JPH0131697B2

JPH0131697B2 -

Info

Publication number: JPH0131697B2
Application number: JP57197765A
Authority: JP
Inventors: Akira Enomoto; Hidetoshi Yamauchi; Shoji Tanigawa
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1982-11-12
Filing date: 1982-11-12
Publication date: 1989-06-27
Also published as: JPS5988851A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、集積回路用基板あるいはICパツケ
ージ用材料として用いられる電子回路用炭化珪素
質基板の製造方法に係り、特に本発明は、炭化珪
素質薄板の表面にセラミツクス薄板が接合されて
なる電子回路用炭化珪素質基板の製造方法に関す
る。近年、電子工業技術の進歩に伴い、電子機器に
対する高密度化あるいは演算機能の高速化が進め
られている。その結果、集積回路内における発熱
量が増加するため、集積回路の性能を確保し、高
い信頼性を維持することが困難になるという問題
が生じる。したがつて、集積回路用基板あるいは
ICパツケージ用材料としての電子回路用基板に
は電気的絶縁性、気密性、機械的強度などの特性
に加えて、放熱特性に優れることが要求されてい
る。ところで、従来電子回路用基板としては種々の
ものが知られ、実用化されており、特に信頼性の
要求される用途に対しては、主としてアルミナ焼
結体基板（以下アルミナ焼結体基板を単にアルミ
ナ基板と称す）が使用されている。しかしなが
ら、アルミナ基板は熱伝導率が低く、集積回路内
において発生した熱の放散特性に劣るため、電子
機器の高密度化あるいは、演算機能の高速化を進
める上で極めて大きな障害となつており、また、
アルミナ基板は熱膨張率が通常集積回路として使
用されるシリコンチツプの熱膨張率と大きく異な
るため直接基板上にシリコンチツプを接着して使
用することが困難である。前記熱の放散特性における問題を解決するため
に、従来ベリリアあるいはホーロー等を用いた基
板が検討されている。しかしながら、前者のベリ
リア基板はそのベリリアの有する毒性のために製
造および取扱いが困難でしかも高価である欠点を
有し、一方後者のホーロー基板は金属板を基材と
するためめ熱膨張率が大きく、またフリツトがド
グボーン構造になり易く、さらに印刷してからの
切断が困難であるばかりでなく、ホーローにクラ
ツクがはいるのでレーザートリミングができない
欠点があつた。上述の如き欠点を解決するために、特開昭56−
66086号公報に、「炭化ケイ素を主成分とし、これ
に酸化ベリリウム、窒化ホウ素の少なくとも１種
を含む焼結体から成る電気絶縁用基体」に係る発
明が開示されている。しかしながら、この電気絶
縁用基体はホツトプレス法で焼結されるため、量
産が困難でしかも高価であり、さらに酸化ベリリ
ウムを含有する場合には、ベリリウムの毒性によ
る問題を有している。また、本発明者らは炭化珪素焼結体を電子回路
用基板として適用すべく、炭化珪素焼結体に電気
的絶縁性を付与する方法について種々研究し、先
に特願昭56−209991号により、「酸化アルミニウ
ムと二酸化珪素との共融生成酸化物を主成分とす
る密着性に優れた絶縁性表面被膜を有する炭化珪
素質基板」およびその製造方法を、特願昭56−
209992号により、「炭化珪素焼結体の表面にSiO₂
とP₂O₅、B₂O₃、GeO₂、As₂O₃、Sb₂O₃、Bi₂O₃、
V₂O₃、ZnO、PbO、Pb₃O₄、PbO₂、CdO、
Na₂O、K₂O、Li₂O、CaO、MgO、BaO、SrOの
なかから選ばれるいずれか少なくとも１種との共
融生成酸化物を主成分とする絶縁性被膜を有する
炭化珪素質基板」およびその製造方法を、また特
願昭57−48958号により、「炭化珪素質基板上に下
記の溶着層(イ)を有し、前記溶着層(イ)上に下記の溶
着層(ロ)を有することを特徴とする印加電圧が25V
の場合の絶縁抵抗値が３×10⁹Ω以上である炭化
珪素質基板。(イ)酸化アルミニウムと二酸化珪素と
を主成分とする溶着層。(ロ)アルミニウム、珪素、
リン、ホウ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモ
ン、ビスマス、バナジウム、亜鉛、カドミウム、
鉛、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウ
ム、マグネシウム、バリウム、ストロンチウムよ
り選ばれるいずれか少なくとも２種の酸化物を主
成分とする溶着層。」およびその製造方法に係る
発明を提案した。ところで、酸化物絶縁性被膜層を形成すること
により電気絶縁性を付与した炭化珪素質基板は炭
化珪素が半導体的な特性を有しており、アルミナ
基板に比較して誘電率の影響を受け易く信号伝搬
速度が遅くなるため、前記酸化物絶縁性被膜層を
厚くして静電容量を小さくすることが要求されて
いる。しかしながら、前記酸化物絶縁性被膜層は
余り厚くすると被膜層と炭化珪素との熱膨張率の
差により、クラツク等の欠陥が生じ易く、場合に
よつては剥離するため、欠陥のない厚い酸化物絶
縁性被膜層を形成することは困難であつた。ところで、電子回路用基板には他の回路部品と
の接続用として一般にリードピンが設けられる。
前記リードピンには取扱い時において比較的大き
な応力が加わる場合があるため、容易に外れるこ
とのない程度の接合強度が要求される。しかしな
がら、前記応力はリードピンの接合部付近に集中
するため、前述の如き酸化物絶縁性被膜層にリー
ドピンを接合すると、被膜層と炭化珪素の接合面
から破壊することが多く、強い接合強度を有する
リードピンを設けることは困難であつた。本発明は、従来知られた炭化珪素質基板製造技
術の有する諸欠点を除去改善した電子回路用炭化
珪素質基板の製造方法を提供することを目的と
し、 (a) 炭化珪素質薄板を酸化性雰囲気中で加熱する
手段 (b) 炭化珪素質薄板の表面にAl、Si、Ｐ、Ｂ、
Ge、As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、Cd、Pb、Na、
Ｋ、Li、Be、Ca、Mg、Ba、SrあるいはZrよ
り選ばれる元素あるいはそれらの化合物のいず
れか少なくとも１種を主成分とする組成物を塗
布した後、炭化珪素質薄板を酸化性雰囲気中で
加熱する手段上記(a)、(b)のいずれかの手段により炭化珪素質
薄板の表面に酸化被膜層を形成させ、次いで酸化
被膜層上あるいはセラミツクス薄板の少なくとも
いずれかにAl、Si、Ｐ、Ｂ、Ge、As、Sb、Bi、
Ｖ、Zn、Cd、Pb、Na、Ｋ、Li、Be、Ca、Mg、
Ba、SrあるいはZrより選ばれる元素あるいはそ
れらの化合物のいずれか少なくとも１種を含有す
る接合剤組成物を塗布した後、炭化珪素質薄板と
セラミツクス薄板を重ねて250〜1200℃の温度範
囲内に加熱することにより、炭化珪素質薄板とセ
ラミツクス薄板との間にAl、Si、Ｐ、Ｂ、Ge、
As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、Cd、Pb、Na、Ｋ、Li、
Be、Ca、Mg、Ba、SrあるいはZrより選ばれる
いずれか少なくとも２種の酸化物を主成分とする
溶着層を形成せしめて接合させることを特徴とす
る電気的絶縁性に優れた電子回路用炭化珪素質基
板の製造方法によつて前記目的を達成することが
できる。次に本発明を詳細に説明する。本発明者らは前記炭化珪素質基板の電気的絶縁
性、静電特性およびリードピンの接合性について
種々研究を重ねた結果、炭化珪素質薄板にセラミ
ツクス薄板を接合せしめて第１図に示す如き積層
構造とすることにより、前記諸欠点を解決するこ
とのできることを新規に知見し、本発明を完成し
た。すなわち、炭化珪素質基板にセラミツクス薄板
を接合せしめた積層構造とすることにより、極め
て安定した電気的絶縁性、十分に低い静電容量お
よび優れたリードピンとの接合性等の特性を有す
る炭化珪素質基板となすことのできることに想到
し、電子回路用基板として極めて優れた特性を有
する炭化珪素質基板を得た。本発明の製造方法によつて得られる炭化珪素質
基板は炭化珪素質薄板の表面に10⁶Ωcm以上の体
積固有抵抗率を有するセラミツク薄板が接合され
てなる積層構造を有することが必要である。その
理由は、炭化珪素質薄板の表面に10⁶Ωcm以上の
体積固有抵抗率を有するセラミツクス薄板が接合
されてなる積層構造を有する炭化珪素質基板は、
高い印加電圧の条件下においても信頼性に優れた
電気的絶縁性を有し、しかも静電容量が小さく、
さらに他の回路部品との接続用として設けられる
リードピンとの接合性に極めて優れるからであ
る。また前記セラミツクス薄板が10⁶Ωcm以上の
体積固有抵抗率を有するものであることが必要な
理由は、前記炭化珪素質基板には通常、印刷、焼
着あるいはエツチング等の手段によつて電気回路
が設けられるが、前記セラミツクス薄板の体積固
有抵抗率が10⁶Ωcmより低いと電気的絶縁性を維
持することができず、回路内において短絡状態と
なるため回路機能が正常に働かないからであり、
より高い信頼性が要求されるような場合には10⁸
Ωcm以上の体積固有抵抗率を有するセラミツクス
薄板であることが有利である。前記の基板を主として構成する炭化珪素質薄板
とセラミツクス薄板はAl、Si、Ｐ、Ｂ、Ge、
As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、Cd、Pb、Na、Ｋ、Li、
Be、Ca、Mg、Ba、SrあるいはZrより選ばれる
いずれか少なくとも１種の酸化物を主成分とする
接合層によつて強固に接合されている。前記接合層は酸化被膜層とAl、Si、Ｐ、Ｂ、
Ge、As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、Cd、Pb、Na、Ｋ、
Li、Be、Ca、Mg、Ba、SrあるいはZrより選ば
れるいずれか少なくとも２種の酸化物を主成分と
する溶着層とからなり、酸化被膜層は炭化珪素質
薄板の表面に形成されており、溶着層は酸化被膜
層とセラミツクス薄板を溶着させてなるものであ
ることが好ましい。その理由は、前記酸化被膜層
は炭化珪素質薄板の表面を酸化せしめることによ
つて形成されるものであり、炭化珪素質薄板と入
り組んだ遷移層によつて炭化珪素質薄板と極めて
強固に接合されており、さらに前記溶着層を構成
する酸化物との濡れ性が極めて良好で、酸化被膜
層と溶着層とが共融層を形成して一体化するた
め、炭化珪素質薄板とセラミツクス薄板との接合
性を著しく良好にすることができるからである。前記接合層の熱膨張係数は2.9×10^-6〜4.9×
10^-6／℃の範囲内であることが有利である。その
理由は前記熱膨張係数が前記範囲内でないと、炭
化珪素質薄板と前記接合層との熱膨張差が大き
く、温度サイクルあるいはサーマルシヨツクなど
による熱ストレスによつて接合層が破壊され易
く、炭化珪素質薄板とセラミツクス薄板との接合
性に劣るためである。前記接合層の軟化点は400℃以上であることが
好ましい。その理由はチツプを基板に載置して固
定するダイボンデイング工程において一般的に用
いられる放熱性、耐熱性およびオーミツクコンタ
クト性などに優れたAu―Si共晶合金法の作業温
度が400℃前後であること、また基板の気密封止
工程において広く用いられる電気的絶縁性および
金属、ガラス、セラミツクスなどの濡れ性に優れ
た低融点ガラス法の作業温度が400〜500℃である
ことから、前記記接合層の軟化点が400℃以上で
あれば前記炭化珪素質薄板とセラミツクス薄板と
の接合性を劣化させることなくチツプをダイボン
デイングしたり、基板の気密封止を行なうことが
できるからである。前記酸化被膜層の膜厚は0.01〜25μmの範囲内
であることが有利である。その理由は前記膜厚が
0.01μmより薄いと入り組んだ遷移層の形成が不
充分になるばかりでなく、前記酸化被膜層と溶着
層との共融層の形成も不充分になるため、炭化珪
素質薄板と接合層との接合性をそれ程改善するこ
とができず、一方25μmより厚い酸化被膜層は形
成せしめるのに極めて長時間を要し、効率的でな
いからであり、なかでも0.1〜10μmの範囲内で最
適な結果が得られる。前記酸化被膜層は比較的厚い膜厚でしかも緻密
さが要求されるような場合には酸化アルミニウム
を含有させて前記酸化被膜層が形成される際のク
リストバライト化を防止することが有利であり、
前記酸化被膜層に含有される酸化アルミニウムと
二酸化珪素のAl₂O₃／SiO₂モル比を0.024〜1.8の
範囲内とすることが有効である。前記酸化被膜層と溶着層よりなる接合層の厚さ
は１〜500μmの範囲内であることが好ましい。そ
の理由は、前記接合層の厚さが1μmより薄いと前
記炭化珪素質薄板とセラミツクス薄板との接合強
度を十分に得ることができず、一方500μmより厚
いと接合層と炭化珪素質薄板あるいは接合層とセ
ラミツクス薄板との熱膨張率の差に基づく影響が
顕著になり易く、セラミツクス薄板と炭化珪素質
薄板が剥離し易くなるからであり、前記接合層の
厚さは３〜200μmの範囲内で最も好適な結果が得
られる。前記セラミツクス薄板は電気的絶縁性に優れ、
かつ誘電率の低いセラミツクスであることが重要
であり、アルミナ、ムライト、シリマナイト、コ
ージエライト、ジルコニア、ステアタイト、スピ
ネル、フオルステライト、マグネシア、リシア、
チタニア、サイアロン、窒化珪素あるいは窒化ホ
ウ素より選ばれるいずれか少なくとも１種を主成
分とするセラミツクスであることが好ましく、な
かでもムライト、シリマナイト、コージエライ
ト、サイアロン、窒化珪素等はその熱膨張率が炭
化珪素の熱膨張率に比較的近いことから温度サイ
クルあるいはサーマルシヨツクなどによつて生ず
る熱ストレスが小さく、炭化珪素質薄板との接合
性に優れるためより好適である。前記セラミツクス薄板の厚さは0.05mm以上であ
ることが好ましい。その理由はセラミツクス薄板
の厚さは電子部品の小型化や軽量化を進めたり、
放熱特性を向上せしめる上でなるべく薄い方が好
ましいが、その厚さが0.05mmより薄いと、印加電
圧が高い場合における電気的絶縁性が低下した
り、静電容量が大きくなり、基板としての機能性
が劣化するからである。前記セラミツクス薄板は基板上にチツプが載置
されるようチツプ載置用開口部を有するものであ
ることが好ましい。その理由は、チツプ載置用開
口部を有するセラミツクス薄板が炭化珪素質薄板
の表面に接合された基板には、チツプがセラミツ
クス薄板を介することなく炭化珪素質薄板の表面
に直接接合されることからチツプで発生した熱は
直ちに炭化珪素質薄板に伝わり優れた放熱特性を
示し、また炭化珪素質薄板とチツプの熱膨張率が
ほぼ同じであることから温度サイクルあるいは、
サーマルシヨツクなどによる熱ストレスが殆ど生
じないためチツプが剥離したり、破損したりする
ことがなく極めて信頼性の高い接合を得ることの
できる利点を有するからである。本発明において、前記炭化珪素質薄板の厚さは
0.1〜30mmの範囲内であることが有利である。そ
の理由は、前記炭化珪素質薄板の厚さは電子部品
の小型化を進めたり、放熱性を向上せしめる上で
なるべく薄いことが好ましいが、その厚さが0.1
mmより薄いと、炭化珪素質薄板自体の強度が弱く
取扱い性に劣り、一方30mmより厚いと電子部品の
小型化が困難であるばかりでなく、基板に要する
費用が高くなるため不経済であるからである。以下に、本発明の炭化珪素質基板の製造方法に
ついて詳しく説明する。本発明によれば、(a)炭化珪素質薄板を酸化性雰
囲気中で加熱する手段、(b)炭化珪素質薄板の表面
にAl、Si、Ｐ、Ｂ、Ge、As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、
Cd、Pb、Na、Ｋ、Li、Be、Ca、Mg、Ba、Sr
あるいはZrより選ばれる元素あるいはそれらの
化合物のいずれか少なくとも１種を主成分とする
組成物を塗布した後、炭化珪素質薄板を酸化性雰
囲気中で加熱する手段、上記(a)、(b)のいずれかの
手段により炭化珪素質薄板の表面に酸化被膜層を
形成させ、次いで酸化被膜層上あるいはセラミツ
クス薄板の少なくともいずれかにAl、Si、Ｐ、
Ｂ、Ge、As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、Cd、Pb、Na、
Ｋ、Li、Be、Ca、Mg、Ba、SrあるいはZrより
選ばれる元素あるいはそれらの化合物のいずれか
少なくとも１種を含有する接合剤組成物を塗布し
た後、炭化珪素質薄板とセラミツクス薄板を重ね
て250〜1200℃の温度範囲内に加熱することによ
り、炭化珪素質薄板とセラミツクス薄板との間に
Al、Si、Ｐ、Ｂ、Ge、As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、
Cd、Pb、Na、Ｋ、Li、Be、Ca、Mg、Ba、Sr
あるいはZrより選ばれるいずれか少なくとも２
種の酸化物を主成分とする溶着層を形成せしめて
接合させることによつて電気的絶縁性に優れた電
子回路用炭化珪素質基板が製造される。本発明によれば、炭化珪素質薄板を酸化性雰囲
気中で加熱して酸化被膜層を形成することが必要
である。その理由は、炭化珪素質薄板を酸化性雰
囲気中で加熱することによつて、炭化珪素質薄板
の表面に入り組んだ遷移層を有する酸化被膜層を
形成して溶着層を構成する酸化物との濡れ性を改
善することができ、酸化被膜層と溶着層とを共融
層によつて一体化させることができるため、極め
て均一でしかも密着性に優れた接合層となすこと
ができるからである。前記炭化珪素質薄板を酸化性雰囲気中で加熱す
ることによつて、炭化珪素質薄板と接合層との密
着性が著しく改善される機構は、炭化珪素質薄板
の表面に付着している異物、例えば遊離炭素等の
不純物が除去されること、あるいは炭化珪素質薄
板の表面が酸化されることによつてミクロ的に粗
化された状態となり、接合層との接合面積を著し
く増大させることができ、炭化珪素質薄板と接合
層とが入り組んだ遷移層によつて接合されること
によるものと推察される。本発明によれば、炭化珪素質薄板の表面に酸化
被膜層を形成させる手段としては、前記(a)あるい
は(b)のいずれの手段をも有利に適用できるが、特
に均一で極めて緻密な酸化被膜層が要求される場
合には(b)の手段によることが必要である。(b)の手
段によつて均一で極めて緻密な酸化被膜層を形成
できる機構は、炭化珪素質薄板の表面に前記組成
物を塗布した後、酸化性雰囲気中で加熱すること
によつて炭化珪素質薄板の表面に前記組成物を酸
化物の状態で存在させて炭化珪素質薄板の表面を
酸化せしめることができ、炭化珪素質薄板の酸化
によつて生成するSiO₂のクリストバライト化を
防止することができることによるものと考えられ
る。なお、さらに均一で緻密な酸化被膜層が要求
されるような場合には、前記SiO₂のクリストバ
ライト化を防止する効果が顕著な酸化アルミニウ
ムを共融させることが有効であり、前記酸化被膜
層が形成される際の酸化性雰囲気中でアルミニウ
ムを酸化物の状態で供給できるAlあるいはその
化合物のいずれか少なくとも１種を含有する組成
物をAl₂O₃に換算して0.004〜2.9mg／cm²の割合で
塗布することが有利である。前記Alあるいはそ
の化合物としては種々の物質を使用することがで
きるが、なかでもアルミナゾルは極めて微細で反
応性の高い酸化アルミニウムを供給することがで
き最も好適である。本発明によれば、前記酸化性雰囲気中における
加熱温度750〜1650℃の範囲内であることが好ま
しく、少なくとも10分間前記範囲内の温度に加熱
することが有利である。その理由は、前記加熱温
度が750℃より低いと炭化珪素質薄板の酸化速度
が遅く効率的に酸化被膜層を生成せしめることが
困難であり、一方1650℃より高いと酸化速度が著
しく速く酸化被膜層を目的とする膜厚に制御する
ことが困難であるばかりでなく炭化珪素の酸化の
際に生ずるCOガス等によつて前記酸化被膜層と
炭化珪素質薄板の間に気泡が生成するため密着性
が劣化するからである。また少なくとも10分間前
記範囲内の温度に加熱することが有利である理由
は加熱時間が10分間より短かいと充分に信頼性の
高い酸化被膜層を得ることが困難であるからであ
る。なお、前記加熱温度は900〜1450℃の範囲で
最もよい結果を得ることができる。本発明によれば、酸化被膜層上あるいはセラミ
ツクス薄板の少なくともいずれかにAl、Si、Ｐ、
Ｂ、Ge、As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、Cd、Pb、Na、
Ｋ、Li、Be、Ca、Mg、Ba、SrあるいはZrより
選ばれる元素あるいはそれらの化合物のいずれか
少なくとも１種を含有する接合剤組成物を塗布し
た後、炭化珪素質薄板とセラミツクス薄板を重ね
て250〜1200℃の温度範囲内に加熱することによ
り、炭化珪素質薄板とセラミツクス薄板との間に
Al、Si、Ｐ、Ｂ、Ge、As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、
Cd、Pb、Na、Ｋ、Li、Be、Ca、Mg、Ba、Sr
あるいはZrより選ばれるいずれか少なくとも２
種の酸化物を主成分とする溶着層を形成せしめて
接合させることによつて電気的絶縁性に優れた電
子回路用炭化珪素質基板を製造することができ
る。前記溶着層を形成せしめる際の加熱温度を250
〜1200℃の範囲内とする理由は、前記温度が250
℃より低いと酸化被膜層と溶着層とを相互に共融
せしめて均一な接合層となすことが困難であり、
一方1200℃より高いと接合剤組成物より生成する
酸化物の粘性が著しく低下するため均一な接合層
となすことが困難になるからである。なお、前記
加熱温度は300〜1100℃の範囲内で最もよい結果
を得ることができる。本発明によれば、前記セラミツクス薄板はアル
ミナ、ムライト、シリマナイト、ジルコニア、ス
テアタイト、スピネル、フオルステライト、マグ
ネシア、リシア、チタニア、サイアロン、窒化珪
素あるいは窒化ホウ素より選ばれるいずれか少な
くとも１種を主成分とするとセラミツクスである
ことが好ましいが、特に窒化珪素あるいは窒化ホ
ウ素を主成分とするセラミツクス薄板を使用する
に際しては、あらかじめそれらの表面を酸化処理
して酸化物被膜層を形成させてから使用すること
が有利である。本発明によれば、基板上にチツプが載置される
ようチツプ載置用開口部を有するセラミツクス薄
板を炭化珪素質薄板の表面に接合することが好ま
しいが、前記チツプ載置用開口部を有するセラミ
ツクス薄板は、例えばグリーンシートを打抜きな
どいわゆる生加工した後焼成する方法、チツプ載
置用開口部を有する生成形体を成形することので
きる押し型で成形した後焼成する方法、あるいは
一旦焼成された薄板を超音波加工法などにより加
工する方法によつて製造することができる。なお、本発明によれば、さらに高密度化するこ
とを目的として前記セラミツクス薄板の上にさら
に接合層を介してセラミツクス薄板を２枚以上積
層した構造とすることもできる。次に本発明を実施例について説明する。実施例１炭化珪素質薄板はホウ素を1.0重量％、遊離炭
素を2.0重量％含有し、3.1g／cm³の密度を有する
炭化珪素無加圧焼結体であつて、30×30×２mmの
薄板状のものをあらかじめポリツシング加工し、
最終的に＃1200砥石で表面仕上げをし、次いでア
セトン中で煮沸して脱脂処理したものを使用し
た。塩化カルシウム1.6gをアルミナゾル１重量％水
溶液100mlに溶解させた水溶液中に前記炭化珪素
質薄板を浸漬した後、乾燥器中に装入し110℃で
１時間乾燥した。前記炭化珪素質薄板の表面には
Al₂O₃に換算して約0.04mg／cm²のアルミナゾルと
CaOに換算して約0.07mg／cm²の塩化カルシウムが
存在していた。次いで、前記炭化珪素質薄板を内径が70mmの管
状炉に装入し酸化処理を行なつた。前記酸化処理
は酸素ガスを3l／minの割合で前記管状炉中へ装
入し1400℃で１時間加熱することにより行なつ
た。得られた酸化被膜層は透明なガラス状であり、
その膜厚は約0.9μmで平滑な表面性状を有してい
た。なお、この酸化被膜層のAl₂O₃／SiO₂モル比
は0.30であつた。さらに、前記酸化被膜層上にSiO₂とAl₂O₃と
PbOとがモル比で72：10：15に配合された組成物
を主成分とする接合剤組成物をスクリーン印刷法
によつてセラミツクス薄板の接合される面に塗布
し、120℃で30分間乾燥した。前記炭化珪素質薄板に30×30×１mmの薄板状で
第２図に示した如きチツプ載置用開口部を有する
ムライト薄板を重ね、焼成炉に装入し10℃／min
で昇温し、最高850℃で30分間保持した後室温ま
で徐冷し、第１図に示した如き積層構造を有する
炭化珪素質基板を得た。得られた炭化珪素質基板の接合層の厚さは約
30μmであり、ピンホール等の欠陥もほとんど観
察されず、前記炭化珪素質薄板とムライト薄板は
極めて強固に密着していた。前記炭化珪素質基板のムライト薄板が接合され
た箇所における絶縁抵抗は印加電圧が100Vの場
合10¹⁴Ω以上、耐電圧は13KV、静電容量は
0.9PFであつた。なお、前記絶縁抵抗はJIS―Ｃ
―5012の7.3に耐電圧はJIS―Ｃ―2110の8.3に基
づいて測定し、静電容量は第３図に示す如く、銀
ペーストを用いてムライト薄板上に測定用の電極
を印刷し、1MHzの周波数における両電極間の静
電容量を測定した。実施例２実施例１と同様にして表面仕上げおよび脱酸処
理を施した炭化珪素質薄板を実施例１で使用した
管状炉中に装入し、実施例１と同様の条件で酸化
処理した。前記処理によつて炭化珪素質薄板の表
面に厚さ約0.05μmのSiO₂被膜よりなる酸化被膜
層を得た。次いで、実施例１と同様にして炭化珪素薄板に
ムライト薄板を接合した。得られた炭化珪素質基板の特性は実施例１と同
様の方法で測定し、第１表に示した。

【表】実施例３実施例１とほぼ同様であるが、第１表に示した
セラミツクス薄板を使用し、接合層の厚さを第１
表に示した如く変化させて炭化珪素質基板を得
た。得られた炭化珪素質基板の特性は実施例１と同
様の方法で測定し、第１表に示した。実施例４実施例１と同様にして酸化被膜層を形成させた
炭化珪素質薄板上にSiO₂とB₂O₃とPbOとAl₂O₃
とがモル比で52：62：４：６に配合された組成物
を主成分とする接合剤組成物をスクリーン印刷法
によつて塗布し、100℃で２時間乾燥した。前記接合剤組成物を塗布した炭化珪素質薄板に
シリマナイト薄板を重ね、実施例１と同様である
が、加熱温度を900℃に高めて炭化珪素質基板を
得た。得られた炭化珪素質基板の特性は実施例１と同
様の方法で測定し、第１表に示した。実施例５実施例４と同様であるが、接合剤組成物として
SiO₂とB₂O₃とAl₂O₃とがモル比で67：100：１に
配合された組成物を主成分とする接合剤組成物、
セラミツクス薄板としてアルミナ薄板を使用し、
加熱温度を1000℃に高めて炭化珪素質基板を得
た。得られた炭化珪素質基板の特性は実施例１と同
様の方法で測定し、第１表に示した。実施例６実施例１と同様の方法であるが、セラミツクス
ス薄板として、表面に厚さ0.05μmのSiO₂被膜を
形成した窒化珪素薄板を使用し、前記窒化珪素薄
板のSiO₂被膜上にSiO₂とB₂O₃とAl₂O₃とK₂Oと
がモル比で33：11：３：２に配合された接合剤組
成物を塗布した後、炭化珪素質薄板と窒化珪素薄
板を重ね、実施例１と同様であるが、加熱温度を
900℃に高めて炭化珪素質基板を得た。得られた炭化珪素質基板の特性は実施例１と同
様の方法で測定し、第１表に示した。実施例７実施例１とほぼ同様の方法であるが、炭化珪素
質基板に第２表に示す如き物質を含有しているア
ルミナゾル１重量％水溶液を塗布して酸化物被膜
層を形成し、炭化珪素質基板を得た。乾燥後の炭化珪素質基板の表面に存在する各物
質量の酸化物に換算した値および得られた酸化物
被膜層の厚さを第２表に示した。

【表】＊上記塗布量は酸化物に換算した重量である。
得られた炭化珪素質基板の電気的特性はいずれ
も絶縁抵抗値が10¹³Ω以上、耐電圧が12KV以上、
静電容量が1.1pF以下であり、しかも炭化珪素質
薄板とムライト薄板との接合性も極めて良好であ
つた。実施例８実施例１とほぼ同様であるが、セラミツクスス
薄板としてコージエライト、ジルコニア、ステア
タイト、スピネル、フオルステライト、マグネシ
ア、リシア、チタニアおよびサイアロンを使用し
て炭化珪素質基板を得た。得られた炭化珪素質基板の電気的特性はいずれ
も絶縁抵抗値が10¹³Ω以上、耐電圧が12KV以上、
静電容量が2.5pF以下であり、しかも炭化珪素質
薄板とセラミツクスス薄板との接合性も良好であ
つた。以上述べた如く、本発明によれば、熱膨張率が
シリコンチツプとほぼ同じで、前記シリコンチツ
プを直接接合することができ、かつ放熱特性に優
れた炭化珪素質薄板を集積回路用基板あるいは
ICパツケージ用材料として極めて有利に適用で
き、しかも静電容量が著しく小さく極めて高い回
路機能を発揮することのできる炭化珪素質基板を
供給でき、産業上に寄与する効果は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１で製造した炭化珪
素質基板の積層構造を示す断面図、第２図は、本
発明の実施例１で使用したセラミツクスス薄板の
形状を示す模式図、第３図は、本発明の実施例１
で行なつた静電容量を測定するためにセラミツク
スス薄板上に銀ペーストで施した電極の形状を示
す図である。１…炭化珪素質薄板、２…酸化被膜層、３…溶
着層、４…セラミツクスス薄板、５…銀ペース
ト。

Claims

【特許請求の範囲】１ (a) 炭化珪素質薄板を酸化性雰囲気中で加熱
する手段 (b) 炭化珪素質薄板の表面にAl、Si、Ｐ、Ｂ、
Ge、As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、Cd、Pb、Na、
Ｋ、Li、Be、Ca、Mg、Ba、SrあるいはZrよ
り選ばれる元素あるいはそれらの化合物のいず
れか少なくとも１種を主成分とする組成物を塗
布した後、炭化珪素質薄板を酸化性雰囲気中で
加熱する手段上記(a)、(b)のいずれかの手段により炭化珪素質
薄板の表面に酸化被膜層を形成させ、次いで酸化
被膜層上あるいはセラミツクス薄板の少なくとも
いずれかにAl、Si、Ｐ、Ｂ、Ge、As、Sb、Bi、
Ｖ、Zn、Cd、Pb、Na、Ｋ、Li、Be、Ca、Mg、
Ba、SrあるいはZrより選ばれる元素あるいはそ
れらの化合物のいずれか少なくとも１種を含有す
る接合剤組成物を塗布した後、炭化珪素質薄板と
セラミツクス薄板を重ねて250〜1200℃の温度範
囲内に加熱することにより、炭化珪素質薄板とセ
ラミツクス薄板との間にAl、Si、Ｐ、Ｂ、Ge、
As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、Cd、Pb、Na、Ｋ、Li、
Be、Ca、Mg、Ba、SrあるいはZrより選ばれる
いずれか少なくとも２種の酸化物を主成分とする
溶着層を形成せしめて接合させることを特徴とす
る電気的絶縁性に優れた電子回路用炭化珪素質基
板の製造方法。２前記セラミツクス薄板はアルミナ、ムライ
ト、シリマナイト、ジルコニア、ステアタイト、
スピネル、フオルステライト、マグネシア、リシ
ア、チタニア、サイアロン、窒化珪素あるいは窒
化ホウ素より選ばれるいずれか少なくとも１種を
主成分とするとするセラミツクスである特許請求
の範囲第１項記載の製造方法。３前記セラミツクス薄板の厚さは少なくとも
0.05mmである特許請求の範囲第１あるいは２項記
載の製造方法。４前記(a)および(b)の手段における加熱温度は
750〜1650℃の温度範囲内である特許請求の範囲
第１〜３項のいずれかに記載の製造方法。５前記接合剤組成物を塗布した後、炭化珪素質
薄板とセラミツクス薄板を重ねて300〜1100℃温
度範囲内で加熱する特許請求の範囲第１〜４項の
いずれかに記載の製造方法。６基板上にチツプが載置されるようチツプ載置
用開口部を有するセラミツクス薄板を炭化珪素質
薄板の表面に接合する特許請求の範囲第１〜５項
のいずれかに記載の製造方法。