JP6277174B2 - Coating structure that can improve stress at the interface between aluminum nitride and copper coating layer - Google Patents
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Description
本発明は、コーティング構造に関するものであり、特に窒化アルミニウムと銅コーティング層とのインターフェースにおける応力を改善できるコーティング構造に関するものである。 The present invention relates to a coating structure, and more particularly to a coating structure that can improve stress at the interface between an aluminum nitride and a copper coating layer.
現在の半導体製造産業における３Ｄ空間（３Ｄ）の集積回路（ＩＣ）に対するパッケージングについて、一番はやってる研究方向は、シリコン貫通電極（Ｔｈｒｏｕｇｈ-Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ、ＴＳＶ）の銅充填技術である。ＴＳＶ技術がＩＣのパッケージング体に使用されると、電気性が良く、電力損耗が低く、サイズが小さく、密度が高いおよび優れた性能を有するなどのメリットがあるので、現在主にＤＲＡＭの製品によく使用されている。しかし、シリコン材料は、受けられる電流の大きさに制限があり、しかも絶縁効果が悪いため、過大な電力による材料の損壊が発生してしまう恐れがある。一方、窒化アルミニウムの材料は、熱の伝達性が高く、電気の絶縁性が高いおよびＧａＮ、ＡｌＧａＮなどの半導体材料と類似する熱膨張常数があるという優れた特性を有するので、シリコンやサファイア基板の代わりにパワーディバイス（ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ）と高効率の発光ダイオードに対するパッケージングなどの領域に使用されることができ、ディバイス性能の向上を図ることができる。 Regarding the packaging of 3D space (3D) integrated circuits (ICs) in the current semiconductor manufacturing industry, the research direction that is being done most is the copper filling technology of Through-Silicon Via (TSV). When TSV technology is used for IC packaging bodies, it has advantages such as good electrical properties, low power consumption, small size, high density and excellent performance. It is often used for. However, silicon materials are limited in the magnitude of the current that can be received and have a poor insulating effect, which may cause damage to the material due to excessive power. On the other hand, the material of aluminum nitride has excellent characteristics such as high heat transfer, high electrical insulation, and thermal expansion constant similar to semiconductor materials such as GaN and AlGaN. Instead, it can be used in areas such as packaging for power devices (IGBT, MOSFET) and high-efficiency light emitting diodes, and device performance can be improved.
また、貫通技術を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のウェハーに使用する場合、ＴＡＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ via）技術と呼ばれる。ＴＡＶ技術は、まず窒化アルミニウムの基板にレーザーやドライエッチング（ＩＣＰ）の方式によって貫通孔が形成され、次に、スパッタリング又は化学コーティング（無電気めっき）の方式によって基板全体の表面と貫通孔に導電のシード層が形成され、最後に、銅材料やほかの導電材料（例えば、タングステン材料）を使用する電気めっきの製造プロセスによって貫通孔に対して穴埋めや孔壁にコーティング層が形成される（図１を参照する）技術である。ＴＡＶ技術は、電気の接続を提供するだけではなく、熱放散の経路も提供することができるため、システムの熱放散効果を全体的に向上することができる。 When the penetration technique is used for an aluminum nitride (AlN) wafer, it is called a TAV (Through Aluminum Nitride via) technique. In the TAV technology, a through hole is first formed in an aluminum nitride substrate by a laser or dry etching (ICP) method, and then the surface and the through hole are conductively formed by sputtering or chemical coating (electroless plating) method. Finally, a seed layer is formed, and finally, a coating layer is formed on the through-hole and the hole wall by an electroplating manufacturing process using a copper material or other conductive material (for example, tungsten material) (see FIG. 1). TAV technology not only provides an electrical connection, but can also provide a path for heat dissipation, thus improving the overall heat dissipation effect of the system.
窒化アルミニウムの基板を高効率の発光ダイオードのパッケージング体に使用する場合、その高効率の発光ダイオードに対する回路の整合と熱放散の経路を提供できるので、その使用寿命、発光効率および安定性を向上することができる。しかし、ＴＡＶ技術による窒化アルミニウムの基板における銅と窒化アルミニウムは、熱膨張常数が異なるため、異なる変形量が発生しながら破壊されてしまう恐れがある。また、高効率の発光ダイオードの照明に使用される場合、様々な使用環境を対応して耐える必要があるので、信頼性について課題となる。 When an aluminum nitride substrate is used in a high-efficiency light-emitting diode packaging body, it can provide circuit matching and heat dissipation paths for the high-efficiency light-emitting diode, improving its service life, light-emitting efficiency, and stability can do. However, copper and aluminum nitride in the aluminum nitride substrate by the TAV technique have different thermal expansion constants, and thus may be broken while generating different deformation amounts. Further, when used for illumination of highly efficient light-emitting diodes, it is necessary to withstand various usage environments, which is a problem regarding reliability.
窒化アルミニウムの基板に対するＴＡＶ製造プロセスと金属化フィルムの製造プロセスにおいて、複数の高温の製造プロセスを経過しなければならなく、これらの高温の製造プロセスでは、穴埋め材料の突出現象に招いてしまうため、製品の歩留りを降下する恐れがある。穴埋めの製造プロセスは、貫通孔の壁から貫通孔の中心へ導電材料を充填するため、孔を全部充填しなくてボイドが形成されてしまうと、抵抗が向上されて電気信号の伝達効率に悪影響を与える恐れがあり、また、高温の使用環境で使用すると、そのボイドにおける空気が膨張して爆裂現象が発生する恐れもある。更に、製造後のウェハーにも残留の応力が存在するため、この残留の応力が後続き発光ダイオードのパッケージング体に対して使用の信頼性に悪影響が与え、例えば、穴埋め材料と銅壁の脱落現象及び発光ダイオードのパッケージング体と基板との接合応力などの問題がある。 In a TAV manufacturing process and a metallized film manufacturing process for an aluminum nitride substrate, a plurality of high-temperature manufacturing processes must be passed, and in these high-temperature manufacturing processes, the hole filling material is projected. There is a risk of lowering the product yield. In the manufacturing process for filling holes, the conductive material is filled from the wall of the through hole to the center of the through hole, and if voids are formed without filling all the holes, the resistance is improved and the electrical signal transmission efficiency is adversely affected. In addition, when used in a high temperature environment, the air in the voids may expand and a blasting phenomenon may occur. In addition, since residual stress exists in the manufactured wafer, this residual stress subsequently has an adverse effect on the reliability of use for the packaging body of the light emitting diode, for example, the filling material and the copper wall fall off. There are problems such as the phenomenon and the bonding stress between the packaging body of the light emitting diode and the substrate.
窒化アルミニウムの基板における表面金属回路の形成とＴＡＶ銅充填の製造プロセスは以下のようにする。まず、窒化アルミニウムの基板にレーザーやドライエッチング（ＩＣＰ）の方式によって貫通孔が形成され、次に、スパッタリング又は化学コーティング（無電気めっき）の方式によって基板全体の表面と貫通孔に導電のシード層が形成され、最後に、銅材料やほかの導電材料（例えば、タングステン材料）を使用する電気めっきの製造プロセスによって貫通孔に対して穴埋めや孔壁にコーティング層が形成されることを行う。熱放散の効率と導電の効率を向上するために、セラミック基板の表面における金属回路の銅層の厚さを増加することがあり、市販の一般の金属化セラミックの基板における銅コーティング層の厚さは、５０〜１００μｍであり、熱放散と電気性について特別な要求がある場合、銅コーティング層の厚さがより一層向上する。 The process for forming the surface metal circuit on the aluminum nitride substrate and the TAV copper filling process is as follows. First, through holes are formed in an aluminum nitride substrate by a laser or dry etching (ICP) method, and then a conductive seed layer is formed on the entire surface of the substrate and through holes by a sputtering or chemical coating (electroless plating) method. Finally, the through hole is filled and a coating layer is formed on the hole wall by an electroplating manufacturing process using a copper material or another conductive material (for example, a tungsten material). In order to improve the efficiency of heat dissipation and conductivity, the thickness of the copper layer of the metal circuit on the surface of the ceramic substrate may be increased, the thickness of the copper coating layer on the commercially available general metallized ceramic substrate The thickness of the copper coating layer is further improved when there are special requirements for heat dissipation and electrical properties.
ＴＡＶ技術より製造される窒化アルミニウムの基板に対して、ＰＣＴ（121℃/100%R.H./33psia(2atm)，96 hrs）とＴＳＴ（-40℃~125℃，200 cycles）の信頼性テストを行うと、銅コーティング層の周縁における窒化アルミニウムの基板が割れてしまう現象が分かる。最大の主軸応力分布に対して更に分析によると、温度降下の負荷で銅コーティング層の周縁における窒化アルミニウムの基板に対する最大の主軸応力は、引張応力であり、この引張応力は、基板が割れる主因と考えられる。 PCT (121 ° C / 100% RH / 33psia (2atm), 96hrs) and TST (-40 ° C to 125 ° C, 200 cycles) reliability tests are performed on aluminum nitride substrates manufactured by TAV technology It can be seen that the aluminum nitride substrate at the periphery of the copper coating layer breaks. Further analysis on the maximum principal stress distribution shows that the largest principal stress on the aluminum nitride substrate at the periphery of the copper coating layer at the temperature drop load is the tensile stress, which is the main cause of cracking the substrate. Conceivable.
従来の技術に関する上記の欠点に鑑み、本発明は、階段状の銅コーティング層の構造を提供し、フォトリソグラフィプロセスと電気めっきプロセスにて前記の構造が製造されることにより、窒化アルミニウムの基板と接触される第１の銅コーティング層の膜厚さを減少し、各銅コーティング層の周縁における接線と窒化アルミニウムの基板表面から形成される角度を降下することができるので、窒化アルミニウムの基板と銅コーティング層とのインターフェースにおける応力を降下でき、窒化アルミニウムの基板の信頼性を有効に向上することができる。 In view of the above-mentioned drawbacks related to the prior art, the present invention provides a structure of a stepped copper coating layer, wherein the structure is manufactured by a photolithography process and an electroplating process, so that an aluminum nitride substrate and The thickness of the contacted first copper coating layer can be reduced, and the angle formed from the tangent at the periphery of each copper coating layer and the aluminum nitride substrate surface can be lowered, so that the aluminum nitride substrate and copper The stress at the interface with the coating layer can be lowered, and the reliability of the aluminum nitride substrate can be effectively improved.
本発明の主な目的は、窒化アルミニウムと銅コーティング層とのインターフェースにおける応力を改善できるコーティング構造を提供するものである。前記コーティング構造は、窒化アルミニウムの基板と、付着層と、銅シード層と、第１の銅コーティング層と、第２の銅コーティング層と、第３の銅コーティング層と、ニッケルコーティング層とを有し、前記付着層は、第１の所定長さによって水平的に内側へ縮減されると共に、その周縁の接線と前記窒化アルミニウムの基板表面に所定の角度が形成され、且つスパッタリングの方式によって前記窒化アルミニウムの基板に形成され、前記銅シード層は、前記第１の所定長さによって水平的に内側へ縮減されると共に、その周縁の接線と前記窒化アルミニウムの基板表面に前記所定の角度が形成され、且つスパッタリングの方式によって前記付着層に形成され、前記第１の銅コーティング層は、前記第１の所定長さによって水平的に内側へ縮減されると共に、その周縁の接線と前記窒化アルミニウムの基板表面に前記所定の角度が形成され、且つ電気めっきの方式によって前記銅シード層に形成され、前記第２の銅コーティング層は、第２の所定長さによって水平的に内側へ縮減されると共に、その周縁の接線と前記窒化アルミニウムの基板表面に前記所定の角度が形成され、且つ電気めっきの方式によって前記第１の銅コーティング層に形成され、前記第３の銅コーティング層は、第３の所定長さによって水平的に内側へ縮減されると共に、その周縁の接線と前記窒化アルミニウムの基板表面に前記所定の角度が形成され、且つ電気めっきの方式によって前記第２の銅コーティング層に形成され、前記ニッケルコーティング層は、前記付着層、前記銅シード層、前記第１の銅コーティング層、前記第２の銅コーティング層及び前記第３の銅コーティング層の周囲に包覆することにより、銅の酸化と拡散を防止することを特徴とする。 The main object of the present invention is to provide a coating structure capable of improving the stress at the interface between the aluminum nitride and the copper coating layer. The coating structure includes an aluminum nitride substrate, an adhesion layer, a copper seed layer, a first copper coating layer, a second copper coating layer, a third copper coating layer, and a nickel coating layer. The adhesion layer is horizontally reduced inward by a first predetermined length, and a predetermined angle is formed between a peripheral tangent line and the aluminum nitride substrate surface, and the nitride layer is formed by sputtering. The copper seed layer is formed on an aluminum substrate, and the copper seed layer is horizontally reduced inward by the first predetermined length, and the predetermined angle is formed between a tangent of a peripheral edge of the copper seed layer and the surface of the aluminum nitride substrate. And the first copper coating layer is horizontally inwardly formed by the first predetermined length. The predetermined angle is formed in the tangent of the periphery and the substrate surface of the aluminum nitride, and is formed on the copper seed layer by electroplating, and the second copper coating layer is formed by the second copper coating layer. Is reduced horizontally inward by a predetermined length, and the predetermined angle is formed in the tangent of the periphery and the substrate surface of the aluminum nitride, and is formed on the first copper coating layer by an electroplating method. The third copper coating layer is horizontally reduced inward by a third predetermined length, and the predetermined angle is formed between the tangent of the periphery and the aluminum nitride substrate surface, and The nickel coating layer is formed on the second copper coating layer by a plating method, and the nickel coating layer includes the adhesion layer, the copper seed layer, and the first copper coating layer. Coating layer, by Tsutsumikutsugae around the second copper coating layer and the third copper coating layer, characterized in that to prevent diffusion and oxidation of the copper.
前記の構造において、前記付着層は、チタン又はチタンとタングステンとの合金から構成される。 In the above structure, the adhesion layer is made of titanium or an alloy of titanium and tungsten.
前記の構造において、前記第１の所定長さは、前記第２の所定長さより大きく、前記第２の所定長さは、前記第３の所定長さより大きい。 In the above structure, the first predetermined length is larger than the second predetermined length, and the second predetermined length is larger than the third predetermined length.
本発明は、複数回のフォトリソグラフィプロセスと電気めっきプロセスにて窒化アルミニウムの基板における銅コーティング層が製造され、窒化アルミニウムの基板に必要である銅コーティング層の厚さを低減しながら複数層によって堆積し、予め設定される角度に基づきフォトリソグラフィプロセスのプロセスレシピを調整することにより、各層の銅コーティング層の長さを上方へ向かって順序に縮減し、且つ各層の周縁と窒化アルミニウムの基板表面に所定の角度が形成されるので、階段状の堆積層の構造に形成できる。前記窒化アルミニウムの基板には、順序に前記付着層、前記銅シード層、前記第１の銅コーティング層、前記第２の銅コーティング層、前記第３の銅コーティング層及び前記ニッケルコーティング層が形成されるので、最後に多層の階段状の金属回路が形成できる。このような構造は、階段状の構造に形成していない銅コーティング層と同じような厚さを有する銅コーティング層（前記第１の銅コーティング層、前記第２の銅コーティング層及び前記第３の銅コーティング層の総合厚さ）が形成できるだけではなく、前記第１の銅コーティング層の厚さが薄くなるため、当該第１の銅コーティング層と接触する前記窒化アルミニウムの基板に受ける応力も大幅に低減できる。また、階段状の堆積層の構造が形成されるので、各層の周縁と窒化アルミニウムの基板表面に形成される角度は、階段状構造ではない構造の周縁と窒化アルミニウムの基板表面に形成される角度より小さく、これによっても、銅コーティング層と接触する窒化アルミニウムの基板に受ける応力も大幅に低減でき、したがって、窒化アルミニウムの基板の信頼性を有効に向上でき、エッチングプロセスと比べると、より簡単に達成と制御することができる。 The present invention produces a copper coating layer on an aluminum nitride substrate by multiple photolithography and electroplating processes and deposits with multiple layers while reducing the thickness of the copper coating layer required for the aluminum nitride substrate Then, by adjusting the process recipe of the photolithography process based on the preset angle, the length of the copper coating layer of each layer is sequentially reduced upward, and the periphery of each layer and the aluminum nitride substrate surface are reduced. Since the predetermined angle is formed, it can be formed in the structure of a step-like deposited layer. The adhesion layer, the copper seed layer, the first copper coating layer, the second copper coating layer, the third copper coating layer, and the nickel coating layer are sequentially formed on the aluminum nitride substrate. Therefore, finally, a multilayered stepped metal circuit can be formed. Such a structure has a copper coating layer (the first copper coating layer, the second copper coating layer, and the third copper coating layer) having the same thickness as a copper coating layer that is not formed into a stepped structure. (Total thickness of the copper coating layer) can be formed, and since the thickness of the first copper coating layer is reduced, the stress applied to the aluminum nitride substrate in contact with the first copper coating layer is also greatly increased. Can be reduced. In addition, since the structure of the stepped deposition layer is formed, the angle formed on the peripheral edge of each layer and the aluminum nitride substrate surface is the angle formed on the peripheral edge of the structure that is not the stepped structure and the aluminum nitride substrate surface. This also significantly reduces the stress on the aluminum nitride substrate in contact with the copper coating layer, thus effectively improving the reliability of the aluminum nitride substrate and is easier than the etching process. Can be achieved and controlled.
本発明は、複数回のフォトリソグラフィプロセスと電気めっきプロセスにて製造される。まず、窒化アルミニウムの基板に、第１の所定長さによって水平的に内側へ縮減されるように厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍであるチタン又はチタンとタングステンとの合金から構成する付着層が形成される。次に、前記付着層に、スパッタリング又は化学めっき（無電気めっき）の方式により、前記第１の所定長さによって水平的に内側へ縮減されるように厚さが０.８μｍ〜１μｍである銅シード層が形成される。次に、前記銅シード層に、電気めっきの方式により、前記第１の所定長さによって水平的に内側へ縮減されるように厚さが１０μｍ〜３０μｍである第１の銅コーティング層が形成される。そして、前記第１の銅コーティング層に、電気めっきの方式により、第２の所定長さによって水平的に内側へ縮減されるように厚さが１０μｍ〜３０μｍである第２の銅コーティング層が形成される。更に、前記第２の銅コーティング層に、第３の所定長さによって水平的に内側へ縮減されるように厚さが１０μｍ〜３０μｍである第３の銅コーティング層が形成される。前記各プロセスにおいて、前記第１、第２、第３の銅コーティング層と前記窒化アルミニウムの基板表面に所定の角度が形成される。最後に、厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍであるニッケルコーティング層が前記付着層、前記銅シード層、前記第１の銅コーティング層、前記第２の銅コーティング層及び前記第３の銅コーティング層を包覆するように設けられることにより、前記銅シード層、前記第１の銅コーティング層、前記第２の銅コーティング層及び前記第３の銅コーティング層を包覆するニッケルコーティング層が形成され、これにより、銅の酸化と拡散が防止できる。 The present invention is manufactured by a plurality of photolithography processes and electroplating processes. First, an adhesion layer made of titanium or an alloy of titanium and tungsten having a thickness of 100 nm to 500 nm is formed on an aluminum nitride substrate so as to be horizontally reduced inward by a first predetermined length. . Next, a copper having a thickness of 0.8 μm to 1 μm is applied to the adhesion layer so as to be reduced horizontally inward by the first predetermined length by sputtering or chemical plating (electroless plating). A seed layer is formed. Next, a first copper coating layer having a thickness of 10 μm to 30 μm is formed on the copper seed layer by electroplating so as to be horizontally reduced by the first predetermined length. The Then, a second copper coating layer having a thickness of 10 μm to 30 μm is formed on the first copper coating layer by electroplating so as to be horizontally reduced by a second predetermined length. Is done. Further, a third copper coating layer having a thickness of 10 μm to 30 μm is formed on the second copper coating layer so as to be horizontally reduced toward the inside by a third predetermined length. In each of the processes, a predetermined angle is formed between the first, second, and third copper coating layers and the aluminum nitride substrate surface. Finally, a nickel coating layer having a thickness of 100 nm to 500 nm covers the adhesion layer, the copper seed layer, the first copper coating layer, the second copper coating layer, and the third copper coating layer. A nickel coating layer is formed to cover the copper seed layer, the first copper coating layer, the second copper coating layer, and the third copper coating layer. Copper oxidation and diffusion can be prevented.
上述のように、本発明は、下記二つの方式で銅コーティング層による窒化アルミニウムの基板に対する応力を低減する。 As described above, the present invention reduces the stress on the aluminum nitride substrate caused by the copper coating layer in the following two ways.
方式１：従来技術における銅コーティング層を第１の銅コーティング層と、第２の銅コーティング層と、第３の銅コーティング層に分けて階段状の堆積構造（この堆積構造の厚さは元銅コーティング層の厚さと同様である）になることにより、窒化アルミニウムの基板と接触する第１の銅コーティングの厚さを薄くなるため、窒化アルミニウムの基板に対する応力を低減できる。 Method 1: A conventional copper coating layer is divided into a first copper coating layer, a second copper coating layer, and a third copper coating layer. (Similar to the thickness of the coating layer), the thickness of the first copper coating in contact with the aluminum nitride substrate is reduced, so that the stress on the aluminum nitride substrate can be reduced.
方式２：上述の方式１により製造される銅コーティング層の階段状の堆積構造は、段階状の各層の周縁の接線と窒化アルミニウムの基板表面に形成される角度を降下することができるので、窒化アルミニウムの基板に対する応力を低減できる。 Method 2: The stepwise deposition structure of the copper coating layer manufactured by the method 1 described above can lower the angle formed on the tangent line of each stepped layer and the substrate surface of aluminum nitride. The stress on the aluminum substrate can be reduced.
まず、図１に示すように、これは、本発明に係わる窒化アルミニウムと銅コーティング層とのインターフェースにおける応力を改善できるコーティング構造の実施例を示す図面である。図１に示すように、本発明に係わるコーティング構造は、窒化アルミニウムの基板（１）と、付着層（２）と、銅シード層（３）と、第１の銅コーティング層（４）と、第２の銅コーティング層（５）と、第３の銅コーティング層（６）と、ニッケルコーティング層（７）とを有し、前記付着層（１）は、第１の所定長さによって水平的に内側へ縮減されると共に、その周縁の接線と前記窒化アルミニウムの基板（１）表面に所定の角度が形成され、且つスパッタリングの方式によって前記窒化アルミニウムの基板（１）に形成され、前記銅シード層（３）は、前記第１の所定長さによって水平的に内側へ縮減されると共に、その周縁の接線と前記窒化アルミニウムの基板（１）表面に前記所定の角度が形成され、且つスパッタリングの方式によって前記付着層（２）に形成され、前記第１の銅コーティング層（４）は、前記第１の所定長さによって水平的に内側へ縮減されると共に、その周縁の接線と前記窒化アルミニウムの基板（１）表面に前記所定の角度が形成され、且つ電気めっきの方式によって前記銅シード層（３）に形成され、前記第２の銅コーティング層（５）は、第２の所定長さによって水平的に内側へ縮減されると共に、その周縁の接線と前記窒化アルミニウムの基板（１）表面に前記所定の角度が形成され、且つ電気めっきの方式によって前記第１の銅コーティング層（４）に形成され、前記第３の銅コーティング層（６）は、第３の所定長さによって水平的に内側へ縮減されると共に、その周縁の接線と前記窒化アルミニウムの基板（１）表面に前記所定の角度が形成され、且つ電気めっきの方式によって前記第２の銅コーティング層（５）に形成され、前記ニッケルコーティング層（７）は、前記付着層（２）、前記銅シード層（３）、前記第１の銅コーティング層（４）、前記第２の銅コーティング層（５）及び前記第３の銅コーティング層（６）の周囲に包覆することにより、銅の酸化と拡散を防止する。 First, as shown in FIG. 1, this is a drawing showing an embodiment of a coating structure capable of improving stress at an interface between an aluminum nitride and a copper coating layer according to the present invention. As shown in FIG. 1, the coating structure according to the present invention comprises an aluminum nitride substrate (1), an adhesion layer (2), a copper seed layer (3), a first copper coating layer (4), A second copper coating layer (5); a third copper coating layer (6); and a nickel coating layer (7), wherein the adhesion layer (1) is horizontally aligned with a first predetermined length. The copper seed is formed at a predetermined angle between the tangent of the periphery and the surface of the aluminum nitride substrate (1) and formed on the aluminum nitride substrate (1) by sputtering. The layer (3) is horizontally reduced inward by the first predetermined length, the predetermined angle is formed between the tangent of the periphery and the surface of the aluminum nitride substrate (1), and sputtering is performed. method Accordingly, the first copper coating layer (4) formed on the adhesion layer (2) is horizontally reduced inward by the first predetermined length, and the tangent of the peripheral edge and the aluminum nitride layer are reduced. The predetermined angle is formed on the surface of the substrate (1), and is formed on the copper seed layer (3) by an electroplating method, and the second copper coating layer (5) has a second predetermined length. The first copper coating layer (4) is reduced inward horizontally, the predetermined angle is formed on the tangent of the peripheral edge thereof and the surface of the aluminum nitride substrate (1), and electroplating is applied to the first copper coating layer (4). The third copper coating layer (6) formed is horizontally reduced by a third predetermined length, and the predetermined tangent line of the third copper coating layer (6) is formed on the surface of the aluminum nitride substrate (1). And the nickel coating layer (7) is formed on the adhesion layer (2), the copper seed layer (3), and the second copper coating layer (5) by electroplating. By covering the periphery of the first copper coating layer (4), the second copper coating layer (5) and the third copper coating layer (6), oxidation and diffusion of copper are prevented.
前記の構造において、前記付着層（２）は、チタン又はチタンとタングステンとの合金から構成される。 In the above structure, the adhesion layer (2) is made of titanium or an alloy of titanium and tungsten.
前記の構造において、前記付着層（２）の厚さは、１００ｎｍ〜５００ｎｍであり、前記銅シード層（３）の厚さは、０.８μｍ〜１μｍであり、前記第１の銅コーティング層（４）の厚さは、１０μｍ〜３０μｍであり、前記第２の銅コーティング層（５）の厚さは、１０μｍ〜３０μｍであり、前記第３の銅コーティング層（６）の厚さは、１０μｍ〜３０μｍであり、前記ニッケルコーティング層の厚さは、１００ｎｍ〜５００ｎｍである。 In the above structure, the adhesion layer (2) has a thickness of 100 nm to 500 nm, the copper seed layer (3) has a thickness of 0.8 μm to 1 μm, and the first copper coating layer ( The thickness of 4) is 10 μm to 30 μm, the thickness of the second copper coating layer (5) is 10 μm to 30 μm, and the thickness of the third copper coating layer (6) is 10 μm. The thickness of the nickel coating layer is 100 nm to 500 nm.
前記の構造において、前記第１の所定長さは、前記第２の所定長さより大きく、前記第２の所定長さは、前記第３の所定長さより大きい。 In the above structure, the first predetermined length is larger than the second predetermined length, and the second predetermined length is larger than the third predetermined length.
次に、図２に示すように、これは、本発明に係わるコーティング構造の実施例に対して、異なる銅コーティング層の厚さ、異なる銅コーティング層と窒化アルミニウムの基板表面に形成される角度、及び温度が-165℃である場合、応力分析を示す図面である。本発明において、前記窒化アルミニウムの基板に対するコーティングを行った後、前記窒化アルミニウムの基板と前記銅コーティング層の堆積体（即ち、第１の銅コーティング層（４）と、第２の銅コーティング層（５）と、第３の銅コーティング層（６）との堆積総合）とのインタフェースにおける応力の降下効果を分析するために、温度が−１６５℃で、異なる銅コーティングの堆積厚さ（３０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ及び３００μｍ）と、銅コーティングの周縁における接線の角度（１５°、３０°、４５°、６０°及び９０°）に対して、その応力の結果を計算と分析を行う。図２に示すように、前記窒化アルミニウムの基板（１）に対して、異なる銅コーティング層の堆積厚さ、異なる銅コーティング層の周縁における接線と窒化アルミニウムの基板表面に形成される角度である場合、前記窒化アルミニウムの基板（１）が受ける最大の主軸応力σprincipalを示す。その結果から分るように、前記窒化アルミニウムの基板（１）が受ける応力は、銅コーティング層の堆積厚さの減少することに従って降下する。また、前記第１の銅コーティング層（４）は、銅コーティング層の堆積体の一部であって、その厚さが前記堆積体の厚さより薄いため、前記第１の銅コーティング層との接触による前記窒化アルミニウムの基板（１）が受ける応力が降下できる。また、前記銅コーティング層の周縁における接線と前記窒化アルミニウムの基板（１）表面に形成される角度を降下することでも前記基板（１）が受ける応力を降下できることも分かっている。 Next, as shown in FIG. 2, this is different from the embodiment of the coating structure according to the present invention in that the thickness of the different copper coating layers, the angles formed on the different copper coating layers and the aluminum nitride substrate surface, FIG. 6 is a drawing showing stress analysis when the temperature is −165 ° C. FIG. In the present invention, after the aluminum nitride substrate is coated, a deposit of the aluminum nitride substrate and the copper coating layer (that is, the first copper coating layer (4) and the second copper coating layer ( In order to analyze the stress drop effect at the interface between 5) and the third copper coating layer (6), the deposition thickness of different copper coatings (30 μm, 50 μm) at a temperature of −165 ° C. , 100 μm, 200 μm and 300 μm) and the tangential angles (15 °, 30 °, 45 °, 60 ° and 90 °) at the periphery of the copper coating, the stress results are calculated and analyzed. As shown in FIG. 2, with respect to the aluminum nitride substrate (1), the deposited thickness of different copper coating layers, the tangents at the periphery of the different copper coating layers and the angle formed on the surface of the aluminum nitride substrate The maximum principal axis stress σprincipal experienced by the aluminum nitride substrate (1) is shown. As can be seen from the results, the stress experienced by the aluminum nitride substrate (1) drops as the deposition thickness of the copper coating layer decreases. The first copper coating layer (4) is a part of a deposit of the copper coating layer, and the thickness thereof is smaller than the thickness of the deposit, so that the first copper coating layer (4) is in contact with the first copper coating layer. The stress received by the aluminum nitride substrate (1) can be reduced. It has also been found that the stress applied to the substrate (1) can be lowered by lowering the angle formed on the tangent at the periphery of the copper coating layer and the surface of the aluminum nitride substrate (1).
上述の説明は、本発明の好適な実施例に対する具体的な説明であるが、これらの実施例は本発明における特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨に基づいてこれらの実施例の効果と等しい変形や変更することができ、これらの変形や変更が本発明における特許請求の範囲に含まれるべきである。 The foregoing description is a specific description of the preferred embodiments of the present invention, but these embodiments are not intended to limit the scope of the claims of the present invention, and these implementations are based on the gist of the present invention. Modifications and changes equivalent to the effects of the examples can be made, and these modifications and changes should be included in the scope of the claims of the present invention.
１ 窒化アルミニウムの基板
２ 付着層
３ 銅シード層
４ 第１の銅コーティング層
５ 第２の銅コーティング層
６ 第３の銅コーティング層
７ ニッケルコーティング層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Aluminum nitride substrate 2 Adhesion layer 3 Copper seed layer 4 First copper coating layer 5 Second copper coating layer 6 Third copper coating layer 7 Nickel coating layer
Claims (8)
The coating structure according to claim 1, wherein the first predetermined length is larger than the second predetermined length, and the second predetermined length is larger than the third predetermined length.
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