JPH0451586A

JPH0451586A - 窒化アルミニウム配線基板

Info

Publication number: JPH0451586A
Application number: JP16024590A
Authority: JP
Inventors: Sotaro Ito; 宗太郎伊藤; Yasuaki Fukatsu; 深津　康昭
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1992-02-20
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JP2843422B2

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】［産業上の利用分野］本発明は窒化アルミニウム配線基板に関し、特に、基板
表面に導体回路を備えてなる窒化アルミニウム配線基板
に関する。

［従来の技術］昨今、窒化アルミニウム焼結体の優れた電気絶縁性、熱
伝導性、寸法安定性、機械的強度が注目され、窒化アル
ミニウムによる配線基板の開発が盛んに行われている。

特に、配線基板の高密度化、高精度化の要求に対応して
、スパッタリング等によって窒化アルミニウム基板の表
面に、導電性物質による薄膜を形成し、その後にエッチ
ラング等を施して微細な回路パターンを形成する試みが
なされている。

例えば、基板表面にチタン（Ｔｉ）層を形成し、その上
に導電層としての銅（Ｃｕ）層、ニッケル（Ｎｉ）層を
形成してなる薄膜形成法が提唱されている。ここで、チ
タン層は窒化アルミニウム表面と前記銅層との密着を可
能ならしめるための介在層であるが、上記薄膜形成後に
窒化アルミニウムとチタンとの密着強度を向上させるた
めにシンターリングを施した場合、チタンが窒化アルミ
ニウムのみならず、銅層、ニッケル層へも拡散する。

このため、結果として薄膜の窒化アルミニウムへの密着
強度の向上が図れず、また、ニッケル層の電気抵抗を増
大させるという問題があった。

［発明が解決しようとする課題］そこで、本発明者らは、チタン層と導電層としてのニッ
ケル層との間にモリブデン層を設けた三層構造の薄膜と
し、このモリブデン層によってチタンのニッケル層への
拡散を防止して薄膜の密着強度を向上させることを提唱
している。

ところが、前記三層構造を有する薄膜は、導電層の膜厚
が非常に薄く、薄膜の展延方向への通電性は必ずしも高
くない。そのため、例えば第２゜３図に示すように、窒
化アルミニウム基板１１上に、所定間隔を隔てて複数の
ビンパッド部１２ａ。

１２ｂ（図では４個）を有する導体回路■３を前記三層
構造の薄膜によって形成すると共に、基板１１内に設け
られたアース線１４をこれらビンパッド部１２ａ、Ｌ２
ｂ上にロウ付けされた各ピン■５に導通させた場合でも
、アース線１４に近いビンパッド１２ａにはアース電流
が流れるが、アース線■４から離れたビンパッド１２ｂ
にはアース電流が十分流れない。それ故、複数のピンＩ
５を介してアースしているにもかかわらず、アース抵抗
が高いという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的
は、高精度、高密度化が可能であり、かつ窒化アルミニ
ウムへの密着強度及び通電性に優れた導体回路を備えた
窒化アルミニウム配線基板を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用コ上記課題を解決
するために本発明は、窒化アルミニウム基板の表面に、
チタン、クロム、銀、ニオブから選択される何れか少な
くとも一種の金属によって形成された第１層と、前記第
１層上に、タングステン、モリブデンから選択される何
れか少なくとも一種の金属によって形成された第２層と
、前記第２層上に、銅、銀、アルミニウムから選択され
る何れか少なくとも一種の金属によって形成された第３
層と、前記第３層上に、前記第２層と同種の金属によっ
て形成された第４層と、前記第４層上に、ニッケル、金
、銅から選択される何れか少なくとも一種の金属によっ
て形成された第５層とが順次積層形成されてなる導体回
路を備えている。

この構成によれば、窒化アルミニウム基板上の導体回路
は、その第１層によって基板表面との密着性が高められ
る。また、第３層及び第５層によって導体回路としての
通電性が確保されるが、特に、第３層によって薄膜の展
延方向への通電性が向上され、第５層によって該導体回
路に外部引出し端子等をロウ付けする際のロウ材との優
れた濡れ性が確保される。

そして、第２層及び第４層によって、前記第１層と第３
層、及び第３層と第５層とがそれぞれ強固に接着される
と共に、第１層と第３層、及び第３層と第５層との間で
金属の相互拡散が防止されて第１層、第３層、及び第５
層がそれぞれ有する機能が十分に発揮される。

即ち、第１層の金属は第２層の存在によって、それより
も上層に拡散されない。従って、第１層の金属は窒化ア
ルミニウム側へのみ拡散され、第１層金属のアンカー効
果が高められて、導体回路と窒化アルミニウムとの密着
強度が向上される。

また、第３層の金属は第２層及び第４層の存在によって
、第１層及び第５層に拡散されず、また第１層及び第５
層の金属による汚染をも受けない従って、第３層の金属
は、それが本来有する良好な通電性を損なわれることな
く、これらの特性を長期間有効に発揮する。特に、導体
回路上にロウ材は等がなされる場合でも、第５層の金属
と合金化されたロウ材が第３層に達することを第４層が
遮断するため、第３層の金属がロウ材の成分と合金化さ
れて通電性が低下するということが未然に防止される。

前記第１層の金属としては、チタン（Ｔｉ）　、クロム
（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）　、ニオブ（Ｎｂ）があげられる
が、これらは窒化アルミニウムとの固溶体を形成し易い
金属である。

前記第２層及び第４層の金属としては、タングステン（
Ｗ）、モリブデン（ＭＯ）があげられるが、これらは融
点が非常に高く、高温状況下にあっても他の金属との固
溶体を形成せず、かつ拡散係数の小さい金属である。

前記第３層の金属としては、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）ア
ルミニウム（ＡＩ）があげられるが、これらは極めて通
電性に優れた金属である。

前記第５層の金属としては、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａ
ｕ）　、銅（Ｃｕ）があげられるが、これらは比較的通
電性に優れ、しかも半導体用として一般に使用されてい
るロウ材（銀と銅との合金）との濡れ性に優れた金属で
ある。

前記各層の形成手段としては、スパッタリング、化学蒸
着、イオンブレーティング、メツキがあげられ、いずれ
の手段をも適用可能である。

但し、前記第１層をスパッタリング等によって形成した
場合に、スパッタリングを施したままの金属層は一般に
アモルファス状であり、窒化アルミニウムとの密着強度
が必ずしも十分でない。そこで、前記五層構造の薄膜を
形成した後に基板全体を加熱することにより、第１層の
金属を窒化アルミニウムにシンターリングさせて、両者
間の密着強度の向上を図ることが好ましい。

ところで、前記第１層の厚さは０．０５〜２゜０μｍの
範囲であることが好ましい。

この膜厚が０．０５μｍ未満では、第１層の金属の大部
分が基板に拡散してしまい、実質的に残存する膜厚がな
くなり、第２層との間の接着強度が低下する。一方、２
．０μｍを超えると、第１層における残留応力が大きく
なりクラックが入り易くなって好ましくない。

前記第２層及び第４層の厚さは１．０〜５．０μｍの範
囲であることが好ましい。

この膜厚が１．０μｍ未満では、拡散防止層としての機
能を十分に発揮することができない。−方、５．０μｍ
を超えると、各層における残留応力が大きくなりクラッ
クが入り易くなって好ましくない。

前記第３層の厚さは１．　０〜１０．０μｍの範囲であ
ることが好ましい。

この膜厚が１．０μｍ未満では、電気抵抗が大きくなっ
て良好な通電性を確保することができない。一方、１０
μｍを超えると、エツチング等による除去が困難となり
回路パターンの形成に支障を来す。

前記第５層の厚さは０．２μｍ以上であることが好まし
い。

この膜厚が０．２μｍ未満では、ロウ材との濡れ性を良
くする効果が低下する。

一般に、前記五層構造の薄膜を窒化アルミニウム基板上
に形成した後、フォトレジスト等によるマスクを形成し
、エツチングを施すことにより、基板上には所望の回路
パターンが形成される。あるいは、窒化アルミニウム基
板表面に、回路を形成しない部位を被覆するマスクを予
め形成しておき、その後に表面が露出された部位に対し
て前記薄膜を形成することにより、所望するパターンの
導体回路を形成してもよい。

以下に、本発明を具体化した実施例及び比較例について
説明する。

［実施例］窒化アルミニウム製のグリーンシートを複数積層し、同
時焼成してなる窒化アルミニウム基板を王水に１分間浸
漬し、その後、十分に水洗と乾燥を施して基板表面を洗
浄した。

この窒化アルミニウム基板を１００℃に加熱した状態で
、その表面にＩＫＷの出力で１０分間、逆スパツタリン
グを施した後、チタンをターゲットとしてスパッタリン
グを施した。そして、第１図に示すように、窒化アルミ
ニウム基板１の表面に第１層としてのチタン層２（膜厚
０．１μｍ）を形成した。

以下同様にして、モリブデン、銅、モリブデン、ニッケ
ルの順序でターゲットを順次取り替えてスパッタリング
を施すことにより、前記チタン層２上に、第２層として
の第一モリブデン層３（膜厚１．０μｍ）、第３層とし
ての銅層４（膜厚３゜０μｍ）、第４層としての第二モ
リブデン層５（膜厚１，０μｍ）、第５層としてのニッ
ケル層６（膜厚０．５μｍ）をそれぞれ形成し、五層構
造の薄膜７を形成した。

続いて、前記薄膜７を形成した窒化アルミニウム基板１
の表面に、ネガ型のフォトレジストを均一に塗布し、回
路形成部分に紫外線を照射して該部位を光硬化させた。

この基板１をアルカリ溶液に浸漬して、未硬化のフォト
レジストを溶解除去し、薄膜７の一部を露出させた。そ
して、該基板Ｉの表面に、フッ化水素酸（ｆ（Ｆ）と硝
酸（ＨＮＯ３）の混合溶液を使用してエツチングを施し
、薄膜７の露出部位を除去した。その後、硬化された前
記フォトレジストを有機溶剤で処理して除去することに
より、基板１の表面に前記薄膜７を露出させて、所望す
るパターンの導体回路を形成した。

このようにして得られた薄膜７による導体回路のシート
抵抗を測定したところ、１０ｍΩ／口という低い値を示
した。また、この薄膜７は基板との密着性に優れると共
に、ロウ材との濡れ性においても優れた特性を示した。

更に、該薄膜７の基板への密着性を向上させるため、７
００°Ｃにてシンターリングを施したところ、導体回路
のシート抵抗はｌ１ｍΩ／口ととなり、前記値とほぼ同
程度の通電性を保持していた。

［比較例１］前記実施例と同様にして、窒化アルミニウム基板上にス
パッタリングによって薄膜を形成した。

但し、この薄膜は、チタン層（膜厚０．１μｍ）、銅層
（膜厚３．０μｍ）、ニッケル層（膜厚Ｉ。

０μｍ）を順次形成した三層構造の薄膜とした。

そして、前記実施例と同様にして同じパターンの導体回
路を形成した。

このようにして得られた薄膜による導体回路のシート抵
抗を測定したところ、７ｍΩ／口という低い値を示した
。しかし、該薄膜の基板への密着性を向上させるため、
７００℃にてシンターリングを施したところ、導体回路
の導体抵抗が１５ｍΩ／口という高い値になった。これ
は、チタン、銅、ニッケル間で相互拡散が生じたためと
考えられる。

［比較例２］前記実施例と同様にして、窒化アルミニウム基板上にス
パッタリングによって薄膜を形成した。

但し、この薄膜は、チタン層（膜厚０．１μｍ）、モリ
ブデン層（膜厚３．０μｍ）、ニッケル層（膜厚１．０
μｍ）を順次形成した三層構造の薄膜とした。そして、
前記実施例と同様にして同じパターンの導体回路を形成
した。

このようにして得られた薄膜による導体回路の導体抵抗
を測定したところ、２０ｍΩ／口という高い値を示した
。これは、この薄膜には、特に通電性に優れた層が形成
されていないためと考えられる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、高精度、高密度化
が可能であり、かつ窒化アルミニウムへの密着強度及び
通電性に優れた導体回路を備えた窒化アルミニウム配線
基板を提供することができるという優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における薄膜の積層構造を示す
説明図、第２図及び第３図は従来の問題点を説明するた
めの図であり、第２図は窒化アルミニウム基板の部分背
面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線断面図である。 ■・・・窒化アルミニウム基板、２・・・第１層として
のチタン層、３・・・第２層としての第一モリブデン層
、４・・・第３層としての銅層、５・・・第４層として
の第二モリブデン層、６・・・第５層としてのニッケル
層。特許出願人　　イビデン　株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１　窒化アルミニウム基板（１）の表面に、チタン、ク
ロム、銀、ニオブから選択される何れか少なくとも一種
の金属によって形成された第１層（２）と、前記第１層（２）上に、タングステン、モリブデンから
選択される何れか少なくとも一種の金属によって形成さ
れた第２層（３）と、前記第２層（３）上に、銅、銀、アルミニウムから選択
される何れか少なくとも一種の金属によって形成された
第３層（４）と、前記第３層（４）上に、前記第２層（３）と同種の金属
によって形成された第４層（５）と、前記第４層（５）
上に、ニッケル、金、銅から選択される何れか少なくと
も一種の金属によって形成された第５層（６）とが順次
積層形成されてなる導体回路を備えていることを特徴と
する窒化アルミニウム配線基板。２　前記第１層（２）の厚さは０．０５〜２．０μｍで
あり、前記第２層（３）及び第４層（５）の厚さは１．
０〜５．０μｍであり、前記第３層（４）の厚さは１．
０〜１０．０μｍであり、前記第５層（６）の厚さは０
．２μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の
窒化アルミニウム配線基板。