一种半导体器件的基板的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体器件的基板，属于半导体技术领域。
【背景技术】
[0002]由于碳化娃材料性能优越，被越来越多的制成高热传导材料而被应用于各种机械性零件上，当然，也被应用于半导体器件组件的材料，如用于半导体器件的基板材料，现有的半导体器件的基板也有采用碳化硅原料经过烧结制成，其具有较好的耐高温性，但是，由于其烧制和高密度成型较困难，一般要加入精选过的烧结助剂，因此，采用碳化硅材料制成的相应基板，能够保证其耐高温性和较好的机械性能，而不能很好的发挥散热性能。而为了解决散热的问题，一般采用氮化铝或氮化硅等具有较高热传导系数的陶瓷材料，或者，是采用导体-绝缘体-导体的夹心结构来保证散热性能。但是，采用上述材料代替碳化硅材料仍然存在较多的残留的问题，比如，采用氮化铝或氮化硅等陶瓷材料，虽提高了热传导系数，然而，在将其用于半导体器件中存在热膨胀系数的不匹配、机械性强度的不足和热传导率的不足等问题;采用夹心结构，由于其结构相对较复杂，从根本上来说热传导率仍很差，很难将半导体器件的性能发挥出来，而且会使器件的可靠性降低。综上来说，由于这些替代材料相比碳化硅来说，在价格上的优势和容易生产等原因，在实际使用中被更多的应用到半导体器件上，这是实情;但是，采用氮化铝或氮化硅陶瓷材料在机械强度差，且最大的问题是其与使用碳化硅、氮化镓、三氧化二镓等制成的半导体器件的热膨胀系性差异很大，而影响半导体器件的性能发挥。
【发明内容】
[0003]本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种半导体器件的基板，解决的问题是如何将半导体器件的性能最大限度地发挥出来。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种半导体器件的基板，所述基板采用包含碳化硅粒子的原料制成，所述碳化硅粒子最长边的长度大于或等于基板最大厚度的一半以上。
[0005]由于现有的半导体器件的基板在烧结成型时为了降低烧结的温度和提高成型性，大多是需要额外添加加烧结助剂或成型助剂来达到相应的效果，而由于碳化硅粒子的晶粒越小，烧结助剂或成型助剂包裹在碳化硅粒子表面的部分就越多，从而阻碍了碳化硅粒子之间的热传导效率，使其散热性能大大降低。本发明人经过大量的试验研究，发现基板的原料碳化硅粒子最长边的长度大小与基板的厚度之间对散热能力有着密切的关联性，通过筛选使全部或部分碳化硅粒子最长边的长度在基板最大厚度的一半或以上，或者说，使碳化硅粒子最长边的长度大于基板最大厚度的一半或以上，能够大大的提高基板的散热性能。之所以能够提高散热性能，经过研究发现，是由于通过增加碳化硅粒子最长边的长度以后，其在烧结成基板时，从统计学的角度来说，能够在一定程度上使碳化硅粒子最长边沿着基板厚度的方向进行排列，增加了碳化硅粒子最长边沿着基板厚度的方向排列的趋势和概率；当然，这里所说沿着基板厚度的方向排列可以是垂直基板的表面，也可以是与基板表面呈一定角度的方式，从而使基板上的热量能够沿着碳化硅粒子内的长边方向传导，更好的散发或传递出去，达到提高热传导系数和散热性能的效果；同时，又由于通过使碳化硅粒子最长边大于或等于基板最大厚度的一半或以上后，相当于提高了碳化硅粒子的尺寸大小，相比与采用一般的较小粒径的碳化硅粒子来说，使相同厚度的基板之内的粒子总数量减少，甚至直接一颗碳化硅粒子就能够贯穿基板的厚度，提高了碳化硅粒子与碳化硅粒子之间的热传导效率，减少了碳化硅粒子晶界之间的阻碍因素，减少了因碳化硅粒子表面包裏烧结助剂等其它材料对热传导率的影响，从而使基板整体的散热性具有连续性，达到提高散热的效果。本发明的碳化硅半导体器件的基板的整体散热性能够达到理论值的70%或以上。上述基板用于碳化硅、氮化镓、氧化镓等半导体器件。
[0006]上述半导体器件的基板，作为优选，所述碳化硅粒子最长边的长度大于或等于基板的最大厚度。能够更好的实现使碳化硅粒子沿着基板厚度的方向排列的目的，或者说，能够提高碳化硅粒最长边沿着基板厚度方向排列的趋势和概率，还能够提高只需一个碳化硅粒子就能够贯穿基板的厚度的概率，从而更有效地提高散热性的效果。
[0007]上述半导体器件的基板，所述碳化硅粒子最长边沿着基板厚度的方向呈规则或不规则排列。这里所说的碳化硅粒子长边沿着基板厚度的方向排列规则或不规则均能够实现提高散热性能的作用，当然，所述碳化硅粒子之间也可以是交叉且有一定倾斜角度的方式排列。
[0008]上述半导体器件的基板，作为优选，所述碳化娃粒子中的部分碳化娃粒子的最长边的长度大于基板最大厚度的一半以上，且最长边的长度大于或等于基板最大厚度的一半以上的碳化硅粒子占原料总质量的10%或以上。由于全部采用最长边的长度大于或等于基板最大厚度的一半以上的碳化硅粒子，不利于压实和成型性，影响基板的整体致密性。通过控制该粒径经过优选的碳化硅粒子的含量目的是为了提高可加工性和基板的致密性，有利于保证基板的机械强度性能。作为进一步的优化，所述最长边的长度大于或等于基板最大厚度的一半以上的碳化娃粒子占原料总质量的45wt%?65wt%。
[0009]上述的半导体器件的基板，作为优选，所述原料中还包含有烧结助剂。通过加入烧结助剂能够降低烧结温度，又由于本发明采用的碳化硅粒子相对较大，加入的烧结助剂能够更有效的填充在碳化硅粒子之间的空隙，使碳化硅粒子更好的烧结在一起，有利于提高整体的致密性，从而提高了基板的整体散热效果。作为进一步的优选，所述烧结助剂的质量占原料质量的百分数为0.03%?10%。通过控制烧结助剂与碳化硅粒子的用量，既能够达到降低烧结温度和提高粘接性的同时又能够减少因烧结助剂等包裹在碳化硅粒子的表面形成晶界造成的影响，达到提高整体散热性的效果。
[0010]上述的半导体器件的基板，作为优选，所述烧结助剂选自￥203、1^0、51、41、8203、A1203、B4C和S12中的一种或几种。这些助剂有利于后续处理，同时，能够达到降低烧结温度，使碳化硅粒子之间更好的烧结为一体。作为进一步的优选，所述烧结助剂至少含有Y2O3,且所述Y2O3占原料质量的百分数为0.lwt%?5.0wt%。更进一步的优选，所述烧结助剂为Y203、Si和S12的混合物，且所述Y2O3:Si:S12的质量比为I:0.5?0.8:0.3?0.5。
[0011]上述的半导体器件的基板，指的是已经经过烧结后得到的基板，作为优选，所述基板表面经过物理处理、化学处理或两者混合处理。目的是为了除去基板表面阻碍散热性能的非碳化硅粒子的材料，当然，也可以除去部分的较小粒径的碳化硅材料，从而实现提高散热的效果。其中的非碳化硅粒子如在烧制过程中用到的成型助剂或添加的烧结助剂等材料。
[0012]上述的半导体器件的基板，作为优选，所述物理处理具体可以为通过对基板的表面进行研磨处理或采用等离子体法来进行。通过研磨处理之后，由于碳化硅硬度很高，基板表面的成型助剂和烧结助剂等材料可以被去除，碳化硅粒子的表面暴露在外面，热量直接通过碳化硅粒子传导出来，提高了基板的热传导系数和散热效果，当然也可以通过抛光的方式进行打磨等物理处理方式。上述的等离子体法如可以采用氮气等离子、氩等离子体等方法对基板的表面进行处理。
[0013]上述的半导体器件的基板，作为优选，所述化学处理具体为通过采用氢氟酸和硝酸的混合液、盐酸、浓硫酸和碱金属的氢氧化物的一种或几种混合进行处理。同样，目的是为了去除基板表面的成型助剂和烧结助剂，减少其对散热的阻碍，提高散热的效果。所述碱金属的氢氧化物优选自氢氧化钠或氢氧化钾。
[0014]上述的半导体器件的基板，作为优选，所述基板的上表面和/或下表面设置有金属层。通过设置金属层，能够进一步提高基板的散热性能