JPH0257680A - 窒化アルミニウム薄膜回路基板 - Google Patents
窒化アルミニウム薄膜回路基板Info
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- JPH0257680A JPH0257680A JP20860288A JP20860288A JPH0257680A JP H0257680 A JPH0257680 A JP H0257680A JP 20860288 A JP20860288 A JP 20860288A JP 20860288 A JP20860288 A JP 20860288A JP H0257680 A JPH0257680 A JP H0257680A
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Abstract
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Description
関する。
材としては、アルミナが主に用いられている。しかしな
がら、実装される能動素子の性能向上に伴って稼働時の
素子からの発熱量が増大する傾向にあり、アルミナの熱
伝導率では能動素子の実装個数が制約されるという問題
があった。
つBeOを基材とした薄膜回路基板が使用されてきたが
、かかるBeOは製造時、研磨時の毒性が強いため、基
材としての応用範囲が限定される。このため、代替材料
として/l’Nが広く用いられている。このAノNは、
無害であり、製造、部品化、廃棄の制約がないという利
点を持ち、特に熱伝導率が70〜280 W/ m−に
の広い範囲、つまり放熱性がアルミナの3.5倍から場
合によってはBeOより優れたレベルまで調製可能であ
るため、アルミナ基材を用いた薄膜回路基板に比べて高
い実装密度を実現できるはかりか、能動素子の高密度化
に合せて所望の熱伝導性を付与できる利点を有する。か
かるAノN基材を用いた薄膜回路基板の薄膜導体は、従
来よりAu/Pt/TI、Au /Pd /Ti 、A
u /Pt /Cr等が一般に使用されている。しかし
ながら、これらの導体を前記AノN基材上に形成するに
は王水、弗酸等の腐蝕性の強いエラチントを用いて選択
エツチングする手法が採用されるため、該AノN基材も
エツチングされるという問題があった。即ち、AJN材
料はアルミナやStに比べて強酸、強アルカリに対する
耐食性が低く、容易に分解するため、前記エツチングに
よる導体の形成時に該導体周辺のA、&N基材表面にビ
ットやトレンチを生じ、導体を安定的な形状でかつ信頼
性よく形成することが困難となる。
ので、導体形成のためのバターニングに際してのエツチ
ング時にAI!N基材表面へのエツチングを抑制して安
定した形状で信頼性の高い導体を実現でき、かつ該導体
のAiN基材への密着性を向上したA、&N薄膜回路基
板を提供しようとするものである。
アルミニウム基材上に71層、N1層及びAu層をこの
順序で積層した三層構造の導体を形成したことを特徴と
する窒化アルミニアム薄膜回路基板である。
rv以下に限定した理由は、その表面粗さが15o n
Tiを越えると導体の断線や、該導体を形成するための
バターニング工程において幅が不均一となり、更に導体
のA、f?N基材に対する密着性が低下して薄膜回路基
板の信頼性を低下させるからである。このような表面粗
さに調整するには、サブミロンのAノN粒子原料を用い
た焼結操作や焼結基材の研磨により達成できる。
にすることが望ましい。この理由は、結晶粒径を0.5
μm未満にするとAiN基材の熱伝導率の向上化が望め
なくなるばかりか、焼結時のうねりや反りが大きくなっ
て導体形成工程でのマスク露光精度を低下させる恐れが
あり、一方結晶粒径が20μmを越えると基材表面の研
磨の際、結晶粒の脱落などにより表面のRaが150
nm以下の基材を得ることが困難となる恐れがあるから
である。
される下層のTi層は該基材に対する密着性を高める作
用をなし、中間に配置されるN1層は下層のTi層が上
層のAu層に拡散するのを防止するバリアとして作用し
、上層のAu層は導体そのものの特性である低抵抗性を
付与する機能を有する。
N層を10〜20On++、 N 1層を100 nl
−1pm。
02〜30 at+++%含む少なくともAiNの構成
材料(A)、N等)及びTiからなる化合物層を介在さ
せることが望ましい。かかる化合物層中の酸素量を限定
した理由は、その量を0.02 atm%未満にすると
導体をAI!N基材に対して充分な強度で密着させるこ
とが困難となり、かといって酸素の量が30 atTi
%を越えると基材と導体間の熱膨張係数の差、格子歪み
等により導体が基材表面から剥離するからである。
説明する。
m以下のAノN基材を用意する。つづいて、この基材上
に蒸着法、スパッタリング法等の一般的な成膜技術によ
りTi層、Ni層及びAu層を順次成膜する。この時、
必要に応じて基材温度、雰囲気、真空度、パワー密度、
ボート電流を調整し、脱ガスが不充分な場合には所望の
温度に基材を加熱して基材表面を清浄な状態とする。ま
た、71層の成膜に先だって基材表面をプラズマにより
エツチングして表面の活性化を高める。更に、IJ’N
基材と71層の界面に前述した化合物層を形成するため
に酸素を蒸着雰囲気中に供給する。
技術によりバターニングしてA、l?N基材上に三層構
造の導体を形成してAiN薄膜回路基板を製造する。こ
のフォトエツチング時には、Au層はKI+12+脱イ
オン水、Ni層はCu SO4+HC,i’+エチルア
ルコール+脱イオン水、H(,17+Fθcz2+エチ
ルアルコール+脱イオン水、CuSO4+脱イオン水等
、TiはHF十脱イオン水等、のエッチャントを用いて
行なう。
A、17N基材を用いることによって、該基材上に形成
される導体の断線、該導体をバターニングする工程での
導体幅の不均一化を防止できると共に、導体の基材に対
する密着力を向上できる。
層した三層構造とすることによって、該導体(特にN1
層)のバターニングに際して既述した組成を有し、A、
17N基材に対して腐蝕性の低いエッチャントを用いる
ことができるため、安定した形状をもつ高信頼性の導体
をAI!N基材表面に形成することができる。即ち、A
ノN基材としては既述したように導体のパターン精度を
向上するために表面を鏡面状態にしている。しかしなが
ら、この鏡面とはマクロ的なレベルの表現であり、ミク
ロ的には第1図に示すように導体1が形成される1J7
N基材2は結晶粒子3の粒界及び粒界相などの異相界面
4、不純物等の原因による凹凸が生じ、各結晶粒子3の
研磨位置は不連続な表面(段差)5が形成されている。
ャントを用いて導体薄層をバターニングすると、該エッ
チャントは配向面で異なるエツチング性を有する各結晶
粒子のエツチング速度差を助長して前述した不連続面4
の段差度合を拡大し、結果的には安定した形状の導体を
信頼性よく形成することが困難となる。これに対し、前
述したTi層、Ni層及びAu層からなる三層構造の導
体は、腐蝕性の小さいエッチャントによるバターニング
が可能となり、AiN基材表面のエツチング(特に不連
続面での段差度合のエツチングによる拡大)を防止でき
るため、安定した形状をもつ高信頼性の導体をA、i?
N基材表面に形成することができる。
2〜so atm%含む少なくともAノNの構成材料(
A、f?、N等)及びTiからなる化合物層を介在する
ことによって、導体の基材に対する密着強度を著しく向
上できる。即ち、従来のアルミナ基材では導体の間に酸
化物層が存在し、導体をアルミナ基材表面に良好に密着
できる。しかしながら、AノN基材では導体との間に酸
化物単体を介在させても充分な密着強度を得ることが困
難で、それら部材間での熱膨脹係数の差等により導体が
剥離し易い問題がある。これに対し、1J7N基材と導
体のTi層の間に特定量の酸素を含む少なくともA、f
?Nの構成材料(AI、N等)及びTIからなる化合物
層を介在することによって、導体の基材に対する密着強
度を著しく向上でき、基材とTIとの間の熱膨脹係数の
差等による導体の剥離を防止できる。
N、基板に対して高い密着強度で設けられ、能動素子等
の高密度実装が可能な半導体モジュールに宵月な高信頼
性のAノN薄膜回路基板を得ることができる。
線表面粗さが150 rvとなるようにラッピング、ポ
リッシングを行なった。つづいて、A、fN基材表面を
300Wのパワーにて0.5 vo1%の酸素を含むA
「ガスのプラズマエツチングを行なってAノN基材表面
に酸素を供給した後、RFスパッタ法によりTi層、N
i層及びAu層を下記第1表に示す条件で成膜した。次
いで、最上層のAu層に写真蝕刻法により7μm幅のレ
ジストパターンを形成した後、該パターンをマスクとし
てAu層をKI+12+脱イオン水のエッチャント、N
1層をCuSO4+HCノ+エチルアルコール+脱イオ
ン水のエッチャント、Ti層をHF十脱イオン水のエラ
チントにより順次エツチングして三層構造の導体を形成
し、A’、ll’N薄膜回路基板を製造した。
含むArガスプラズマ処理を施したAiN基材表面にR
Fスパッタ法により71層、N1層及びAu層を下記第
1表に示す条件で成膜し、つづいてこれらの層を実施例
1と同様にバターニングして三層構造の導体を有するA
I!N薄膜回路基板を製造した。
面粗さが150 nmとなるようにラッピング、ポリッ
シングを行なった。つづいて、RFスパッタ法によりT
i層、Pt層及びAu層を下記第1表に示す条件で成膜
した。次いで、最上層のAu層に写真蝕刻法により7μ
m幅のレジストパターンを形成した後、該パターンをマ
スクとしてAu層をKI+I2+脱イオン水のエッチャ
ント、Pt層をHC,g十HNO3のエッチャント、T
i層をHF十脱イオン水のエラチントにより順次エツチ
ングして三層構造の導体を形成し、AiN薄膜回路基板
を製造した。
面粗さが15On1Ilとなるようにラッピング、ポリ
ッシングを行なった。つづいて、AノN基材表面を30
0 Wのパワーにて50 vo1%の酸素を含むA「ガ
スのプラズマエツチングを行なってA、ffN基材表面
に酸素を供給した後、RFスパッタ法により71層、P
t層及びAu層を下記第1表に示す条件で成膜した。次
いで、最上層のAu層に写真蝕刻法により7μm幅のレ
ジストパターンを形成した後、該パターンをマスクとし
て比較例1と同様な方法によりAu層、pt層及び71
層を順次エツチングして三層構造の導体を形成し、Aノ
N薄膜回路基板を製造した。
基板についてA、l?N基材に対する導体(71層)の
接合強度、導体の断線の有無を調べた。その結果を同第
1表に併記した。
板は比較例1.2の薄膜回路基板に比べて導体のAノN
基材に対する密着強度が著しく高く、しかも断線のない
信頼性が極めて高いものであることがわかる。
ターニングに際してのエツチング時にAiN基材表面へ
のエツチングを抑制して微細かつ安定した形状で信頼性
の高い導体を実現でき、かつ該導体のAI!N基材への
密着性を向上でき、ひいては能動素子等の高密度実装が
可能な半導体モジュールに有用な高信頼性のA、f?N
薄膜回路基板を提供できる。
的に見た状態を示す模式図である。 ■・・・導体、2・・・AノN基材、3・・・結晶粒子
、4・・・異相界面、5・・・不連続面。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
Claims (2)
- (1).平均線表面粗さが150nm以下の窒化アルミ
ニウム基材上にTi層、Ni層及びAu層をこの順序で
積層した三層構造の導体を形成したことを特徴とする窒
化アルミニアム薄膜回路基板。 - (2).窒化アルミニウム基材と導体のTi層の間に酸
素を0.02〜30atm%含む少なくとも窒化アルミ
ニウムの構成材料及びTiからなる化合物層を介在させ
たことを特徴とする請求項1記載の窒化アルミニウム薄
膜回路基板。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20860288A JP2703276B2 (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 窒化アルミニウム薄膜回路基板 |
| US07/300,944 US4963701A (en) | 1988-01-25 | 1989-01-24 | Circuit board |
| EP89101189A EP0326077B1 (en) | 1988-01-25 | 1989-01-24 | Circuit board |
| DE68922118T DE68922118T2 (de) | 1988-01-25 | 1989-01-24 | Schaltungsplatte. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20860288A JP2703276B2 (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 窒化アルミニウム薄膜回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0257680A true JPH0257680A (ja) | 1990-02-27 |
| JP2703276B2 JP2703276B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=16558926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20860288A Expired - Lifetime JP2703276B2 (ja) | 1988-01-25 | 1988-08-23 | 窒化アルミニウム薄膜回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2703276B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03292791A (ja) * | 1990-04-11 | 1991-12-24 | Toshiba Corp | 配線基板 |
-
1988
- 1988-08-23 JP JP20860288A patent/JP2703276B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03292791A (ja) * | 1990-04-11 | 1991-12-24 | Toshiba Corp | 配線基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2703276B2 (ja) | 1998-01-26 |
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