酸化処理せしめる
ことによつて、極めて緻密で密着性に優れた絶縁
性の酸化アルミニウムと二酸化珪素との共融生成
酸化物を主体とする被膜を有する炭化珪素焼結体
を製造することに想到し、高集積回路用基板とし
て極めて優れた特性を有する基板を得た。 本発明によれば、前記絶縁性被膜は酸化アルミ
ニウムと二酸化珪素との共融生成酸化物を主成分
とすることが必要である。前記酸化アルミニウム
は炭化珪素の酸化によつて生成する二酸化珪素と
共融して生成される共融生成酸化物からなる酸化
物被膜を形成し、この被膜は極めて緻密でしかも
ピンホール等の欠陥のない被膜となり、比較的薄
い膜厚でもつて安定した絶縁性を有する。また炭
化珪素の酸化によつて生成する二酸化珪素は比較
的低温でも基板の表面に存在する酸化アルミニウ
ムと相互に共融した状態の酸化物を形成し易く、
しかも炭化珪素焼結体と入り組んだ還移層を有
し、炭化珪素焼結体と密着性に極めて優れた酸化
物被膜を形成することができる。 本発明によれば、前記絶縁性被膜中に含有され
る酸化アルミニウムと二酸化珪素はAl2O3／SiO2
モル比が0.024〜1.8の範囲内であることが好まし
い。その理由は前記Al2O3／SiO2モル比が0.024よ
り小さいと炭化珪素の酸化によつて生成する二酸
化珪素のクリストバライトを防止する効果が不充
分となり、均一で緻密を被膜を得ることができ
ず、安定した電気絶縁性を得難いからであり、一
方1.8より大きいと被膜の融点が高く、均一な厚
さの被膜となすことが困難であるばかりでなく、
被膜と炭化珪素焼結体との熱膨張率の差が大きく
なるため、被膜が剥離し易くなるからであり、な
かでも0.05〜1.0の範囲内で最も好適な結果が得
られる。 本発明によれば、前記絶縁性被膜の融点を降下
させて共融化を促進し、炭化珪素焼結体との密着
性を向上させるために融点降下剤を含有すること
が好ましい。前記融点降下剤としてはアルカリ金
属酸化物あるいはアルカリ土類金属酸化物のいず
れか少なくとも１種であることが好ましく、その
含有量は酸化物モル量に換算して60％以下である
ことが好ましく、特に高い絶縁性を必要とする場
合には30％以下が好適である。 前記アルカリ金属酸化物としては例えば酸化リ
チウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムが有利で
あり、またアルカリ土類金属酸化物としては例え
ば酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カル
シウムが有利であり、なかでも酸化マグネシウム
あるいは酸化カルシウムが最適である。 本発明によれば、前記絶縁性被膜はリン、ホウ
素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、ビスマ
ス、バナジウム、亜鉛、カドミウムあるいは鉛等
の酸化物を含有することもできる。 本発明によれば、前記絶縁性被膜の膜厚は0.5
〜25μｍの範囲内であることが好ましい。その理
由は前記絶縁性被膜の膜厚が0.5μｍより薄いと高
い絶縁性を安定して得ることが困難で信頼性に乏
しく、一方25μｍより厚い絶縁性被膜と炭化珪素
焼結体との熱膨張率の差による影響が顕著にな
り、絶縁性被膜が剥離し易くなるばかりでなく、
熱伝導性が劣化するため本発明の目的とする高い
熱伝導性を有する基板となすことが困難になるか
らであり、1.0〜15μｍの範囲内が最適である。 本発明によれば、前記基板の厚さは0.1〜30mm
の範囲内であることが好ましい。その理由は基板
の厚さは電子部品の小型化を進めたり、放熱性を
向上せしめる上でなるべく薄いことが好ましい
が、その厚さが0.1mmmmより薄いと、基板自体の
強度が弱くなり基板として使用することが困難で
あり、また30mmより厚いと電子部品の小型化が困
難であるばかりでなく、基板に要する費用が高く
なるため不経済であるからである。 次に本発明の絶縁性被膜を有する炭化珪素質基
板の電気的特性について説明する。 通常、日本工業規格（JIS−Ｃ−5012−7.3）に
基づいて測定される炭化珪素焼結体の電気抵抗値
は印加電圧が25Vの場合で約105Ω以下と低く、
基板として適用し難いが、本発明の絶縁性被膜を
有する炭化珪素質基板の絶縁抵抗値を印加電圧が
25Vの場合で２×109Ω以上、印加電圧が100Vの
場合で１×108Ω以上であり、さらに日本工業規
格（JIS−Ｃ−2110−8.3）に基づいて測定される
耐電圧は約0.2KW以上と基板として適用するの
に極めて適した特性を有するものである。 次に、本発明の炭化珪素質基板の製造方法につ
いて説明する。 本発明によれば、炭化珪素焼結体表面にあらか
じめアルミニウム含有物と必要により添加される
融点降下剤とを塗布し、次いで酸化性雰囲気中で
加熱して炭化珪素焼結体表面を酸化せしめると、
酸化アルミニウムと二酸化珪素との共融生成酸化
物を主成分とする絶縁性被膜が生成される。 本発明によれば、前記アルミニウム含有物は前
記絶縁性被膜が形成される際の酸化性雰囲気中で
酸化アルミニウムとなるものであり、その塗布量
は前記絶縁性被膜の膜厚を0.5〜25μｍ、酸化アル
ミニウムと二酸化珪素のAl2O3／SiO2モル比を
0.024〜1.8の範囲内とするために酸化アルミニウ
ムに換算して0.004〜2.9mg／cm2の範囲内とするこ
とが好ましい。前記アルミニウム含有物としては
例えばアルミナゾル、金属アルミニウム、アルミ
ニウム含有合金、酸化アルミニウム、水酸化アル
ミニウム、アルミン酸塩、アルミノ珪酸塩、リン
酸アルミニウムあるいは酢酸アルミニウムから選
ばれるいずれか少なくとも１種を使用することが
好ましく、特にアルミナゾルは前記絶縁性被膜が
形成される際に極めて微細で反応性の高い酸化ア
ルミニウムを供給することができるため最も好ま
しい。 本発明によれば、前記融点降下剤としてはアル
カリ金属含有物あるいはアルカリ土類金属含有物
のいずれか少なくとも１種を使用することが好ま
しい。前記アルカリ金属含有物およびアルカリ土
類金属含有物は前記絶縁性被膜が形成される際の
酸化性雰囲気中でアルカリ金属あるいはアルカリ
土類金属の酸化物になるものであり、前記含有物
の塗布量は５mg／cm2以下とすることが好ましく、
なかでも2.5mg／cm2以下とすることが最も好適で
ある。前記アルカリ金属含有物あるいはアルカリ
土類金属含有物は、例えばリチウム、ナトリウ
ム、カリウム、ベリリウム、マグネシウムあるい
はカルシウムの酸化物となるものであり、それら
を単独であるいは混合して使用することができ
る。 本発明によれば、前記酸化性雰囲気中における
加熱温度は750〜1650℃の範囲内とすることが好
ましい。前記温度が750℃より低いと炭化珪素焼
結体の酸化速度が著しく遅く実用的でないからで
あり、一方1650℃より高いと炭化珪素焼結体の酸
化速度が著しく速く目的とする膜厚に制御するこ
とが困難であるばかりでなく炭化珪素の酸化によ
つて生ずるCOガス等によつて被膜と炭化珪素焼
結体の間に気泡が生成するため均一で密着性の良
好な酸化物被膜を得ることが困難であるからであ
る。 本発明によれば、前記酸化性雰囲気として、雰
囲気中に水蒸気を含有させることが有利である。
その理由は前記雰囲気中に水蒸気を含有させるこ
とによつて炭化珪素の酸化を促進することがで
き、比較的低温でも効率的に絶縁性被膜を形成す
ることができるからである。 次に本発明を実施例について説明する。 実施例 １ 炭化珪素焼結体はホウ素を1.0重量％、遊離炭
素を2.0重量％含有し、3.1ｇ／cm3の密度を有する
無加圧焼結体であつて、50×20×２mmの薄板状の
ものをあらかじめポリツシング加工し、最終的に
＃200砥石で表面仕上げしたものを使用した。 前記炭化珪素焼結体を、塩化カルシウム2.0ｇ
をアルミナゾル１重量％水溶液100mlに溶解させ
た懸濁液中に浸漬した後、乾燥器中に装入し110
℃１時間乾燥した。前記炭化珪素焼結体の表面に
は酸化アルミニウムに換算して約0.13mg／cm2のア
ルミナゾルと酸カルシウムに換算して約0.25mg／
cm2の塩化カルシウムが存在していた。 次いで前記炭化珪素焼結体を内径が40mmの管状
炉に装入し酸化処理を行なつた。前記酸化処理は
酸素ガスを１／mmの割合で管状炉中へ装入し、
1400℃で３時間行なつた。 得られた酸化物被膜は透明なガラス状で、その
膜厚は約3μｍであり、ピンホール、マイクロク
ラツク等の欠陥も殆ど観察されず、平滑な表面性
状を有していた。 前記酸化物被膜を有する炭化珪素焼結体の絶縁
抵抗は印加電圧100Vで３×1012Ωであり、また
耐電圧は1.7KVであつた。前記絶縁抵抗はJIS−
Ｃ−5012−7.3に、耐電圧はJIS−Ｃ−2110−8.3
に基づいて測定した。 なお、この酸化物被膜のAl2O3／SiO2モル比は
0.27であり、Ｘ線回折測定を行なつたところ、若
干クリストバライト結晶を含有していることが確
認された。 実施例 ２ 実施例１と同様の方法であるが、酸化処理時の
酸化性ガスとして水蒸気と酸素とをほぼ１：１の
比率で混合させたガスを使用して炭化珪素焼結体
表面に実施例１と同様にして酸化物被膜を形成し
た。 得られた酸化物被膜の膜厚は約5μｍであり、
実施例１で得たものと同様に欠陥の殆どない極め
て平滑な表面性状を有していた。なお、酸化物被
膜の特性は実施例１と同様の方法で測定し、第１
表に示した。 実施例 ３ 実施例１とほぼ同様の方法であるが、酸化処理
時の温度および時間を変化させて酸化物被膜を形
成した。 得られた酸化物被膜の性状および特性は実施例
１と同様の方法で測定し、第１表に示した。 実施例 ４ 実施例１と同様の方法であるが、第１表に示し
た融点降下剤あるいは添加剤を溶解しているアル
ミナゾル水溶液を使用して酸化物被膜を得た。 乾燥後の炭化珪素焼結体の表面に存在する各物
質量の酸化物に換算した値および酸化処理して得
られた酸化物被膜の特性は実施例１と同様の方法
で測定し、第１表に示した。 比較例 １ 実施例１と同様にして表面仕上げをした炭化珪
素焼結体を実施例１で使用した管状炉に装入し、
実施例１と同様の条件で酸化処理を行なつた。 得られた酸化物被膜は白色の不透明なものであ
り、絶縁抵抗は実施例１と同様にして測定したと
この２×107Ωと基板材料としては極めて不適当
であつた。 なお、この酸化物被膜のＸ線回折測定を行なつ
たところ、ほとんどがクリストバライト結晶であ
ることが確認された。 以上述べた如く、本発明によれば、高い熱伝導
率を有し、しかも熱膨張率が通常集積回路として
使用されるシリコンチツプとほぼ同じの高集積回
路用基板あるいはICパツケージ用材料として極
めて優れた基板を供給でき、産業上に寄与する効
果は極めて大きい。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸化アルミニウムと二酸化珪素との共融生成
酸化物を主成分とする密着性に優れた絶縁性表面
被膜を有する炭化珪素質基板。 ２ 前記二酸化珪素は主として基板を構成する炭
化珪素の酸化によつて生成した二酸化珪素である
特許請求の範囲第１項記載の基板。 ３ 前記絶縁性被膜の膜厚は0.5〜25μｍの範囲内
である特許請求の範囲第１あるいは２項記載の基
板。 ４ 前記絶縁性被膜に含有される酸化アルミニウ
ムと二酸化珪素はAl2O3／SiO2モル比が0.024〜
1.8の範囲内である特許請求の範囲第１〜３項の
いずれかに記載の基板。 ５ 前記絶縁性被膜は前記主成分である共融生成
酸化物のほかに融点降下剤を含有する特許請求の
範囲第１〜４項のいずれかに記載の基板。 ６ 前記融点降下剤はアルカリ金属酸化物あるい
はアルカリ土類金属酸化物のいずれか少なくとも
１種である特許請求の範囲第５項記載の基板。 ７ 前記絶縁性被膜中に含有される融点降下剤の
含有モル百分率は60％以下である特許請求の範囲
第５あるいは６項記載の基板。 ８ 前記基板の厚さは0.1〜30mmの範囲内である
特許請求の範囲第１〜７項のいずれかに記載の基
板。 ９ 炭化珪素焼結体表面にあらかじめアルミニウ
ム含有物と必要により添加される融点降下剤とを
塗布し、次いで酸化性雰囲気中で加熱して炭化珪
素焼結体表面を酸化せしめ、酸化アルミニウムと
二酸化珪素との共融生成酸化物を主成分とする絶
縁性被膜を生成せしめることを特徴とする密着性
に優れた絶縁性表面被膜を有する炭化珪素質基板
の製造方法。 １０ 前記酸化性雰囲気中における加熱温度は
750〜1650℃の範囲内である特許請求の範囲第９
項記載の製造方法。 １１ 前記絶縁性被膜の膜厚は0.5〜25μｍの範囲
内である特許請求の範囲第９あるいは１０項記載
の製造方法。 １２ 前記アルミニウム含有物はアルミナゾル、
金属アルミニウム、アルミニウム含有合金、酸化
アルミニウム、水酸化アルミニウム、アルミン酸
塩、アルミノ珪酸塩、リン酸アルミニウムあるい
は酢酸アルミニウムのなかから選ばれるいずれか
少なくとも１種である特許請求の範囲第９〜１１
項のいずれかに記載の製造方法。 １３ 前記アルミニウム含有物の塗布量は酸化ア
ルミニウムに換算して0.004〜2.9mg／cm2の範囲内
である特許請求の範囲第９〜１２項のいずれかに
記載の製造方法。 １４ 前記融点降下剤はアルカリ金属含有物ある
いはアルカリ土類金属含有物のいずれか少なくと
も１種である特許請求の範囲第９〜１３項のいず
れかに記載の製造方法。 １５ 前記融点降下剤の塗布量は酸化物に換算し
て５mg／cm2以下である特許請求の範囲第９〜１４
項のいずれかに記載の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209991A JPS58130546A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 炭化珪素質基板およびその製造方法 |
| US06/451,940 US4499147A (en) | 1981-12-28 | 1982-12-21 | Silicon carbide substrates and a method of producing the same |
| US06/858,834 US4664946A (en) | 1981-12-28 | 1986-04-29 | Silicon carbide substrates and a method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209991A JPS58130546A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 炭化珪素質基板およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58130546A JPS58130546A (ja) | 1983-08-04 |
| JPS6349903B2 true JPS6349903B2 (ja) | 1988-10-06 |
Family
ID=16582041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56209991A Granted JPS58130546A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 炭化珪素質基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58130546A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6330386A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-09 | 日本特殊陶業株式会社 | 反応焼結炭化珪素製耐熱部品の製造方法 |
| JP2736460B2 (ja) * | 1989-11-30 | 1998-04-02 | 京セラ株式会社 | 半導体素子収納用パッケージ |
| JP2736457B2 (ja) * | 1989-11-27 | 1998-04-02 | 京セラ株式会社 | 半導体素子収納用パッケージ |
| JP2736461B2 (ja) * | 1989-11-30 | 1998-04-02 | 京セラ株式会社 | 半導体素子収納用パッケージ |
| JP2736458B2 (ja) * | 1989-11-27 | 1998-04-02 | 京セラ株式会社 | 半導体素子収納用パッケージ |
| KR100666430B1 (ko) * | 2003-08-12 | 2007-01-11 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | 탄화규소질 촉매체 및 그 제조 방법 |
| FR2876497B1 (fr) * | 2004-10-13 | 2007-03-23 | Commissariat Energie Atomique | Revetement a base de mgo pour l'isolation electrique de substrats semi-conducteurs et procede de fabrication |
-
1981
- 1981-12-28 JP JP56209991A patent/JPS58130546A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58130546A (ja) | 1983-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4664946A (en) | Silicon carbide substrates and a method of producing the same | |
| JP3723753B2 (ja) | 耐火性の構成部材上の被覆の製造方法及びかかる被覆の使用 | |
| ES2213273T3 (es) | Composiciones de revestimiento de nitruro de silicio. | |
| JPS6349903B2 (ja) | ||
| JPS5830759B2 (ja) | スクリ−ン印刷ペ−ストおよび厚膜導電性回路 | |
| US2882187A (en) | Electrical heating element | |
| JPS6410100B2 (ja) | ||
| JPS5925754B2 (ja) | セラミックス用接着剤及びその接着方法 | |
| US3189476A (en) | Metallizing process for ceramics | |
| JPS6357396B2 (ja) | ||
| JPS59227787A (ja) | 熱処理炉用支持台 | |
| JP6407180B2 (ja) | ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法 | |
| JPH0465011A (ja) | 銅導体ペースト | |
| US5198265A (en) | Method of coating an aluminum compound substrate with a composition of elemental titanium and an alkali metal halide, melting the coating, and rinsing the coated substrate | |
| JPS62176960A (ja) | 金属電極を有する窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 | |
| JP2730794B2 (ja) | 窒化アルミニウム基板用導体ペースト | |
| JPH0219988B2 (ja) | ||
| JPS6261549B2 (ja) | ||
| JPH0349108A (ja) | 銅導体組成物 | |
| JP2984654B1 (ja) | 溶射セラミックス層を有するセラミックス積層体の製造方法 | |
| JPH03112874A (ja) | セラミック基体と銅の接合方法 | |
| JPH0328825B2 (ja) | ||
| JPH0131697B2 (ja) | ||
| JPH0131698B2 (ja) | ||
| JP2590558B2 (ja) | 放熱性のすぐれた半導体装置用基板 |