[发明专利]半导体元件及其制造方法

说明书

一种半导体元件，它是包含含有陶瓷烧结体粒子的陶瓷坯体、配置在陶瓷坯体的两端面的第一外部电极和第二外部电极的半导体元件，其中，陶瓷烧结体粒子是至少含有Ba和Ti的钙钛矿型化合物；陶瓷烧结体粒子的平均粒径为0.4μm以上且1.0μm以下；陶瓷烧结体粒子的接触率在45％以上，所述接触率根据以扫描型电子显微镜对半导体元件的一截面中所选择的一区域进行观察所算出的存在于一区域内的陶瓷烧结体粒子的周长合计、存在于一区域内的孔的周长合计、一区域的外周长、以及存在于一区域内的陶瓷烧结体粒子的接触长度的值而算出。

技术领域

本发明涉及半导体元件及其制造方法，特别涉及钛酸钡类半导体元件及其制造方法。

背景技术

钛酸钡类半导体瓷器因具有正的温度特性，所以被广泛用于正特性热敏电阻(PTC热敏电阻)等的半导体元件。

例如，在专利文献1中记载有温度特性功能复合粒子的制造方法，其特征在于，在由具有非线性温度特性的半导体粒子构成的母粒子的表面非连续分散附着有由与该母粒子欧姆接触的金属粒子构成的粒子。专利文献1记载的复合粒子不需要高温烧结，使该复合粒子分散在溶剂后进行涂布、或者以压粉体的方式，再通过进一步低温加热，可作为非线性温度特性功能元件或者加热器等使用。

在专利文献2中记载了正特性热敏电阻，其特征在于具有绝缘体陶瓷基板、热敏电阻厚膜和至少一对电极，上述热敏电阻厚膜形成在绝缘体陶瓷基板上，由半导体陶瓷烧结体构成且显示正的电阻温度特性，至少一对的上述电极与热敏电阻厚膜连接且隔着上述热敏电阻厚膜的至少一部分而相对，热敏电阻厚膜的室温下的电阻率不到10kΩ·cm。专利文献2记载的正特性热敏电阻能扩大构成热敏电阻厚膜的半导体陶瓷中的晶粒之间的接触面积，能实现低电阻化。

在专利文献3中记载有平均瓷器粒径在0.9μm以下的钛酸钡类半导体瓷器。在专利文献3中记载了平均瓷器粒径在上述范围的钛酸钡类半导体瓷器在室温下比电阻小且具有优异的耐电压强度。在专利文献3中记载有以下内容：上述钛酸钡类半导体瓷器通过粒径在0.1μm以下，结晶结构为立方晶，晶格常数为4.020埃以上，以固溶有微量的半导体化剂的钛酸钡粉末、或者将该钛酸钡粉末焙烧而成的材料作为原料粉末，将其烧成而制得。

现有技术

专利文献

专利文献1：日本专利特开平9－100169号公报；

专利文献2：国际公开第2012/111386号公报；

专利文献3：日本专利特开平11－116327号公报。

发明内容

发明所要解决的技术问题

PTC热敏电阻因对过电流的保护，所以被用于范围广泛种类的电子设备。伴随着近年来的电子设备的高性能化，人们特别需要能应对大电流的PTC热敏电阻，具有高耐电压特性的PTC热敏电阻元件的开发正在进行。为了提高PTC热敏电阻的耐电压特性，正在进行构成PTC热敏电阻的半导体瓷器的微粒化(专利文献3)。但是发明人研究后的结果表明：存在因微粒化，PTC热敏电阻的室温下的比电阻增高的问题。

另一方面，在专利文献2中记载有通过扩大半导体陶瓷中的晶粒间的接触面积来实现低电阻化。但是，专利文献2所记载的晶粒具有平均粒径2μm～38μm的大粒径。

本发明以提供一种具有高耐电压特性并且室温下显示低比电阻的半导体元件及其制造方法作为目的。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明人为了达到上述目的，着眼于作为制造半导体元件所用的初始物质的钙钛矿型化合物粒子的物理性质，进行反复研究，其结果是发现了通过控制钙钛矿型化合物粒子的比表面积以及钙钛矿型化合物粒子的晶格的c轴长对a轴长的比(正方晶性)c/a就能兼顾构成半导体元件的陶瓷坯体所含的陶瓷烧结体粒子的微粒化以及提高陶瓷烧结体粒子的接触率，进而完成了本发明。