DE68917753T2

DE68917753T2 - Wärmeleitender, gesinterte Aluminiumnitridkörper und sein Herstellungsverfahren.

Info

Publication number: DE68917753T2
Application number: DE68917753T
Authority: DE
Inventors: Masaya Miyake; Hitoyuki Sakanoue; Akira Sasame; Koichi Sogabe; Hisao Tekeuchi; Akira Yamakawa
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-02-08
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2009-02-01
Also published as: JPH01203270A; CA1337358C; HK79195A; KR920004211B1; JPH0563435B2; KR890013759A; US5085923A; EP0330848B1; DE68917753D1; US5034357A; SG30642G; EP0330848A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen wärmeleitenden gesinterten Aluminiumnitridkörper und ein Verfahren zu dessen Herstellung, und sie betrifft insbesondere einen dichten wärmeleitenden gesinterten Aluminiumnitridkörper, der ausgezeichnete Eigenschaften, beispielsweise Wärmeleitfähigkeit, Isolierfähigkeit ünd absolute Dielektrizitätskonstante, aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Die großformatige integrierte Schaltungen (LSI) betreffende Technik hat in den letzten Jahren bemerkenswerte Fortschritte gemacht, insbesondere mit einer Verbesserung der Schaltungsdichte. Eine Steigerung in der Chipgröße einer integrierten Halbleiterschaltung (IC) trägt auch zu einer derartigen Verbesserung der Schaltungsdichte bei und die Heizleistung eines einen IC-Chip tragenden Gehäuses nimmt mit einer derartigen Zunahme der Chipgröße zu. So wurde der Wärmestrahlung des Materials für ein Isolatorsubstrat, das für ein Gehäuse für eine Halbleitervorrichtung oder dergleichen verwendet wird, große Bedeutung zugewiesen. Ein derartiges Isolatorsubstrat wird gewöhnlich aus Aluminumoxid (Al&sub2;O&sub3;) hergestellt. Mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit von 30 W/mK hat Aluminiumoxid jedoch im Gegensatz zu seiner hervorragenden elektrischen Isolierfähigkeit und mechanischen Festigkeit eine schlechtere Wärmeabstrahlung und daher ist es ungünstig, einen Feldeffekttransistor (FET) mit hoher Heizleistung oder dergleichen auf einem Aluminumoxid-Substrat aufzubringen. Obwohl es ein Isolationssubstrat, das aus Berylliumoxid (BeO) hergestellt ist, zum Tragen eines Halbleiterelements mit hoher Heizleistung gibt, sind die Sicherheitsvorkehrungen bei der Verwendung eines derartigen Substrats kompliziert, da Berylliumoxid giftig ist.
Bezüglich eines derartigen Isolationssubstrats zum Tragen eines Halbleiterelements mit hoher Heizleistung stellte sich deshalb in letzter Zeit wärmeleitendes Aluminiumnitrid (AlN), das ungiftig ist und eine zu Aluminiumoxid äquivalente elektrische Isolierfähigkeit und mechanische Festigkeit aufweist, als wirksames Isolationsmaterial für eine Halbleitervorrichtung oder -gehäuse heraus.
Wie oben beschrieben wurde, hat Aluminiumnitrid selbst theoretisch einen schlechteren Sintergrad, und die relative Dichte eines Sinterkörpers, der durch Formen eines derartigen Aluminiumnitridpulvers und Sintern desselben hergestellt wurde, beträgt in Abhängigkeit von den Sinterbedingungen etwa 70 bis höchstens 80 % bezüglich der theoretischen Dichte von Aluminiumnitrid von 3,26 g/cm³, während der Sinterkörper eine größere Menge von Poren aufweist. Deshalb ist es schwierig, einen gesinterten Aluminiumnitridkörper dadurch zu verdichten, dar man unabhängig Aluminiumnitridpulver anwendet.
Bei einem Keramik-Isolationsteil, beispielsweise einem gesinterten Aluminiumnitridkörper, wird die Wärmeleitung hauptsächlich durch Phononen-Leitung durchgeführt. So wird Phononen-Streuung durch in dem Sinterkörper enthaltene Fehler, beispielweise Poren, Fremdkörper etc., bewirkt und verringert den Grad seiner Wärmeleitfähigkeit. Um einen gesinterten Aluminiumnitridkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu erhalten, wurden verschiedene Vorschläge gemacht, wie folgt:
(1) Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 96578/19 offenbart beispielsweise ein Verfahren des Zugebens von Y&sub2;O&sub3;, das als Sinterhilfsmittel und Desoxidator dient, zu Aluminiumnitridpulver und des Sinterns desselben.
(2) Jede der japanische Patentoffenlegungsschriften Nr. 71576/1984 und 155263/1986 offenbart beispielsweise ein Verfahren des Zugebens von Kohlenstoff zu Aluminiumnitridpulver und des Sinterns desselben zur Desoxidation, um so einen Sinterkörper mit geringem Sauerstoffgehalt zu bekommen.
(3) Jede der japanischen Patentoffenlegungsschriften 71575/1985 und 127267/1985 offenbart beispielsweise ein Verfahren der Verwendung von hochreinem Aluminiumnitridpulver mit geringem Sauerstoffgehalt.
(4) Die japanische Patentoffenlegungsschrift offenbart beispielsweise ein Verfahren zum Zersetzen/Verdampfen eines Sinterhilfsmittels, das in dem Sinterkörper verbleibt, um einen gesinterten Aluminiumnitridkörper von großer Reinheit zu erhalten.
(5) Die Druckschrift "Proceeding for 1987 Yogyo Kyokai's Annual Meeting", S. 969 offenbart beispielsweise ein Verfahren zum Entfernen eines im Sinterkörper verbleibenden Sinterhilfsmittels dadurch, dar derselbe für lange Zeit einer Reduktionsatmosphäre ausgesetzt wird.
Bei dem Verfahren (1) des Zugebens von Y&sub2;O&sub3; und Durchführens des Mischens im Kugelmühlenverfahren, ist es erforderlich, wenigstens 1 Gew. -% Y&sub2;O&sub3; zuzufügen, um einen dichten wärmeleitenden Sinterkörper zu erhalten. Die Wärmeleitfähigkeit eines so erhaltenen Sinterkörpers liegt jedoch bei höchstens 200 W/mK und seine Dispersion ist erheblich. Wenn eine grobe Menge Y&sub2;O&sub3; zugegeben wird, bilden sich um die Aluminiumnitrid-Teilchen grobe intergranulare Phasen, und der Oxidationswiderstand des Sinterkörpers wird verringert, während die absolute Dielektrizitätskonstante steigt.
Das Verfahren (2) ist auf das Verringern der in dem Aluminiumnitrid enthaltenen Sauerstof fmenge durch eine desoxidierende Wirkung von Kohlenstoff ausgerichtet. Wenn aber kein Sinterhilfsmittel zugefügt wird, hat der Sinterkörper eine niedrige Wärmeleitfähigkeit von etwa 80 W/mK, da es schwierig ist, den geringe Dichte aufweisenden Sinterkörper zu verdichten, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 71576/1985 offenbart ist. Wenn Y&sub2;O&sub3; als Sinterhilfsmittel zuzugeben ist, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 155263/1986 offenbart ist, ist es erforderlich, wenigstens 1 Gew.-% Y&sub2;O&sub3; zuzugeben, um den Sinterkörper zu verdichten.
Nach der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 71575/1985, genannt unter (3), beträgt die in dem Sinterkörper enthaltene Sauerstoffmenge wenigstens 0,5 Gew.-%, während der Sinterkörper eine niedrige Wärmeleitfähigkeit von etwa 40 W/mK hat, selbst dann, wenn Aluminiumnitrid-Pulver hoher Reinheit als Rohmaterial verwendet wird. Wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 127267/1985 weiter gezeigt ist, beträgt die Wärmeleitfähigkeit eines Sinterkörpers, der durch Zugeben von wenigstens 3 Gew.-% Y&sub2;O&sub3; erhalten wurde, etwa 70 W/mK.
Wie oben gezeigt wurde, hat ein gesinterter Aluminiumnitridkörper, der durch Zugeben einer kleinen Menge eines Sinterhilfsmittels erhalten wurde, eine geringe Wärmeleitfähigkeit unter den bestehenden Bedingungen.
Nach Verfahren (4) oder (5) des Zugebens einer großen Menge Sinterhilfsmittel, des Sinterns des Materials und des darauffolgenden Entfernens des Sinterhilfsmittels wird andererseits angenommen, daß ein so erhaltener gesinterter Aluminiumnitridkörper hohe Wärmeleitfähigkeit von mehr als 200 W/mK mit Verbesserung der absoluten Dielektrizitätskonstante etc. aufweist. Jedoch wird gemäß einem Verfahren zum Entfernen des Sinterhilfsmittels durch Zugabe eines Fluorids ein Sinterofen unweigerlich verseucht und die Dispersion als Charakteristik eines so erhaltenen Sinterkörpers nimmt nicht nur in einem Los sondern in demselben Sinterkörper zu, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 41766/1987 gezeigt ist. Weiterhin wird die Außenfläche des Sinterkörpers so aufgerauht, daß wegen der durch die Verdampfung/Verflüchtigung des Sinterhilfsmittels verursachten Unregelmäßigkeit eine Nachbearbeitung unbedingt erforderlich ist. Nach dem Verfahren des Sinterns des Materials in einer Reduktionsatmosphäre für lange Zeit, wie in "Proceeding for 1987 Yogyo Kyokai's Annual Meeting" offenbart ist, steigen die für ein derartiges Sintern erforderlichen Kosten sehr stark an, während sich das Sinterhilfsmittel in der Sinteroberfläche des Sinterkörpers auskristallisiert. So kann der Sinterkörper mit einer derartigen Sinteroberfläche nicht direkt verwendet werden, während dieselbe eine große Dispersion in der Charakteristik hat.
Die DE 36 27 317 betrifft einen sinterbaren Aluminiumnitrid-Verbundkörper und einen aus diesem Verbundkörper hergestellten Sinterkörper sowie ein Herstellungsverfahren für diesen Sinterkörper. Der darin offenbarte Sinterkörper enthält insbesondere Aluminiumnitrid-Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von höchstens 3 um und vorzugsweise 0,3 bis 2 um.
In "Solid State Technology" (29, Oktober 1986, Seite 12) werden von N. Iwase et al die thermischen Eigenschaften von gesinterten Aluminiumnitridkörpern und ihren praktischen Anwendungen als Wärmeleitelemente beschrieben.
Die EP 0 266 277 ist eine vorveröffentlichte Patentanmeldung, die einen Sinterkörper aus Aluminiumnitrid und ein Verfahren zur Herstellung desselben betrifft. Die Korngrenze dieses Sinterkörpers besteht hauptsächlich aus GaAlO&sub3; und Ga&sub2;O&sub3;. Die durch diesen Sinterkörper bereitgestellte Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa 150 W/mK.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die verschiedenen, obengenannten technischen Probleme des Standes der Technik zu lösen und einen wärmeleitenden gesinterten Aluminiumnitridkörper zu schaffen, der hohe Reinheit, hohe Dichte und hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben.
Als Ergebnis verschiedener Studien schafft die vorliegende Erfindung eine Aluminiumnitrid-Keramik von hoher Dichte mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 180 W/mK, die eine äußerst geringe Menge Sinterhilfsmittel in den Korngrenzen des Aluminiumnitrids enthält. Die Erfinder stellten fest, daß die Rekristallisation des Aluminiumnitrids bei homogener Verteilung der intergranularen Aluminiumnitrid-Phasen so vorangeht, daß hohe Dichte und hohe Wärmeleitfähigkeit erreicht werden, während die in dem Sinterkörper als Fremdbeimischung enthaltene Sauerstoffmenge aufgrund des Vorhandenseins einer Substanz, die oberflächenfreie Energie der Aluminiumnitrid-Teilchen verringert, auf nicht mehr als 0,5 Gew.-% vermindert wird.
Ein erfindungsgemäßer wärmeleitender gesinterter Aluminiumnitridkörper ist gekennzeichnet durch die Merkmale des beiliegenden Anspruchs 1.
Beispiele von Seltenerdmetallen sind Scandium, Yttrium und Lanthanoide, Elemente wie Lanthanum, Cerium, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysoprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium.
Wenn der Gehalt an Seltenerdmetall nicht mehr als 0,01 Gew.-% beträgt, ist es schwierig, den Sinterkörper zu verdichten, während der Sauerstoffgehalt erhöht wird, um die Wärmeleitfähigkeit zu verringern. Wenn der Gehalt an Seltenerdmetallen 1,0 Gew.-% übersteigt, steigt die absolute Dielektrizitätskonstante und die Oxidationsbeständigkeit verringert sich, obwohl der Sinterkörper eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 200 W/mK hat.
Die generelle Annahme, daß ein dichter Sinterkörper mit einem Gehalt an Seltenerdmetallen von wenigstens 1 Gew.-% erhalten werden kann, beruht wohl darauf, daß ein Seltenerdelement generell in Form eines Oxids, eines Hydroxids oder dergleichen zugegeben/zugemischt und nicht genügend mit dem Aluminiumnitridpulver vermischt wurde. Mit anderen Worten kann angenommen werden, daß man einen dichter Sinterkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung durch Zugeben/Zumischen von dichten Teilchen, die ein Seltenerdelement in Form einer Verbindung, beispielsweise Stearinsäure, enthält, erhalten kann, auch wenn der Gehalt des als Sinterhilfsmittel dienenden Seltenerdelements nicht mehr als 1 Gew.-% beträgt.
Fig. 2A und 2B sind typische Diagramme, die feingemischte Stadien von Aluminiumnitrid-Teilchen 201 und Sinterhilfsmittel-Teilchen 203 zeigen. Fig. 2A zeigt einen derartigen gemischten Zustand, bei dem als Ergebnis eines unzureichenden Mischens der Aluminiumnitrid-Teilchen 201 und der Sinterhilfsmittel-Teilchen 203 verhältnismäßig große Sinterhilfsmittel-Teilchen 203 zwischen den Aluminiumnitrid-Teilchen 201 verbleiben. Andererseits zeigt Fig. 2B eine Mischzustand gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem feine Sinterhilfsmittel-Teilchen 203 an den Oberflächen der Alminiumnitrid-Teilchen 201 anhaften, um ein homogenes Mischen zu erreichen.
Die in dem Sinterkörper enthaltene Sauerstoffmenge übt erheblichen Einfluß auf die Wärmeleitfähigkeit des Sinterkörpers aus. Deshalb ist die in dem erfindungsgemäßen gesinterten Aluminiumnitridkörper enthaltene Sauerstoffmenge in einem Bereich von 0,001 bis 0,5 Gew.-% eingegrenzt. Wenn der Sauerstoffgehalt 0,5 Gew.-% übersteigt, kann die Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 180 w/mK nicht erreicht werden. Wenn der Sauerstoffgehalt andererseits nicht mehr als 0,001 Gew.% beträgt, wird die Dichte des Sinterkörpers unstabil. Weiterhin erhöhen sich die Herstellungskosten außerordentlich, wenn man einen Sauerstoffgehalt von nicht mehr als 0,001 Gew.-% erhalten will.
Die durchschnittliche Teilchengröße der den erfindungsgemäßen gesinterten Aluminiumnitridkörper bildenden Aluminiumnitrid-Teilchen beträgt wenigstens 5 um. Aufgrund des Teilchenwachstums der Aluminiumnitrid-Teilchen werden darin enthaltene Fehler, beispielsweise Poren, Sauerstoff etc. von den intergranularen Teilen entfernt, um so die Wärmeleitfähigkeit des gesinterten Aluminiumnitridkörpers zu verbessern. Mit anderen Worten führt ein unzureichendes Teilchenwachstum der Aluminiumnitrid-Teilchen zu einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit des Sinterkörpers.
Der erfindungsgemäße gesinterte Aluminiumnitridkörper enthält eine äußerst geringe Menge intergranularer Phasen. Die intergranularen Phasen sind in so geringer Menge vorhanden, daß es schwierig ist, sie mit Röntgenspektrographie bei einer Dicke von nicht mehr als 1 um zu entdecken. Die intergranularen Phasen sind schlechte Wärmeleiter, von denen man annimmt, daß sie die Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumnitrid verringern. Deshalb wird die Menge intergranularer Phasen vorzugsweise auf ein Minimum verringert, sofern der Sintergrad nicht vermindert wird. Einen gesinterten Aluminiumnitridkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann man erhalten, wenn intergranulare Phasen, die im wesentlichen nicht mehr als 1 um Dicke haben, in Korngrenzen verstreut sind.
Die ein Seltenerdelement, Aluminium, Sauerstoff und Stickstoff enthaltenden intergranularen Phasen sind in einem Verhältnis von nicht mehr als 0,9 Vol.-% in dem Sinterkörper vorhanden. Die intergranularen Phasen sind in Zusammensetzung einer geschmolzenen Hochtemperaturlösung, die durch Reaktion des als Sinterhilfsmittel zugegebenen Seltenerdelements mit in den Oberflächen und im Inneren der Aluminiumnitrid-Teilchen vorhandenem Aluminium und Sauerstoff erhalten wird, wobei die geschmolzene Lösung Stickstoff lösungsbehandelt. Das als Sinterhilfsmittel zugegebene Seltenerdmetall dient zum Desoxidieren von Aluminiumnitrid. Die Menge der in dem Sinterkörper enthaltenen intergranularen Phasen beträgt vorzugsweise nicht mehr als 0,9 Vol.-%. Wenn die Menge der intergranularen Phasen 0,9 Vol.-% übersteigt, wird die Wärmeleitfähigkeit des Sinterkörpers verringert. Der Gehalt an intergranularen Phasen ändert sich mit der Zugabemenge des Seltenerdelements, der Menge an Sauerstoff, die als Fremdkörper in dem Rohmaterial des Aluminiumnitridpulvers enthalten ist, den Sinterbedingungen und dergleichen, während man einen wärmeleitenden Sinterkörper erhalten kann, wenn besagter Gehalt nicht mehr als 0,9 Vol.-% beträgt. Die Menge an in dem Sinterkörper enthaltenem Seltenerdelement ist im wesentlichen äquivalent zu der Menge davon, die der als Rohmaterial dienenden Pulvermischung zugemischt wurde. So ist die Reduktionsmenge des Seltenerdelements außerordentlich gering.
Der erfindungsgemäße gesinterte Aluminiumnitridkörper enthält Kohlenstoff. Der Kohlenstoffgehalt beträgt wenigstens 0,001 % und nicht mehr als 0,1 Gew.-%. Das Verhältnis des Kohlenstoffgehalts zu dem des Seltenerdmetalls liegt in einem Bereich von 1/100 bis 1/10,. Wenn der Kohlenstoffgehalt 0,1 Gew.-% übersteigt, verringert sich die Dichte des Sinterkörpers sowie die Wärmeleitfähigkeit und seine dielektrische Spannungsfestigkeit wird aufs äußerste vermindert. Obwohl die Wirkung des Vorhandenseins von Kohlenstoff als Mechanismus noch nicht geklärt ist, kann angenommen werden, daß ein geringer Kohlenstoffgehalt auf die Reduktion des Aluminiumnitrids wirkt, um den Sauerstoffgehalt zu verringern.
Nach dem erfindungsgemäßen Sinterkörper wird keine bedeutsame Änderung in der Verteilung des Seltenerdelements in dem Sinterkörper bewirkt. Nach dem herkömmlichen Verfahren der Beigabe einer großen Menge Sinterhilfsmittel, um das Material zu verdichten, und des anschließenden Entfernens des Sinterhilfsmittels während des Sinterns sondert sich das Sinterhilfsmittel auf der Oberfläche des Sinterkörpers ab, so daß der größte Teil davon in ein Nitrid umgewandelt wird. So ist es unmöglich, den Sinterkörper mit einer Sinteroberfläche dieses Zustands direkt zu verwenden. Nach der vorliegenden Erfindung wird während des Sinterns andererseits keine große Auskristallisation des Seltenerdelements verursacht, wodurch der Sinterkörper mit dem Zustand der Sinteroberfläche direkt verwendet werden kann. Der erfindungsgemäße Sinterkörper wird mit hoher Dichte und hoher Wärmeleitfähigkeit durch Beigabe einer geringen Menge Sinterhilfsmittel erhalten. Auf diese Weise ist es nicht nötig, während des Sinterns das Sinterhilfsmittel zu entfernen.
Die Oberflächenrauheit des erfindungsgemäßen Sinterkörpers, der im Zustand einer Sinteroberfläche ist, beträgt nicht mehr als 5 um in Rmax. Nach dem Stand der Technik überstieg die Oberflächenrauheit im Zustand einer Sinteroberfläche unweigerlich 10 um in Rmax. Die Oberflächenrauheit eines als Leiterplatte zu verwendenden Sinterkörpers muß etwa 5 um betragen. Der erfindungsgemäße Sinterkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann direkt im Zustand einer Sinteroberfläche bei einer Leiterplatte verwendet werden.
Vorzugsweise beträgt eine C-Achsen-Gitterkonstante der Aluminiumnitrid-Teilchen bei der vorliegenden Erfindung wenigstens 4,9800 Å. Bei einer Lösungsbehandlung mit Sauerstoff kann die Gitterkonstante von Aluminiumnitrid verringert werden. So kann man davon ausgehen, daß die Reinheit des Aluminiumnitrids verringert wird und man keinen gesinterten Aluminiumnitridkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit erhalten kann, wenn die Gitterkonstante nicht mehr als 4,9800 Å beträgt.
Eine mit der vorliegenden Erfindung erhaltene Aluminiumnitrid-Keramik ist äußerst widerstandsfähig gegen Stahlenbelastung, beispielsweise Elektronenstrahlen, Kationenstrahlen und dergleichen sowie gegen Sputtern mit diesen Strahlen. So zeigt der erfindungsgemäße gesinterte Aluminiumnitridkörper ausgezeichnete Leistungen bei der Verwendung unter Elektronenstrahlbelastung, Plasmabelastung oder dergleichen. Das kann angenommen werden, da die örtliche Temperatursteigerung, die durch das Aussetzen solcher Strahlen bewirkt wird, gering ist, da Aluminiumnitrid eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat bei geringer selektiver Beschädigung intergranularer Phasen, die gegenüber Strahlenanwendung recessiv sind.
Der mit der vorliegenden Erfindung hergestellte gesinterte Aluminiumnitridkörper hat eine absolute Dielektrizitätskonstante von nicht mehr als 7,6 bei einer hohen Frequenz von 10 GHz. Eine derartig niedrige absolute Dielektrizitätskonstante ist wichtig für ein Substrat zum Tragen eines Hochfrequenzelements von hoher Geschwindigkeit. Der erfindungsgemäße Sinterkörper hat insgesamt eine niedrige absolute Dielektrizitätskonstante, da er nur eine geringe Menge intergranularer Phasen mit hoher absolute Dielektrizitätskonstante enthält.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Aluminiumnitridkörpers wird zuerst ein Aluminiumnitrid-Pulver hergestellt. Wenigstens ein Seltenerdelement, eine Stearat- oder Stearinsäureverbindung, die eine Seltenerdelement enthält, wird diesem Aluminiumnitrid-Pulver beigegeben, so daß die so erhaltene Pulvermischung 0,01 bis 1,0 Gew.-% des Seltenerdelements enthält. Ein derartiges Mischen wird in einem organischen Lösungsmittel durch ein allgemeines Verfahren durchgeführt. Mischen in Wasser ist nicht vorteilhaft, da das Aluminiumnitrid-Pulver oxidiert. Die so erhaltene Pulvermischung wird mit einem Formungshilfsmittel aus Paraffin, Polyvinylbutyral (PVB), Polyäthylenglykol (PEG) oder dergleichen geformt. Eine Substanz wie Phenolharz, das zersetzt wird, damit Kohlenstoff, Kohlenstoffpulver, Graphitpulver oder dergleichen übrigbleiben, kann zugegeben werden, um den in einem Sinterkörper verbleibenden Kohlenstoff zu kontrollieren.
Eine Stearinsäureverbindung ist aufgrund ihrer Mischbarkeit mit dem Aluminiumnitrid-Pulver, der Menge des Restkohlenstoffs etc. zusätzlich zu ihrer Funktion als Formungshilfsmittel die am meisten zu bevorzugende Seltenerdverbindung.
Das Aluminiumnitrid-Pulver muß in der Form feiner homogener Teilchen vorliegen, deren durchschnittliche Teilchengröße vorzugsweise nicht mehr als 1 um beträgt. Die in dem Aluminiumnitrid-Pulver enthaltene Sauerstoffmenge beträgt vorzugsweise nicht mehr als 2,0 Gew.-%. Es ist schwierig, ein derartiges Aluminiumnitrid-Pulver durch ein direktes Nitrierverfahren, d.h. ein Verfahren durch Nitrieren von metallischem Aluminium, zu erhalten. Man erhält das Aluminiumnitrid- Pulver durch ein Reduktions-Nitrierverfahren durch Reduktionsnitrieren von Aluminiumoxid. Wenn man das Aluminiumnitrid- Pulver durch das direkte Nitrierverfahren erhalten soll, muß man die Steuerung der Reaktion, die Klassifizierung der Teilchengröße etc. in ausreichendem Maße berücksichtigen. Nachdem die Pulvermischung geformt wurde, wird der Formkörper in einer nicht-oxidierenden, stickstoffhaltigen Atmosphäre bei einer Sintertemperatur von 1500 bis 2200ºC gesintert. Um eine hohe Wärmeleitfähigkeit zu erhalten, ist es vorteilhaft, den Preßkörper bei einer Temperatur von 1800 bis 2100 ºC wenigstens fünf Stunden lang zu sintern, so daß die Aluminiumnitrid-Teilchen wenigstens 5 um durchschnittliche Teilchengröße haben. Nach dem Sinterschritt wird der Sinterkörper schnell abgekühlt. Wenn der Sinterkörper langsam abgekühlt wird, wird das Sinterhilfsmittel sedimentiert und mindert die Qualität der Sinteroberfläche in hohem Maße. Der Sinterkörper wird vorzugsweise in einem Verhältnis von wenigstens 200ºC/h auf eine Temperatur von 1500ºC abgekühlt.
Der nach der vorliegenden Erfindung erhaltene gesinterte Aluminiumnitridkörper wird darauf mittels einer Metallpaste mit einer Leiterschaltung versehen, um bei einer Schaltplatte eingesetzt zu werden. Oder ein Keramikgehäuse für eine Halbleitervorrichtung wird durch ein Substrat aus dem erfindungsgemäßen gesinterten Aluminiumnitridkörper, ein von der Hauptfläche des Substrats getragenes Halbleiterelement und einen mit der Hauptoberfläche des Substrats verbundenen Leiterrahmen gebildet.
Die zur Bildung eines Schaltkreismusters verwendete Metallpaste wird durch Zugeben eines Glasbestandteils oder dergleichen zu einem Metall mit hohem Schmelzpunkt, beispielsweise Wolfram oder Molybdän, oder ein Leitermetall, beispielsweise Kupfer, Gold, Silber, Silber-Palladium oder dergleichen, hergestellt. Ein Widerstandsmuster kann durch die durch Zugeben von einem Glasbestandteil oder dergleichen zu einem Widerstand von RuO&sub2; oder dergleichen hergestellte Metallpaste gebildet werden. Ein durch den erfindungsgemäßen Sinterkörper gebildetes Substrat, das eine ausgezeichnete Homogenität und Reinheit hat, hat eine hohe Haftfähigkeit bezüglich einer Metallpaste. So kann eine in hohem Maße betriebssichere Schaltplatte bereitgestellt werden. Weiterhin ist es auch möglich, durch Ionenplattieren, Sputtern oder dergleichen eine dünne Metallschicht aus Ti, Au, Ni, TaN oder dergleichen auf der Oberfläche des erfindungsgemäßen gesinterten Aluminiumnitridkörpers zu bilden, um dadurch ein Schaltkreismuster zu bilden. Ein derartiges durch den erfindungsgemäßen Sinterkörper gebildetes Schaltkreismuster wird in der Festigkeit gegenüber Plattieren bei der Bildung des Schaltkreismusters und gegenüber Erwärmen in der Atmosphäre beim Brennen der Paste etc. verbessert. Auch in diesem Punkt zeichnet sich der erfindungsgemäße Aluminium-Sinterkörper gegenüber einer, einen herkömmlichen gesinterten Aluminiumnitridkörper verwendenden Schaltplatte aus.
Bei einem mit dem erfindungsgemäßen Sinterkörper hergestellten Keramikgehäuse ist es wirkungsvoll, ein spannungsminderndes Element, beispielsweise eine Kupferplatte, zum Lösen der verursachten Wärmespannungen zwischen einem Leiterrahmen und einem Substrat des gesinterten Aluminiumnitridkörpers zwischenzulegen, um die Festigkeit des Leiterrahmens zu gewährleisten. Alternativ kann ein Wärmeableiter, der durch eine Platte aus einer Kupfer-Wolfram-Legierung oder dergleichen hergestellt wurde, mit den als Substrat verwendeten gesinterten Aluminiumnitridkörper verbunden werden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher.
Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung, die eine typische Kristallstruktur eines erfindungsgemäßen gesinterten Aluminiumnitridkörpers zeigt;
Fig. 2A ist ein typisches Diagramm, das einen Mischzustand der Aluminiumnitrid-Teilchen und der Sinterhilfsmittel-Teilchen in einem Schritt zum Herstellen eines herkömmlichen gesinterten Aluminiumnitridkörpers zeigt;
Fig. 2B ist ein typisches Diagramm, das einen Mischzustand der Aluminiumnitrid-Teilchen und der Sinterhilfsmittel-Teilchen in einem Schritt zum Herstellen eines erfindungsgemäßen gesinterten Aluminiumnitridkörpers zeigt;
Fig. 3 ist eine Kurve, die das mit Beispiel 2 erhaltene Meßergebnis zeigt, um zu beweisen, daß der erfindungsgemäße gesinterte Aluminiumnitridkörper eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat;
Fig. 4 ist eine Draufsicht, die eine mit dem erfindungsgemäßen gesinterten Aluminiumnitridkörper erhaltene Leiterplatte zeigt;
Fig. 5A und 5B sind Schnittdarstellungen, die die Verbindungsstruktur des erfindungsgemäßen gesinterten Aluminiumnitridkörpers zeigen, der als Gehäuse für eine Halbleitervorrichtung verwendet werden, und
Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung, die ein durch Beispiel 10 erhaltenes Gehäuse für eine Halbleitervorrichtung zeigt.

Beispiel 1

Ytteriumstearat in den in Tabelle 1 gezeigten Mengen und 10 Gew.-% PVB, das als Formungshilfsmittel dient, wurden zu Aluminiumnitrid-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,4 um und einem Sauerstoffgehalt von 1,4 Gew.-% gegeben, um dann in ausreichendem Maß in Äthanol miteinander gemischt zu werden. Ein so erhaltener Formkörper wurde in einem Stickstoff-Luft-Strom unter in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen gesintert. Tabelle 1 zeigt auch Charakteristika jedes so erhaltenen Sinterkörpers. Es versteht sich, daß ein gesinterter Aluminiumnitridkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit und niedriger absoluter Dielektrizitätskonstante mit einer Yttriummenge (Y) im Bereich von 0,01 bis 1,0 Gew.-% und einem Sauerstoffgehalt von nicht mehr als 0,5 Gew.-% erhalten werden kann. Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung, die die Struktur eines durch Probe 4 in Tabelle 1 erhaltenen Sinterkörpers zeigt. Es ergibt sich aus Fig. 1, daß Kristalle der Aluminiumnitrid-Teilchen 101 gleichförmig sind. Es versteht sich auch, daß eine äußerst geringe Menge intergranularer Phasen 102 in Korngrenzen zwischen den Aluminiumnitrid-Teilchen verteilt sind. Der Sauerstoffgehalt wurde durch Gasanalyse nach der Pulverisierung jedes Sinterkörpers in Teilchen von etwa 200 um Teilchengröße analysiert. Tabelle 1 Charakteristische Daten des Sinterkörpers Probe Nr. Y-Menge (Gew-%) Sinterbedingung rel. Dichte (%) Wärmeleitfähigkeit (W/mK) absolute Dielektrizitätskonstante (10MHz) absolute Dielektrizitätskonstante (10GHz) Sauerstoffgehalt (Gew-%) Y-Gehalt (Gew-%) * = Vergleichsbeispiel

Beispiel 2

Fig. 3 zeigt das Meßergebnis in einem an der in Tabelle 1 gezeigten Probe Nr. 4 durchgeführten Test während einer Änderung der Sinterzeit. Aluminiumnitrid-Teilchen in einem in dem Test erhaltenen Sinterkörper wurden in der Korngröße mit der Sinterzeit verändert. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, erhielt man den ersten Sinterkörper mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 180 w/mK, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Aluminiumnitrid-Teilchen 5 um überstieg. Mit anderen Worten ist es wichtig, das Aluminiumnitrid ausreichend zu rekristallisieren, um einen Sinterkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu erhalten. Bezugnehmend auf Fig. 3 enthielt jede der in den die Meßergebnisse zeigenden Kurven A und B ausgedrückten Proben nach dem Formen und vor dem Sintern 0,7 Gew.-% Kohlenstoff, während sich der Kohlenstoffgehalt nach dem Sintern auf unter 0,1 Gew.-% senkte.

Beispiel 3

Yttriumstearat in den in Tabelle 2 gezeigten Mengen und 10 Gew.-% Paraffin, das als Formungshilfsmittel dient, wurden zu Aluminiumnitrid-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,4 um und einem Sauerstoffgehalt von 1,4 Gew.-% gegeben, um dann in ausreichendem Maß in Äthanol miteinander gemischt zu werden. Danach wurde die Mischung getrocknet und die so erhaltene Pulvermischung wurde mittels einer mechanischen Presse zu einer Platte von 35 mm x 35 mm x 3 mm geformt. Ein so erhaltener Formkörper wurde in einem Stickstoff-Luft-Strom unter in Tabelle 2 gezeigten Bedingungen gesintert. Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Yttriumgehalt (Y) eines so erhalten Sinterkörpers wurden analysiert, gefolgt von einer Messung der Wärmeleitfähigkeit. Als ERgebnis stellte sich heraus, daß ein gesinterter Aluminiumnitridkörper mit außerordentlich hoher Wärmeleitfähigkeit erhalten werden kann, wenn die Menge des Restkohlenstoffs in dem Sinterkörper nicht mehr als 0,1 Gew.-% beträgt und das Verhältnis des Kohlenstoffgehalts zu dem des Seltenerdelements im Bereich von 1/100 bis 1/10 liegt. Tabelle 2 Charakteristische Daten des Sinterkörprers Probe Nr. Y-Menge (Gew.%) Sinterbedingung Kohlenstoff (Gew.%) Sauerstoff (Gew.%) Wärmeleitfähigkeit (W/mK) relative Dichte (%) * = Vergleichsbeispiel

Vergleichsbeispiel

Ein Formteil der Probe Nr. 7 von Tabelle 1 wurde im Fall von Kohlenstoff bei einer Temperatur von 1950ºC 72 Stunden lang gesintert, um einen gesinterten Aluminiumnitridkörper mit einer relativen Dichte von 100%, einer Wärmeleitfähigkeit von 240 W/mK, einer absoluten Dielektrizitätskonstante von 8 bei 10 MHz und 7,3 bei 10 GHz, einem Sauerstoffgehalt von 0,1 Gew.-% und einem Yttriumgehalt von 0,6 Gew.-% zu erhalten. Es wurde jedoch eine Auskristallisation von YN auf der Sinteroberfläche festgestellt, um zu beweisen, daß dieser Sinterkörper mit dem Zustand der Sinteroberfläche nicht direkt als Material für ein Substrat verwendet werden kann.
Andererseits wurde bei dem erfindungsgemäßen Sinterkörper keine YN-Auskristallisation oder eine andere zweite Phase festgestellt, sondern Aluminiumnitrid-Teilchen waren homogen darin vorhanden.

Beispiel 5

Eine Pulvermischung, die durch Zugeben von 1,5 Gew.-% CaO-Pulver zu Aluminiumnitrid-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,4 um und einem Sauerstoffgehalt von 1,4 Gew.-% gebildet wurde, wurde preßgeformt, um ein Formteil von 35 mm x 35 mm x 1,0 mm zu erhalten. Dieses Formteil wurde in einem Luftstrom bei einer Temperatur von 2000ºC 10 Stunden lang gesintert, um einen Sinterkörper mit einer relativen Dichte von 100%, einer Wärmeleitfähigkeit von 210 W/mK, einer absoluten Dielektrizitätskonstante von 8 bei 10 MHz und von 7,3 bei 10 GHz, einem Sauerstoffgehalt von 0,2 Gew.-% und einem Ca-Gehalt von 0,1 Gew.-% zu erhalten. Ein so erhaltener Sinterkörper hat eine äußerst unregelmäßige Sinteroberfläche mit einer Oberflächenrauheit von 10 um in Rmax. Es war also unmöglich, diesen Sinterkörper als Werkstoff für ein Substrat in einem derartigen Zustand der Sinteroberfläche zu verwenden.
Anstelle des CaO-Pulvers wurde Yttriumstearat von 1,5 Gew.-% (0,15 Gew.-% in Yttrium-Element-Überführung) zugegeben, um das Pulvergemisch zu erhalten, das gesintert wurde, um mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einen Sinterkörper herzustellen. Die Oberflächenrauheit einer gesinterten Oberfläche des Sinterkörpers betrug 4 m in Rmax und kann in dem Zustand der Sinteroberfläche als Werkstoff für ein Substrat verwendet werden.

Beispiel 6

Sinterkörper der Proben Nr. 10 und 11 in Tabelle 1 wurden unter Bedingungen von einer Ionenerzeugungsspannung von 8 KV, einem Ionenerzeugungsstrom von 0,4 mA, einem Einfallswinkel von 30º und einer Sputterzeit von 150 Minuten Ionenstrahlen ausgesetzt. Als Ergebnis wurde der Sinterkörper von Probe Nr. 10 nur 2 um tief gesputtert, während der Sinterkörper von Probe Nr. 11 11 um tief gesputtert wurde. So ergibt sich, daß der erfindungsgemäße gesinterte Aluminiumnitridkörper eine ausgezeichnete Sputterfestigkeit hat.

Beispiel 7

Jedes in Tabelle 3 gezeigte Sinterhilfsmittel und 5 Gew.-% Acrylharz, welches als Bildungshilfsmittel dient, werden zu Aluminiumnitrid-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,5 um und einem Sauerstoffgehalt von 1,0 Gew.-% zugegeben und in ausreichendem Maß miteinander vermischt. Das so erhaltene Pulvergemisch wird zu 35 mm x 35 mm x 3,0 mm Größe geformt. Dieses Formteil wurde im Stickstoffstrom bei einer Temperatur von 1950ºC 5 Stunden gesintert. Tabelle 3 zeigt Charakteristika für jeden so erhaltenen Sinterkörper. Es versteht sich, daß der erfindungsgemäße Sinterkörper eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat. Tabelle 3 Sinterhilfsmittel Charakteristische Daten des Sinterkörpers Bestandteil relative Dichte (%) Wärmeleitfähigkeit (W/mK) absolute Dielektrizitätskonstante (10MHz) absolute Dielektrizitätskonstante (10GHz) Oberflächenrauheit (u) Ce-Stearat Gd-Stearat Pr-Stearat Y-Stearat Y-Alkoxid * = Vergleichsbeispiel

Beispiel 8

Im Handel erhältliche Silberpaste, Goldpaste, Silber-Palladium-Paste oder dergleichen wurde per Siebdruck auf der Oberfläche eines gemäß der in Tabelle 1 gezeigten Probe 7 erhaltenen gesinterten Aluminiumnitridkörpers aufgebracht, um dann in der Atmosphäre bei einer Temperatur von 850 bis 950ºC gebrannt zu werden. Ein auf der Oberfläche eines so erhaltenen Sinterkörpers gebildetes Leitermuster hatte eine Haftfähigkeit von wenigstens 1 Kg/mm². So ergab sich, daß der erfindungsgemäße gesinterte Aluminiumnitridkörper als Leiterplatte verwendet werden kann.
Fig. 4 ist eine Draufsicht, die eine auf die obengenannte Weise hergestellte Leiterplatte zeigt. Bezugnehmend auf Fig. 4 wird ein Leitermuster 402 aus einer Metallpaste auf einer Oberfläche eines Aluminium-Sinterkörper-Substrats 401 gebildet.

Beispiel 9

Ähnlich wie im Beispiel 8 wurde eine hauptsächlich aus Wolfram oder Molybdän bestehende Paste per Siebdruck auf einem gesinterten Aluminiumnitridkörper aufgebracht, der dann in einem Stickstoff-Luft-Strom bei einer Temperatur von 1500ºC gebrannt wurde. Danach wurde eine Vernickelung durchgeführt und mit einer Kovarplatte hartgelötet, wodurch jegliche metallisierte Schicht mit hohem Schmelzpunkt eine hohe Haftfähigkeit von etwa 5 Kg/mm² zeigte.
Fig. 5A und 5B sind Schnittdarstellungen, die Keramikgehäuse für Halbleitervorrichtungen zeigen, für die das obige Beispiel angewendet wurde. Bezugnehmend auf jede dieser Figuren wird auf der Oberfläche eines Substrats 501 eines gesinterten Aluminiumnitridkörpers teilweise eine metallisierte Schicht 502 gebildet und ein Leiterrahmen 503 einer Kovarplatte wird durch ein Lötmetall oder dergleichen mit der metallisierten Schicht 502 hartgelötet, um mit ihr verbunden zu werden. Vorzugsweise wird ein Pufferteil 513 beispielsweise einer Kupferplatte, die auf ihrer Oberfläche mit einer Nickelüberzugsschicht versehen ist, zwischen der metallisierten Schicht 502 und dem Rahmen 503 dazwischengelegt, wie in Fig. 5B gezeigt ist. Ein Halbleiterelement 502, beispielsweise ein FET mit hoher Heizleistung wird auf einer vorgegebenen Position auf dem Substrat 501 des gesinterten Aluminiumnitridkörpers getragen und mit der metallisierten Schicht 502 oder dem Leiterrahmen 503 durch einen Verbindungsdraht 505 verbunden.
Weiterhin wird vorzugsweise ein Wärmeableiter 506 aus einer Wolframlegierung, beispielsweise einer Kupfer-Wolfram-Legierung, auf der Oberfläche des Substrats 101 des gesinterten Aluminiumnitridkörpers angebracht. Wie in Fig. 5B gezeigt ist, wird eine dünne Überzugsschicht 507 in der Verbindungsfläche zwischen dem gesinterten Aluminiumnitridkörper-Substrat 50-1 und dem Leiterrahmen 503 auf der metallisierten Schicht 502 gebildet, während der Leiterrahmen 503 durch einen Metallschicht 523 aus Kovar oder dergleichen und einer erforderlichenfalls auf deren äußeren Umfangsfläche vorgesehenen Überzugsschicht 508 gebildet ist, um die Benetzungseigenschaften eines Lötmetall-Werkstoffs 509 zu stabilisieren. "Kovar" ist ein Handelsname für eine Legierung aus Fe, 29 Gew.-% Ni und 17 Gew.-%Co.

Beispiel 10

Ein Aluminiumnitrid-Keramiksubstrat von 15 mm im Quadrat mit 0,9 mm Dicke wurde durch ein Herstellungsverfahren ähnlich dem von Probe Nr. 10 in Tabelle 1 erhalten. Wie in Fig. 6 gezeigt ist hatte ein derartiges Aluminiumnitrid- Keramiksubstrat 601a in seiner Mitte einen Hohlraum. Eine gold-metallisierte Schicht 602 wurde in dem Hohlraum gebildet und ein Silizium-Halbleiterelement 604 wurde durch Die-Bonding damit verbunden. Ein PbO-, B&sub2;O&sub3;-Glasdichtelement 605, das die Verbindung β-Spodumen-Zusammensetzung enthält, wurde in dem Umfangskantenbereich des Aluminiumnitrid-Keramiksubstrats 601a gefüllt. Ein Leiterrahmen 603 einer 42-Legierung (Fe mit 42 Gew.-% Legierung) wurde auf dem Glasdichtelement 605 vorgesehen. Eine Kappe 601b aus Aluminiumnitrid, deren Umfangskantenbereich mit einem Glasdichtelement 605 ähnlich dem Aluminiumnitrid-Keramiksubstrat 601a gefüllt war, wurde auf dem Leiterrahmen 605 befestigt. Ein Keramikgehäuse für eine so erhaltene Halbleitervorrichtung zeigte einen Wärmebeständigkeit von 20ºC/W. So war es möglich, den Temperaturanstieg des in dem Gehäuse getragenen Halbleiterelements ohne besonderen Wärmeableitmechanismus zu unterdrücken.

Claims

1. Wärmeleitender gesinterter Aluminiumnitridkörper mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 180 W/mK, der hautpsächlich aus Aluminiumnitrid zusammengesetzt ist, 0,01 bis 1,0 Gew.-% eines Seltenerdelements, 0,001 bis 0,5 Gew.-% Sauerstoff und 0,001 bis 0,1 Gew.-% Kohlenstoff enthält, wobei das Verhältnis des Kohlenstoffgehalts zu dem des Seltenerdelements 1/100 bis 1/10 ist, und Aluminiumnitrid-Teilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von wenigstens 5 Mikrometern und zwischen den Aluminiumnitrid-Teilchen existierende intergranulare Phasen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die intergranularen Phasen eine Dicke von nicht mehr als 1 Mikrometer haben und ein Seltenerdelement, Sauerstoff und Stickstoff enthalten, und daß der Sinterkörper eine Oberflächenrauheit von nicht mehr als 5 Mikrometern in Rmax im Zustand der Sinteroberfläche hat.

2. Gesinterter Aluminiumnitridkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die intergranularen Phasen, die ein Seltenerdelement, Aluminium, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff enthalten, in dem Sinterkörper in einem Verhältnis von nicht mehr als 0,9 Vol.-% vorhanden sind.

3. Gesinterter Aluminiumnitridkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, der unter einer hohen Frequenz von 10 GHz eine absolute Dielektrizitätskonstante von weniger als 7,6 hat.

4. Gesinterter Aluminiumnitridkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante des C-Achsen-Gitters der Aluminiumnitrid-Teilchen wenigstens 4,9800 Å beträgt.

5. Aluminiumnitrid-Leiterplatte, die aufweist:

ein Substrat (401), das einen wärmeleitenden gesinterten Aluminiumnitridkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4 enthält und eine Hauptoberfläche hat, und ein Schaltmuster (402) aus leitender Paste, das auf der Hauptoberfläche des Substrats gebildet ist.

6. Aluminiumnitrid-Leiterplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Paste wenigstens ein aus einer Gruppe mit Silber, Gold, Palladium und Kupfer bestehenden Gruppe ausgewähltes Metall enthält.

7. Aluminiumnitrid-Leiterplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Paste entweder Wolfram oder Molybdän enthält.

8. Gehäuse für eine Halbleitervorrichtung, die aufweist: ein Substrat (501), das einen wärmeleitenden gesinterten Aluminiumnitridkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist und eine Hauptoberfläche hat; ein auf der Hauptoberfläche getragenes Halbleiterelement (504); und einen mit der Hauptoberfläche des Substrats verbundenen Leiterrahmen (503).

9. Gehäuse für eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, das weiterhin einen mit dem Substrat verbundenen Wärmeableiter (506) aufweist.

10. Gehäuse für eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterrahmen über ein spannungslösendes (513) Element auf dem Substrat verbunden ist.

11. Verfahren zum Herstellen eines wärmeleitenden gesinterten Aluminiumnitridkörpers von Anspruch 1, das die Schritte umfaßt:

- Herstellen von Aluminiumnitrid-Pulver (201);

- Zugeben von mindestens einem Seltenerd-Stearat oder einem Stearinsäure-Bestandteil, der ein Seltenerdelement enthält, zu dem Aluminiumnitrid- Pulver, so daß er bei der Seltenerdumwandlung 0,01 bis 1,0 Gew.-% des Bestandteils enthält, und homogenes Mischen derselben, um eine Pulvermischung zu erhalten;

- Formen der Pulvermischung, um ein Formteil zu erhalten;

- Sintern des Formteils bei einer Temperatur von 1500 bis 2200ºC in einer nicht-oxidierenden, Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre.

12. Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Aluminiumnitridkörpers nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens des Aluminiumnitrid-Pulvers die Herstellung von Aluminiumnitrid-Pulver mit einem Sauerstoffgehalt von nicht mehr als 2,0 Gew.-% und einer durchschnittlichen Teilchengröße von nicht mehr als 1,0 um umfaßt.

13. Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Aluminiumnitridkörpers nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens des Aluminiumnitrid-Pulvers das Herstellen von Aluminiumnitrid-Pulver durch Reduktions-Nitrierung von Aluminiumoxid- Pulver umfaßt.

14. Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Aluminiumnitridkörpers nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Sinterns des Formkörpers einen Schritt des Sinterns des Formkörpers bei einer Temperatur von 1800 bis 2100ºC für wenigstens 5 Stunden umfaßt, um ein Teilchenwachstum zu bewirken, bis die durchschnittliche Teilchengröße der Aluminiumnitrid-Teilchen 5 um übersteigt.