JPH0239117B2 - TASOMAKUKONETSUDENDOSEIZETSUENKIBAN - Google Patents

TASOMAKUKONETSUDENDOSEIZETSUENKIBAN

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JPH0239117B2
JPH0239117B2 JP7531086A JP7531086A JPH0239117B2 JP H0239117 B2 JPH0239117 B2 JP H0239117B2 JP 7531086 A JP7531086 A JP 7531086A JP 7531086 A JP7531086 A JP 7531086A JP H0239117 B2 JPH0239117 B2 JP H0239117B2
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JP
Japan
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diamond
thermal conductivity
insulating substrate
multilayer
multilayer film
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JP7531086A
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Japanese (ja)
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JPS62232193A (en
Inventor
Kenji Yamamoto
Takehisa Nakayama
Yoshihisa Oowada
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明はIC用高熱伝導性基板として使用され
る多層膜高熱伝導性絶縁基板に関する。 [従来の技術および発明が解決しようとする問題
点] ダイヤモンドは高い熱伝導率を有しかつ良好な
絶縁性を有す電気絶縁体であることから大電力半
導体素子、マイクロ波発振素子および超LSIなど
の放熱板としてダイヤモンドの利用が進められて
いる。 しかしながらダイヤモンドの薄膜を実際に製造
するばあいにおいて、一般にこの薄膜を気相合成
により形成するばあいではダイヤモンド以外の無
定形炭素やグラフアイトも析出され、これがその
後のダイヤモンドの生成を妨げるという問題があ
る。またこれにより形成された薄膜は多結晶構造
となり、その粒界の部分にグラフアイト層が形成
されるようになるので製造されたダイヤモンド薄
膜は絶縁性特に絶縁破壊が非常に劣るものとなる
という問題がある。 以下に各種気相成長法によつて製膜される従来
のダイヤモンドおよび/またはダイヤモンド状炭
素の薄膜の問題点について述べる。 (1) 熱フイラメントCVD法による製膜が行なわ
れる基板を加熱するタングステン・ヒータが約
2000℃程度に加熱されるため、タングステンが
多量に蒸発してタングステンヒータが短時間で
消耗し、切断しやすくなるという問題がある。
またタングステンヒーターの経時変化などによ
り温度むらが生じやすくなり、グラフアイト的
な部分が存在してしまい特に大面積薄膜を製造
するばあいにはダイヤモンドのみを製膜しにく
いという問題がある。 (2) イオンビームスパツタ法またはイオンプレー
テイング法による製膜 この方法によりえられた薄膜は薄膜中に前述
したダイヤモンド以外の無定形炭素やグテフア
イトが析出し、薄膜の電気抵抗率が小さくなり
絶縁性が不充分となるなどの問題がある。 (3) マイクロ波CVD法による製膜 このばあいには後述のごとく薄膜中に生じる
無定形炭素やグラフアイトを取り除くべく水素
ラジカルを発生させるために水素ガスを加える
必要がある。そして原料ガスとしてのメタンガ
スを水素ガスで希釈してメタンガス濃度を1%
以下にする必要があることのために、製膜速度
が制限されるという問題がある。さらに製膜面
積を大きくするばあいには後述のごとく水素ラ
ジカルの濃度が不均一となり、グラフアイトが
形成されるという問題がある。 以上のような方法により、ダイヤモンドおよ
び/またはダイヤモンド状炭素の薄膜を製造する
ばあいには、薄膜中に形成される無定形炭素やグ
ラフアイトを水素ラジカル等によりエツチングす
る必要がある。 しかし実際上、例えばシリコン基板上にダイヤ
モンドおよび/またはダイヤモンド状炭素の薄膜
を形成するばあいには、水素ラジカル等の濃度が
基板面に沿つて不均一な分布となりやすく一部に
無定形炭素やグラフアイトの部分が形成され、そ
れにより絶縁性が低下する。前記のいずれの方法
でえられる膜も多結晶構造となり、膜中の粒界部
分におけるグラフアイト部分の形成が避けがたく
充分な絶縁性がえられず高熱伝導性絶縁基板とし
ての使用ができない。そしてさらに膜面積の大き
いものを製造するばあいには現在においては絶縁
膜としての使用は不可能である。 本発明は前記のような問題点に鑑みてなされた
ものでダイヤモンドおよび/またはダイヤモンド
状炭素の層とシリコンカーバイド薄とを多層に形
成することにより大面積でも絶縁性の優れたしか
も熱伝導性率の大きい多層膜高熱伝導性絶縁基板
を提供することを目的とする。 [問題点を解決するための手段] 本発明の多層膜高熱伝導性絶縁基板は熱伝導性
の基板上にダイヤモンドおよび/またはダイヤモ
ンド状炭素の層とシリコンカーバイドの層とを交
互に積層した多層膜が形成されたものである。 本発明における製膜に用いられる気相成長法に
おいては製膜される基板が1つの重要なフアクタ
ーである。もちろんダイヤモンド基板上にダイヤ
モンドおよび/またはダイヤモンド状炭素の膜を
形成できるが、シリコンカーバイド、タングステ
ンなどのその炭化物が形成されやすい基板上にダ
イヤモンドおよび/またはダイヤモンド状炭素の
膜の形成は可能である。このばあい前述のように
無定形炭素やグラフアイトが析出するとその上に
はダイヤモンドおよび/またはダイヤモンド状炭
素が形成されなくなる。したがつて膜厚の大きい
均一なダイヤモンドおよび/またはダイヤモンド
状炭素の膜の形成は困難となる。そこで本発明に
おいては、ダイヤモンドおよび/またはダイヤモ
ンド状炭素の非常に薄い層を形成しその上に絶縁
性を有するシリコンカーバイドの非常に薄い層を
形成し、これらの層が交互に多層に形成されるよ
うにした。このシリコンカーバイドの層は絶縁層
としての働きがあるばかりではなく、その層上に
ダイヤモンドおよび/またはダイヤモンド状炭素
の層が形成されやすくなる働きがある。これはシ
リコンカーバイドのSP3結合が保存されるために
その層上にSP2結合を有するグラフアイト層が析
出されなくなるためである。一般のダイヤモンド
の気相成長法においては、一度グラフアイトが形
成されるとその層上にはグラフアイトが形成され
るという問題があるが本多層膜ではかりに部分的
にグラフアイト層が形成されてもその層上の部分
にシリコンカーバイド層が存在するためその層の
上にはグラフアイト層が形成されることはない。
また多層膜とすることにより膜中明瞭な粒界が存
在しなくなり絶縁破壊電圧も大きくなり熱伝導率
の粒界による低下もない。それゆえに膜面積を大
きくしても絶縁特性の非常にすぐれた高熱伝導性
絶縁膜がえられる。また熱伝導率に関しても、シ
リコンカーバイドが高熱伝導性であることまた薄
いのでダイヤモンドと同等の熱伝導率がえられ
る。 [実施例] 次に具体的な実施例に基づき本発明を説明す
る。 本発明による多層膜高熱伝導性絶縁基板は第1
図に示すような構造をしている。 第1図において1は基板であり、シリコン、ア
ルミニウム、シリコンカーバイド、タングステ
ン、アルミニウム合金、銅合金などが使用され、
その熱伝導率は50W/m・k以上のものであれば
特に限定はないが、シリコン、アルミニウム、シ
リコンカーバイド、銅が適している。基板1上に
はダイヤモンドおよび/またはダイヤモンド状炭
素の層2が形成されており、さらにその上にはシ
リコンカーバイドの層3が形成されている。そし
てさらにシリコンカーバイドの層3の上には前記
層2と層3が順次交互に積層して多層膜4が形成
されており、基板(1)と多層膜4とにより多層膜高
熱伝導性絶縁基板5が形成されている。ダイヤモ
ンドおよび/またはダイヤモンド状炭素の層2と
シリコンカーバイドの層3の膜厚は製膜条件によ
りかなり異なるが、ダイヤモンドおよび/または
ダイヤモンド状炭素の層2の膜厚は10Å〜2000Å
であり、シリコンカーバイドの層3の膜厚は10Å
〜1000Åであり、好ましくは10Å〜300Åである。
グラフアイトが析出されやすい製膜条件ではダイ
ヤモンドおよび/またはダイヤモンド状炭素の層
2は薄い方がよく、グラフアイトが析出されにく
い条件ではダイヤモンドおよび/またはダイヤモ
ンド状炭素の層2の膜厚は厚くてもよい。シリコ
ンカーバイドの層3の膜厚は出来る限り薄い方が
好ましいが、10Å未満になるとシリコンカーバイ
ド層としての効果がなくなるので10Å以上となる
必要がある。微結晶シリコンカーバイドまたは非
晶質シリコンカーバイドのばあいはシリコンカー
バイドSi1-x CxはX=0〜0.99のものが使用で
きるが層の平均としてはX=0.1〜0.8となるのが
よく、さらに好ましくはX=0.4〜0.6のものがよ
い。 多層膜4の成分としてシリコンカーバイド、ダ
イヤモンド、ダイヤモンド状炭素を用いたのはそ
れぞれの熱伝導率が非常に大きいからである。 また多層膜4の膜厚は用途により要求される絶
縁性によつて異なるが1000Å〜20μmであるのが
一般的である。 多層膜4の熱伝導率は基板1の熱伝導率より大
きいことが好ましいが、多層膜4の膜厚が薄いた
め多層膜4の熱伝導率が基板1の熱伝導率より少
し小さくても多層膜高熱伝導性絶縁基板5の熱伝
導率が45W/m・k以上となればよい。 つぎに多層膜4の構成要素であるダイヤモンド
および/またはダイヤモンド状炭素の層2および
シリコンカーバイドの層3の形成方法について説
明する。 第2図は多層膜4のプラズマCVD法により製
造する装置を示す。この装置は直流放電と高周波
放電の混合放電ができ、電界と直交する方向に磁
界を有する装置である。第2図において21は反
応室であり、この中に原料ガスが投入される。そ
して反応室21の中には電極22と電極23が相
対向して平行に設けられており、電極22と電極
23の間であつて電極22の表面上には電極22
と接触し基板1が固定されている。そして反応室
21の周囲には基板1を外部から加熱するための
基板加熱器24が設けられている。そして高周波
電源25によりマツチング回路26を経て高周波
電圧が供給されるようになつており、さらに直流
電源27によりチヨークコイル28を経て直流電
圧が供給されるようになつている。そしてさらに
電界と直交する方向(第2図で示すB方向)およ
び垂直の方向(第2図で紙面に垂直の方向)に磁
界を設けてある。そして直流放電と高周波放電と
の混合放電を行なうことにより基板1の第2図下
面上に多層膜4が形成される。ダイヤモンドおよ
び/またはダイヤモンド状炭素の層の形成の一般
的な条件としては、原料ガスであるH2ガスの流
量が100〜500SCCMであり、同じくCH4ガスの流
量が10〜20SCCMである。また高周波電力は0.2
〜2W/cm2であり、直流電圧は−200V〜−1kVで
ある。また磁場強度は200ガウス〜800ガウスであ
る。 シリコンカーバイドの層の形成の一般的な条件
としては原料ガスであるH2ガスの流量が100〜
500SCCMであり、同じくCH4ガスの流量が0.1〜
20SCCMであり、同じくSiH4ガスの流量が0.1〜
50SCCMである。ここでSiH4ガスの流量はCH4
ガスの流量より少し多くしいる。また高周波電力
は0.1〜1W/cm2であり直流電圧は−300V〜1.5kV
である。また磁場強度は200ガウス〜800ガウスで
ある。 本実施例においてはつぎの条件で60秒間放電し
て60Åのダイヤモンドおよび/ダイヤモンド状炭
素の層2を形成した。 ダイヤモンドおよび/またはダイヤモンド状炭素
の層2の形成条件 H2ガス流量 200SCCM CH4ガス流量 2SCCM 高周波電力 1W/cm2 直流電圧 −300V 磁場強度 700ガウス また前記ダイヤモンドおよび/またはダイヤモ
ンド状炭素の層2の形成後一旦放電を停止し、さ
らにつぎの条件で15秒間放電して20Åのシリコン
カーバイドの層3を形成した。 シリコンカーバイドの層3の形成条件 H2ガス流量 200SCCM CH4ガス流量 1SCCM SiH4ガス流量 2SCCM 高周波電力 0.3W/cm2 直流電圧 −400V 磁場強度 700ガウス そして前記2つの放電操作を順次繰り返して第
1表におけるサンプルNo.3の多層膜を作製した。
なお第1表における他のサンプルは放電時間以外
の条件は前記条件と同じにし放電時間のみ変化さ
せて作製した多層膜であり、第1表はこれらのサ
ンプルの構成を示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a multilayer film high thermal conductivity insulating substrate used as a high thermal conductivity substrate for IC. [Prior art and problems to be solved by the invention] Diamond is an electrical insulator with high thermal conductivity and good insulation properties, so it is used in high-power semiconductor devices, microwave oscillation devices, and super LSIs. The use of diamond as a heat dissipation plate is progressing. However, when actually manufacturing a diamond thin film, generally when this thin film is formed by vapor phase synthesis, amorphous carbon and graphite other than diamond are also precipitated, which poses the problem of interfering with the subsequent formation of diamond. be. In addition, the thin film formed by this has a polycrystalline structure, and a graphite layer is formed at the grain boundaries, so the produced diamond thin film has a problem of extremely poor insulation properties, especially dielectric breakdown. There is. Problems with conventional diamond and/or diamond-like carbon thin films formed by various vapor phase growth methods will be described below. (1) The tungsten heater that heats the substrate on which film formation is performed using the hot filament CVD method is approximately
Since it is heated to about 2000°C, a large amount of tungsten evaporates, causing the tungsten heater to wear out in a short period of time, making it easier to cut.
In addition, temperature variations tend to occur due to changes in the tungsten heater over time, and graphite-like portions are present, making it difficult to form only diamond, especially when producing a large-area thin film. (2) Film formation by ion beam sputtering method or ion plating method In the thin film obtained by this method, amorphous carbon and gutefite other than the aforementioned diamond are precipitated in the thin film, and the electrical resistivity of the thin film becomes small, making it insulating. There are problems such as insufficient sexuality. (3) Film formation by microwave CVD method In this case, it is necessary to add hydrogen gas to generate hydrogen radicals to remove amorphous carbon and graphite generated in the thin film, as described below. Then, methane gas as a raw material gas is diluted with hydrogen gas to reduce the methane gas concentration to 1%.
There is a problem in that the film forming rate is limited due to the need to: Furthermore, when the film forming area is increased, there is a problem that the concentration of hydrogen radicals becomes non-uniform and graphite is formed, as will be described later. When producing a thin film of diamond and/or diamond-like carbon by the method described above, it is necessary to etch amorphous carbon or graphite formed in the thin film using hydrogen radicals or the like. However, in practice, for example, when forming a thin film of diamond and/or diamond-like carbon on a silicon substrate, the concentration of hydrogen radicals etc. tends to be unevenly distributed along the substrate surface. Sections of graphite are formed, thereby reducing the insulation properties. The film obtained by any of the above methods has a polycrystalline structure, and the formation of graphite portions at the grain boundaries in the film is unavoidable, and sufficient insulation cannot be obtained, making it impossible to use the film as a highly thermally conductive insulating substrate. If a film with a larger area is manufactured, it is currently impossible to use it as an insulating film. The present invention was made in view of the above-mentioned problems, and by forming a multi-layered layer of diamond and/or diamond-like carbon and a thin silicon carbide layer, it has excellent insulation properties and thermal conductivity even over a large area. The purpose of the present invention is to provide a multilayer film high thermal conductivity insulating substrate with a large thickness. [Means for Solving the Problems] The multilayer high thermal conductivity insulating substrate of the present invention is a multilayer film in which layers of diamond and/or diamond-like carbon and layers of silicon carbide are alternately laminated on a thermally conductive substrate. was formed. In the vapor phase growth method used for film formation in the present invention, the substrate on which the film is formed is one important factor. Of course, it is possible to form a film of diamond and/or diamond-like carbon on a diamond substrate, but it is also possible to form a film of diamond and/or diamond-like carbon on a substrate such as silicon carbide, tungsten, etc., on which such carbides are likely to be formed. In this case, as described above, if amorphous carbon or graphite precipitates, diamond and/or diamond-like carbon will not be formed thereon. Therefore, it is difficult to form a thick and uniform diamond and/or diamond-like carbon film. Therefore, in the present invention, a very thin layer of diamond and/or diamond-like carbon is formed, and a very thin layer of insulating silicon carbide is formed on top of that, and these layers are alternately formed in multiple layers. I did it like that. This layer of silicon carbide not only acts as an insulating layer, but also facilitates the formation of a layer of diamond and/or diamond-like carbon thereon. This is because the SP 3 bonds of silicon carbide are preserved, so that a graphite layer having SP 2 bonds is no longer deposited on that layer. In the general diamond vapor phase growth method, there is a problem that once graphite is formed, graphite is formed on the layer, but with this multilayer film, a graphite layer is partially formed on the scale. However, since a silicon carbide layer exists above that layer, no graphite layer is formed on that layer.
Furthermore, by forming a multilayer film, there are no clear grain boundaries in the film, the dielectric breakdown voltage increases, and thermal conductivity does not decrease due to grain boundaries. Therefore, even if the film area is increased, a highly thermally conductive insulating film with excellent insulation properties can be obtained. In terms of thermal conductivity, silicon carbide has high thermal conductivity and is thin, so it has a thermal conductivity comparable to that of diamond. [Examples] Next, the present invention will be explained based on specific examples. The multilayer film high thermal conductivity insulating substrate according to the present invention is the first
It has a structure as shown in the figure. In FIG. 1, 1 is a substrate made of silicon, aluminum, silicon carbide, tungsten, aluminum alloy, copper alloy, etc.
There is no particular limitation as long as its thermal conductivity is 50 W/m·k or more, but silicon, aluminum, silicon carbide, and copper are suitable. A layer 2 of diamond and/or diamond-like carbon is formed on a substrate 1, and a layer 3 of silicon carbide is formed thereon. Further, on the silicon carbide layer 3, the layers 2 and 3 are sequentially and alternately laminated to form a multilayer film 4, and the substrate (1) and the multilayer film 4 form a multilayer film highly thermally conductive insulating substrate. 5 is formed. The thickness of the layer 2 of diamond and/or diamond-like carbon and the layer 3 of silicon carbide varies considerably depending on the film forming conditions, but the thickness of the layer 2 of diamond and/or diamond-like carbon is 10 Å to 2000 Å.
The thickness of silicon carbide layer 3 is 10 Å.
~1000 Å, preferably 10 Å to 300 Å.
Under film-forming conditions where graphite is easily precipitated, the diamond and/or diamond-like carbon layer 2 should be thinner, and under conditions where graphite is less likely to be precipitated, the diamond and/or diamond-like carbon layer 2 should be thicker. Good too. It is preferable that the thickness of the silicon carbide layer 3 be as thin as possible, but if it is less than 10 Å, it will lose its effectiveness as a silicon carbide layer, so it needs to be at least 10 Å. In the case of microcrystalline silicon carbide or amorphous silicon carbide, silicon carbide Si 1-x C x can be used with X = 0 to 0.99, but the average of the layer is preferably X = 0.1 to 0.8. More preferably, X=0.4 to 0.6. The reason why silicon carbide, diamond, and diamond-like carbon are used as components of the multilayer film 4 is that each has a very high thermal conductivity. Further, the thickness of the multilayer film 4 varies depending on the insulation properties required depending on the application, but is generally 1000 Å to 20 μm. It is preferable that the thermal conductivity of the multilayer film 4 is higher than that of the substrate 1, but since the thickness of the multilayer film 4 is thin, even if the thermal conductivity of the multilayer film 4 is slightly smaller than the thermal conductivity of the substrate 1, the multilayer film 4 can be used. It is sufficient that the thermal conductivity of the film high thermal conductivity insulating substrate 5 is 45 W/m·k or more. Next, a method for forming the diamond and/or diamond-like carbon layer 2 and the silicon carbide layer 3, which are the constituent elements of the multilayer film 4, will be described. FIG. 2 shows an apparatus for manufacturing the multilayer film 4 by the plasma CVD method. This device is capable of mixed discharge of DC discharge and high-frequency discharge, and has a magnetic field in a direction perpendicular to the electric field. In FIG. 2, 21 is a reaction chamber, into which raw material gas is introduced. In the reaction chamber 21, an electrode 22 and an electrode 23 are provided in parallel and facing each other.
The substrate 1 is fixed by contacting with. A substrate heater 24 is provided around the reaction chamber 21 to heat the substrate 1 from the outside. A high frequency voltage is supplied by a high frequency power supply 25 via a matching circuit 26, and a DC voltage is further supplied by a DC power supply 27 via a chiyoke coil 28. Further, magnetic fields are provided in a direction perpendicular to the electric field (direction B shown in FIG. 2) and in a direction perpendicular to the electric field (direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 2). A multilayer film 4 is formed on the lower surface of the substrate 1 in FIG. 2 by performing a mixed discharge of DC discharge and high frequency discharge. The general conditions for forming a layer of diamond and/or diamond-like carbon are that the flow rate of H 2 gas, which is a raw material gas, is 100 to 500 SCCM, and similarly, the flow rate of CH 4 gas is 10 to 20 SCCM. Also, the high frequency power is 0.2
~2W/ cm2 , and the DC voltage is -200V to -1kV. The magnetic field strength is 200 Gauss to 800 Gauss. The general conditions for forming a silicon carbide layer are that the flow rate of H2 gas, which is the raw material gas, is 100~
500SCCM, and the flow rate of CH4 gas is 0.1~
20SCCM, and the flow rate of SiH4 gas is 0.1 ~
It is 50SCCM. Here the flow rate of SiH4 gas is CH4
Slightly more than the gas flow rate. In addition, the high frequency power is 0.1 to 1W/cm 2 and the DC voltage is -300V to 1.5kV.
It is. The magnetic field strength is 200 Gauss to 800 Gauss. In this example, a diamond and/diamond-like carbon layer 2 of 60 Å was formed by discharging for 60 seconds under the following conditions. Conditions for forming the layer 2 of diamond and/ or diamond-like carbon After the formation, the discharge was stopped once, and the discharge was continued for 15 seconds under the following conditions to form a silicon carbide layer 3 with a thickness of 20 Å. Conditions for forming silicon carbide layer 3 H 2 gas flow rate 200 SCCM CH 4 gas flow rate 1 SCCM SiH 4 gas flow rate 2 SCCM High frequency power 0.3 W/cm 2 DC voltage -400 V Magnetic field strength 700 Gauss Then, the above two discharge operations were repeated sequentially to form the first A multilayer film of sample No. 3 in the table was produced.
The other samples in Table 1 are multilayer films prepared under the same conditions as above except for the discharge time, with only the discharge time being changed, and Table 1 shows the configurations of these samples.

【表】 また第2表は第1表に示された本実施例による
多層膜サンプルについて調べられた諸特性の結果
を示している。
[Table] Furthermore, Table 2 shows the results of various characteristics investigated for the multilayer film sample according to the present example shown in Table 1.

【表】 第3図には、第1表のサンプルNo.1、No.2、No.
3と各々同じ条件でダイヤモンドおよび/または
ダイヤモンド状炭素の層を各々15層、77層、125
層およびシリコンカーバイドの層を各々15層、77
層、125層形成した各々A,B,Cの多層膜につ
いての絶縁破壊電圧を調べた結果が示されてい
る。 ここで前記多層膜A,B,Cの膜厚は約1μmと
なる。 また製膜装置としては第2図で示した一室のプ
ラズマCVD装置のみでなくダイヤモンドおよ
び/またはダイヤモンド炭素とシリコンカーバイ
ドをそれぞれ別の室にて製膜するつまり基板が移
動可能な装置であつてもよい。 前記絶縁破壊電圧の測定は前記各サンプルに直
径4cmのAl電極(面積は13cm2)を蒸着しこれに
電圧をかけることによつて行なわれた。 第3図からも明らかなようにA,B,Cの各多
層膜は13cm2の面積であつても充分な絶縁特性を有
している。 また第3図において従来の方法により作製され
た膜厚が1μmであるダイヤモンドおよび/または
ダイヤモンド状炭素の膜Dについて測定された絶
縁破壊電圧も示されている。 このように膜を多層化することにより絶縁破壊
電圧は大きくなる。これは絶縁破壊電圧が膜中の
最も絶縁耐圧の劣る部分により決定され、従来方
法による膜においてはごくわずかではあるがグラ
フアイト化した部分が存在するためこれにより膜
の絶縁耐圧が低下することによる。 [発明の効果] 本発明による多層膜高熱伝導絶縁基板は熱伝導
性の基板上にダイヤモンドおよび/またはダイヤ
モンド状炭素の層とシリコンカーバイドの層とを
交互に積層して多層膜を形成することにより、膜
面積を大きくしても高絶縁性および高熱伝導性の
膜とすることができ、特にIC用基板としてすぐ
れたものとなる。
[Table] Figure 3 shows samples No. 1, No. 2, and No. of Table 1.
15 layers, 77 layers, and 125 layers of diamond and/or diamond-like carbon, respectively, under the same conditions as in 3.
15 layers each and 77 layers of silicon carbide
The results of examining the dielectric breakdown voltages of multilayer films A, B, and C each formed with 125 layers are shown. Here, the thickness of the multilayer films A, B, and C is approximately 1 μm. In addition, the film forming equipment is not only the one-chamber plasma CVD equipment shown in Fig. 2, but also an equipment that forms films of diamond and/or diamond carbon and silicon carbide in separate chambers, which means that the substrate can be moved. Good too. The dielectric breakdown voltage was measured by depositing an Al electrode with a diameter of 4 cm (area: 13 cm 2 ) on each sample and applying a voltage thereto. As is clear from FIG. 3, each of the multilayer films A, B, and C has sufficient insulating properties even with an area of 13 cm 2 . Also shown in FIG. 3 is the dielectric breakdown voltage measured for a diamond and/or diamond-like carbon film D having a film thickness of 1 μm produced by a conventional method. Multilayering the film in this way increases the dielectric breakdown voltage. This is because the dielectric breakdown voltage is determined by the part of the film with the lowest dielectric strength, and in films made using conventional methods, there is a graphitized part, albeit a very small one, which lowers the dielectric strength of the film. . [Effects of the Invention] The multilayer film high thermal conductivity insulating substrate according to the present invention is obtained by forming a multilayer film by alternately laminating layers of diamond and/or diamond-like carbon and layers of silicon carbide on a thermally conductive substrate. Even if the film area is increased, the film can have high insulating properties and high thermal conductivity, making it particularly suitable as an IC substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による多層膜高熱伝導性絶縁基
板の構造を示す断面図、第2図は本発明の実施例
による多層膜を製造するためのプラズマCVD法
による製造装置の概略構成図、第3図は第1表中
のサンプルNo.1、No.2、No.3に対応して作られた
多層膜サンプルA,B,Cと従来の方法により作
られた膜との絶縁破壊電圧を測定した結果を示す
図である。 (図面の主要符号) 1:基板、2:ダイヤモ
ンドおよび/またはダイヤモンド状炭素の層、
3:シリコンカーバイドの層、4:多層膜、5:
多層膜高熱伝導性絶縁基板。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a multilayer film highly thermally conductive insulating substrate according to the present invention, FIG. Figure 3 shows the dielectric breakdown voltage between multilayer film samples A, B, and C made corresponding to samples No. 1, No. 2, and No. 3 in Table 1, and a film made by the conventional method. It is a figure showing the measured result. (Main symbols in the drawings) 1: Substrate, 2: Layer of diamond and/or diamond-like carbon,
3: Silicon carbide layer, 4: Multilayer film, 5:
Multilayer film high thermal conductivity insulating substrate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 熱伝導性の基板上にダイヤモンドおよび/ま
たはダイヤモンド状炭素の層とシリコンカーバイ
ドの層とを交互に積層した多層膜が形成された多
層膜高熱伝導性絶縁基板。 2 前記ダイヤモンドおよび/またはダイヤモン
ド状炭素の層の膜厚が10Å〜2000Åである特許請
求の範囲第1項記載の多層膜高熱伝導性絶縁基
板。 3 前記シリコンカーバイドの層の膜厚が10Å〜
1000Åであつて、該シリコンカーバイドの層が3
層以上形成された特許請求の範囲第1項記載の多
層膜高熱伝導性絶縁基板。 4 前記熱伝導性の基板の熱伝導率が50W/m・
k以上であり、かつ多層膜高熱伝導性絶縁基板の
熱伝導率が45W/m・k以上である特許請求の範
囲第1項記載の多層膜高熱伝導性絶縁基板。 5 前記多層膜高熱伝導性絶縁基板の表面ビツカ
ース硬度が1500以上である特許請求の範囲第1項
記載の多層膜高熱伝導性絶縁基板。 6 前記多層膜の電気抵抗率が1012Ωcm以上であ
りかつ該多層膜の絶縁破壊電圧が100V/μm以上
である特許請求の範囲第1項記載の多層膜高熱伝
導性絶縁基板。 7 前記シリコンカーバイドが単結晶または多結
晶または微結晶または非晶質である特許請求の範
囲第1項記載の多層膜高熱伝導性絶縁基板。 8 前記多層膜が電界に直交する磁界を有する直
流および高周波の混合した放電によるプラズマ
CVD法によつてえられる特許請求の範囲第1項
記載の多層膜高熱伝導性絶縁基板。
[Claims] 1. A multilayer highly thermally conductive insulating substrate in which a multilayer film is formed by alternately laminating diamond and/or diamond-like carbon layers and silicon carbide layers on a thermally conductive substrate. 2. The multilayer highly thermally conductive insulating substrate according to claim 1, wherein the diamond and/or diamond-like carbon layer has a thickness of 10 Å to 2000 Å. 3 The thickness of the silicon carbide layer is 10 Å ~
1000 Å, and the silicon carbide layer is 3
A multilayer film high thermal conductivity insulating substrate according to claim 1, which is formed of more than one layer. 4 The thermal conductivity of the thermally conductive substrate is 50W/m・
The multilayer high thermal conductivity insulating substrate according to claim 1, wherein the multilayer high thermal conductivity insulating substrate has a thermal conductivity of 45 W/m·k or more. 5. The multilayer high thermal conductivity insulating substrate according to claim 1, wherein the multilayer high thermal conductivity insulating substrate has a surface Vickers hardness of 1500 or more. 6. The multilayer film high thermal conductivity insulating substrate according to claim 1, wherein the multilayer film has an electrical resistivity of 10 12 Ωcm or more and a dielectric breakdown voltage of 100 V/μm or more. 7. The multilayer film high thermal conductivity insulating substrate according to claim 1, wherein the silicon carbide is single crystal, polycrystal, microcrystal, or amorphous. 8 Plasma caused by a mixed discharge of direct current and high frequency in which the multilayer film has a magnetic field perpendicular to the electric field.
A multilayer film high thermal conductivity insulating substrate according to claim 1 obtained by a CVD method.
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