[发明专利]一种氮化铝基板及其制备方法

说明书

一种氮化铝基板及其制备方法，属于半导体的散热技术领域。氮化铝基板包括氮化铝陶瓷板，且氮化铝陶瓷板的化学成分含有金属钼和氮化铝，金属钼与氮化铝的体积之比的比值为3‑8％。本申请提供的氮化铝陶瓷板具有2.7‑3.2ppm/℃的较低的热膨胀系数，和大于150W/mk的较高的热传导系数。利用本申请提供的氮化铝陶瓷基板进行芯片的散热，可以在提高芯片的散热性的同时，还能减小基板与芯片之间的热应力。

技术领域

本申请涉及半导体的散热技术领域，具体而言，涉及一种氮化铝基板及其制备方法。

背景技术

光模块是进行光电和电光转换的光电子器件。光模块的发送端把电信号转换为光信号，接收端把光信号转换为电信号。光模块应用于数据通信领域，发展至今，光纤已取代电通信成为全球最重要的有线通信方式。

由于大数据、区块链、云计算、物联网、人工智能、5G的兴起，使得数据流量迅猛增长，数据流量的增加对光模块的传输速率提出了更高要求，使得光模块速率由初期的1.25Gb/s发展到2.5Gb/s，再到10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s、单波长100Gt/s、400Gb/s乃至1T/s。高速率使得光模块中的激光芯片、数据转换芯片等单元的功率增加，产热量也显著增加，因此高速率的光模块对散热也提出了更严格的要求。

当前，光模块中最为常用的散热基板是纯铜基板，利用纯铜的高散热特性以维持光模块器件在适当的温度工作区间。但是，在利用纯铜散热基板对光模块器件中的芯片等进行散热时，光模块等器件的寿命和传输性能较低。

发明内容

基于上述的不足，本申请提供了一种氮化铝基板及其制备方法，以部分或全部地改善相关技术中半导体器件的散热问题。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种氮化铝基板的制备方法，包括：

获得混合粉体；混合粉体包含氮化铝粉和添加剂，添加剂含有金属钼粉；金属钼粉与氮化铝粉的体积之比的比值为3-8％。

成型步骤：将混合粉体进行预压，获得生坯；在惰性气氛下，对生坯进行烧结。

在上述实现过程中，向氮化铝粉中加入3-8％vol的Mo形成混合粉体，并对混合粉体进行预压后再惰性气氛下对生坯进行烧结，可以获得氮化铝基板。由于向氮化铝粉中加入有3-8％vol的Mo，因此可以在保证烧结后获得的氮化铝基板的散热性能的前提下，使氮化铝基板的热膨胀系数降低，以便于利用氮化铝基板对器件中的硅芯片等进行散热，并减小氮化铝基板与硅芯片等之间的热应力，提高硅芯片及器件的耐用性和传输性能。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实施方式中，制备方法还包括金属化步骤：

在成型步骤中烧结获得的氮化铝陶瓷片的表面，沉积形成活性金属层；再在活性金属层的表面电镀铜层；

可选的，活性金属层中的活性金属为Ni、NiCr、Ti和TiW中的一种。

在上述实现过程中，在氮化铝基板的表面电镀铜层，铜层具有良好的导电性，可以在利用氮化铝基板对半导体器件进行散热的同时，还能便于根据需要进行电力线路的设置。在电镀铜层与氮化铝陶瓷板之间先沉积一层活性金属层，可以改善铜与氮化铝陶瓷板直接结合的结合强度低的问题，增强氮化铝陶瓷基板的结构稳定性和散热性。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实施方式中，成型步骤中，在惰性气氛下，对生坯进行热压烧结；热压烧结的温度为1750-1850℃，压力不低于25MPa；

可选的，热压烧结温度为1750℃，压力为40Mpa。