具体实施方式

以下，针对本发明的实施方式，参照附图详细地进行说明。

在所有的附图中，对同样的构成要素标注同样的标记，适当省略说明。

为了避免繁杂，在同一附图内存在多个同一构成要素的情况下，有时仅对其中的一个标注标记而并不对所有进行标记，不对同样的构成要素重新标记。

所有附图均只是用于进行说明。附图中的各部分的形状、尺寸比等并不一定与现实的物品对应。具体而言，图中所示的各部分的纵横尺寸有时在纵向或横向上夸张。

只要没有特别说明，数值范围的“P～Q”表示“P以上、Q以下”。

首先，对本实施方式涉及的氮化硅基板进行说明。

本实施方式涉及的氮化硅基板为含有氮化硅和镁的氮化硅基板，具体而言，由下述烧结体形成，该烧结体包含氮化硅作为主成分、且包含由含镁的烧结助剂形成的晶界相。所谓“主成分”，氮化硅基板的80质量％以上为基准，可以为85质量％以上，可以为90质量％以上。另外，主成分以外的成分具体而言为烧结助剂彼此反应而成的化合物、杂质等。

另外，具体而言，本实施方式涉及的氮化硅基板为板状，具备成为与板状金属的接合面的表面。更具体而言，氮化硅基板的表面形状为矩形，具有4个角部，并且具有两条对角线。

就本实施方式涉及的氮化硅基板而言，在下述条件I下，利用X射线荧光分析装置对该氮化硅基板进行分析时，XB/XA为0.80以上、1.00以下，优选为0.82以上、1.00以下，更优选为0.90以上、1.00以下。

(条件I)

利用X射线荧光分析装置，对氮化硅基板中的任一面的表面的对角线的交叉点A进行分析，将交叉点A处的镁量(mass％，以氧化物换算)设为XA(％)。另外，利用X射线荧光分析装置，对处于对角线上、且位于从氮化硅基板的角部起在向交叉点的方向上朝内侧为3mm的位置的4个点B1、B2、B3、B4进行分析，将该4个点处的镁量(mass％，以氧化物换算)的算术平均值设为XB(％)。

使用图1，对条件I的分析部位进行说明。图1为示意性地示出本实施方式涉及的氮化硅基板的镁量及钇量(后述)分析时的分析部位的俯视图。

本实施方式涉及的氮化硅基板为板状，优选为矩形。将本实施方式涉及的氮化硅基板中的任一面的表面的2条对角线的交叉点作为交叉点A，将以交叉点A为中心、由X射线荧光分析装置测得的镁量(mass％，以氧化物换算)设为XA(％)。另外，以存在于上述2条对角线上且位于从氮化硅基板的角部起在向交叉点A的方向上朝内侧为3mm的位置的4个点B1、B2、B3、B4为中心，利用X射线荧光分析装置测定镁量(mass％，以氧化物换算)，将测得的镁量设为XB1(％)、XB2(％)、XB3(％)、XB4(％)。进而，将XB1(％)、XB2(％)、XB3(％)、XB4(％)的算术平均值设为XB(％)。

基于X射线荧光分析装置的分析条件可以如下所示。

测定装置：株式会社Rigaku制，ZSX100e

X射线管功率：3.6kW

光斑直径：1mm

需要说明的是，定量方法优选采用基本参数法(FP法)。在该情况下，关于硅，全部以氮化物(Si₃N₄)的形成存在，以各成分的合计成为100％的方式，将氮化硅(Si₃N₄)作为平衡成分进行计算。另外，关于镁及钇，各自以氧化物的形式存在，以氧化镁(MgO)及氧化钇(Y₂O₃)换算计进行计算。需要说明的是，关于XB/XA，也可以根据由X射线荧光分析得到的镁的荧光X射线的强度比直接算出。

就本实施方式涉及的氮化硅基板而言，通过如上文那样对由X射线荧光分析装置测得的镁量进行规定而能够抑制氮化硅基板中的翘曲的原因未必明确，推测如下。

氮化硅基板的烧成工序中，作为烧结助剂的氧化镁及氧化钇与氮化硅、氧化硅反应，形成液相。另外，通过该液相，氮化硅的烧结被促进，能够制成致密的氮化硅烧结体。因此，由烧结助剂形成的液相在氮化硅的烧结中发挥重要的作用，但液相由于在氮化硅基板内能够较容易地移动，因此存在下述情况：在烧成工序中，从氮化硅基板外周部挥发至氮化硅基板体系外；或者，在氮化硅基板内的特定部位偏析。其中，就含有氧化镁的液相成分而言，其熔点低，虽然对烧结促进的帮助也大，但也容易移动，其在基板内的分布容易变得不均匀。

推测助剂成分的分布不均匀的氮化硅基板成为助剂成分多的部分与助剂成分少的部分(例如基板外周部与基板内部)处的热膨胀量不同的基板，因此，在冷却过程中产生收缩差，容易发生翘曲。

一直以来，进行了着眼于氮化硅基板的助剂成分等的组成的研究。具体而言，在现有技术中，进行了使用例如EPMA(Electron Probe Micro Analyzer，电子探针显微分析仪)等的、着眼于存在于氮化硅基板的最表层(具体而言，距氮化硅基板的表面数μm以内)中的助剂的研究。然而，例如在基板尺寸较大的氮化硅基板中，即使使用现有技术，也无法充分地稳定地抑制翘曲。

本申请的发明人发现，从宏观的观点考虑，控制氮化硅基板的助剂成分的分布与更高度地抑制翘曲相关联，从而实现了本实施方式。

即，与利用了各种电子射线的表面分析方法相比，X射线荧光分析为能够取得更深位置的组成分布的信息的分析方法，例如，能够对存在于距离氮化硅基板的表面数十μm～数mm深度的组成分布进行分析。因此，如上文那样规定由X射线荧光分析装置测得的镁量相当于规定了包含表层的深度数十μm至数mm的主体(bulk)中存在的镁的分布。

此外，本实施方式的特征还在于，将进行X射线荧光分析的分析部位限定为氮化硅基板外周部及氮化硅基板中央部。即，从降低制造成本等的观点考虑，氮化硅基板通常层叠多张后进行烧成，另外，如上文所述，由作为烧结助剂的氧化镁、及氧化钇形成的液相有时在烧成中挥发。根据本申请发明人的研究发现，例如在对层叠多张的氮化硅基板进行烧成的情况下，在氮化硅基板中央部和氮化硅基板的外周部处，烧结助剂的挥发容易度不同，例如就氧化镁而言，存在下述倾向：在氮化硅基板中央部处，最难以挥发，在氮化硅基板的外周部处，最容易挥发。即，本申请的发明人对烧成后的氮化硅基板中的主体的组成分布进行了深入研究，认为通过对氮化硅基板中的任一面的表面的对角线的交叉点A处、以及处于对角线上且位于从氮化硅基板的角部起在向交叉点A的方向上朝内侧为3mm的位置的4个点B1、B2、B3、B4处的各成分的量进行规定，从而能够再现性良好地获知氮化硅基板的烧结助剂的分布成为最大的部位和成为最小的部位，实现了本实施方式。

根据本实施方式，推测通过对氮化硅基板的原料成分的种类及量、以及制造方法(其中，烧成方法中的温度条件及气氛调节条件)进行调节，从而使得到的氮化硅基板的中央部和外周部的主体的助剂成分为特定量，从以往未曾着眼的宏观的观点出发，使助剂成分的分布极其高度地均匀，由此，即使是较大尺寸的氮化硅基板，也能够稳定地抑制翘曲，另外，即使在同时层叠大量基板并烧成的情况下，也能够成品率良好地抑制翘曲。因此，例如在将金属板接合于本实施方式涉及的氮化硅基板的一面而制成氮化硅-金属复合体的情况下、或者形成氮化硅电路基板并在其上搭载半导体元件等时，能够得到氮化硅基板与金属电路板的接合性等可靠性优异的半导体封装件。

另外，根据本实施方式，能够得到氮化硅基板的特性等的不均被抑制的氮化硅基板，例如，能够得到断裂韧性值等机械特性的面内分布均匀的氮化硅基板。

需要说明的是，本实施方式并不限于上述推测机理。

就本实施方式涉及的氮化硅基板而言，在下述条件II下，利用X射线荧光分析装置对该氮化硅基板进行分析时，YA/YB优选为0.90以上、1.00以下，更优选为0.94以上、1.00以下，进一步优选为0.97以上、1.00以下。

(条件II)

利用X射线荧光分析装置，对氮化硅基板中的任一面的表面的对角线的交叉点A进行分析，将交叉点A处的钇量(mass％，以氧化物换算)设为YA(％)。另外，利用X射线荧光分析装置，对处于对角线上、且位于从氮化硅基板的角部起在向交叉点A的方向上朝内侧为3mm的位置的4个点B1、B2、B3、B4进行分析，将该4个点处的钇量(mass％，以氧化物换算)的算术平均值设为YB(％)。

关于条件II的分析部位、即氮化硅基板的交叉点A以及位于从氮化硅基板的角部起在向交叉点A的方向上朝内侧为3mm的位置的4个点B1、B2、B3、B4，与条件I的A、B1、B2、B3、B4同样。即，将本实施方式涉及的氮化硅基板中的任一面的表面的2条对角线的交叉点作为交叉点A，将以交叉点A为中心、由X射线荧光分析装置测得的钇量(mass％，以氧化物换算)设为YA(％)。另外，以存在于上述2条对角线上且位于从氮化硅基板的角部起在向交叉点A的方向上朝内侧为3mm的位置的4个点B1、B2、B3、B4为中心，利用X射线荧光分析装置测定钇量(mass％，以氧化物换算)，将测得的钇量设为YB1(％)、YB2(％)、YB3(％)、YB4(％)。进而，将YB1(％)、YB2(％)、YB3(％)、YB4(％)的算术平均值设为YB(％)。X射线荧光分析装置的分析条件如上文所述。

认为通过使由X射线荧光分析测得的钇量在上述的数值范围内，能够更稳定地得到翘曲少的氮化硅基板，能够提高使用了该氮化硅基板的半导体封装件的可靠性、成品率。

本实施方式涉及的氮化硅基板中，就以上述条件I进行分析时的氮化硅基板中央部的镁量XA及氮化硅基板外周部的镁量XB而言，XB/XA在上述数值范围内，其绝对值没有限制，XA及XB各自例如可以为0.1质量％以上、5质量％以下，更优选可以为0.5质量％以上、3质量％以下。另外，XA及XB各自例如为0.1质量％以上，优选为0.5质量％以上，另外，例如为5质量％以下，优选为3质量％以下。

另外，本实施方式涉及的氮化硅基板中，就以上述条件II进行分析时的氮化硅基板中央部的钇量YA及氮化硅基板外周部的钇量YB而言，YA/YB优选在上述数值范围内，其绝对值没有限制，YA及YB各自例如可以为0.1质量％以上、10质量％以下，更优选可以为1质量％以上、8质量％以下。另外，YA及YB各自为例如0.1质量％以上，优选为1质量％以上，另外，例如为10质量％以下，优选为8质量％以下。

就本实施方式涉及的氮化硅基板而言，可以使氮化硅基板中央部处的镁量XA与氮化硅基板中央部处的钇量YA之比即XA/YA为例如0.05以上(优选0.1以上)、另外为例如0.7以下(优选0.5以下)，可以使氮化硅基板外周部处的镁量XB与氮化硅基板中央部处的钇量YB之比即XB/YB为例如0.05以上(优选0.1以上)、另外为例如0.6以下(优选0.5以下)。

关于镁量、钇量以外的成分的含量，若举出一例，以本实施方式涉及的氮化硅基板中的任一面的表面的对角线的交叉点A、以及位于从氮化硅基板的角部起在向交叉点A的方向上朝内侧为3mm的位置的4个点B1、B2、B3、B4为中心，在上述的条件下利用X射线荧光分析装置进行组成分析时，可以使氮化硅(Si₃N₄)量为80.0质量％以上、98.0％质量以下，更优选可以使其为85.0质量％以上、95.0质量％以下。另外，上述氮化硅量例如为80.0质量％以上，优选为85.0质量％以上，另外，例如为98.0％质量以下，优选为95.0质量％以下。另外，包含除氮化硅(Si₃N₄)、镁(以氧化物换算)、钇(以氧化物换算)以外的其他成分时，可以使其他成分的量为例如0.10％质量以上、0.50％质量以下。

就本实施方式涉及的氮化硅基板而言，在下述条件III下，利用氧氮分析装置分析氧浓度时，优选ZC及ZD各自为0.10％以上、7.00％以下，并且ZD/ZC为0.85以上、1.00以下，更优选ZC及ZD各自为2.00％以上、5.00％以下、并且ZD/ZC为0.90以上、1.00以下，进一步优选ZC及ZD各自为2.50％以上、3.00％以下、并且ZD/ZC为0.93以上、1.00以下。

在下述条件III下，利用氧氮分析装置分析氧浓度时，ZC及ZD各自优选为0.10％以上，更优选为2.00％以上，进一步优选为2.50％以上，另外，优选为7.00％以下，更优选为5.00％以下，进一步优选为3.00％以下。

在下述条件III下，利用氧氮分析装置分析氧浓度时，ZD/ZC优选为0.85以上，更优选为0.90以上，进一步优选为0.93以上，另外，优选为1.00以下。

(条件III)

从氮化硅基板切出以其表面(具体而言，条件I及II中前述的氮化硅基板中的任一面的表面)的对角线的交叉点为中心且边长为3mm的正方形，作为氧分析用试样C。利用氧氮分析装置对该氧分析用试样C进行分析，将氧分析用试样C的氧浓度(mass％)设为ZC(％)。另外，从氮化硅基板切出包含其表面的任一角部且边长为3mm的正方形，作为氧分析用试样D。利用氧氮分析装置对该氧分析用试样D进行分析，将氧分析用试样D的氧浓度(mass％)设为ZD(％)。

关于条件III的分析部位，使用图2进行说明。图2为示意性地示出本实施方式涉及的氮化硅基板的氧量分析时的分析部位的俯视图。

以本实施方式涉及的氮化硅基板的主面表面的对角线的交叉点为中心，确定以该交叉点为对角线的交点且边长为3mm的正方形。该正方形可以是具有与作为矩形的氮化硅基板平行的边的正方形。切出该正方形，作为氧分析用试样C。利用氧氮分析装置对该氧分析用试样C进行分析，将氧分析用试样C的氧浓度(mass％)设为ZC(％)。另外，从氮化硅基板确定包含其任一角部(从作为矩形的氮化硅基板的上表面观察时的各顶点)且边长为3mm的正方形。该正方形可以是具有与作为矩形的氮化硅基板平行的边的正方形。切出该正方形，作为氧分析用试样D。利用氧氮分析装置对该氧分析用试样D进行分析，将氧分析用试样D的氧浓度(mass％)设为ZD(％)。

作为氧氮分析装置，可举出能够利用非活性气体熔解-非分散型红外线吸收法(NDIR)测定氧浓度的装置，具体而言，可举出株式会社堀场制作所制EMGA-920。

氮化硅基板中包含的氧主要来自助剂成分。因此，使存在于氮化硅基板中央部中的氧浓度和存在于氮化硅基板的外周部中的氧浓度在上述数值范围内意味着包含镁、钇及其他成分的助剂成分整体在面内均匀地分布，认为根据本实施方式，不仅是各助剂成分的分布均匀性，而且作为助剂成分整体，以使其面内分布变得均匀的方式进行控制，由此能够更稳定地得到翘曲少的氮化硅基板，能够进一步提高使用了该氮化硅基板的半导体封装件的可靠性、成品率。

本实施方式涉及的氮化硅基板优选为矩形。另外，氮化硅基板的表面的对角线的长度优选为150mm以上，更优选为200mm以上，进一步优选为236mm以上。上限没有限制，例如可以为254mm以下。

就本实施方式涉及的氮化硅基板而言，其厚度可以为0.1mm以上3.0mm以下，优选为0.2mm以上1.2mm以下，更优选为0.25mm以上0.5mm以下。另外，氮化硅基板的厚度例如为0.1mm以上，优选为0.2mm以上，更优选为0.25mm以上，另外，例如为3.0mm以下，优选为1.2mm以下，更优选为0.5mm以下。

现有技术中，尺寸较大的氮化硅基板、厚度较薄的氮化硅基板难以抑制翘曲等，难以获得稳定的成品率，但根据本实施方式涉及的氮化硅基板，即使是较大面积的氮化硅基板、厚度薄的氮化硅基板，也能够提高制造稳定性。

就本实施方式涉及的氮化硅基板而言，其每单位长度的翘曲优选小于1.0μm/mm。

需要说明的是，翘曲可以利用实施例记载的方法来测定。

本实施方式涉及的氮化硅基板的断裂韧性值优选为6.5MPa/m^1/2以上，更优选为6.6MPa/m^1/2以上。氮化硅基板的断裂韧性值没有限制，例如可以为20MPa/m^1/2以下。

另外，优选本实施方式涉及的氮化硅基板的机械特性等的面内分布均匀，例如，将基板中央部(以对角线的交叉点为中心的、半径3mm以内的区域)处的断裂韧性值设为K_ICI、将基板外周部(从角部起，半径3mm以内的区域)处的断裂韧性值设为K_ICO时，K_ICI/K_ICO优选为0.90以上、1.10以下，更优选为0.95以上、1.05以下，进一步优选为0.97以上、1.03以下。另外，K_ICI/K_ICO优选为0.90以上，更优选为0.95以上，进一步优选为0.97以上，另外，优选为1.10以下，更优选为1.05以下，进一步优选为1.03以下。

根据本实施方式涉及的氮化硅基板，即使是较大面积的氮化硅基板，也能够使机械特性等的面内分布均匀，能够进一步提高可靠性·制造稳定性。

需要说明的是，断裂韧性可以基于JIS-R1607、利用IF法进行测定。

<氮化硅基板的制造方法>

以下，对本实施方式涉及的氮化硅基板的制造方法进行说明。

(原料混合工序)

具体而言，氮化硅基板的原料包含氮化硅及镁原料，镁原料优选以烧结助剂的形式配合。

更具体而言，首先，准备氮化硅(Si₃N₄)粉末、和氧化镁(MgO)粉末、氧化硅(SiO₂)粉末等烧结助剂粉末，使用滚筒磨机、旋转磨机、振动磨机、珠磨机、砂磨机、搅拌式磨机等混合装置，与溶剂一同进行湿式混合，制作浆料(原料混合体)。

氮化硅粉末可以使用由直接氮化法、二氧化硅还原法、酰亚胺热分解法等已知的方法制造的物质。氮化硅粉末中的氧量优选为2质量％以下，更优选为1.5质量％以下。氮化硅粉末的平均粒径(D50值)优选为0.4～1.5μm，更优选为0.6～0.8μm。通过使氮化硅粉末的氧量及平均粒径(D50值)在前述的范围内，从而能够抑制氮化硅烧结体的密度及机械强度的降低。

本实施方式涉及的氮化硅基板优选在其原料的一部分中使用SiO₂粉末。具体而言，作为氮化硅基板原料的烧结助剂优选以SiO₂为必需成分。SiO₂粉末的纯度优选为98％以上，平均粒径优选为0.1μm以上、3.0μm以下。

作为烧结助剂，优选包含氧化硅(SiO₂)、氧化镁(MgO)及氧化钇(Y₂O₃)，也可以包含其他氧化物。作为其他氧化物，可举出稀土金属的氧化物，例如，可举出Sc₂O₃、La₂O₃、Ce₂O₃、Pr₆O₁₁、Nd₂O₃、Pm₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Tb₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃、Yb₂O₃及Lu₂O₃。

烧结助剂的平均粒径优选为0.1μm以上、3.0μm以下。

就原料粉末的配合而言，将氮化硅(Si₃N₄)粉末及烧结助剂粉末的合计作为100质量份时，优选使氮化硅(Si₃N₄)粉末为80质量份以上、98质量份以下，使烧结助剂粉末为2质量份以上、20质量份以下。烧结助剂粉末过少时，存在得不到致密的氮化硅烧结体的情况，另一方面，烧结助剂粉末过多时，存在氮化硅烧结体的导热率降低的情况。

另外，使用氧化硅、氧化镁及氧化钇作为烧结助剂的情况下，就原料粉末的配合而言，将氮化硅(Si₃N₄)粉末及烧结助剂粉末的合计作为100质量份时，优选使氮化硅(Si₃N₄)粉末为80质量份以上、98质量以下，使氧化硅粉末为0.1质量份以上、5质量份以下，使氧化镁粉末为0.1质量份以上、5质量份以下，使氧化钇为0.1质量份以上、10质量份以下，更优选使氮化硅(Si₃N₄)粉末为85质量份以上、95质量以下，使氧化硅粉末为0.5质量份以上、3质量份以下，使氧化镁粉末为0.5质量份以上、3质量份以下，使氧化钇为1质量份以上、8质量份以下。

需要说明的是，认为存在通过降低氧化钇的使用量而使YA/YB下降的倾向。另外，认为存在通过提高氧化硅的使用量而使ZD/ZC下降的倾向。

将上述的原料粉末与有机溶剂、以及根据需要加入的有机粘结剂混合，制作原料混合体。原料混合体的制作中使用的有机溶剂、有机粘结剂可根据成型方法来适当选择已知的物质。例如在成型工序中，利用刮刀法进行片材成型的情况下，可以使用甲苯、乙醇、丁醇等有机溶剂、甲基丙烯酸丁酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯等有机粘结剂，制作片材成型用浆料。

将原料粉末的合计作为100质量份时，有机粘结剂的添加量例如可以为3质量份以上、17质量份以下。通过使有机粘结剂的添加量在上述数值范围内，能够充分地维持成型体的形状，能够多层化而提高量产性，并且能够防止在脱脂工序后脱脂体的空隙变大、空隙残留在得到的氮化硅基板中。

(成型工序)

接着，进行将原料混合体成型的成型工序。作为原料混合体的成型方法，没有限定，可应用模具加压法、冷等静压(CIP)法、刮刀法、辊成型法等片材成型法等，从大量且稳定地生产厚度较薄的成型体的观点考虑，优选刮刀法。进而，根据需要对经成型的片材进行冲裁，能够得到所期望尺寸的片材成型体。片材的形状没有限定，例如，可以制成各边的长度为100mm以上、厚度为0.2mm以上、2mm以下的片材成型体。

(BN涂布)

接下来，可以进行在得到的成型体(具体而言，片材成型体的至少一面)上涂布BN的BN涂布工序。本工序主要是出于防止经层叠的氮化硅基板在烧成工序中彼此固定粘着的目的而进行的。

涂布BN的方法没有限制，例如可举出：准备包含BN粉末和有机溶剂的BN浆料，将得到的BN浆料喷雾涂布于片材成型体的一面或两面的方法；准备包含BN粉末、有机溶剂和有机粘结剂的BN膏，将得到的BN膏丝网印刷于片材成型体的一面或两面的方法；等等。

通过对涂布有BN浆料或BN膏的片材成型体进行干燥，从而能够得到涂布有BN的片材成型体。

(脱脂工序)

优选在烧成工序之前进行成型体的脱脂工序。脱脂工序中，例如主要可以进行为了成型而添加的有机粘结剂的除去。

脱脂工序在大气(包含氧的气氛)中、氮气气氛·氩气气氛中等非氧化性气氛中、真空中均可进行，优选为大气中或真空中。

另外，脱脂温度·脱脂时间根据成型工序中加入的有机粘结剂的种类而不同，例如，可以于500℃以上、800℃以下进行1小时以上、20小时以下。

脱脂工序中，可以将前一工序中得到的片材成型体层叠并装入脱脂炉中。层叠片数例如可以为10片以上、100片以下。另外，脱脂时优选施加10～40kPa的载荷。通过在脱脂时以上述范围施加载荷，从而可抑制烧成工序后的陶瓷基板的翘曲及断裂。

(烧成工序)

接下来，在烧成炉中，对得到的脱脂体进行烧成。在烧成工序的过程中，烧结助剂粉成为液相，可经由液相反应而得到致密的烧结体。

烧成温度优选为1700℃以上、1900℃以下，烧成时间优选为3小时以上、10小时以下。

另外，在烧成后的冷却过程中，在烧结助剂形成液相的温度区域(具体而言，1400℃～1600℃)以上的温度区域、即1400度以上的温度区域中，降温速度优选为4℃/分钟以下，更优选为2℃/分钟以下，进一步优选为1℃/分钟以下。

通过使上述烧成温度、烧成时间、降温速度在上述数值范围内，能够得到热特性、机械特性优异、并且助剂分布均匀的氮化硅基板。

为了得到本实施方式涉及的氮化硅基板、即助剂在面内均匀地分散的氮化硅基板，控制烧成工序中的气氛是重要的。

烧成工序中，为了抑制氮化硅基板的分解，优选在氮气、氩气等非氧化性气氛下以0.6MPa以上的条件进行烧成。

烧成中的气体流量例如可以为5L/分钟以上、200L/分钟以下。

烧成工序中，可以将前一工序中得到的脱脂体层叠并装入烧成炉中。

层叠片数例如可以为10片以上、100片以下。

经层叠的脱脂体优选以容纳于由BN形成的容器(以下，BN容器)内的状态设置在烧成炉内。需要说明的是，BN容器例如由多个板、框等部件构成，优选为通过将这些部件组合而能够构成封闭空间的结构。

BN容器的容积例如可以为2000cm³以上、15000cm³以下。BN容器内优选与脱脂体一同设置有气氛调节用的氮化硅基板(烧结体)。将一个BN容器中容纳的脱脂体的重量作为100质量份时，气氛调节用的氮化硅基板优选为2质量份以上、20质量份以下。

另外，气氛调节用的氮化硅基板可以相对于脱脂体沿水平的朝向设置，也可以沿垂直的朝向设置，优选至少沿垂直的朝向设置。

推测通过使用BN容器和气氛调节用的氮化硅基板(烧结体)，适度地对要烧成的脱脂体周边的还原气氛及挥散的助剂气氛进行调节，从而能够控制助剂的分布，能够得到烧成后的翘曲少、由进一步施加之后的热历程引起的变形少的氮化硅基板。

<氮化硅-金属复合体>

接着，对本实施方式涉及的氮化硅-金属复合体进行说明。

可以将金属板接合于本实施方式涉及的氮化硅基板的至少一面，制成氮化硅-金属复合体。

图3为示意性地示出本实施方式的氮化硅-金属复合体的截面图。

氮化硅-金属复合体10至少具备氮化硅基板1、金属板2、和存在于这两层之间的钎料层3。换言之，氮化硅基板1与金属板2通过钎料层3而接合。

<氮化硅-金属复合体的制造方法>

以下，对氮化硅-金属复合体10的制造方法进行说明。氮化硅-金属复合体10例如可以由以下的工序制造。

(1)将钎料膏涂布于氮化硅基板1的一面或两面，使金属板2与该涂布面接触。

(2)通过在真空中或非活性气氛中进行加热处理，从而将氮化硅基板1与金属板2接合。

(金属板)

本实施方式涉及的氮化硅-金属复合体10中使用的金属板2所使用的金属可举出铜、铝、铁、镍、铬、银、钼、钴的单质或其合金等。从利用含有活性金属的银-铜系钎料将金属板2与氮化硅基板1接合的观点、导电性、散热性的观点考虑，优选铜。

使用铜板的情况下，其纯度优选为90％以上。通过使纯度为90％以上，成为具有充分的导电性、散热性的氮化硅-金属复合体10，另外，在将氮化硅基板1与铜板接合时，铜板与钎料的反应充分进行，能够得到可靠性高的氮化硅-金属复合体10。

上述金属板2的厚度没有限定，通常为0.1mm以上、1.5mm以下。此外，就金属板2的厚度而言，从散热性的观点考虑，优选为0.2mm以上，从耐热循环特性的观点考虑，优选为0.5mm以下。

(钎料)

从使耐热循环特性更良好的观点等考虑，本实施方式涉及的氮化硅-金属复合体10中使用的钎料优选包含Sn及In中的任一者(或Sn及In两者)、以及Ag、Cu及Ti。

另外，就钎料而言，将Ag、Cu、Ti、Sn及In的总量作为100质量份时，更优选Ag为78.5质量份以上、95质量份以下，Cu为5.0质量份以上、13质量份以下，Ti为1.5质量份以上、5.0质量份以下，Sn及In的总量为0.4质量份以上、3.5质量份以下。

通过为上述方式，能够制成可靠性更高的氮化硅-金属复合体10。

作为上述的Ag，使用比表面积为0.1m²/g以上、0.5m²/g以下的Ag粉末为宜。通过使用适度的比表面积的Ag粉末，能够充分地抑制粉末的凝集、接合不良、接合空隙的形成等。需要说明的是，比表面积的测定中，可以应用气体吸附法。

就Ag粉末的制法而言，通常利用雾化法、湿式还原法等来制作。

作为上述的Cu，为了使富Ag相连续化，使用比表面积为0.1m²/g以上1.0m²/g以下、并且由激光衍射法测得的体积基准的粒度分布中的中值粒径D50为0.8μm以上8.0μm以下的Cu粉末为宜。通过使用比表面积、粒径适度的Cu粉末，从而能够抑制接合不良，抑制富Ag相因富Cu相而不连续化的情况等。

上述的钎料粉末中含有的Sn或In是用于减小钎料与氮化硅基板1的接触角、改善钎料的润湿性的成分。它们的配合量相对于Ag与Cu的合计100质量份而言优选为0.4质量份以上、3.5质量份以下。

通过适当地调节配合量，能够使得与氮化硅基板1的润湿性适当，降低接合不良的可能性。另外，能够降低下述情况的可能性：钎料层3中的富Ag相因富Cu相而不连续化，成为钎料断裂的起点，热循环特性下降。

作为上述的Sn或In，可以使用比表面积为0.1m²/g以上1.0m²/g以下、并且D50为0.8μm以上10.0μm以下的Sn或In粉末。

通过使用比表面积、粒径适度的粉末，能够降低接合不良的可能性、接合空隙产生的可能性。

从提高与氮化硅基板的反应性等的观点考虑，钎料优选包含活性金属。具体而言，由于与氮化硅基板1的反应性高、能够使接合强度非常高，因此优选包含钛。

相对于Ag粉末、Cu粉末、与Sn粉末或In粉末的合计100质量份而言，钛等活性金属的添加量优选为1.5质量份以上、5.0质量份以下。通过适当地调节活性金属的添加量，能够进一步提高与氮化硅基板1的润湿性，能够进一步抑制接合不良的产生。另外，未反应的活性金属的残留被抑制，富Ag相的不连续化等也能够被抑制。

钎料膏可通过将至少上述的金属粉末、与根据需要加入的有机溶剂、有机粘结剂混合而得到。混合中，可以使用混砂机、自转公转混合机、行星式混合机、三辊磨机等。由此，例如能够得到膏状的钎料。

此处可使用的有机溶剂没有限定。例如，可举出甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、异佛尔酮、甲苯、乙酸乙酯、萜品醇、二乙二醇·单丁基醚、texanol等。

此处可使用的有机粘结剂没有限定。例如，可举出聚甲基丙烯酸异丁酯、乙基纤维素、甲基纤维素、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂等高分子化合物。

(钎料膏涂布工序)

上述(1)中将钎料膏涂布于氮化硅基板1的方法没有限定。例如，可举出辊涂法、丝网印刷法、转印法等。从容易均匀地涂布这样的观点考虑，优选丝网印刷法。

为了利用丝网印刷法均匀地涂布钎料膏，优选将钎料膏的粘度控制为5Pa·s以上、20Pa·s以下。另外，通过将钎料膏中的有机溶剂量调节为例如5质量％以上17质量％以下、将有机粘结剂量调节为例如2质量％以上8质量％以下，从而能够提高印刷性。

(接合工序)

关于上述(2)的氮化硅基板1与金属板2的接合，优选在真空中或氮、氩等非活性气氛中于740℃以上、850℃以下的温度处理10分钟以上、60分钟以下的时间。

通过使温度为740℃以上，处理时间为10分钟以上，或者同时满足这两个条件，例如金属板2为铜板时，来自铜板的铜的熔化量变得足够多，能够使氮化硅基板1与金属板2的接合性足够牢固。

另一方面，通过使温度为850℃以下，处理时间为60分钟以下，或者同时满足这两个条件，从而能够获得下述优点：容易确保得到的钎料层中的富Ag相的连续性；例如金属板2为铜板时，钎料向铜板中的过度扩散被抑制；由铜的再结晶化引起的铜晶体的粗大化被抑制；能够降低来自陶瓷与铜的热膨胀率差的应力；等等。

通过上述(1)及(2)这样的工序，能够得到氮化硅-金属复合体10。通过使用本实施方式涉及的氮化硅基板1，能够减少氮化硅基板1的翘曲，因此能够提高氮化硅基板1与金属板2的接合的可靠性，另外，认为能够抑制氮化硅-金属复合体10的制造工序中的氮化硅基板1的变形、热应力的累积，使成品率提高。

<氮化硅电路基板>

对得到的氮化硅-金属复合体10进一步进行处理，进行加工，或者进行处理及加工，也能够得到氮化硅电路基板。例如，可以将氮化硅-金属复合体10的、至少金属板2的一部分除去而形成电路。更具体而言，可以通过利用蚀刻将金属板2、钎料层3的一部分除去来形成电路图案。由此，能够得到氮化硅电路基板。

以下，对在氮化硅-金属复合体10上形成电路图案而得到氮化硅电路基板的步骤进行说明。

·蚀刻掩模的形成

首先，在金属板2的表面形成蚀刻掩模。

作为形成蚀刻掩模的方法，可以适当采用照片显影法(光致抗蚀剂法)、丝网印刷法、例如使用了互应化学公司制PER400K油墨的喷墨印刷法等已知技术。

·金属板2的蚀刻处理

为了形成电路图案，进行金属板2的蚀刻处理。

关于蚀刻液，没有限制。可以使用通常使用的氯化铁溶液、氯化铜溶液、硫酸、双氧水等。作为优选的蚀刻液，可举出氯化铁溶液、氯化铜溶液。可以通过调节蚀刻时间来使铜电路的侧面倾斜。

·钎料层3的蚀刻处理

在利用蚀刻将金属板2的一部分除去而得到的氮化硅-金属复合体中，残留有涂布的钎料、其合金层、氮化物层等。因此，通常使用包含卤代铵水溶液、硫酸、硝酸等无机酸、双氧水的溶液将它们除去。通过调节蚀刻时间、温度、加压压力等条件，可以调节钎料渗出部的长度及厚度。

·蚀刻掩模的剥离

蚀刻处理后的蚀刻掩模的剥离方法没有限定。通常为浸渍于碱性水溶液的方法等。

·镀敷/防锈处理

从提高耐久性、抑制经时变化等观点考虑，可以进行镀敷处理或防锈处理。

作为镀敷，可举出Ni镀敷、Ni合金镀敷、Au镀敷等。就镀敷处理的具体方法而言，可以通过下述方法来进行：(i)经过脱脂、化学研磨、利用Pd活化的化学液进行的前处理工序，使用含有次磷酸盐的化学液作为Ni-P无电解镀液的通常的无电解镀的方法、(ii)使电极与铜电路图案接触而进行电镀的方法；等等。

防锈处理可以通过例如苯并三唑系化合物来进行。

<半导体封装件>

通过进行例如在以上述方式形成有电路的氮化硅电路基板上配置适当的半导体元件等操作，从而能够得到功率模块等半导体封装件。

关于功率模块的具体构成、详细内容，例如，请参见前述的专利文献1～3的记载、日本特开平10-223809号公报的记载、日本特开平10-214915号公报的记载等。

以上，对本发明的实施方式进行了陈述，但这些是本发明的示例，可以采用上述以外的各种构成。另外，本发明不限于上述的实施方式，能够实现本发明的目的的范围内的变形、改良等包括在本发明中。

实施例

基于实施例及比较例，对本发明的实施方式详细地进行说明。需要说明的是，本发明不限于实施例。

[实施例1]

<原料混合工序>

准备Si₃N₄粉末以及作为烧结助剂的SiO₂粉末、MgO粉末及Y₂O₃粉末，以成为表1中记载的配合量的方式进行称取。然后，向球磨机的树脂制筒体中投入上述混合粉末、有机溶剂及作为粉碎介质的氮化硅制球，进行湿式混合。进而，添加有机粘结剂(相对于原料粉末的合计100质量份而言为20质量份)，进行湿式混合，得到片材成型用浆料。

需要说明的是，使用的原料粉末如下所示。

Si₃N₄粉末：Denka公司制，产品号SN-9FWS，平均粒径(D50)为0.7μm

SiO₂粉末：Denka公司制，产品号SFP-30M，平均粒径(D50)为0.6μm

MgO粉末：岩谷化学公司制，产品号MTK-30，平均粒径(D50)为0.2μm

Y₂O₃粉末：信越化学公司制，制品名球状微粉，平均粒径(D50)为1.0μm

<片材成型工序>

针对得到的片材成型用浆料，通过脱泡、溶剂除去来调节粘度，利用刮刀法成型为片材。另外，利用冲裁，得到冲裁后片材。对冲裁后片材的尺寸进行调节，以使得烧成后的氮化硅基板的尺寸成为148mm×200mm×0.32mm。

<BN涂布>

为了在上述片材的上表面(一面)涂布BN，准备包含BN粉末和有机溶剂的BN浆料。另外，利用涂布法或丝网法，将上述BN浆料涂布于上述片材的一面，使其干燥，得到涂布有BN的片材。

<脱脂工序>

将60张上述涂布有BN的片材进行层叠，将该层叠体在大气(含有氧气的气氛)中进行加热，由此将有机粘结剂脱脂(除去)，得到脱脂体。

需要说明的是，脱脂的温度条件如下所示。

保持温度：500℃

保持时间：10小时

<烧成工序>

将得到的经层叠的脱脂体60张(2040g)设置在由BN形成的容器(BN容器)内。需要说明的是，BN容器由框、下盖、上盖构成，是通过从下起依次设置下盖、框、上盖从而使下盖与框、框与上盖嵌合而构成封闭空间的结构，其容积为5544cm³。在BN容器内，与脱脂体一同设置了气氛调节用的氮化硅基板(烧结体)100g。需要说明的是，氮化硅基板沿与脱脂体垂直的朝向(相对于BN容器的框而言平行的朝向)设置。将容纳有脱脂体和氮化硅基板的BN容器放入烧成炉内进行烧成。

需要说明的是，烧成的条件如下所示。

保持温度：1850℃

保持时间：5小时

降温速度(1850-1400℃)：0.8℃/分钟

降温速度(1400℃以下)：6℃/分钟

气氛：氮气氛(0.88MPa，气体流量为30L/分钟)

通过以上的工序，得到了148mm×200mm×0.32mm的氮化硅基板。

<评价方法>

针对得到的实施例及比较例的氮化硅基板，利用以下的方法进行评价。

(基于X射线荧光分析的分析)

将实施例及比较例的氮化硅基板的表面的对角线的交叉点作为交叉点A，以交叉点A为中心，利用X射线荧光分析装置进行组成分析。

另外，以存在于氮化硅基板的表面的2条对角线上且位于从氮化硅基板的角部起在向交叉点A的方向上朝内侧为3mm的位置的4个点B1、B2、B3、B4为中心，利用X射线荧光分析装置进行组成分析。

X射线荧光分析中的分析条件如下所示。

测定装置：株式会社Rigaku制，ZSX100e

X射线管功率：3.6kW

光斑直径：1mm

定量方法采用基本参数法(FP法)。关于硅，全部以氮化物(Si₃N₄)的形成存在，以各成分的合计成为100％的方式，将氮化硅(Si₃N₄)作为平衡成分进行计算。另外，关于镁及钇，各自以氧化物的形式存在，以氧化镁(MgO)及氧化钇(Y₂O₃)换算计进行计算。

将A中的镁量(mass％，以氧化物换算)设为XA(％)，将B1、B2、B3、B4中的镁量(mass％，以氧化物换算)设为XB1(％)、XB2(％)、XB3(％)、XB4(％)，将XB1(％)、XB2(％)、XB3(％)、XB4(％)的算术平均值设为XB(％)。

将A中的钇量(mass％，以氧化物换算)设为YA(％)，将B1、B2、B3、B4中的钇量(mass％，以氧化物换算)设为YB1(％)、将YB2(％)、YB3(％)、YB4(％)，将YB1(％)、YB2(％)、YB3(％)、YB4(％)的算术平均值设为YB(％)。

另外，算出XB/XA及YA/YB。

将结果示于表1。

(基于氧氮分析仪的分析)

从实施例及比较例的氮化硅基板切出以其表面的对角线的交叉点为中心且边长为3mm的正方形，作为氧分析用试样C。利用氧氮分析装置对该氧分析用试样C进行分析，将氧分析用试样C的氧浓度(mass％)设为ZC(％)。另外，从实施例及比较例的氮化硅基板切出包含角部且边长为3mm的正方形，作为氧分析用试样D。利用氧氮分析装置对该氧分析用试样D进行分析，将氧分析用试样D的氧浓度(mass％)设为ZD(％)。氧氮分析装置使用株式会社堀场制作所制EMGA-920。

将结果示于表1。

(翘曲测定)

利用Keyence公司制的三维激光计测器，测定实施例及比较例的氮化硅基板的翘曲。

测定软件型号：KS-Measure KS-H1M

分析软件型号：KS-Analyser KS-H1A

将各实施例及比较例的氮化硅基板水平地设置，以1mm的间隔对148mm×200mm的氮化硅基板的整个表面进行扫描，将氮化硅基板表面面内的最低点与最高点的高度之差作为氮化硅基板的翘曲量(μm)，将使翘曲量(μm)除以对角线的长度(mm)而得到的值作为每单位长度的翘曲(μm/mm)，按以下的基准进行评价。

○：每单位长度的翘曲量小于2.0μm/mm

×：每单位长度的翘曲量为2.0μm/mm以上

针对同时烧成的60张氮化硅基板，进行翘曲的评价，算出将○作为合格、将×作为不合格时的成品率。将结果示于表1。

另外，针对实施例1的氮化硅基板，测定断裂韧性值。针对3张基板A～C，对基板中央部(以对角线的交叉点为中心的半径3mm以内的区域)及基板外周部(从角部起，半径3mm以内的区域)处的断裂韧性值进行测定，结果确认了，分别地，基板A的基板中央部为6.6Mpa/m^1/2，基板外周部为6.7Mpa/m^1/2，基板B的基板中央部为6.8Mpa/m^1/2，基板外周部为6.9Mpa/m^1/2，基板C的基板中央部为6.8Mpa/m^1/2，基板外周部为6.7Mpa/m^1/2，就实施例1的氮化硅基板而言，经同时烧成的多个氮化硅基板内的机械特性的不均小，并且1片氮化硅基板内的机械特性的面内分布少。

需要说明的是，断裂韧性是基于JIS-R1607、利用IF法测定的。即，对通过将维氏压头压入试验面而产生的压痕、及龟裂的长度进行测定，根据压入载荷、压痕的对角线长度、龟裂长度及弹性模量算出断裂韧性值。压入载荷为2Kgf(19.6N)。

[实施例2～4]

除了使原料配合比如表1记载的那样以外，与实施例1同样地制作氮化硅基板，进行基于X射线荧光分析的分析、基于氧氮分析仪的分析、翘曲测定。

将结果示于表1。

[比较例1]

烧成工序中，使1850℃至1400℃的降温速度为8℃/分钟，未在BN容器内设置气氛调节用氮化硅基板，除此以外，与实施例1同样地制作氮化硅基板，进行基于X射线荧光分析的分析、基于氧氮分析仪的分析、翘曲测定。

将结果示于表1。

[比较例2]

烧成工序中，未在BN容器内设置气氛调节用氮化硅基板，除此以外，与实施例1同样地制作氮化硅基板，进行基于X射线荧光分析的分析、基于氧氮分析仪的分析、翘曲测定。

将结果示于表1。

由各实施例·比较例可理解，在优化了高温区域内的降温速度及烧成气氛的实施例中，能够将XB/XA控制在0.80以上、1.00以下，即使是基板尺寸为148mm×200mm这样较大的氮化硅基板，也能够以高成品率得到降低了翘曲的氮化硅基板。另一方面，在未进行降温速度、烧成气氛的调节的比较例中，无法将XB/XA控制在0.80以上、1.00以下，无法以高成品率得到降低了翘曲的氮化硅基板。

[表1]

本申请主张以于2019年3月29日提出申请的日本申请特愿2019-065541号为基础的优先权，将其全部公开内容并入本文中。

附图标记说明

1 氮化硅基板

2 金属板

3 钎料层。