JP2725390B2 - 銅配線セラミック基板および製造方法 - Google Patents

銅配線セラミック基板および製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は銅配線層を有するセラミック基板、特にセラ
ミック基板上に銅配線を設けたピングリッドアレイ(以
下PGAと記す)、およびその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
高密度実装が可能なICパッケージとして、PGA(ピン
グリッドアレイ)基板がある。高信頼性を必要とする用
途のPGA基板には、セラミックの基板の上にアルミニウ
ムの配線層を有するものが多く用いられていた。しかし
最近、電子回路の高速化に対応するため、アルミニウム
に代わり電気抵抗の小さい銅が用いられるようになっ
た。例えば、アルミナ基板の上にクロム蒸着層と銅蒸着
層を設け、その上にニッケルめっき層、金めっき層が順
次形成された構造を有する。セラミック基板における銅
配線層は一般に、蒸着法またはスパッタリング法により
形成され、この目的には純度99.99%ないし99.999%の
銅が一般的に用いられていた。
〔発明が解決しようとする課題〕 蒸着法またはスパッタリング法により形成された上記
のような銅配線層は、溶解鍛練加工により得られた銅の
層に比して緻密性において劣り、電気抵抗が高くなった
り、配線間容量が増大する等の欠点があった。電気抵抗
が増すと配線層の断面積を大きくする必要を生じ、回路
の集積密度を低下させ、パッケージの小型化を困難にす
る。配線間容量が増大すると、伝送パルスの特性劣化を
もたらす。
また蒸着法またはスパッタリング法により形成された
上記のような銅配線層は、酸化性あるいは高湿度の雰囲
気下で、配線層のミクロポロシティ(微細空隙)に沿っ
て酸化または腐食が進行するという問題もあった。
それ故本発明の目的は、蒸着法またはスパッタリング
により形成された電気抵抗が低い銅配線層を有し、回路
の高い集積密度とパッケージの小型化を容易にした。PG
A等の銅配線セラミック基板およびその製造方法を提供
することである。
また本発明の他の目的は、蒸着法またはスパッタリン
グにより形成された電気抵抗が低い銅配線層を有し、配
線間電気容量の小さい、従ってパルス伝送特性のすぐれ
たPGA等の銅配線セラミック基板およびその製造方法を
提供することである。
本発明のさらに他の目的は、酸化性あるいは高湿度の
雰囲気下でも配線層の酸化または腐食を受けにくい銅配
線層を有するPGA等の銅配線セラミック基板およびその
製造方法を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では上記目的を達成するために、蒸着法により
銅配線層を形成するための銅の純度を99.9999%以上に
した。
本発明における銅蒸着層には、真空蒸着法のほかイオ
ンプレーティング、クラスタイオンビーム法、スパッタ
リング法等の物理的蒸着法(PVD)により形成された銅
層を包含する。
本発明の銅配線セラミック基板は下記要素から成る。
(1)セラミック基板 基板として用いるセラミックは、アルミナ、ムライ
ト、マグネシア、窒化アルミニウム、ジルコニア、炭化
珪素等のいずれでもよい。
(2)セラミック基板に蒸着された銅層 本発明のセラミック基板(PGA等)は99.9999%以上の
純度の銅から成る銅配線層を有することを特徴とする。
この層は後述する蒸着法によって形成される。銅蒸着層
には通常のフォトエッチングの方法により回路パターン
が形成されて配線層となる。
配線層の銅の純度が99.9999%未満の場合に比し、銅
の純度を99.9999%以上とすると、同じ断面積で電気抵
抗が10%以上低くなる。そして線間容量も小さくなり、
電気抵抗、線間容量ともばらつきが小さくなる。
配線層の厚さは普通1μmから20μm程度であり、3
μmから10μmとすることが多い。
本発明の銅配線セラミック基板は、必要に応じ下記の
要素を有してもよい。
(3)セラミック基板上に下地として設けられた銅以外
の金属の層 銅を蒸着する前にセラミック基板上に予め下地として
銅以外の金属の層、例えばアルミニウム、チタン、ジル
コニウム、クロム、モリブデン、タングステン、ニッケ
ル等の1種または2種以上を蒸着により形成させてもよ
い。
(4)銅配線層の上に設けた絶縁層 上記(2)の銅配線層の上の少なくとも一部に、必要
に応じセラミック、有機樹脂類等から成る絶縁層を設け
る。絶縁層は電気抵抗が高く、誘電率が低く、耐熱性が
あることが望ましい。ポリイミド樹脂はこれらの特性を
具えた好ましい材料である。絶縁層はさらにフォトエッ
チングによるパターン形成ができるような感光性を有す
る物質であることが好ましい。感光性ポリイミド樹脂は
この目的に適した好ましい材料である。ポリイミド樹脂
および感光性ポリイミド樹脂については日経エレクトロ
ニクス1984年8月27日号、149ページから159ページに記
載がある。
(5)銅配線層の上に設けた銅以外の金属の層 上記工程(2)で得られた銅配線層に、電気めっき法
によりニッケル等の銅以外の金属のめっき、またはこれ
を下地とする金、銀等の貴金属めっきを施してもよい。
銅以外の金属としてニッケル、コバルト、クロム、モ
リブデン、タングステン等を用いることができる。
ニッケル等の銅以外の金属のめっきの厚さは0.1ない
し5μm程度、ニッケル等を下地としてめっきした上に
施す金等のめっきの厚さは0.1ないし2μm程度であ
る。
銅以外の金属層は、銅配線層の上に前記絶縁層を設け
た後に、パターン形成により必要な部位に透孔(ビアホ
ール)を作り、この部分で銅配線層に積層されてもよ
い。
本発明の銅配線セラミック基板の製造方法は下記工程
から成る。
(1)セラミック基板に銅層を蒸着する工程 基板として用いるセラミックは、アルミナ、ムライ
ト、マグネシア、窒化アルミニウム、ジルコニア、炭化
珪素等のいずれでもよい。
本発明のセラミック基板(PGA等)は99.9999%以上の
純度の銅から成る銅配線層を有することを特徴とし、従
って蒸着には純度99.9999%以上の銅を用いる。なおこ
こで言う蒸着には前述のように真空蒸着法のほか、イオ
ンプレーティング、クラスタイオンビーム法、スパッタ
リング法等の物理的蒸着法(PVD)を包含する。
銅を蒸着する前にセラミック基板上に予め下地として
銅以外の金属の層、例えばアルミニウム、チタン、ジル
コニウム、クロム、モリブデン、タングステン、ニッケ
ル等の1種または2種以上を蒸着により形成させてもよ
い。
蒸着層の厚さは普通1μmから20μm程度であり、3
μmから10μmとすることが多い。
(2)フォトエッチングによる回路パターン形成 上記工程(1)で得られた銅蒸着層に、通常のフォト
エッチングの方法により回路パターンを形成させる。
〔作用〕
本発明の、また本発明の方法により製造される、セラ
ミック基板上に99.9999%以上の純度の銅から成る銅配
線層を有する銅配線セラミック基板は、銅配線層が蒸着
法またはスパッタリングにより形成されても、銅配線層
が緻密で、電気抵抗が低く、線間容量が小さい。また酸
化性あるいは高湿度の雰囲気下でも銅配線層が酸化また
は腐食を受けにくい。
配線層に高純度の銅を用いた本発明の配線基板におい
て、配線層の電気抵抗が低く、線間容量が低いのは、欠
陥の少ない緻密な銅蒸着層が形成され、従ってエッチン
グの際に生ずる銅蒸着層の表面の凹凸が少ないためと推
定される。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
〔実施例1〕 第1図に示すように、アルミナ基板1の上にクロム層
2および銅層3を真空蒸着し、クロム層2と銅層3から
成る蒸着金属層5をエッチして配線パターンを形成した
後、電気めっきによりニッケル層6および金層7を被覆
し配線リード部8を形成した。詳細は下記の通りであ
る。
厚さ2mmのアルミナ基板上に、クロムを厚さ0.03μm
に真空蒸着後、純度99.9999%の銅および比較のため99.
999%の銅をそれぞれ、基板温度300℃、真空度2×10-6
Torrで、厚さ5μmに真空蒸着後、通常のフォトエッチ
ング法により塩化銅溶液を用いて金属層(銅/クロム
層)をエッチし、線幅40μm、線間40μm、長さ30mmの
直線状の配線パターン(リード部)1000本を互いに平行
に形成した。こうして得られたアルミナ基板上の銅配線
パターンに通常の電気めっき法によりニッケルを0.5μ
mの厚さに下地めっきした後、金を0.2μmの厚さに電
気めっきした。めっき条件は、ニッケルめっきについて
は標準ワット浴を用い、温度60℃、電流密度2.0A/dm2
し、金めっきについてはシアン化金カリウム浴を用い、
温度50℃,電流密度1.0A/dm2とした。
得られた2種の配線層の電気抵抗および線間容量を測
定した。純度99.9999%の銅を用いた場合は純度99.999
%の銅を用いた場合に比し電気抵抗は平均で約15.7%低
く、線間容量は約5.2%小さかった。純度99.9999%の銅
を用いた場合はそれらの変動も小さかった。
〔実施例2〕 第2図に示すように、208本のピンを設けたアルミナ
基板1の上にクロム層2、銅層3およびクロム層4を順
に真空蒸着し、蒸着金属層5(クロム層+銅層+クロム
層)をエッチして配線パターンを形成した後、ポリイミ
ド樹脂膜9を被覆し、再びクロム層2a、銅層3aおよびク
ロム層4aを蒸着により形成し、蒸着金属層5aをエッチし
て配線パターンを形成した。さらに配線パターンの先端
部を除きポリイミド樹脂膜9aを被覆し、先端部には実施
例1におけると同様、ニッケルメッキ被膜6と金メッキ
被膜7を施した。詳細は下記の通りである。
厚さ2mmのピン付アルミナ基板の表面に、クロムを厚
さ0.03μmに真空蒸着後、純度99.9999%の銅および比
較のため99.999%の銅をそれぞれ、基板温度300℃、真
空度2×10-6Torrで、厚さ5μmに真空蒸着し、その上
にさらにクロムを厚さ0.03μmに真空蒸着した。3層か
ら成る蒸着金属層を通常のフォトエッチング法により塩
化銅溶液を用いてエッチし、線幅20μm、線間20μm、
長さ30mmの直線状の配線パターン(リード部)1000本を
互いに平行に形成した。こうして得られたアルミナ基板
上の銅配線パターンの上に厚さ10μmのポリイミド樹脂
膜を被覆し、その上に前記と同様の方法で厚さ0.03μm
のクロム層、厚さ5μmの銅層および厚さ0.03μmのク
ロム層から成る配線パターンを形成した。ワイヤボンデ
ィングのために配線部の先端部を残してポリイミド樹脂
膜で被覆した。配線部のポリイミド樹脂膜で被覆してな
い先端部には、実施例1と同様の方法により0.5μmの
厚さにニッケル下地めっきした後、0.3μmの厚さに金
めっきした。
得られた2種のPGAについて、配線層の電気抵抗およ
び線間容量を測定した。純度99.9999%の銅を用いた場
合は純度99.999%の銅を用いた場合に比し電気抵抗は平
均で約17.3%低く、線間容量は約7.7%小さかった。
これらのPGAを300℃で30分間加熱後に同様に電気抵抗
と線間容量の測定を行ったところ、純度99.9999%の銅
を用いた場合は抵抗の増加は3%、容量の増加は1%に
過ぎなかった。これに対し純度99.999%の銅を用いた場
合は電気抵抗が15%、容量が12%増加した。
〔発明の効果〕
本発明によると、基板上の銅蒸着層のエッチングによ
り形成された配線層の、電気抵抗が低くしかも線間容量
が低い、銅配線セラミック基板を得ることができる。
本発明によると配線層の電気抵抗が低い配線基板が得
られるので、回路パターンを微細にすることができる。
また、配線基板の銅配線層の線間容量を小さくできるか
ら、電子回路の高速化に対応することができる。本発明
は、特にPGA(ピングリッドアレイ)の製造に適してい
る。
本発明はセラミック基板上に銅を直接蒸着する場合の
みならず、セラミック基板上に設けた他の金属または有
機物質、例えばポリイミドの、下地層を介して銅を蒸着
する場合にも、有用である。
また本発明は、回路パターンを形成した銅電導層がニ
ッケル等の銅以外の金属のめっき層を有する場合、また
これらの金属めっき層を下地としてさらに金、銀等の貴
金属のめっき層を有する場合にも有用である。
本発明は特にセラミック基板上に銅導電層が蒸着され
る場合に有効であるが、基板がガラス補強エポキシ樹
脂、金属から成る場合にも適用可能である。ガラス補強
エポキシ樹脂基板の導電部には一般に銅箔が用いられる
が、微細配線の場合には気相成膜が有利であるから、本
発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1で得られたセラミック基板上の配線層
の拡大断面図、第2図は実施例2で得られたピングリッ
ドアレイの配線層の拡大断面図である。 符号の説明 1……セラミック基板 2……クロム蒸着層、2a……クロム蒸着層 3……銅蒸着層、3a……銅蒸着層 4……クロム蒸着層、4a……クロム蒸着層 5……蒸着金属層、5a……蒸着金属層 6……ニッケルめっき層 7……金めっき層 8……配線層、9……ポリイミド層

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミック基板の上に蒸着法により設けら
    れた銅導電層が99.9999%以上の純度の銅から成ること
    を特徴とする銅配線セラミック基板。
  2. 【請求項2】セラミック基板の上に蒸着法により銅導電
    層を形成し、該銅導電層に回路パターン形成後、電気め
    っき法により銅以外の金属の被膜または該金属を下地と
    する貴金属の被膜を施す銅配線セラミック基板の製造方
    法において、銅蒸着層を形成するための蒸着源として9
    9.9999%以上の純度の銅を用いることを特徴とする銅配
    線セラミック基板の製造方法。
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JP4206915B2 (ja) * 2002-12-27 2009-01-14 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板
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