JP2019195036A - 複合基板、及び、複合基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明の一実施形態の複合基板は、窒化アルミニウム焼結体からなる支持体層と、
前記支持体層上に接合された半導体結晶層と、を備え、
前記支持体層及び前記半導体結晶層の界面において、前記支持体層及び前記半導体結晶層が直接的に接触していることを特徴とする。
窒化アルミニウム焼結体基板を準備する工程と、
前記窒化アルミニウム焼結体基板の表面を鏡面研磨し、平均表面粗度(Ra)が10nm以下の研磨面を有する支持体層を形成する工程と、
GaAs、AlGaAs、InGaAs、GaAsP、InGaAsP、Si、GaN、GaN2、SiC、InP、単結晶AlNの群から選択される少なくとも一種の半導体材料からなる半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の表面を鏡面研磨し、平均表面粗度(Ra)が10nm以下の研磨面を有する半導体結晶層を形成する工程と、
前記支持体層の研磨面及び前記半導体結晶層の研磨面を合わせて前記支持体層及び前記半導体結晶層を積層する工程と、
を含むことを特徴とする。
図8乃至図10は、複合基板11を基板15に搭載した高周波パワーデバイスを例示する。本実施形態の複合基板11は、図8に示すとおり、基板15に配置される所定厚の絶縁性の支持体層12、該支持体層12の上面を被覆する金属被覆膜14、及び、該金属被覆膜14上に接合された所定厚の半導体結晶層13を備える。本実施形態では、支持体層12は、窒化アルミニウム焼結体、窒化ケイ素焼結体等のセラミック材料からなる。半導体結晶層13は、GaAs、AlGaAs、InGaAs、GaAsP、InGaAsP、Si、GaN、GaN2、SiC、InP、単結晶AlNの群から選択される少なくとも一種の半導体材料からなる。金属被覆膜14は、Ti膜及びAu膜を積層した薄膜である。Ti膜及びAu膜の積層順は任意に定められる。つまり、Ti膜がAu膜の下方に形成されてもよく、あるいは、Au膜がTi膜の下方に形成されてもよい。また、Ti膜、Au膜が3層以上連続して積層されてもよい。金属被覆膜14は、例えば、スパッタ法などにより、支持体層12上面に直接的に形成されている。金属被覆膜14は、セラミックや半導体より熱伝導率が高い金属からなるので、支持体層12の放熱効果の妨げにならない。なお、本実施形態では、本発明を限定しないが、半導体結晶層13を約100μmとし、金属被覆膜14を約0.1μmとし、支持体層12を約700μmとした。なお、本発明の金属被覆層は、Au膜及びTi膜に加えて、Ag膜、Cu膜、Al膜、Pt膜の群から選択される少なくとも一種の金属材料膜の積層体又は単層体であってもよい。
2,12 支持体層
2a, 支持体層接合面
3,13 半導体結晶層
3a,13a 半導体結晶層接合面
14 金属被覆膜
14a 金属被覆膜接合面
5,15 基板
16 スルーホール
17 空隙
18 非被覆領域
Claims (17)
- 窒化アルミニウム焼結体からなる支持体層と、
前記支持体層上に接合された、GaAs、AlGaAs、InGaAs、GaAsP、InGaAsP、Si、GaN、GaN2、SiC、InP、単結晶AlNの群から選択される少なくとも一種の半導体材料からなる半導体結晶層と、を備え、
前記支持体層及び前記半導体結晶層の界面において、前記支持体層及び前記半導体結晶層が直接的に接触していることを特徴とする複合基板。 - 窒化アルミニウム焼結体からなる支持体層と、
前記支持体層上に接合された半導体結晶層と、を備え、
前記支持体層及び前記半導体結晶層の界面において、前記支持体層及び前記半導体結晶層が直接的に接触していることを特徴とする複合基板。 - 前記界面において、前記支持体層の平均表面粗度(Ra)が10nm以下であり、且つ、前記半導体結晶層の平均表面粗度(Ra)が0.5nm以下であり、前記支持体層及び前記半導体結晶層が、前記界面においてファンデルワールス力等で結合されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の複合基板。
- 前記界面において、前記支持体層の平均表面粗度(Ra)が1nm以下であることを特徴とする請求項3に記載の複合基板。
- 前記界面において、前記支持体層の平均表面粗度(Ra)が0.5nm以下であることを特徴とする請求項3に記載の複合基板。
- 前記界面において、前記支持体層及び前記半導体結晶層の表面が親水化処理等されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の複合基板。
- 前記支持体層は、160W/m・K以上の熱伝導率、及び、450MPa以上の曲げ強度を有する窒化アルミニウム焼結体からなることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の複合基板。
- 前記支持体層は、窒化アルミニウム、及び、平均粒子径が2μm以下の焼結助剤相からなる窒化アルミニウム焼結体であり、前記焼結助剤相の粒子が鏡面研磨面において400μm2あたり10個以上析出し、且つ、ボイドの個数が前記鏡面研磨面において10000μm2あたり3個以下である窒化アルミニウム焼結体からなることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の複合基板。
- 窒化アルミニウム焼結体基板を準備する工程と、
前記窒化アルミニウム焼結体基板の表面を鏡面研磨し、平均表面粗度(Ra)が10nm以下の研磨面を有する支持体層を形成する工程と、
GaAs、AlGaAs、InGaAs、GaAsP、InGaAsP、Si、GaN、GaN2、SiC、InP、単結晶AlNの群から選択される少なくとも一種の半導体材料からなる半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の表面を鏡面研磨し、平均表面粗度(Ra)が10nm以下の研磨面を有する半導体結晶層を形成する工程と、
前記支持体層の研磨面及び前記半導体結晶層の研磨面を合わせて前記支持体層及び前記半導体結晶層を積層する工程と、
を含むことを特徴とする複合基板の製造方法。 - 前記支持体層及び前記半導体結晶層の積層体を200〜600℃で熱処理する工程をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の複合基板の製造方法。
- 前記支持体層及び前記半導体結晶層の少なくとも一方を研磨して厚みを調整する工程をさらに含むことを特徴とする請求項9又は10に記載の複合基板の製造方法。
- 窒化ケイ素焼結体からなる支持体層と、
前記支持体層上に接合された半導体結晶層と、を備え、
前記支持体層及び前記半導体結晶層の界面において、前記支持体層及び前記半導体結晶層が直接的に接触していることを特徴とする複合基板。 - セラミック材料からなる支持体層と、
前記支持体層の上面を被膜する金属被覆膜と、
前記金属被覆膜上に接合された半導体結晶層と、を備え、
前記金属被覆膜及び前記半導体結晶層の界面において、前記金属被覆膜及び前記半導体結晶層が直接的に接触していることを特徴とする複合基板。 - 前記金属被覆膜は、Au、Ti、Ag、Cu、Al、Ptの群から選択される少なくとも一種の金属膜からなる薄膜であることを特徴とする請求項13に記載の複合基板。
- 前記支持体層、前記金属被覆膜及び前記半導体結晶層を積層方向に貫通し、前記支持体層の下面と前記半導体結晶層の上面とを電気的に接合するスルーホールを備え、
前記金属被覆膜は、前記スルーホールの周囲に空隙を形成するように前記支持体層上に部分的に形成されていることを特徴とする請求項13又は14に記載の複合基板。 - 前記半導体結晶層は、GaAs、AlGaAs、InGaAs、GaAsP、InGaAsP、Si、GaN、GaN2、SiC、InP、単結晶AlNの群から選択される少なくとも一種の半導体材料からなることを特徴とする請求項12から15のいずれか一項に記載の複合基板。
- 前記界面において、前記支持体層の平均表面粗度(Ra)が10nm以下であり、且つ、前記半導体結晶層の平均表面粗度(Ra)が0.5nm以下であり、前記半導体結晶層が前記界面においてファンデルワールス力等で結合されていることを特徴とする請求項12から16のいずれか一項に記載の複合基板。
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