JPH02125877A - 固体上に保護用被膜を形成する方法 - 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】 「発明の利用分野」 本発明は下地被膜と、この被膜上に光学的ハンド中が１
．ＯｅＶ以上特に１．５〜５．５ｃＶを有する炭素また
は炭素を主成分とする被膜をテープ状キャリアに仮付け
された固体の被形成面一ににコーティングすることによ
り、これら固体の表面でＳＭＴ　（サフェイス・マウン
ト・テクノロジ　表面実装技術以下ＳＭＴという）にお
けるマウントの際必要な滑り（平滑性）をよくし、また
電子部品を摩擦によって生ずる静電気の発生に、Ｌる破
損から防ごうとした複合体の作製方法に関する。

「従来技術」 炭素膜のコ−う−インクに関しては、本発明人の出願に
なる特許願「炭素被膜を有する複合体およびその作製方
法Ａ　（特願昭５６−１４６９３６　　昭和５６年９月
１７日出願）が知られている。しかしこれらはその形成
温度が１５０℃以下、好ましくは室温で成膜し、かつ、
これらの温度でも耐熱性を有する有機樹脂を主成分とす
るテープ状キャリア上の固体である被形成面に形成せん
とする場合の例はまったく述べられていない。

また種々の材料表面を複合して有する固体をまず下地被
膜で覆い、その上に積層して炭素または炭素を主成分と
する被膜を形成する例はいわんや述べられていない。

「従来の問題点Ｊ 従来、炭素膜に関しては、種々の材料の表面、特に酸化
物材料の表面または金属表面への密着性を考慮した例は
述べられていない。炭素膜を室温（プラズマにより１５
０℃以下にまで表面が昇温する）で作るという条件では
形成された被膜が７１かれやすくこの密着性は重要であ
る。この低温での被膜作製方法でも十分な硬度を有せし
め得ることの特徴を有しつつも、固体上ではしばしば固
体表面とは剥がれやすいという問題があった。特に、１
つの固体がセラミック表面、有機樹脂表面、金属表面、
ガラス表面等の複合した表面を有するとともに、一部（
例えば外部接触用電極等）を選択的に被膜を形成せずに
多量生産することは不可能とされていた。

「問題を解決すべき手段」 本発明は、テープ状４−ヤリア−にに仮付けされた固体
上に下地被膜として被酸化物、特に々’ｉ’　７１：　
Ｌ　＜は、珪素、炭化珪素（ＳｉＸＣ１−ｘ　Ｏ＜Ｘ＜
ＩＬ窒化硅素（ＳｉＪ４−ｘ　Ｏ≦Ｘ〈４）またはこれ
らを主成分とする被膜を室温〜１５０℃の温度で形成し
、さらにごの」二に密接させ炭素または炭素を主成分と
する被膜をプラズマ表面コーティングし、その表面での
ＳＭＴの際のローディングロボントとの耐摩耗性等の機
械的強度を補強し、またこれらローディング「Ｊボソ［
との平滑性を向上せしめたというものである。

特にかかる下地被膜である第１の被膜上に、炭素または
炭素を主成分とする第２の被膜を形成せしめることによ
り、実質的に固体と密着性が向上できる。また第２の被
膜である炭素または炭素を主成分とする被膜はｌＸｌ０
６〜５Ｘ１０．”０ｃｍの比抵抗をもつため、この表面
に静電気が摩擦等でこずれて発生しても、局部的に集中
し固体即ち例えば電子部品を破損するということがない
。このため、本発明において炭素または炭素を主成分と
する被膜は、光学的エネルギハンドｉ’ｌ（Ｅｇという
）が１　、　ＯｅＶ以ト、好ましくは１．５〜５．５ｅ
Ｖを有するダイヤモンドに類似の１×１０６〜５　ｘｌ
ＱＩ３Ωｃｍの半絶縁性の炭素を形成することを特徴と
している。

さらに本発明は、その硬度もビッカース硬度が１０００
Ｋｇ／ｍｍ２以上、好ましくは２５００Ｋｇ／ｍｍ２以
」二というダイヤモンド類似の硬さを有するアモルファ
ス（非晶質）または５〜２００人の大きさの微結晶性を
有するセミアモルファス（半非晶質）構造を有する炭素
またはこの炭素中に水素または弗素の如きハロゲン元素
が２５原子％以下、または１１１価寸、たはＶ価の不純
物が５原子％以下の濃度に添加されたいわゆる炭素、ま
たは炭素を主成分とする（以下本発明においては単に炭
素という）被膜を、下地材料特に絶縁性下地＋Ａ料であ
る酸素が添加された珪素、炭化珪素（ＳｉｘＣ１−ＸＯ
＜Ｘ＜］）または窒化■１素（ＳｉＪａ−ｘ　Ｏ≦Ｘ〈
４）またはこれを主成分とした被膜上に設けた複合体を
設けんとしたものである。

本発明は、さらにこの下地材料と炭素とが形成される固
体表面を１５０℃以下好ましくは室温の従来より知られ
たＣＶＯ法に比べて１００〜１０００℃も低い温度で形
成せしめ得るため、耐熱性のない有機樹脂股上にもコー
ティングが可能であることを実験的に見出したことを他
の特徴とする。

また本発明は、この炭素に■価の不純物であるホウ素を
０．１〜５原子％の濃度に添加し、Ｐ型の炭素を設け、
またＶ価の不純物であるリン、窒素を同様に０．１〜５
原子％の濃度に添加し、Ｎ型の炭素を設けることにより
、この基板」−面の炭素をｌＸｌ０６〜５Ｘ１０１３Ω
ｃｍと半絶縁性の導電性にしく６） たことを他の特徴としている。

また本発明は基体として、特に１）ＥＴ（ポリエチレン
テレフタ−１・）、ＰＩ３．ＩＩＭＭＡ、　テフロン、
エポキシ、ポリ・イミド等の有機樹脂または金属のメソ
シュ状のテープキャリア、紙等テープ状キ中リアを用い
た。そしてテープ状キャリア上に半導体金属、セラミッ
クス、有機樹脂、磁性材料が複合化した固体、特に半導
体集積回路、トランジスタ、ダイ第１等の個別部品を仮
付けまたは配設し、ロール・ツー・ロール（ｒｏｌｌ　
ｔｏ　ｒｏｌｌ以下ＲＴＲという）方式で移動しつつ、
このテープ状キャリア上の固体表面上に下地材料の第１
の被膜とこの被膜上に炭素膜の第２の被膜を形成せんと
するものである。

特に複数種類の材料表面をもつ複合化した材料である半
導体集積回路、１ヘランジスタ、ダイオド、抵抗、コン
デンサ等の個別部品に対し、本発明は有効である。

本発明は、耐摩耗材であり、かつ耐ずベリやすさを表面
に必要とする電気部品に特に有効である。

以下に図面に従って本発明に用いられた複合体の作製方
法を記す。

「実施例１」 第１図は本発明の炭素または炭素を１゛成分と勺る被膜
を形成するためのＲＴＩ？方弐のプラズマＣν１〕装置
の概要を示す。

図面において、ドーピング系（１０）において、−）−
ヤリアガスである水素を（１０−１）より、反応性気体
である炭化水素気体、例えばエチレンを（１０−２）よ
り、Ｃ２Ｆ、を（１０−３）より、Ｖ価不純物のアンモ
ニア、トリメチルアミン（Ｎ（ＣＩ＋３）、Ｉ）　、ｌ
・リエチルアミン　（Ｎ　（Ｃ２Ｈ５）　３）を（１０
−４）よりバルブ（２８）、流量計（２９）をへて反応
系（３０）中にノスル（２５）より導入Ｊる。また下地
材用被膜形成用として窒素（ＩＩ−１）、ジシラン（Ｓ
ｉ２１１Ｊ　を（１１−２）より、メタンまたはエチレ
ンを（１１−３）より、エツチング用にＳｌ’６、Ｎｌ
ン３またはＣ２Ｆ６を（１１−４）よりバルブ（２８）
、流量計（２９）をへて導入する。このノズルに至る前
に、反応性気体の励起用にマイクロ波エネルギを（２６
）で加えて予め活性化させることは有効である。

反応系（３０）では、第１のロール（４）より第２のロ
　ル（５）に補助ロール（６）　、　（７）を経て移動
する。

この補助し１−ル（７）は固体を仮付または配設したテ
ープ状キャリアの基体（１）にたるみがこないように一
定の張力（テンション）を与えるべく、ハネ（２７）を
具備する。補助ロール間には、第１の電極（２）、被形
成面を具備するテープ状キャリア（１）第２の電極（３
）を有し、一対の電極（２）　、　（３）間には高周波
電極（１５）、マンチングトランス（１６）、直流バイ
ヤス電１ｆｆｌ（１７）より電気エネルギが加えられ、
プラスマ（４０）が発生ずる。排気系（２ｏ）は圧力調
整バルブ（２５）　、　ターボ分子ポンプ（２２）、　
　ロークリポンプ（２３）をへて不要気体を排気する。

これらの反応性気体は、反応空間（４ｏ）で０．０１〜
０．３ｔｏｒｒ例えば０．１ｔｏｒｒとし、高周波によ
る電磁エネルギにより０．１〜５ＫＷのエネルギを加え
られる。直流バイアスを（１７）より、被形成面上に−
５０〜−６００ｖを加える。

第１の被膜用の反応性気体は珪素膜を形成する場合はジ
シランと水素とを反応室に導入し、高周波エネルギを加
えてプラズマ化し、アモルファスシリコン膜を形成する
。また炭化珪素膜を形成−υんとする場合は、ジシラン
とエチレンとを導入して、その混合比をＣ２＋１４／５
ｉ２１１６＝　］として導入する。

この割合を０．１〜１０に可変することによって、５ｉ
ｘＣ＋−ｘにおけるＸの値を可変できる。ごれらは電気
抵抗が１０５〜１０１０を有し、光でその電気伝導度を
可変させ得る。このため、絶縁膜を形成−１んとする時
は窒化珪素膜がよい。また酸素が５〜４０原子％程度添
加された低級酸化珪素がよい。５ｉ０２の如く酸素が多
量にあると、炭素膜との密着性が悪い。この場合はジシ
ランと窒素とを５ｉｚｌｌ＋、／Ｎｚ−０，０１〜０．
１として窒化珪素ＳｉＪ＜−ｘ　Ｏ≦Ｘ＜４を形成した
。

さらにこの上に炭素膜を形成せんとする時、この第１の
被膜の形成に用いた反応性気体を完全に排除し、次に反
応性気体として、Ｃ２Ｆ６：Ｃ２＋１４：＋＋２１：１
：５にＮＨ３，Ｎ　（ＣＨｉ）　３を添加して用いた。

第１の電極は冷却手段（９）を有し、冷却液体を（８）
より入れ、（８゛）に排出させ、１５０〜−１００’ｃ
に保持させる。かくしてプラズマにより被形成面上に例
えば窒化珪素膜とその上にピンカース硬度１０００Ｋｇ
／ｍｍ２以」二を有するとともに、平滑性を有するＳＰ
３軌道を有するＣ−Ｃ結合を多数形成したアモルファス
構造または微結晶構造を有する炭素を生成させた。

この電磁エネルギは５０Ｗ〜ＩＫＷを供給し、単位面積
あたり０．０３・〜３　Ｗ　／　ｃ　＋ｎ　２のプラズ
マエネルギを加えた。このプラズマ密度が大きい場合、
また予めマイクロ波で反応性気体が励起されている場合
は、５〜２００人の大きさの微結晶性を有するナミアモ
ルファス構造の炭素を生成させることができた。

成膜速度は１００−１０００人／分を有し、特に表面温
度を一５０〜１５０℃とし、負の直流ハ゛イアスを−１
００〜−３００ｖ加えた場合、ビッカース硬度として１
０００Ｋｇ／ｍｍ２以上の硬度を有しつつその成膜速度
は１００〜２００人／分を得た。

ごの反応生成物は、基体（１）が冷却媒体（９）により
所定の温度になった固体上面に被膜として形成される。

反応後の不純物は排気系（２０）よりタボ分子ポンプ、
ロータリーポンプを経て排気される。反応系は０．００
１〜］０ｔｏｒｒ代表的には０．０１〜０．５ｔｏｒｒ
に保持されており、マイクｉ′１波（２Ｇ）、高周波の
エネルギ（１５）により、反応系内はプラズマ状態（４
０）が生成される。特に励起源が１Ｇｌｌｚ以上、例え
ば２．４５Ｇｌｌｚの周波数にあっては、Ｃ−１１結合
より水素を分離し、さらに周波源が０．１〜５０Ｍ１ｌ
ｚ例えば１３．５６Ｍ１ｌｚの周波数にあっては、Ｃ−
Ｃ結合、ＯＣ結合を分解し、Ｃ−Ｃ結合または　Ｃ−Ｃ
−結合を作り、炭素の不対結合手同志を互いに１１ｉ突
させて共有結合させ、安定なグイ・）・モノ１構造を局
部的に有した構造とさせ得る。

かくしてテープ状キャリア」−に半導体（シリコ１ンウ
エハ）、セラミックス、磁性体、金属または電気部品の
固体が仮付けまたは配設された固体表面上に炭素特に炭
素中に水素を２５モル％以下含有する炭素またＰ、Ｉま
たはＮ型の導電型を有する炭素被膜を形成させることが
できた。

「実施例２」 第２図は実施例１の作製方法によって４１７られた下地
被膜である窒化珪素膜とその上に炭素が：ｌティングさ
れた固体である複合体の例である。

即ち第２図（Ａ）に示す如く、テープ状キャリア七に固
体である電気部品（４５）（この固体の形状は任意に被
コーテイング材によって決められる）等が仮付けされて
いる。これを第１図のＲＴＲ方式にてこの上面に窒化珪
素膜を２００人〜５μｎ）の厚さに形成し、さらに炭素
を２００人〜５μｍの厚さに設けた複合被膜（５０）を
示す。

さらにこれらの複合膜（５０）をコートした後、これら
固体（４５）をテープ状キャリア（４１）よりとりはず
し、第２図（Ｂ）に示すようにそれぞれ分離した。

かかる電気部品の一例として、ＳＭＴ用の半導体集積回
路、抵抗、コンデンサ、磁気ヘット、サマルヘノト、密
着型イメージセンサがあげられる。

［実施例３Ｊ 本発明において、第１図のロールの上下を逆向きとし、
第３図（Ａ）　、　（Ｂ）に示す如く固体（４５）をテ
ブ状キャリアの上面に配設した。この固体上に実施例１
に示したプラズマＣＶＤ法により下地材料の第１の被膜
を形成した。さらに第１図においてそれに用いた気体を
排気した後、この上面に第１図のテープキャリアの働き
を逆向きにして移動しつつ炭素膜を流れ作業的にコーテ
ィングすることも有効である。

かかる場合にも固体の一例として半導体のウェハ（４５
）例えばシリコンウェハの表面側に炭素膜をコートする
ことは有効である。この炭素膜は窒化珪素膜が形成され
る上に１×ＩＯ６〜５Ｘ１０”Ωｃｍの半絶縁性を有し
、平滑性を有するため、静電気破壊に対する防止に有効
である。さらに炭素膜は熱伝導度がよいため、半導体集
積回路におりるパワートランジスタ部等の局部発熱を全
体に均一に逃がすことができる。そしてウェハの表面に
形成される場合、炭素膜は０．０２〜５μｍの厚さ、例
えば０．３〜１μｍの厚さに形成した。この厚さは下地
材料として窒化珪素膜を０．１〜１μｍの厚さに形成し
ているため密着性が阻害されず厚くでき、ひいては熱伝
導を大きくすることができた。

さらに、選択除去用レジストを選択的にコ−１・し、酸
化物気体のプラズマエツチングにより炭素膜および窒化
珪素膜に関し、ボンディングパント部のみ除去した。こ
の後、これらの上のレジストを除去した。そして炭素膜
をファイナルコート膜としてＩｃチップの上面に構成さ
せた。

このコーティングの後、ウェハのプローブテストを行い
、さらにそれぞれのＩｃチップにするため、スクライブ
、ブレイク工程を経て、各半導体チップの裏面に炭素膜
がコートされた状態でダイボンディング、ワイヤボンデ
ィングをして完成させた。

「実施例４」 この実施例においては、下地材料の被膜および炭素膜を
半導体集積回路が予め形成されたチップにスクライブ、
ブレイクされたシリコン半導体の上表面および裏面のす
べてにわたり第２図（Ｂ）に示す如く形成した。この場
合、シリコン半導体のパッド部に予め金等でハンプ（外
部接続点）を作り、この部分をテープキャリアに仮付し
た。するとこの仮付した部分のみには複合膜が形成され
ないため、第２図（Ｂ）に示した如く、テープキャリア
より固体を分離した時もハンプを除きすべてを静電破壊
防止用の複合膜が覆うことができる。

かくすると、パワートランジスタ等により局部加熱をさ
らに速やかに全体に広げることができた。

加えて、ナトリウムイオンに対するブロン４−ングも可
能となった。もちろんこの炭素膜はアルミニューム配線
間またこの炭素膜上に他の酸化珪素膜等を残存させても
よい。

「効果」 本発明方法は、Ｓ酊等一部に異種材料がその表面をこす
って走行する電気用部材にきわめて有効である。特にこ
の炭素膜は熱伝導率が大きいため、高速テープ状キャリ
ア走行により発生ずる熱を全体に均一に逃がし、局部的
な昇温およびそれに伴う磁気ヘッドの特性劣化を防くこ
とができる。そのめ、耐摩耗性、耐静電気破壊性、高熱
伝導性、炭素膜特有の高平滑性等、多くの特性を併用し
て有効に用いている。

以上の説明より明らかな如く、本発明は有機樹脂または
それに複合化させたガラス、磁性体、金属またはセラミ
ック、さらに半導体またはそれらの複合体を構成し、そ
れら複合材料の表面を有する固体表面に下地材料である
窒化珪素膜とその上の炭素または炭素を主成分とした被
膜をコーティングして設けたものである。

この複合体は他の多くの実施例にみられる如くその応用
は３１り知れないものであり、特にこの下地材料である
が絶縁性であることを必要としない場合、珪素、炭化珪
素または３　ＸＩＯ２０ｃｍ−’以下の微量の酸素が添
加された珪素とし得る。また絶縁性である場合、有機材
料を下地材料とし、その上に炭素をともに１５０℃以下
の低温で形成させてもよい。

本発明は、固体に対する密着性が下地被膜を設けたこと
によりきわめて優れているのが特徴である。

本発明におけるセラミックはアルミナ、ジルコニア、カ
ーボランダムでもよく、また旧ＣａＢａＣｕＯ等の超伝
導材料、ＹＢＣＯ系の酸化物超伝導材料にも適用できる
。

また磁性体はサマリューム、コバルト等の希土類磁石、
アモルファス磁性体、酸化鉄またはこれにニッケル、ク
ロム等がコートされた形状異方形の磁性体であってもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の下地被膜と炭素または炭素を主成分と
する被膜とを基体の被形成面上に作製Ｊるロール・ツー
・ロール方式の製造装置の概要を示す。 第２図および第３図は本発明の複合体の実施例を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、テープ状キャリア表面上に固体を仮付けまたは配設
   する工程と、前記固体とテープ状キャリアとを反応室内
   の第１のロールより第２のロールに移動させつつ前記ロ
   ール間で直流または高周波電圧を用いたプラズマを発生
   せしめ、珪素、炭化珪素（Ｓｉ＿ＸＣ＿１＿−＿Ｘ０＜
   Ｘ＜１）または窒化珪素（Ｓｉ＿３Ｎ＿４＿−＿Ｘ０≦
   Ｘ＜４）またはこれらを主成分とする第１の被膜を形成
   するための反応性気体をプラズマ化せしめ、前記固体上
   に形成する工程と、同一反応室または異なる反応室にて
   直流または高周波電圧を用いたプラズマを発生せしめ、
   前記第１の被膜上に炭素または添加物の添加された炭素
   を主成分とする第２の膜を形成する工程を有する、また
   はこの後前記被膜の形成された固体を前記テープ状キャ
   リアより離脱させる工程とを有することを特徴とする固
   体上に保護用被膜を形成する方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記固体は電子部
   品よりなることを特徴とする固体上に保護用被膜を形成
   する方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、第１および第２の
   被膜は室温〜１５０℃の温度で形成することを特徴とす
   る固体上に保護用被膜を形成する方法。