JPS6070170A - 金属層付着方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野１ 本発明は絶縁基体又は半導体基体の表面上の導電領域に
少くとも１つの金属層を選択的に且つ自己整置する（　
ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎθｄ）デポジションの方法、その
方法を実施するための装置に関する。

［従来の技術１ 従来、上述した種類の方法は、絶縁基体の表面上に、導
電化、即ち活性化された金属の塩の１つの溶液からその
金属を無電気的な又は電解的なデポジットによって湿式
の化学的方法でのみ履行し得た。然し乍ら、湿式の化学
処理は、被覆されるべき基体が汚染されて、製造される
べき素子の機能を損うかも知れないという不利点を有し
、且つ被覆するのに使われた溶液が廃棄された時、生態
学的な問題を生ずる。カソードスパッタ及び蒸着の如き
乾式被覆法は本来、基体の全面に金属層をデポジットす
るのに使われている。

［発明が解決しようとする問題点１ これ等の乾式方法は、スルーホールがデポジットされる
金属パターンに対応し、且つ基体直接に又は基体に近接
して置かれる金属マスクの助けによって、基体上に金属
の選択的デポジションを可能とするけれども、そのよう
な金属マスクは製作するのにかなり複雑であり、且つ基
体に対する境界合せは非常に正確でなければならない。

例えばセラミック又はプラスチックのような基体が、金
属のデポジションを行う前に、縮みを充分に制御しえな
いステップに置かれたとしても、許容製造誤差範囲が非
常に大きい場合に限って、基体上に既に設けられた構造
に対応する構造を有する金属層を選択的にデポジットす
ることが出来る。微小化への傾向、従って、より高いパ
ッケージ密度が益々増加し、そして導体幅が減少するの
で、その（３） ような置火な製造許容誤差範囲は最早や実用的ではない
。

本発明の目的は、厳しい製造誤差範囲を守り、且つ基体
の汚染のない、非導電性又は半導電性基体の表面」二に
導電領域を複写的に金属化するための簡単な方法及び簡
単な装置を提供することにある。

この目的は、導電領域上にデポジットされるべき少くと
も１つの金属層を含む金属プレートが上記導電領域に対
向し且つ上記導電領域から短い距離で配置されているこ
とと、テスラ電流が上記金属プレート及び上記導電領域
の間で発生されることから成る方法により、そして金属
プレートと、上記導電領域から離隔され上記金属プレー
トの側に配置され、且つ上記金属プレートを指向する規
則正しく配分されたスパイクが設けられた金属グリッド
又は」二記金属プレートへ電気的に接続され、又は上記
導電領域から離隔され上記金属プレートの側を指向する
チップを有するワイヤ束へ響薦されたテスラ変圧器を具
備する装置により１、′そして（４） 金属層をデポジットすることにより導電パターンを補強
するため、セラミック材料あるいはガラスセラミック材
料、回路板及び半導体素子のモジュール上に又はその中
に導体を作るため、２個の金属面間の絶縁層中の開孔を
充填し電気的に相互に接続するため、半田付けすべき接
触点を改善するため、及び修理の手段としてこの方法を
適用することにより達成される。

［問題点を解決するための手段１ 本発明に従った方法は乾式法である。その結果、被覆さ
れる基体はその方法の適用の間、汚染されず、且つ廃棄
される溶液がないから生態学的問題はない。選択的金属
化（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　）に対して、本発明
に従った方法はマスクを必要としない。このことはマス
クの製作費を節約することのみならず、基体、従って金
属化される導電性表面領域が金属化前のステップに於て
充分に制御しえない状態で縮まったとしても、それは臨
界的ではない。例えば、基体がセラミック又はプラスチ
ック材料で作られているならば、そのような縮みが起こ
りうる。本発明に従った方法は穏やかなので、関連した
材料は磨耗に強く、且つ基体材料、導電領域を作った材
料及び層を形成する金属に関して柔軟である。基体は、
プラスチックやセラミック材料のような絶縁体、又はシ
リコンのような半導体材料で作られ、そして導電領域は
任意の良導電体材料で作られうるし、多数の金属がデポ
ジションに適し、集積回路及びプリント回路を製造する
のに用いられる金属は総て特に適している。

金属化が２層又は数層の異なった金属を含む場合、適正
に構成された金属プレートが使われるならば、そのよう
な層の順序を単一のステップでデポジットすることが可
能なので、本発明に従った方法はそのような場合特に有
利である。

本発明に従った方法は、複雑な境界合せ手段なしに、市
場で入手しうるテスラ（Ｔｅ５ｌａ　）変圧器によって
、空気の通常圧で適用しうるので、その実施に必要な装
置は非常に単純で安価である。然し乍ら、この装置は、
その中で金属がデポジットされる排気可能な反応室を含
んでもよい。その反応室は決められた量のガスを加える
ためのガス供給口が与えられている。成長速度はガスの
圧力及び使われるガスの函数として制御される。若し、
本発明に従った方法が真空に於て、又は酸素を除いた環
境に於いて適用されるならば、使われたガスは成長され
ている金属中に含まれないよう阻止される。

本発明に従った方法は、モジュール、回路板及び半導体
素子（多層であってもよい）上に又はそれ等の中に導体
を作るために、金属構造を複写するために、そして修理
の手段として良好に使用しうる。

［実施例１ 本発明に従った実施例を添付図面を参照して以下に説明
する。この装置は転移される材料の金属プレート３を含
む。図示された実施例に従った金属は、例えばガラスで
作られた隔離プレート４上にデポジットされる。隔離プ
レートの厚さは０．１闘から３ｍｍまでの範囲を有し、
１間が良好な厚さである。金属プレート３を構成する材
料は、例え（７） ばカソードスパッタ又は真空蒸着によって隔離プレート
４上にデポジットされうる。金属プレート３は１つの金
属で、又は異なった金属の２層の金属層又は数層の金属
層で構成する。隔離プレート４は不可欠なものではない
。隔離プレート４及び金属プレート３の組合せの代りに
、充分な機械的安定性の金属プレート３がある場合のみ
、他の装置も考えうる。その配列に於て、金属プレート
３が下向きに懸架されるように、金属プレート３と隔離
プレート４の組合せが配列される。金属プレート３から
離隔されている隔離プレート４の表面に近接して、テス
ラ変圧器７と電気的にリンクされた金属グリッド５が与
えられる。金属グリッド５は、グリッド全般にわたって
均等に配分され、且つ誘電体プレート４を指向するよう
に多数のスパイク６を含むように設計される。グリッド
５の代りに、隔離プレート４の表面を指向するワイヤ端
を有するワイヤの集団が用いられてもよく、その場合ワ
イヤ集団は、隔離プレート４の表面−にのワイヤ端、即
ちチップが平均して配分、されたドラ（８） ドパターンを構成するように、分布される。スパイク、
即ちワイヤ端と隔離プレート４の間の距離ｄは、≦１　
ｍｍである。隔離プレート４を必要としない実施例に対
しては、テスラ変圧器はまた金属プレート３と直接に電
気的にリンクされうる。テスラ変圧器７は、例えば真空
ガラス装置に於ける漏洩テスト用として、Ｌｅｙｂｏｌ
ｄ−Ｈｅｒａｅｕｓ社より型式番号ＶＰ２３で販売され
ている、市販の高周波真空テスタであってよい。金属プ
レート３に対面する表面上に導電領域２を有する基体１
は金属プレート３から短い距離ｄ２で配列される。距離
ｄ２　は１０μｍから１１００）１の範囲が好ましい。

導電領域はバイアス源８に電気的に接続され、それによ
り導電領域は固定されたプラス電位へリンクされる。導
電領域２は接地されるか、又は浮遊電圧へ接続されるか
の何れかに選ばれる。この装置は、金属グリッド５、隔
離プレート４、金属プレート３及び基体１が配列されて
いる排気可能な反応室を含み、反応室は真空ポンプに接
続され且つガスの入口を有する。

本発明に従った方法を以下に説明する。

排気可能の反応室を有し、又は反応室を有さない実施例
に基づいて説明する。然し乍ら、上述の代案に関して、
説明されるものとは異なった装置もまたこの方法を実施
するために同じように適していることを指摘する。絶縁
材料又は半導体材料で作られる基体の表面に、導電領域
が配置される。

この目的のために適当な材料はプラスチック、セラミッ
ク材料、ガラスセラミック材料及びシリコンである。金
属化は主として、導体を創るため、半田づけのポイント
を補強するため、半田材料でそれ等を被覆するためそし
て、２つの金属化面の間の絶縁層中の孔９を金属で埋め
るために役立つ。

導電領域は金属プレートに対面した表面に構成され、従
って、導電領域は作られるべき導体又は半田づけのポイ
ントを覆い、そしてまた開孔９の中の壁も覆っている。

導電領域２はモリブデン又はアルミニウムなどの任意の
金属の薄膜である。隔離プレート４上にデポジットされ
た金属プレート３はデポジットされる金属化に適するよ
うに構成される。導電領域ｚ上にデポジットするための
代表的な金属は銅、金、クローム、銀及びニッケルであ
る。若し、唯１つの金属が基体１にデポジットされると
するならば、金属プレート３もまた、デポジットされる
金属化の金属と少くとも同一の金属でなければならない
。若し、２個若しくは数個の層が基体ｌにデポジットさ
れるならば、これ等の２個又は数個の層は、それ等が後
に基体ｌ上にデポジットされる順序と逆の順序で絶縁プ
レート４の上に成長される。この目的のために、金属プ
レート３の層の厚さは、金属化の完了後の基体１上の金
属層の厚さと同じである。隔離プレート４に対する金属
の付着度は金属化の速度に影響する。

通常、本発明に従った方法は通常の気圧で空気中で実施
される。然し乍ら、例えば、基体の金属化の速度の影響
や基体にデポジットされる金属中の酸素の含有を避ける
ために、真空中又は不活性雰囲気中で金属化することが
可能である。既に記載したように、本発明に従った方法
を実施するためのこの実施例の装置は少し念を入れたも
のである。印加されるテスラ電圧は４００ＫＨ２から５
００ＫＨ２程度の高い周波数で約５０ＫＶが好ましい１
０ＫＶと１００　ＫＶの間であり、電力密度は０．ＩＷ
　／　ｃｍとｌ　ＯＯＷ　７ｃｍの間にあり、５Ｗ／ｃ
ｍが好ましい。導電領域２へ印加されるバイアスはＯＶ
及び１００■の間である。金属化の間に生じたパターン
のエツジ限定及び導電領域を形成するパターンの従属性
は夫々、間隔ｄ２　が小なれば小なる程よい。導電領域
２に対面する金属プレート３の金属は本発明に従った方
法によって、小時間で導電領域２の上にデポジットされ
る。デポジションの速度は、必要ならば間隙ｄ２、電力
密度、隔離層４に対する薄膜の付着度、導電領域のバイ
アス、圧力及びガス環境等の変数を特に変化することに
より制御されうる。転移される層はミクロンの等級の厚
さを持つ。この方法で、即ち自己整置の態様で、導電領
域のみが金属化される。

本発明はモジュール、回路カード及び半導体素子に−そ
れ等が多層であっても一４体を生じるためそして、例え
ば分析目的用として金属構造を再生するため、半田づけ
のポイントの接触を改善するため、そして修理手段とし
ても良好に適用される。

本発明に従った方法は金、又は金及び銅のデポジション
に関連した例によって細部が説明される。

本方法に関連して実施される総ての実験に対して、図示
されたような縦断面図で示された装置が使われた。導電
領域は接地され、テスラ電圧は約５０ＫＶ（４５０ＫＨ
２）、電力密度は約５　Ｗ　／　ｃｍで間隙ｄ２　は約
１０Ｐｍであった。最初の４つの実験に対して、セラミ
ック材料及び導電領域はモリブデンペーストにより基体
表面にプリントされた。

金属層３は第１の実験に対しては約２５　ｎｍの厚さの
金層、第２の実験に対しては約１００　ｎｍの厚さの金
層、第３の実験に対しては約Ｉｐｍの厚さの金層、第４
の実験に対しては絶縁プレート４に接した２　５　ｎｍ
の厚さの銅層及び約２５ｍｍの厚さの金層を含んでいた
。第５の実験に対して、基体は蒸着されたアルミニウム
・ランドを有するシリコンウェハであった。第５の実験
はまた、金属プレートが金層であった。５つの実験総て
のために、導電領域に対面している金属は小時間で導電
領域にデポジットされた。各実験は、導電領域が接地さ
れた場合と浮遊電位に接続された場合の両方を夫々数回
経返して行われたが、デポジットされた層に差異は検出
されなかった。転移は非常に高いパターン忠実性をもた
らした。換言すれば、金属化の間で生じたパターンは導
電領域で形成されたパターンに完全に一致した。デポジ
ットされた金属の付着度は総ての場合満足すべきもので
あった。

［発明の効果１ 本発明に従った方法の特別の利点は、マスクを使用しな
いで自己整置の態様で実施しうる乾式方法であること、
選択的金属化で且つ単一のステップで多層の選択的金属
化が可能であること、導電領域にデポジットされた層は
良好な付着度を有することである。付着度は後に熱処理
を施すことにより更に改善しうろことが見出されている
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従った金属層をデポジットする方法及
び装置を説明する図である。 ■・・・・基体、　２・・・・導電領域、　３・・・金
属プレート、　４・・隔離プレート、　５・・・・金属
グリッド、　７・・・・テスラ変圧器。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション復代理人　弁理士　篠　１）　文　雄 ｔ］　ヤＡ 第１頁の続き ０発　明　者　ジエオルク・クラウス　ドイツ。 番地 ０発　明　者　ウルリツヒ・ケンツエ　ドイツ。 ル　ムル・ ＠発明者　ギセラ・レンツ　ドイツ。 シュド ｏ発　明　者　ロルフ・シエーファー　ドイツニルシュ 小部共和国７２７７ビルドベル７７にイム、ハイネタル
ア０車邦共和国７４０８クスタデインゲン、アウクスト
・レシュトラーセ８番地 小部共和国７０３１グラフエノウ２、ドーフィンガー・
ラーセ１２幡地 小部共和国７０３１ゲルトリンゲン・ローラウ、リッテ
トラーセ２旙地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁基体又は半導体基体（１）上の導電領域（２）
   に少くとも１つの金属層を選択的に自己整置デポジショ
   ンするための方法に於て、 上記導電領域（２）上にデポジットされるべき少くとも
   １つの金属層を含む金属プレート（３）を、上記導電領
   域（２）に対向し且つ上記導電領域から短い距離で配置
   することと、 テスラ電流を上記金属プレート（３）及び」二記導電領
   域（２）の間に発生することとを特徴とする金属層をデ
   ポジットする方法。 ２、金属層がデポジットされるべき導電領域（２）を有
   する基体（１）を支持する手段と、 上記導電領域（２）と平行に離隔配置され、デポジット
   すべき少くとも１つの金属層を含む金属ブレー　）　（
   ３）と、 上記導電領域（２）及び接地間に接続され、導電領域（
   ２）へバイアス電位を与えるための手段と、上記金属プ
   レート（３）の上記導電領域（２）と対向しない側に離
   隔配置された金属グリッド（５）と、上記金属プレート
   （３）及び上記導電領域（２）間にテスラ電流を生じさ
   せるように接続されたテスラ変圧器（７）とを具備する
   金属層をデポジットする装置。