JPH0536847A - ダイヤモンド多層配線基板の製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド多層配線基板の製造方法Info
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- JPH0536847A JPH0536847A JP3193794A JP19379491A JPH0536847A JP H0536847 A JPH0536847 A JP H0536847A JP 3193794 A JP3193794 A JP 3193794A JP 19379491 A JP19379491 A JP 19379491A JP H0536847 A JPH0536847 A JP H0536847A
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- JP
- Japan
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- diamond film
- film
- wiring pattern
- graphite
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 多層配線基板の製造方法に関し、基板上にダ
イヤモンド膜を層形成して製造することを目的とする。 【構成】 基板上に形成した第１のダイヤモンド膜にエ
ネルギービームを選択的に照射して加熱し、この照射位
置のダイヤモンド膜の表面を相変化させてグラファイト
として第１の配線パターンを形成する工程と、この第１
の配線パターンを形成した第１のダイヤモンド膜上に再
びダイヤモンド膜を被覆し、エネルギービームを照射し
てこの第２のダイヤモンド膜の表面を相変化させてグラ
ファイトからなる第２の配線パターンを形成する工程
と、この第２の配線パターンの特定の位置を照射して第
２のダイヤモンド膜の総てを相変化させてバイヤホール
を形成する工程と、グラファイトに相変化させたダイヤ
モンド膜の全面に金属膜を形成した後、機械的な手段に
よりグラファイト位置のみを除いて金属膜を除去し、金
属よりなる配線パターンを形成する工程とを含むことを
特徴としてダイヤモンド多層配線基板の製造方法を構成
する。
イヤモンド膜を層形成して製造することを目的とする。 【構成】 基板上に形成した第１のダイヤモンド膜にエ
ネルギービームを選択的に照射して加熱し、この照射位
置のダイヤモンド膜の表面を相変化させてグラファイト
として第１の配線パターンを形成する工程と、この第１
の配線パターンを形成した第１のダイヤモンド膜上に再
びダイヤモンド膜を被覆し、エネルギービームを照射し
てこの第２のダイヤモンド膜の表面を相変化させてグラ
ファイトからなる第２の配線パターンを形成する工程
と、この第２の配線パターンの特定の位置を照射して第
２のダイヤモンド膜の総てを相変化させてバイヤホール
を形成する工程と、グラファイトに相変化させたダイヤ
モンド膜の全面に金属膜を形成した後、機械的な手段に
よりグラファイト位置のみを除いて金属膜を除去し、金
属よりなる配線パターンを形成する工程とを含むことを
特徴としてダイヤモンド多層配線基板の製造方法を構成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はダイヤモンド膜よりなる
多層配線基板の製造方法に関する。ダイヤモンドは炭素
（Ｃ）の同素体であり、所謂るダイヤモンド構造を示
し、ビッカース硬度は10,000kg／mm2 と大きく、また熱
伝導度は2000Ｗ／m K と他の材料に較べて格段に優れて
おり、またバルクを伝播する音速は18,000 m/sと他の材
料に較べて格段に速いなどの特徴をもっている。
多層配線基板の製造方法に関する。ダイヤモンドは炭素
（Ｃ）の同素体であり、所謂るダイヤモンド構造を示
し、ビッカース硬度は10,000kg／mm2 と大きく、また熱
伝導度は2000Ｗ／m K と他の材料に較べて格段に優れて
おり、またバルクを伝播する音速は18,000 m/sと他の材
料に較べて格段に速いなどの特徴をもっている。
【０００２】そのため、この性質を利用して各種の用途
が検討されている。例えば、硬度が高いのを利用してド
リルの刃やバイトへの使用や耐摩耗性コーティングとし
ての利用が検討されている。
が検討されている。例えば、硬度が高いのを利用してド
リルの刃やバイトへの使用や耐摩耗性コーティングとし
ての利用が検討されている。
【０００３】また、熱伝導度の高いのを利用して半導体
素子のヒートシンク(Heat-sink) の構成材としての利用
が考えられており、また音速が速いことを利用してスピ
ーカーの振動板などへの実用化が進められている。
素子のヒートシンク(Heat-sink) の構成材としての利用
が考えられており、また音速が速いことを利用してスピ
ーカーの振動板などへの実用化が進められている。
【０００４】さて、発明者は、このような個別部品とし
ての用途とは別に、優れた電気絶縁性と耐熱性と比類を
見ない高い熱伝導度などの特性を活かして多層配線基板
としての用途を見出した。
ての用途とは別に、優れた電気絶縁性と耐熱性と比類を
見ない高い熱伝導度などの特性を活かして多層配線基板
としての用途を見出した。
【０００５】すなわち、ダイヤモンド単結晶を配線基板
として用いることは無理であるが、シリコン(Si)など、
融点が高くて熱伝導が優れ、且つダイヤモンドとの接合
性のよい基板上にダイヤモンド膜を成長させる技術が実
用化さていることから、本発明はかゝるダイヤモンド膜
被覆基板を基板とし、絶縁膜としてダイヤモンド膜を用
いて多層配線基板を形成するものである。
として用いることは無理であるが、シリコン(Si)など、
融点が高くて熱伝導が優れ、且つダイヤモンドとの接合
性のよい基板上にダイヤモンド膜を成長させる技術が実
用化さていることから、本発明はかゝるダイヤモンド膜
被覆基板を基板とし、絶縁膜としてダイヤモンド膜を用
いて多層配線基板を形成するものである。
【０００６】
【従来の技術】ダイヤモンド膜の合成法としては高圧合
成法と低圧合成法がある。こゝで、高圧合成法は大型の
単結晶を育成するのに適した方法であるが、高温高圧を
要するために装置が大掛かりとなり、また成長速度が著
しく遅く、そのためにコストが高くなると云う問題があ
り、デバイス形成には向かない。
成法と低圧合成法がある。こゝで、高圧合成法は大型の
単結晶を育成するのに適した方法であるが、高温高圧を
要するために装置が大掛かりとなり、また成長速度が著
しく遅く、そのためにコストが高くなると云う問題があ
り、デバイス形成には向かない。
【０００７】これに対し、低圧合成法には熱フィラメン
ト法，燃焼炎法，マイクロ波プラズマ気相成長法( 略し
てマイクロ波プラズマCVD 法) ，DCプラズマジェットCV
D 法など各種の方法があり、何れも被処理基板上に多結
晶の形でダイヤモンド膜を成長させるのに成功してい
る。
ト法，燃焼炎法，マイクロ波プラズマ気相成長法( 略し
てマイクロ波プラズマCVD 法) ，DCプラズマジェットCV
D 法など各種の方法があり、何れも被処理基板上に多結
晶の形でダイヤモンド膜を成長させるのに成功してい
る。
【０００８】こゝで、マイクロ波プラズマCVD 法はマグ
ネトロンなどより発生するマククロ波（μ波）を導波管
によりプラズマ発生室に導き、メタン（CH4)など炭化水
素よりなるソースガスを分解してプラズマ化させ、これ
を被処理基板上に導くことにより炭素ラジカルがダイヤ
モンドとなって多結晶を成長させる方法である。
ネトロンなどより発生するマククロ波（μ波）を導波管
によりプラズマ発生室に導き、メタン（CH4)など炭化水
素よりなるソースガスを分解してプラズマ化させ、これ
を被処理基板上に導くことにより炭素ラジカルがダイヤ
モンドとなって多結晶を成長させる方法である。
【０００９】また、DCプラズマジェットCVD 法は陽極と
陰極の間から水素(H2)と炭化水素、例えばCH4 との混合
ガスを反応室に供給すると共に、排気系を動作して反応
室内を低真空に保持した状態で陽陰極間にアーク放電を
生じさせ、混合ガスを分解させてプラズマ化させると、
炭素プラズマを含むプラズマジェットは被処理基板に衝
突し、多結晶からなるダイヤモンド膜を成長する方法で
ある。
陰極の間から水素(H2)と炭化水素、例えばCH4 との混合
ガスを反応室に供給すると共に、排気系を動作して反応
室内を低真空に保持した状態で陽陰極間にアーク放電を
生じさせ、混合ガスを分解させてプラズマ化させると、
炭素プラズマを含むプラズマジェットは被処理基板に衝
突し、多結晶からなるダイヤモンド膜を成長する方法で
ある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】先に記したように気相
成長法の使用によりダイヤモンド膜を成長させることが
でき、従来はタングステンカーバイト（WC)のような高
融点金属を基板としてダイヤモンドの成長が行われてい
る。
成長法の使用によりダイヤモンド膜を成長させることが
でき、従来はタングステンカーバイト（WC)のような高
融点金属を基板としてダイヤモンドの成長が行われてい
る。
【００１１】一方、シリコン(Si)基板は半導体デバイス
の形成に広く用いられ、径７インチのウエハまで量産化
されており、熱伝導率も148 Ｗ／m K と比較的高く、ま
た融点も1410℃と高く、ダイヤモンド膜成長用基板とし
て適している。
の形成に広く用いられ、径７インチのウエハまで量産化
されており、熱伝導率も148 Ｗ／m K と比較的高く、ま
た融点も1410℃と高く、ダイヤモンド膜成長用基板とし
て適している。
【００１２】本発明に係るダイヤモンド多層配線基板は
このように量産化されていて比較的安価な材料を基板と
し、絶縁層として気相成長させたダイヤモンド膜を使用
するものであるが、多層回路基板を構成する導体線路と
コンタクトホールを含む多層回路をどのように形成する
かが課題である。
このように量産化されていて比較的安価な材料を基板と
し、絶縁層として気相成長させたダイヤモンド膜を使用
するものであるが、多層回路基板を構成する導体線路と
コンタクトホールを含む多層回路をどのように形成する
かが課題である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題は基板上に形
成した第１のダイヤモンド膜にエネルギービームを選択
照射して加熱し、この照射位置のダイヤモンド膜の表面
を相変化させてグラファイトとして第１の配線パターン
を形成する工程と、この第１の配線パターンを形成した
第１のダイヤモンド膜上に再びダイヤモンド膜を形成
し、エネルギービームを照射してこの第２のダイヤモン
ド膜の表面を相変化させてグラファイトからなる第２の
配線パターンを形成する工程と、この第２の配線パター
ンの特定の位置を照射して第２のダイヤモンド膜の総て
を相変化させてバイヤホールを形成する工程と、グラフ
ァイトに相変化させたダイヤモンド膜の全面に金属膜を
形成した後、機械的な手段によりグラファイト位置のみ
を除いて金属膜を除去し、金属よりなる配線パターンを
形成する工程とを含むことを特徴としてダイヤモンド多
層配線基板の製造方法を構成することにより解決するこ
とができる。
成した第１のダイヤモンド膜にエネルギービームを選択
照射して加熱し、この照射位置のダイヤモンド膜の表面
を相変化させてグラファイトとして第１の配線パターン
を形成する工程と、この第１の配線パターンを形成した
第１のダイヤモンド膜上に再びダイヤモンド膜を形成
し、エネルギービームを照射してこの第２のダイヤモン
ド膜の表面を相変化させてグラファイトからなる第２の
配線パターンを形成する工程と、この第２の配線パター
ンの特定の位置を照射して第２のダイヤモンド膜の総て
を相変化させてバイヤホールを形成する工程と、グラフ
ァイトに相変化させたダイヤモンド膜の全面に金属膜を
形成した後、機械的な手段によりグラファイト位置のみ
を除いて金属膜を除去し、金属よりなる配線パターンを
形成する工程とを含むことを特徴としてダイヤモンド多
層配線基板の製造方法を構成することにより解決するこ
とができる。
【００１４】
【作用】本発明はSiやWCなどCVD法によりダイヤモンド
膜の形成が行われている材料を基板とし、この上にCVD
法によりダイヤモンド膜を形成した後、不活性雰囲気中
または真空中でこのダイヤモンド膜にレーザ光や電子線
のようなエネルギービームを選択的に照射して加熱し、
相変化( 同素体変換) させてグラファイトとし、配線パ
ターンを形成するものである。
膜の形成が行われている材料を基板とし、この上にCVD
法によりダイヤモンド膜を形成した後、不活性雰囲気中
または真空中でこのダイヤモンド膜にレーザ光や電子線
のようなエネルギービームを選択的に照射して加熱し、
相変化( 同素体変換) させてグラファイトとし、配線パ
ターンを形成するものである。
【００１５】こゝで、グラファイトの比抵抗は面内で４
〜７×10-5Ωcmと小さく金属性の電導度を示すことか
ら、そのまゝでも導体線路として使用することができ
る。図１は本発明に係る多層配線基板の構成を示すもの
で、Siなどの基板１の上にCVD 法により第１のダイヤモ
ンド膜２を形成した後、この膜にレーザビームのような
エネルギービームを走査して加熱し、グラファイトより
なる第１の配線パターン３を作る。
〜７×10-5Ωcmと小さく金属性の電導度を示すことか
ら、そのまゝでも導体線路として使用することができ
る。図１は本発明に係る多層配線基板の構成を示すもの
で、Siなどの基板１の上にCVD 法により第１のダイヤモ
ンド膜２を形成した後、この膜にレーザビームのような
エネルギービームを走査して加熱し、グラファイトより
なる第１の配線パターン３を作る。
【００１６】次に、第１のダイヤモンド膜２の上に先と
同様に第２のダイヤモンド膜４を作り、この上に先と同
様にエネルギービームを選択照射して加熱し、第２の配
線パターン５を作る。
同様に第２のダイヤモンド膜４を作り、この上に先と同
様にエネルギービームを選択照射して加熱し、第２の配
線パターン５を作る。
【００１７】次に、多層基板を形成するには第１の配線
パターン３と第２の配線パターン５とを回路接続するこ
とが必要であり、そのためにはレーザビームの照射時間
を長くして第２のダイヤモンド膜４の総てを相変化させ
てグラファイトとすることで第１のバイアホール６を形
成する。
パターン３と第２の配線パターン５とを回路接続するこ
とが必要であり、そのためにはレーザビームの照射時間
を長くして第２のダイヤモンド膜４の総てを相変化させ
てグラファイトとすることで第１のバイアホール６を形
成する。
【００１８】このような工程を繰り返すことにより多層
配線基板が形成されるが、基板の内部に形成される配線
パターン（この場合は第１の配線パターン３が相当）は
電源線やアース線である場合が多く、パターン幅を充分
にとれるためにグラファイトで形成してよいが、表面に
形成される配線パターン（この場合は第２の配線パター
ン５が相当）は信号を伝送する導体線路であることから
低抵抗化する必要がある。
配線基板が形成されるが、基板の内部に形成される配線
パターン（この場合は第１の配線パターン３が相当）は
電源線やアース線である場合が多く、パターン幅を充分
にとれるためにグラファイトで形成してよいが、表面に
形成される配線パターン（この場合は第２の配線パター
ン５が相当）は信号を伝送する導体線路であることから
低抵抗化する必要がある。
【００１９】この方法として本発明においては金（Au)
のように抵抗率の低い金属を配線パターンを設けたダイ
ヤモンド膜の上に真空蒸着法, スパッタ法, メッキ法な
どで形成する。
のように抵抗率の低い金属を配線パターンを設けたダイ
ヤモンド膜の上に真空蒸着法, スパッタ法, メッキ法な
どで形成する。
【００２０】そして、ダイヤモンド膜と金属とは接着性
が非常に悪く、一方、グラファイトとは良く接着するの
を利用して超音波洗浄法などの機械的な手段により第２
の配線パターン５の上に金属膜６を形成する。
が非常に悪く、一方、グラファイトとは良く接着するの
を利用して超音波洗浄法などの機械的な手段により第２
の配線パターン５の上に金属膜６を形成する。
【００２１】このような工程をとることにより多層回路
基板が形成される。なお、第２図は多層基板を構成する
内部の配線パターンにも金属膜８を形成する場合で、
Ｗ，Moなど耐熱性が優れ、且つCVD 成長に当たってダイ
ヤモンドとの接着性のよい金属を使用することにより内
部の配線パターン( この場合は第１の配線パターン３）
を低抵抗化することができる。
基板が形成される。なお、第２図は多層基板を構成する
内部の配線パターンにも金属膜８を形成する場合で、
Ｗ，Moなど耐熱性が優れ、且つCVD 成長に当たってダイ
ヤモンドとの接着性のよい金属を使用することにより内
部の配線パターン( この場合は第１の配線パターン３）
を低抵抗化することができる。
【００２２】
【実施例】基板として半導体デバイスの形成に使用する
Si基板を用い、プラズマジェットCVD 法によりダイヤモ
ンド膜を形成した。
Si基板を用い、プラズマジェットCVD 法によりダイヤモ
ンド膜を形成した。
【００２３】すなわち、H2とメタン(CH4) を原料ガスと
し、H2ガスの流量を50リットル／分，チャンバ内のガス
圧を50torr, アーク電圧110 Ｖ，アーク電流30Ａ，ノズ
ルと基板間の距離20mm, 成膜速度60μm ／分，成膜時間
50分の条件で基板上に50μmの厚さのダイヤモンド膜を
成長させた。
し、H2ガスの流量を50リットル／分，チャンバ内のガス
圧を50torr, アーク電圧110 Ｖ，アーク電流30Ａ，ノズ
ルと基板間の距離20mm, 成膜速度60μm ／分，成膜時間
50分の条件で基板上に50μmの厚さのダイヤモンド膜を
成長させた。
【００２４】次に、このダイヤモンド膜の凹凸をダイヤ
モンド砥石を用いて研磨した後、出力５Ｗのアルゴン(A
r)レーザを径10μm に絞り、このレーザビームを５cm／
分の速度で走査して配線パターンを形成した。
モンド砥石を用いて研磨した後、出力５Ｗのアルゴン(A
r)レーザを径10μm に絞り、このレーザビームを５cm／
分の速度で走査して配線パターンを形成した。
【００２５】この配線パターン形成部は黒っぽく変色し
ており、抵抗値を測定したところ約３Ω／cmであった。
次に、配線パターンを含むダイヤモンド膜の全面に真空
蒸着法により２μm の厚さにAuを蒸着した後、基板をビ
ーカに入れ、イソプロピルアルコールに浸漬した状態で
超音波洗浄を30分行った結果、グラファイト上を除いて
Au蒸着膜を除いた。
ており、抵抗値を測定したところ約３Ω／cmであった。
次に、配線パターンを含むダイヤモンド膜の全面に真空
蒸着法により２μm の厚さにAuを蒸着した後、基板をビ
ーカに入れ、イソプロピルアルコールに浸漬した状態で
超音波洗浄を30分行った結果、グラファイト上を除いて
Au蒸着膜を除いた。
【００２６】この配線パターンの抵抗値を測定したとこ
ろ0.05Ω／cmであった。次に、先と同様にプラズマジェ
ットCVD 法により配線パターンを含むダイヤモンド膜上
に厚さが50μm ダイヤモンド膜を形成し、先と同様にレ
ーザ照射を行って配線パターンを形成した後、バイアホ
ール形成部でレーザビームを15秒間静止させ、50μm の
ダイヤモンド膜の総てをグラファイト化させた。
ろ0.05Ω／cmであった。次に、先と同様にプラズマジェ
ットCVD 法により配線パターンを含むダイヤモンド膜上
に厚さが50μm ダイヤモンド膜を形成し、先と同様にレ
ーザ照射を行って配線パターンを形成した後、バイアホ
ール形成部でレーザビームを15秒間静止させ、50μm の
ダイヤモンド膜の総てをグラファイト化させた。
【００２７】次に、先と同様に配線パターンを含むダイ
ヤモンド膜の全面に真空蒸着法により２μm の厚さにAu
を蒸着した後、基板をビーカに入れ、イソプロピルアル
コールに浸漬した状態で超音波洗浄を30分行った結果、
グラファイト上を除いてAu蒸着膜を除き、このようにし
て多層配線基板を形成した。
ヤモンド膜の全面に真空蒸着法により２μm の厚さにAu
を蒸着した後、基板をビーカに入れ、イソプロピルアル
コールに浸漬した状態で超音波洗浄を30分行った結果、
グラファイト上を除いてAu蒸着膜を除き、このようにし
て多層配線基板を形成した。
【００２８】
【発明の効果】本発明の実施により、放熱性と耐熱性に
優れたダイヤモンドよりなる多層回路基板を形成するこ
とができ、従来と較べて更に一段の高集積化が可能とな
る。
優れたダイヤモンドよりなる多層回路基板を形成するこ
とができ、従来と較べて更に一段の高集積化が可能とな
る。
【図１】本発明に係るダイヤモンド多層回路基板の断面
図である。
図である。
【図２】本発明に係る別のダイヤモンド多層回路基板の
断面図である。
断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 第１のダイヤモンド膜
３ 第１の配線パターン
４ 第２のダイヤモンド膜
５ 第２の配線パターン
６ 第１のバイアホール
７，８ 金属膜
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に形成した第１のダイヤモンド膜
にエネルギービームを選択照射して加熱し、該照射位置
のダイヤモンド膜の表面を相変化させてグラファイトと
し、第１の配線パターンを形成する工程と、 該第１の配線パターンを形成した第１のダイヤモンド膜
上に再び第２のダイヤモンド膜を形成し、エネルギービ
ームを選択照射して該第２のダイヤモンド膜の表面を相
変化させてグラファイトからなる第２の配線パターンを
形成する工程と、該第２の配線パターンの特定の位置を
照射して第２のダイヤモンド膜の総てを相変化させてバ
イヤホールを形成する工程と、 グラファイトに相変化させたダイヤモンド膜の全面に金
属膜を形成した後、機械的な手段によりグラファイト位
置のみを除いて前記金属膜を除去し、金属よりなる配線
パターンを形成する工程と、 を少なくとも含むことを特徴とするダイヤモンド多層配
線基板の製造方法。 - 【請求項２】 前記のエネルギービームがレーザビーム
あるいは電子ビームであることを特徴とする請求項１記
載のダイヤモンド多層配線基板の製造方法。 - 【請求項３】 前記の機械的な手段による金属膜の除去
が超音波洗浄であることを特徴とする請求項１記載のダ
イヤモンド多層配線基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3193794A JPH0536847A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | ダイヤモンド多層配線基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3193794A JPH0536847A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | ダイヤモンド多層配線基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536847A true JPH0536847A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16313894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3193794A Withdrawn JPH0536847A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | ダイヤモンド多層配線基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0536847A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5616372A (en) * | 1995-06-07 | 1997-04-01 | Syndia Corporation | Method of applying a wear-resistant diamond coating to a substrate |
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| CN102881636A (zh) * | 2011-07-15 | 2013-01-16 | 英飞凌科技股份有限公司 | 芯片、制造方法以及用于使碳层局部呈现传导性的方法 |
| JP2014166676A (ja) * | 2014-02-24 | 2014-09-11 | Fujitsu Ltd | 炭素構造体の成長方法並びにシート状構造体及び半導体装置の製造方法 |
| WO2021170989A1 (en) * | 2020-02-24 | 2021-09-02 | Ucl Business Ltd | Electronic device |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP3193794A patent/JPH0536847A/ja not_active Withdrawn
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