JP2000031638A - ダイヤモンドプレートに導電性貫通孔を形成する方法およびダイヤモンドプレート - Google Patents

ダイヤモンドプレートに導電性貫通孔を形成する方法およびダイヤモンドプレート

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JP2000031638A
JP2000031638A JP10199131A JP19913198A JP2000031638A JP 2000031638 A JP2000031638 A JP 2000031638A JP 10199131 A JP10199131 A JP 10199131A JP 19913198 A JP19913198 A JP 19913198A JP 2000031638 A JP2000031638 A JP 2000031638A
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hole
diamond plate
diamond
conductive
metal layer
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JP10199131A
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Yoshiyuki Yamamoto
喜之 山本
Takahiro Imai
貴浩 今井
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 密着性の優れた金属層を側壁に有する導電性
貫通孔の形成方法を提供すること。また、密着性の優れ
た金属層を側壁に有する導電性貫通孔を有するダイヤモ
ンドプレートを提供すること。 【解決手段】 エネルギビームの照射によってダイヤモ
ンドプレート11に貫通孔15を形成させた後、貫通孔
15の側壁に生じたグラファイト層を除去する。その
後、貫通孔15の側壁に金属層17を配置する。金属層
17は、側壁のグラファイト層の除去が図られた貫通孔
15の表面を直接覆う。金属層17は導電層16と同時
にダイヤモンド母材11に配置されるので、ダイヤモン
ドプレート11の上下面の導通が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ダイヤモンドプ
レートに導電性貫通孔を形成する方法、および導電性貫
通孔を有したダイヤモンドプレートに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザ、高周波増幅素子、MPU
等の半導体素子が搭載される基板には、半導体素子性能
の急激な向上に伴って、要求される性能は年々厳しくな
っている。情報化社会の今日では、半導体素子の小型
化、高速化、出力向上および高密度実装が求められるの
で、半導体素子搭載用の基板には、特に、より高い放熱
性が必要とされている。
【0003】ところで、ダイヤモンドは非常に高い熱伝
導度(約2000W/m・K)を有しているので放熱用
の基板材料としては好ましいものであるが、反面、高い
硬度を有しており加工が困難であった。
【0004】従来では、ダイヤモンドを層間絶縁層とし
た多層配線基板が例えば特開昭60−128697号公
報、特開平2−23639号公報、特開平5−3684
7号公報に開示されている。ダイヤモンドは絶縁体であ
るので、多層配線基板には、層間の導通を図るための電
気配線を表面または内部に配置する必要がある。
【0005】この層間導電を図る一例として、特開平6
−13493号公報では、導電性貫通孔を形成する方式
が開示されている。
【0006】この方式では、まずエネルギビームの照射
によってダイヤモンドプレートの両面を貫通する貫通孔
を形成する。この貫通孔の形成と同時にその貫通孔の側
壁がグラファイト化し、そのグラファイト層の上に金属
めっきを施してダイヤモンドプレートに層間配線のため
の導電性貫通孔を形成していた。この方式では、金属め
っきとグラファイト層とによって層間の電気的導通が図
られていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、グラファイト
は強度が弱くダイヤモンドとの密着性も悪い。したがっ
て、グラファイト層の上に金属めっき等の金属層を配置
しても金属層がグラファイト層と共に剥離してしまうお
それがあった。
【0008】以上より、本発明は、密着性の優れた金属
層を側壁に有する導電性貫通孔の形成方法を提供するこ
とを目的とする。また、密着性の優れた金属層を側壁に
有する導電性貫通孔を有するダイヤモンドプレートを提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の導電性貫通孔の形成方法は、エネルギビームの照射に
よってダイヤモンドプレートに貫通孔を形成する穿孔ス
テップと、前記貫通孔の側壁に生じたグラファイト層を
除去する除去ステップと、前記貫通孔の側壁の少なくと
も一部または全部に金属層を配置するステップとを含む
ことを特徴とする導電性貫通孔の形成方法である(請求
項1)。ここで、穿孔ステップでは、エネルギビームに
よって穿孔箇所を焼失させるのが好ましく、エネルギビ
ームとしてレーザ光あるいはイオンビームを用いるのが
好ましい。これらのエネルギビームを点集光で照射して
貫通孔を形成する。特にエキシマレーザ光を照射して貫
通孔を形成すれば、その加工精度が良くまた低コストを
実現できるため好ましい(請求項2)。貫通孔は、径が
0.05mm以上5.0mm以下となるものが好まし
い。
【0010】ところで、このようにエネルギビームの照
射によって穿孔箇所を焼失させて貫通孔を形成すると、
その貫通孔の側壁表面にダイヤモンドが相変化したグラ
ファイト層が形成される。
【0011】そこで、このグラファイト層を除去する除
去ステップは、反応性イオンエッチング処理を行うステ
ップを含むことが好ましい(請求項3)。反応性イオン
エッチング処理によって、確実にグラファイト層を除去
することができる。この反応性イオンエッチング処理と
しては、例えば酸素ガスや酸素を含有するガスのプラズ
マによる処理が挙げられる。また、除去ステップは、酸
処理を行うステップを含んでいても良い(請求項4)。
この酸処理では、例えば重クロム酸等の強酸を用いて処
理すればグラファイト層を効率よく除去できる。また、
これらの処理を並行して行うことによってグラファイト
層の除去を行っても良い。
【0012】金属層を配置するステップは、除去ステッ
プ後に行う。この金属層の配置は、例えばダイヤモンド
プレートに、乾式のイオンコーティング、真空蒸着、ス
パッタリング、湿式のイオン電気メッキおよび無電解め
っき等によって行う。金属層はTi、Pt、Au、M
o、W、Ni、Cuのうち一種以上を含有していること
が好ましい(請求項7)。金属層は、また、これらの金
属を含む合金であっても良い。これらの金属、金属の積
層、および合金は、ダイヤモンドに対し良好な密着性を
示すとともに、耐久性に富み、良好な導電性を示すた
め、ダイヤモンドプレートの貫通孔を覆う金属層に適用
するには最適である。
【0013】図1は、導電性貫通孔を示す表面付近の概
略断面図である。ダイヤモンドプレート1は、例えばス
パッタリング法によって、まず表面から、例えばTi1
2,Pt13,Au14の順でめっき処理が施されて導
電層(金属層)16が配置される。その後、裏面からも
同様のめっき処理が施される。この両面からのめっき処
理によって、貫通孔15内部にも金属層17が配置され
る。このようにして、表裏面間での導通が得られる。
【0014】上記の方法によって形成された導電性貫通
孔を有したダイヤモンドプレートにおいて、導電性貫通
孔はグラファイト層の除去が図られた貫通孔側壁の表面
を直接覆う金属層を有している(請求項5)。このよう
に、エネルギビームでの穿孔により発生するグラファイ
ト層を除去し、図1に示すようにダイヤモンド母材11
の上に直接金属層17が配置される。
【0015】このダイヤモンドプレートのダイヤモンド
母材は気相合成法によって形成されていれば好ましい
(請求項6)。気相合成法によるダイヤモンド母材の形
成では、面積が大きいダイヤモンドプレートを得ること
が可能である。気相合成法による形成として、例えばマ
イクロ波プラズマCVD法による方法等が挙げられる。
したがって、半導体素子用基板としてのダイヤモンドプ
レートに必要な大きさのダイヤモンドプレートを適切に
得ることができる。また、ダイヤモンドプレートの厚さ
は、0.03mm以上1mm以下が好ましい。厚みが1
mmを越えれば高価となり、逆に0.03mm未満であ
れば機械的強度が著しく弱くなるのでこの範囲とした。
【0016】ダイヤモンドプレートの両面のうち、少な
くとも一部に、導電層を含む電気配線が設けられてい
て、上記金属層が導電層と電気的に導通されていれば
(請求項8)、導電性貫通孔を通じてダイヤモンドの表
裏面に配置された電気配線同士が互いに導通できる。
【0017】また、図1に示すように、金属12,1
3,14のめっき処理によって導電層16と金属層17
を同時に配置すれば、容易に、表裏面間での導通を図れ
る。
【0018】
【実施例】基板としてSi多結晶基板を用い、マイクロ
波プラズマCVD法によって基板上にダイヤモンド層を
形成した。形成後、このダイヤモンド層の成長表面を機
械研磨によって平坦化してSi基板を溶解除去した後
に、レーザによって切断して縦20mm、横20mm、
厚み4mmのダイヤモンドプレート(A,B,C)を得
た。次に、KrFエキシマレーザを点集光で照射して径
0.3mmの貫通孔を形成した。
【0019】貫通孔の形成後、KrFエキシマレーザの
照射によりダイヤモンドプレートの貫通孔の側壁に形成
されたグラファイト層を除去するため、ダイヤモンドプ
レートAを重クロム酸水溶液中に5hr漬け、また、ダ
イヤモンドプレートBをO2とArとの混合ガスによっ
てプラズマエッチングした。このプラズマエッチング
は、O2 ガス濃度80mol%の上記混合ガスにより全
圧0.08Torr、RF出力250Wで10hr処理
した。このダイヤモンドプレートA,Bの貫通孔の側壁
をラマン分光計(XY Dilor製)で測定して、グ
ラファイト層が除去されていることを確認した。
【0020】ダイヤモンドプレートCには、グラファイ
ト層を除去するための処理は施さなかった。グラファイ
ト層の存在を確認するために、ダイヤモンドプレートC
の貫通孔の側壁をラマン分光計により測定したところグ
ラファイトのピークが見られた。
【0021】これらのダイヤモンドプレートA,B,C
にまず表面からスパッタリング法によって、Ti,P
t,Auの順でめっき処理を行った。その後裏面からも
同様のめっき処理を行った。この両面からのめっき処理
によって、表面および裏面とともに貫通孔内部に金属層
が配置されることとなる。表裏面間での導通試験によっ
て表裏面の金属層同士で導通を得ることを確認した。
【0022】次に、これらのダイヤモンドプレートA,
B,Cについて熱サイクル試験を行った。この熱サイク
ル試験は、−50℃の低温から200℃の高温まで10
00サイクルまで繰り返すものである。そして、金属め
っきの剥離具合を、肉眼および表裏面間での導通試験に
よって観察した。
【0023】ダイヤモンドプレートA,Bにおいては表
裏面間での導通を得ることができたが、ダイヤモンドプ
レートCにおいては十分な導通を得ることができず、ま
た、ダイヤモンドプレートCを肉眼で観察したところ、
金属めっきは明らかに剥離していた。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、ダイヤモンドプレート
内部に信頼性の高い導電性貫通孔を形成することができ
る。このように、ダイヤモンドとの密着性の優れた金属
層を貫通孔の側壁に有するダイヤモンドプレートを提供
することができる。したがって、電子装置のより一層の
小型化および軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるダイヤモンドプレートの導電性
貫通孔を示す表面付近の概略断面図である。
【符号の説明】
1 ダイヤモンドプレート 11 ダイヤモンド母材 16 導電層 17 金属層 18 導電性貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 1/11 H05K 3/00 N 3/00 H01L 23/14 D Fターム(参考) 4E068 AF02 AJ04 4E351 AA06 AA20 BB01 BB32 BB33 BB49 CC03 GG20 5E317 AA24 BB30 CC31 CD27 CD32

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エネルギビームの照射によってダイヤモン
    ドプレートに貫通孔を形成する穿孔ステップと、 前記貫通孔の側壁に生じたグラファイト層を除去する除
    去ステップと、 前記貫通孔の側壁の少なくとも一部または全部に金属層
    を配置するステップとを含むことを特徴とする導電性貫
    通孔の形成方法。
  2. 【請求項2】上記穿孔ステップは、エキシマレーザ光の
    照射により貫通孔を形成するステップを含むことを特徴
    とする請求項1記載の導電性貫通孔の形成方法。
  3. 【請求項3】上記除去ステップは、反応性イオンエッチ
    ング処理を行うステップを含むことを特徴とする請求項
    1または2記載の導電性貫通孔の形成方法。
  4. 【請求項4】上記除去ステップは、酸処理を行うステッ
    プを含むことを特徴とする請求項1または2記載の導電
    性貫通孔の形成方法。
  5. 【請求項5】両面を貫通する導電性貫通孔を有するダイ
    ヤモンドプレートにおいて、 導電性貫通孔はグラファイト層の除去が図られた貫通孔
    側壁の表面を直接覆う金属層を有していることを特徴と
    するダイヤモンドプレート。
  6. 【請求項6】上記ダイヤモンドプレートのダイヤモンド
    母材は気相合成法によって形成されていることを特徴と
    する請求項5記載のダイヤモンドプレート。
  7. 【請求項7】上記金属層がTi、Pt、Au、Mo、
    W、Ni、Cuのうち一種以上を含有していることを特
    徴とする請求項5または6記載のダイヤモンドプレー
    ト。
  8. 【請求項8】上記ダイヤモンドプレートの両面のうち、
    少なくとも一部に、導電層を含む電気配線が設けられて
    いて、上記金属層は導電層と電気的に導通されているこ
    とを特徴とする請求項5ないし7にいずれか一つに記載
    のダイヤモンドプレート。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008255495A (ja) * 2004-04-28 2008-10-23 Central Japan Railway Co オゾン生成装置、及び、オゾン生成方法
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US8734626B2 (en) 2004-04-28 2014-05-27 Central Japan Railway Company Electrode, ozone generator, and ozone production method
CN112969303A (zh) * 2021-02-01 2021-06-15 南昌大学 一种基于3d打印的电路印刷方法及制备的高功率电路板

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