JPH0254597A - 窒化アルミニウム基板の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム基板の製造方法Info
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- JPH0254597A JPH0254597A JP63205584A JP20558488A JPH0254597A JP H0254597 A JPH0254597 A JP H0254597A JP 63205584 A JP63205584 A JP 63205584A JP 20558488 A JP20558488 A JP 20558488A JP H0254597 A JPH0254597 A JP H0254597A
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/581—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on aluminium nitride
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
窒化アルミニウム基板の製造方法に関し、高純度で量産
性に優れた窒化アルミニウム基板を製造することを目的
とし、 窒化アルミニウムからなるグリーンシートを載置して焼
成する焼成治具が、溶融アルミナよりなる焼成治具を窒
化し、この表面を窒化アルミニウムに変質したものを使
用し、この変質治具の上に前記のグリンシートを載置し
、窒素気流中で焼成することで窒化アルミニウム基板の
製造方法を構成する。
性に優れた窒化アルミニウム基板を製造することを目的
とし、 窒化アルミニウムからなるグリーンシートを載置して焼
成する焼成治具が、溶融アルミナよりなる焼成治具を窒
化し、この表面を窒化アルミニウムに変質したものを使
用し、この変質治具の上に前記のグリンシートを載置し
、窒素気流中で焼成することで窒化アルミニウム基板の
製造方法を構成する。
本発明は窒化アルミニウム基板の製造方法に関する。
大量の情報を迅速に処理する必要から情報処理装置は小
形大容量化が行われており、この装置の主体を構成する
半導体装置は集積化が進み、ＬＳＩやＶＬＳＩが実用化
されている。
形大容量化が行われており、この装置の主体を構成する
半導体装置は集積化が進み、ＬＳＩやＶＬＳＩが実用化
されている。
こ−で、集積化は単位のトランジスタの小形化により行
われており、導体線路の最小幅として１μｍ程度のもの
が使用されている。
われており、導体線路の最小幅として１μｍ程度のもの
が使用されている。
一方、単位のトランジスタには従来どおりの電流がＯＮ
、 ＯＦＦされることから集積度の増大と共に発熱量も
増加し、１０ｍ＋ａ角のチップで消費電力は１０Ｗに及
んでいる。
、 ＯＦＦされることから集積度の増大と共に発熱量も
増加し、１０ｍ＋ａ角のチップで消費電力は１０Ｗに及
んでいる。
そのため、か＼るＬＳＩチップを多数配列して搭載する
多層配線基板の発熱量は膨大となる。
多層配線基板の発熱量は膨大となる。
こ＼で、半導体装置を信頼性よく安定に動作させるため
には半導体チップの温度を８５℃以下、最高でも１００
℃以下に維持することが必要である。
には半導体チップの温度を８５℃以下、最高でも１００
℃以下に維持することが必要である。
そのため、多層配線基板を構成する基板は耐熱性と熱伝
導性が優れていることが必要である。
導性が優れていることが必要である。
ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップを搭載する基板と
しては従来よりアルミナ（α−八β２０３）セラミ・ツ
ク基板が使用され、この基板を基本として冷却構造が考
えられている。
しては従来よりアルミナ（α−八β２０３）セラミ・ツ
ク基板が使用され、この基板を基本として冷却構造が考
えられている。
すなわち、アルミナよりなる多層セラミック基板の上に
ＬＳＩチップをマトリックス状に配列し、それぞれのチ
ップの上に空冷用に設けられているフィンに代えてベロ
ーズを設け、この中に水を循環させチップを冷却するこ
とが行われている。
ＬＳＩチップをマトリックス状に配列し、それぞれのチ
ップの上に空冷用に設けられているフィンに代えてベロ
ーズを設け、この中に水を循環させチップを冷却するこ
とが行われている。
また多層セラミック基板を底面とする密封構造体を作り
、低沸点冷媒を構造体の中に循環させて強制冷却するな
どの方法も試みられている。
、低沸点冷媒を構造体の中に循環させて強制冷却するな
どの方法も試みられている。
こ＼で、アルミナセラミック基板の熱伝導率はガラスセ
ラミック基板などに較べると優れているもの＼１７〜２
０ Ｗ／ｍｋ程度であり、半導体チップの温度上昇を防
ぐためには基板材料を代え、基板を通しての放熱量を増
加することが必要である。
ラミック基板などに較べると優れているもの＼１７〜２
０ Ｗ／ｍｋ程度であり、半導体チップの温度上昇を防
ぐためには基板材料を代え、基板を通しての放熱量を増
加することが必要である。
こ＼で、耐熱性と熱伝導率の優れたセラミックスとして
窒化アルミニウム（ＡＩＮ）がある。
窒化アルミニウム（ＡＩＮ）がある。
このＡｉ’Ｎは高温では昇華する性質があり、融点は超
高圧の条件で測定して３０００℃以上であり、安定な窒
化物である。
高圧の条件で測定して３０００℃以上であり、安定な窒
化物である。
また熱伝導率は２６０ Ｗ／ｍｋ（理論値３２０ Ｗ／
ｍｋ）とα−Ａ １ｚＯｓの熱伝導率が２０ Ｗ／ｍｋ
であるのに較べ大幅に大きい。
ｍｋ）とα−Ａ １ｚＯｓの熱伝導率が２０ Ｗ／ｍｋ
であるのに較べ大幅に大きい。
そのため、ＡＩＮセラミック基板の実用化が進められて
いる。
いる。
次に、へβＮセラミック基板を作る方法としてＡＩＮの
粉末を型成形し、高圧を加えて焼成するホットプレス法
があるが、この方法は量産性に劣り、またパターン精度
の点で高精度の多層配線基板を作ることは不可能である
。
粉末を型成形し、高圧を加えて焼成するホットプレス法
があるが、この方法は量産性に劣り、またパターン精度
の点で高精度の多層配線基板を作ることは不可能である
。
そこで、ＡＩＮ粉末に焼結助剤を加え、グリンシートを
作って焼成する方法が実用的であり、この方法が研究さ
れている。
作って焼成する方法が実用的であり、この方法が研究さ
れている。
そして研究が進められた結果、焼結助剤としては酸化イ
ツトリウム（Ｙｚ（ｈ）や酸化カルシウム（Ｃａｂ）が
適してお−９、また１９００℃を越す高温で焼成を行う
ために純度が高く、緻密で且つ反りのないセラミック基
板を得るには焼成治具（以下略してセッター）の選択や
グリーンシートの配置方法が大切であることなどが公知
である。
ツトリウム（Ｙｚ（ｈ）や酸化カルシウム（Ｃａｂ）が
適してお−９、また１９００℃を越す高温で焼成を行う
ために純度が高く、緻密で且つ反りのないセラミック基
板を得るには焼成治具（以下略してセッター）の選択や
グリーンシートの配置方法が大切であることなどが公知
である。
すなわち、焼成温度が１８００℃を越す材料を焼成する
場合には断熱剤２発熱体などをグラファイト（黒鉛）を
用いて構成した炉を用い、焼成試料をグラファイト製の
容器に収めて焼成を行うのが通例であるが、この方法を
用いてＡＩＮグリーンシートの焼成を行うとグリーンシ
ートに含まれている焼結助剤がグラファイトによって還
元されてしまう。
場合には断熱剤２発熱体などをグラファイト（黒鉛）を
用いて構成した炉を用い、焼成試料をグラファイト製の
容器に収めて焼成を行うのが通例であるが、この方法を
用いてＡＩＮグリーンシートの焼成を行うとグリーンシ
ートに含まれている焼結助剤がグラファイトによって還
元されてしまう。
そのためにグラファイト容器の内側をＡＩＮや窒化硼素
（ＢＮ）の粉末で覆うなどの方法が採られている。
（ＢＮ）の粉末で覆うなどの方法が採られている。
また、平坦なＡＩＮ基板を得る方法としてＢＮセンター
とＡＩＮグリーンシートを交互に積み重ね、ＢＮ容器に
入れて焼成する方法も採られている。
とＡＩＮグリーンシートを交互に積み重ね、ＢＮ容器に
入れて焼成する方法も採られている。
然し、この方法による場合にはＡＩＮＫ、板の表面にＢ
Ｎの拡散が生じて汚染が生じたり、グリーンシートの四
隅での収縮が大きいことが原因で反りや「うねり」のあ
る基板が生じ易いと云う問題がある。
Ｎの拡散が生じて汚染が生じたり、グリーンシートの四
隅での収縮が大きいことが原因で反りや「うねり」のあ
る基板が生じ易いと云う問題がある。
以上記したように熱伝導率が大きく、また耐熱性が優れ
ている点からＡＩＮ基板が着目され、実用化が進められ
ているが、汚染や変形のない平坦な基板を得る方法を開
発することが課題である。
ている点からＡＩＮ基板が着目され、実用化が進められ
ているが、汚染や変形のない平坦な基板を得る方法を開
発することが課題である。
上記の課題はＡＩＮからなるグリーンシートを載置して
焼成するセンターが、溶融アルミナよりなる焼成治具を
窒化し、この表面をＡＩＮに変質したものを使用し、こ
のセッターの上に前記のグリンシートをｉ３！置し、Ｎ
２気流中で焼成してＡＩＮ基板を製造することにより解
決することができる。
焼成するセンターが、溶融アルミナよりなる焼成治具を
窒化し、この表面をＡＩＮに変質したものを使用し、こ
のセッターの上に前記のグリンシートをｉ３！置し、Ｎ
２気流中で焼成してＡＩＮ基板を製造することにより解
決することができる。
本発明はセッターとして溶融アルミナの表面を窒化し、
この表面をｌｔＨに変質させたものを用いることにより
平滑で且つ安定なセッターを得るものである。
この表面をｌｔＨに変質させたものを用いることにより
平滑で且つ安定なセッターを得るものである。
すなわち、Ａｊ２Ｎセッターの上に八ｌＮからなるグリ
ンシートを置くことにより、異種元素の拡散による汚染
をなくすることができる。
ンシートを置くことにより、異種元素の拡散による汚染
をなくすることができる。
こ−で、焼成中における両者の融着が考えられるが、先
に記したように八ｌＮは超高圧のもとで３０００℃以上
の温度で初めて溶けるため、１９００°Ｃ程度の温度で
は安定で融着が起こることはない。
に記したように八ｌＮは超高圧のもとで３０００℃以上
の温度で初めて溶けるため、１９００°Ｃ程度の温度で
は安定で融着が起こることはない。
また、グラファイトやＢＮが直接にクリーンシートと接
することがないので、汚染や焼結助剤の還元が起こるこ
ともない。
することがないので、汚染や焼結助剤の還元が起こるこ
ともない。
なお、溶融アルミナ上に形成するＡＩＮの厚さは少なく
とも５００μ鋼以上、好ましくは１鶴以上が必要で、こ
の理由は焼成処理中に溶融アルミナの表面への拡散を防
止するためであり、この厚さのＡｌ１Ｎを作る窒化条件
は処理温度は実験の結果、１８００〜２０５０℃、好ま
しくは１９００〜２０００℃、またＮ２のガス圧として
は１０にｇ／ｃＩ１１！好ましくは１００ Ｋｇ／ｃｍ
”が必要である。
とも５００μ鋼以上、好ましくは１鶴以上が必要で、こ
の理由は焼成処理中に溶融アルミナの表面への拡散を防
止するためであり、この厚さのＡｌ１Ｎを作る窒化条件
は処理温度は実験の結果、１８００〜２０５０℃、好ま
しくは１９００〜２０００℃、またＮ２のガス圧として
は１０にｇ／ｃＩ１１！好ましくは１００ Ｋｇ／ｃｍ
”が必要である。
また、このようにして形成したセッターの上にｉ４を置
して焼成するＡＩＮグリーンシートの焼成条件としては
最高温度が１８００〜１９５０℃、好ましくは１８５０
〜１９００℃がよく、１気圧で１ ｍ”／ｈ以上の流量
でＮ２ガスを流しながら焼成するとよい。
して焼成するＡＩＮグリーンシートの焼成条件としては
最高温度が１８００〜１９５０℃、好ましくは１８５０
〜１９００℃がよく、１気圧で１ ｍ”／ｈ以上の流量
でＮ２ガスを流しながら焼成するとよい。
実施例１； （セッターの製造例）
大きさが１００ Ｘ１００ 鶴で厚さが１０鶴の平滑な
溶融アルミナ基板を用意し、第２図に示すようにグラフ
ァイト容器の中にＢＮをスペーサとして積み重ねた。
溶融アルミナ基板を用意し、第２図に示すようにグラフ
ァイト容器の中にＢＮをスペーサとして積み重ねた。
すなわち、側面に複数の穴１の開いているグラファイト
容器２の底部にＢＮスペーサ３を置き、この上に溶融ア
ルミナ基板４を置き、同図に示すようにＢＮスペーサ３
と溶融アルミナ基板４とを交互に三重に積み重ねグラフ
ァイトからなる蓋５を置き、この容器２を加圧焼成炉の
中にセットした。
容器２の底部にＢＮスペーサ３を置き、この上に溶融ア
ルミナ基板４を置き、同図に示すようにＢＮスペーサ３
と溶融アルミナ基板４とを交互に三重に積み重ねグラフ
ァイトからなる蓋５を置き、この容器２を加圧焼成炉の
中にセットした。
先ず、炉内をＮ２ガスで充分に置換した後、室温で１０
０ Ｋｇ／ ｃｍ”の圧力になるまで封入し、１９５０
℃まで４時間かけて昇温した。
０ Ｋｇ／ ｃｍ”の圧力になるまで封入し、１９５０
℃まで４時間かけて昇温した。
この時、１９５０℃における炉内の圧力は５００ Ｋｇ
／ｃＩｌｌ″であった。
／ｃＩｌｌ″であった。
そして、この状態を６時間保持した後、室温まで徐冷す
ることにより溶融アルミナ基板４の表面に厚さが１鶴の
ＡＩＮを形成した。
ることにより溶融アルミナ基板４の表面に厚さが１鶴の
ＡＩＮを形成した。
この窒化した溶融アルミナの破断面を走査電子顕微鏡（
ＳＥＭ）とＸ線マイクロアナライザ（ＸＭＡ）で観察し
たところ、表面から約１鶴の厚さまでＡｆとＮとが１：
ｌの強度で観察され、酸素（０）の存在は認められなか
った。
ＳＥＭ）とＸ線マイクロアナライザ（ＸＭＡ）で観察し
たところ、表面から約１鶴の厚さまでＡｆとＮとが１：
ｌの強度で観察され、酸素（０）の存在は認められなか
った。
実施例２：（ＡＩＩＮ基板の製造例）
平均粒径が１μｍのＡｆｆｉＮ粉に焼結助剤として炭酸
カルシウム（ＣａＣＯｚ）をＣａＯ換算で２重量％添加
し、このセラミック粉１００ｇに対し、有機バインダと
してポリビニルブチラール（略称ＰＶＢ）を１２ｇ添加
し、これに溶剤としてアルコールとアセトンを加え、ボ
ールミルで５０時間混練してスラリーとし、ドクターブ
レード法により厚さが１５０ μｍのグリーンシートを
形成した。
カルシウム（ＣａＣＯｚ）をＣａＯ換算で２重量％添加
し、このセラミック粉１００ｇに対し、有機バインダと
してポリビニルブチラール（略称ＰＶＢ）を１２ｇ添加
し、これに溶剤としてアルコールとアセトンを加え、ボ
ールミルで５０時間混練してスラリーとし、ドクターブ
レード法により厚さが１５０ μｍのグリーンシートを
形成した。
このグリーンシートの１０枚を積層し、厚さが１鶴の積
層体とし、これを６００℃、９時間の条件で湿潤Ｎ２中
で加熱して脱脂をした。
層体とし、これを６００℃、９時間の条件で湿潤Ｎ２中
で加熱して脱脂をした。
第１図はこのようにして形成したＡＩＮ積層体の焼成方
法を示すもので、グラファイト容器２の底にＢＮスペー
サ３を介して実施例１で作った七ツタ６をおき、この上
にＡｌ１Ｎグリンシート７を載置した。
法を示すもので、グラファイト容器２の底にＢＮスペー
サ３を介して実施例１で作った七ツタ６をおき、この上
にＡｌ１Ｎグリンシート７を載置した。
そして、七ツタ６の隅にＢＮスペーサ３を置き、この上
に同図に示すようにセッタ６とグリンシート７を置き、
これを三回繰り返し、従来のようにグラファイトからな
る蓋５をした。
に同図に示すようにセッタ６とグリンシート７を置き、
これを三回繰り返し、従来のようにグラファイトからな
る蓋５をした。
そして１気圧で１０１７分の条件でＮｔを流しながら１
９００℃、１０時間の条件で焼成して多層基板を作った
。
９００℃、１０時間の条件で焼成して多層基板を作った
。
そして、この密度と熱伝導率および反りを測定したとこ
ろ第１表のような優れた値を得ることができた。
ろ第１表のような優れた値を得ることができた。
第１表
〔発明の効果〕
本発明によれば緻密で熱伝導率が高く、汚染がなく平坦
で且つ反りのないへＮＮ基板を量産することができる。
で且つ反りのないへＮＮ基板を量産することができる。
第１図は本発明に係るＡｊ’Ｎ基板の製造方法を示す断
面図、 第２図は本発明に係るセッターの製造方法を示す断面図
、 である。 図において、 ２はグラファイト容器、 ３はＢＮスペーサ、４は溶融
アルミナ基板、 ５は蓋、 ６はセンター ７はグリーンシート、であ
る。 なお、密度３．２４６は相対密度で９９．６％に対応し
ている。
面図、 第２図は本発明に係るセッターの製造方法を示す断面図
、 である。 図において、 ２はグラファイト容器、 ３はＢＮスペーサ、４は溶融
アルミナ基板、 ５は蓋、 ６はセンター ７はグリーンシート、であ
る。 なお、密度３．２４６は相対密度で９９．６％に対応し
ている。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 窒化アルミニウムからなるグリーンシートを載置して
焼成する焼成治具が、 溶融アルミナよりなる焼成治具を窒化し、該焼成治具の
表面を窒化アルミニウムに変質したものを使用し、該焼
成治具の上に前記グリンシートを載置し、窒素気流中で
焼成することを特徴とする窒化アルミニウム基板の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63205584A JP2560438B2 (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63205584A JP2560438B2 (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0254597A true JPH0254597A (ja) | 1990-02-23 |
| JP2560438B2 JP2560438B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=16509299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63205584A Expired - Lifetime JP2560438B2 (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 窒化アルミニウム基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2560438B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024252896A1 (ja) * | 2023-06-09 | 2024-12-12 | Ａｇｃ株式会社 | 焼結体の製造方法、グリーンシート及び焼結体 |
-
1988
- 1988-08-18 JP JP63205584A patent/JP2560438B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024252896A1 (ja) * | 2023-06-09 | 2024-12-12 | Ａｇｃ株式会社 | 焼結体の製造方法、グリーンシート及び焼結体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2560438B2 (ja) | 1996-12-04 |
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