[發明專利]半導體元件及其制造方法

有效

• 申請號: 201680007338.7
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN107210105B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 深町浩平
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02;C04B35/468
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 馮雅;張佳鑫

一種半導體元件，它是包含含有陶瓷燒結體粒子的陶瓷坯體、配置在陶瓷坯體的兩端面的第一外部電極和第二外部電極的半導體元件，其中，陶瓷燒結體粒子是至少含有Ba和Ti的鈣鈦礦型化合物；陶瓷燒結體粒子的平均粒徑為0.4μm以上且1.0μm以下；陶瓷燒結體粒子的接觸率在45％以上，所述接觸率根據以掃描型電子顯微鏡對半導體元件的一截面中所選擇的一區域進行觀察所算出的存在于一區域內的陶瓷燒結體粒子的周長合計、存在于一區域內的孔的周長合計、一區域的外周長、以及存在于一區域內的陶瓷燒結體粒子的接觸長度的值而算出。

技術領域

本發明涉及半導體元件及其制造方法，特別涉及鈦酸鋇類半導體元件及其制造方法。

背景技術

鈦酸鋇類半導體瓷器因具有正的溫度特性，所以被廣泛用于正特性熱敏電阻(PTC熱敏電阻)等的半導體元件。

例如，在專利文獻1中記載有溫度特性功能復合粒子的制造方法，其特征在于，在由具有非線性溫度特性的半導體粒子構成的母粒子的表面非連續分散附著有由與該母粒子歐姆接觸的金屬粒子構成的粒子。專利文獻1記載的復合粒子不需要高溫燒結，使該復合粒子分散在溶劑后進行涂布、或者以壓粉體的方式，再通過進一步低溫加熱，可作為非線性溫度特性功能元件或者加熱器等使用。

在專利文獻2中記載了正特性熱敏電阻，其特征在于具有絕緣體陶瓷基板、熱敏電阻厚膜和至少一對電極，上述熱敏電阻厚膜形成在絕緣體陶瓷基板上，由半導體陶瓷燒結體構成且顯示正的電阻溫度特性，至少一對的上述電極與熱敏電阻厚膜連接且隔著上述熱敏電阻厚膜的至少一部分而相對，熱敏電阻厚膜的室溫下的電阻率不到10kΩ·cm。專利文獻2記載的正特性熱敏電阻能擴大構成熱敏電阻厚膜的半導體陶瓷中的晶粒之間的接觸面積，能實現低電阻化。

在專利文獻3中記載有平均瓷器粒徑在0.9μm以下的鈦酸鋇類半導體瓷器。在專利文獻3中記載了平均瓷器粒徑在上述范圍的鈦酸鋇類半導體瓷器在室溫下比電阻小且具有優異的耐電壓強度。在專利文獻3中記載有以下內容：上述鈦酸鋇類半導體瓷器通過粒徑在0.1μm以下，結晶結構為立方晶，晶格常數為4.020埃以上，以固溶有微量的半導體化劑的鈦酸鋇粉末、或者將該鈦酸鋇粉末焙燒而成的材料作為原料粉末，將其燒成而制得。

現有技術

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平9－100169號公報；

專利文獻2：國際公開第2012/111386號公報；

專利文獻3：日本專利特開平11－116327號公報。

發明內容

發明所要解決的技術問題

PTC熱敏電阻因對過電流的保護，所以被用于范圍廣泛種類的電子設備。伴隨著近年來的電子設備的高性能化，人們特別需要能應對大電流的PTC熱敏電阻，具有高耐電壓特性的PTC熱敏電阻元件的開發正在進行。為了提高PTC熱敏電阻的耐電壓特性，正在進行構成PTC熱敏電阻的半導體瓷器的微粒化(專利文獻3)。但是發明人研究后的結果表明：存在因微粒化，PTC熱敏電阻的室溫下的比電阻增高的問題。

另一方面，在專利文獻2中記載有通過擴大半導體陶瓷中的晶粒間的接觸面積來實現低電阻化。但是，專利文獻2所記載的晶粒具有平均粒徑2μm～38μm的大粒徑。

本發明以提供一種具有高耐電壓特性并且室溫下顯示低比電阻的半導體元件及其制造方法作為目的。

解決技術問題所采用的技術方案

本發明人為了達到上述目的，著眼于作為制造半導體元件所用的初始物質的鈣鈦礦型化合物粒子的物理性質，進行反復研究，其結果是發現了通過控制鈣鈦礦型化合物粒子的比表面積以及鈣鈦礦型化合物粒子的晶格的c軸長對a軸長的比(正方晶性)c/a就能兼顧構成半導體元件的陶瓷坯體所含的陶瓷燒結體粒子的微粒化以及提高陶瓷燒結體粒子的接觸率，進而完成了本發明。