[发明专利]应用于半导体装置的高强度氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板及其制造方法

说明书

本发明提出了一种应用于半导体装置的高强度氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板，将氧化铝、氧化锆及自制合成的添加助剂三种起始粉体，在室温下，于有机溶剂中，进行球磨混合分散，再经调制浆料步骤、除气步骤、生胚成型步骤、冲片步骤、计算步骤及烧结步骤等步骤所制得，而具备优异三点抗折强度＞600MPa机械性能、热传导率＞26W/mK、绝缘特性＞10¹⁴Ω·cm与低表面漏电流(150℃)＜200nA等热电性质者。

技术领域

本发明系有关一种氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板及其制造方法，特别是指混合氧化铝、氧化锆及自制合成的添加助剂等粉体，经多道步骤，制得具备优异三点抗折强度＞600MPa机械性能、热传导率＞26W/mK、绝缘特性＞1014Ω·cm与低表面漏电流(150℃)＜200nA等热电性质的氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板。

背景技术

随着电子组件的快速开发，组件基板明显朝向轻、薄、短小的趋势发展，使得过去长期以来使用的氧化铝陶瓷基板，在逐步轻薄化的同时，材料本身的机械强度特性已逐渐无法负荷。

传统氧化铝陶瓷基板是以纯度达99.95％以上的氧化铝与100ppm以下的氧化钙(Calcia)或氧化镁(Magnesia)等组成物烧结而成。然而，随着大面积尺寸组件的薄型化制程的发展，氧化铝陶瓷基板的机械特性相对大幅降低，而无法再提供后续相关溅镀、蚀刻及电镀等制程的操作，甚至无法满足产品组件的薄型化需求。

长期以来，氧化铝基板被广泛用于作为搭载半导体晶圆的绝缘基板，但随着半导体多任务的需求，半导体晶圆常需进行高电压与高电流的通电，传统氧化铝基板显然无法符合高强度与高导热性的要求。虽然有业者提出以氧化铝为主要成份，于添加一定量的氧化锆、氧化钇等添加剂，再经过高温烧结后，号称可以制得弯曲强度达到400MPa的基板。然而，基板要同时达到高强度与高导热系数有相当难度，原因在于高强度基板要获得高导热系数时，需使氧化铝的结晶粒子成长，以减少造成导热障碍的晶界玻璃层，但氧化铝结晶粒子成长时容易发生异常晶粒同时生长，导致基板的强度相对降低。

有鉴于此，本发明人乃开始进行研究，经长时研究改进，终有本发明产生。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种应用于半导体装置的高强度氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板及其制造方法，系制得氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)和烧结助剂(MCS)构成的氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板。

依本发明应用于半导体装置的高强度氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板及其制造方法，所制得的氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板系包括由微米氧化铝粒子所形成的矩阵(matrix)相，与由分散在矩阵相中的次微米氧化锆粒子所形成的第二相，以及预先煅烧合成的烧结助剂，为本发明的次一目的。

依本发明的应用于半导体装置的高强度氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板及其制造方法，所述分散在氧化铝粒子矩阵相中的氧化锆粒子，于正方晶氧化锆构成的含量中含有作为安定剂的三氧化二钇，为本发明的再一目的。

依本发明应用于半导体装置的高强度氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板及其制造方法，所述烧结助剂系由氧化钙、二氧化硅与氧化镁依一定比例珠磨混合干燥后进行煅烧，以产生硅镁钙化合物；藉由烧结助剂添加于氧化锆－氧化铝复合陶瓷材料中，可使氧化铝粒子周围含有一定硅镁钙比例，以达到降低氧化锆－氧化铝复合陶瓷烧结温度与提升烧结微结构均匀性，为本发明的又一目的。

依本发明的应用于半导体装置的高强度氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板及其制造方法，所制得的氧化锆－氧化铝复合陶瓷基板可具备优异三点抗折强度＞600MPa机械性能、热传导率＞26W/mK、绝缘特性＞10¹⁴Ω·cm与低表面漏电流(150℃)＜200nA等热电性质，为本发明的又一目的。

至于本发明的详细构成，应用原理，作用与功效，则请参照下列依附图所作的说明即可得到完全了解。

附图说明