JPH0818233A - 窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法Info
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- JPH0818233A JPH0818233A JP6144795A JP14479594A JPH0818233A JP H0818233 A JPH0818233 A JP H0818233A JP 6144795 A JP6144795 A JP 6144795A JP 14479594 A JP14479594 A JP 14479594A JP H0818233 A JPH0818233 A JP H0818233A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａl Ｎ多層回路基板に関し、Ｗの導体抵抗の
低減を目的とする。 【構成】 所定の寸法をもつＡl Ｎグリーンシートの所
定位置にビア穴を開け、ビア穴を含め、Ａl Ｎグリーン
シート上にＷペーストを印刷してビア穴を埋めると共に
配線パターンを形成し、Ａl Ｎグリーンシートを位置合
わせして積層した後に加圧して一体化し、グリーンシー
トの脱バインダ処理を行なった後、ＷまたはMoよりなる
焼成容器を用いて積層体をＷまたはＭo よりなるメッシ
ュヒータ炉の中に設置し、不活性ガス雰囲気中で焼成し
て、基板を形成する。
低減を目的とする。 【構成】 所定の寸法をもつＡl Ｎグリーンシートの所
定位置にビア穴を開け、ビア穴を含め、Ａl Ｎグリーン
シート上にＷペーストを印刷してビア穴を埋めると共に
配線パターンを形成し、Ａl Ｎグリーンシートを位置合
わせして積層した後に加圧して一体化し、グリーンシー
トの脱バインダ処理を行なった後、ＷまたはMoよりなる
焼成容器を用いて積層体をＷまたはＭo よりなるメッシ
ュヒータ炉の中に設置し、不活性ガス雰囲気中で焼成し
て、基板を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は導体線路を低抵抗化した
窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法に関する。
窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法に関する。
【０００２】大量の情報を迅速に処理する必要から情報
処理装置は大容量化が行なわれており、ＬＳＩやＶＬＳ
Ｉなどの半導体集積回路をマトリックス状に配列してな
るマルチ・チップ・モジール（Multi Chip Module,略称
ＭＣＭ）の実用化が進められている。
処理装置は大容量化が行なわれており、ＬＳＩやＶＬＳ
Ｉなどの半導体集積回路をマトリックス状に配列してな
るマルチ・チップ・モジール（Multi Chip Module,略称
ＭＣＭ）の実用化が進められている。
【０００３】こゝで、ＭＣＭを構成するセラミック回路
基板は上部に高速信号を処理し、多大の発熱を伴う半導
体集積回路がマトリックス状に搭載されることから、耐
熱性と放熱性に優れ、また、熱膨張係数が集積回路を形
成するシリコン（Ｓi)に近いことが望ましいが、窒化ア
ルミニウム（Ａl Ｎ）はこの目的に適している。
基板は上部に高速信号を処理し、多大の発熱を伴う半導
体集積回路がマトリックス状に搭載されることから、耐
熱性と放熱性に優れ、また、熱膨張係数が集積回路を形
成するシリコン（Ｓi)に近いことが望ましいが、窒化ア
ルミニウム（Ａl Ｎ）はこの目的に適している。
【０００４】すなわち、従来より一般的に使用されてい
るアルミナ（Ａl2Ｏ3)基板の熱伝導率が20Ｗ／ｍＫであ
るのに対し、Ａl Ｎの熱伝導率は200 Ｗ／ｍＫと格段に
優れており、また、融点（分解温度）は2200℃と高く、
また、熱膨張係数は4.4 ×10 -6／℃とＳi の熱膨張係数
である3.6 ×10-6／℃に近い。
るアルミナ（Ａl2Ｏ3)基板の熱伝導率が20Ｗ／ｍＫであ
るのに対し、Ａl Ｎの熱伝導率は200 Ｗ／ｍＫと格段に
優れており、また、融点（分解温度）は2200℃と高く、
また、熱膨張係数は4.4 ×10 -6／℃とＳi の熱膨張係数
である3.6 ×10-6／℃に近い。
【０００５】また、電子回路を形成する導体線路の形成
材料としてはタングステン（Ｗ）が使用されているが、
これは融点が3400℃と高く、Ａl Ｎと同時焼成が可能で
あり、また、Ｗの熱膨張係数は4.4 ×10-6／℃とＡl Ｎ
に等しいからである。
材料としてはタングステン（Ｗ）が使用されているが、
これは融点が3400℃と高く、Ａl Ｎと同時焼成が可能で
あり、また、Ｗの熱膨張係数は4.4 ×10-6／℃とＡl Ｎ
に等しいからである。
【０００６】これらのことからＷを導体線路とするＡl
Ｎ多層回路基板がＭＣＭ用基板として望ましく、実用化
が進められている。
Ｎ多層回路基板がＭＣＭ用基板として望ましく、実用化
が進められている。
【０００７】
【従来の技術】AlＮ基板の製法としてはＡl Ｎ粉末に少
量の焼結助剤とバインダおよび分散媒を加え、良く混練
してスラリーを作り、ドクターブレード法によりグリー
ンシートを形成する。
量の焼結助剤とバインダおよび分散媒を加え、良く混練
してスラリーを作り、ドクターブレード法によりグリー
ンシートを形成する。
【０００８】次に、このグリーンシートを所要の大きさ
に打ち抜いた後、ビア（Via)形成位置をパンチングなど
の方法で穴開けし、Ｗペーストをスクリーン印刷法によ
り印刷して配線パターンとビアを形成する。
に打ち抜いた後、ビア（Via)形成位置をパンチングなど
の方法で穴開けし、Ｗペーストをスクリーン印刷法によ
り印刷して配線パターンとビアを形成する。
【０００９】次に、所要の枚数のグリーンシートを正確
に位置合わせして積層した後に加圧して一体化し、これ
を酸化ジルコン（Ｚr Ｏ2), アルミナ( Ａl2Ｏ3)または
石英ガラス（Ｓi Ｏ2)などの基板に載せて脱バインダ炉
に置き、窒素（Ｎ2)などの不活性ガス雰囲気中で加熱し
て脱バインダを行なう。
に位置合わせして積層した後に加圧して一体化し、これ
を酸化ジルコン（Ｚr Ｏ2), アルミナ( Ａl2Ｏ3)または
石英ガラス（Ｓi Ｏ2)などの基板に載せて脱バインダ炉
に置き、窒素（Ｎ2)などの不活性ガス雰囲気中で加熱し
て脱バインダを行なう。
【００１０】こうしてできた脱バインダ体は、次に、窒
化硼素（ＢＮ）容器の中のＢＮセッターの上に置き、不
活性ガス雰囲気中でＡl Ｎの焼結開始温度（1800℃) に
保持し加熱することによりＡl Ｎ多層回路基板が作られ
ていた。
化硼素（ＢＮ）容器の中のＢＮセッターの上に置き、不
活性ガス雰囲気中でＡl Ｎの焼結開始温度（1800℃) に
保持し加熱することによりＡl Ｎ多層回路基板が作られ
ていた。
【００１１】然し、このようにして作られたAlＮ基板の
導体線路はＷよりなることから、従来のガラスセラミッ
ク基板の導体線路などに較べると遙かに抵抗が高く、導
体線路としては好ましくなかった。
導体線路はＷよりなることから、従来のガラスセラミッ
ク基板の導体線路などに較べると遙かに抵抗が高く、導
体線路としては好ましくなかった。
【００１２】すなわち、Cuの抵抗率が1.7 μΩ/cc であ
るのに対し、Ｗの抵抗率は5.5 μΩ/cc と３倍以上高い
からである。そこで、発明者等はＷよりなる導体線路を
多孔質化し、この孔部にCuを拡散させて充填することを
提案している。（特開昭04-217393 ） その方法はＷペーストの中に焼成温度において分解する
か蒸発する有機化合物を添加しておくことにより多孔質
のＷ導体線路を作るもので、単にＷペーストの中に溶解
分散させておくだけではバインダや分散媒と同じであっ
て、この有機化合物の沸点に達すると細い蒸発孔を残し
て蒸発し、残った孔はやがて潰れて平坦化してしまう。
るのに対し、Ｗの抵抗率は5.5 μΩ/cc と３倍以上高い
からである。そこで、発明者等はＷよりなる導体線路を
多孔質化し、この孔部にCuを拡散させて充填することを
提案している。（特開昭04-217393 ） その方法はＷペーストの中に焼成温度において分解する
か蒸発する有機化合物を添加しておくことにより多孔質
のＷ導体線路を作るもので、単にＷペーストの中に溶解
分散させておくだけではバインダや分散媒と同じであっ
て、この有機化合物の沸点に達すると細い蒸発孔を残し
て蒸発し、残った孔はやがて潰れて平坦化してしまう。
【００１３】そこで、この条件を満たすためには、 ペーストの中で一定の大きさの固体として分散して
いること、 沸点あるいは分解温度が高く、その分解温度では溶
剤は殆どが蒸発してペーストは高粘度状態となっている
こと、 蒸発或いは分解により汚染や腐食など化学的に悪影
響を及ぼさぬこと、 が必要であり、この見地から発明者等はテレフタール酸
を選んだ。
いること、 沸点あるいは分解温度が高く、その分解温度では溶
剤は殆どが蒸発してペーストは高粘度状態となっている
こと、 蒸発或いは分解により汚染や腐食など化学的に悪影
響を及ぼさぬこと、 が必要であり、この見地から発明者等はテレフタール酸
を選んだ。
【００１４】すなわち、テレフタール酸はＷペーストに
おいて分散媒として用いられているテレピネオールに不
溶であり、融点は425 ℃と高く、300 ℃以上で昇華する
性質があり、また、安息香酸のパラの位置にカルボキシ
ル基のついた構造であるために残留して汚染や腐食を生
ずることはない。
おいて分散媒として用いられているテレピネオールに不
溶であり、融点は425 ℃と高く、300 ℃以上で昇華する
性質があり、また、安息香酸のパラの位置にカルボキシ
ル基のついた構造であるために残留して汚染や腐食を生
ずることはない。
【００１５】そこで、発明者等は、これを実現する方法
として、 Ｗ粉末（主剤） ・・・・・・・・・100 ｇ エチルセルロース（バインダ）・・・・・・・・・ ２ｇ テレピネオール（分散媒） ・・・・・・・・・ 30 ml テレフタール酸（発泡剤） ・・・・・・・・・ 50 ｇ を構成剤とするＷペーストを作り、従来と同様にAlＮグ
リーンシートの上にスクリーン印刷してビア孔を埋める
と共に導体線路を作り、乾燥した後、必要数のグリーン
シートを積層し、この積層体をＮ2 雰囲気中で約600 ℃
で加熱して脱脂を行い、これを従来と同様にＢＮ焼成容
器の中のＢＮよりなるセッターの上に置き、カーボン炉
の中でこの積層体をＮ2 雰囲気中で1800℃で加熱してAl
ＮとＷの両者を焼結することにより多孔質のＷ導体線路
を備えた多層回路基板を形成した。
として、 Ｗ粉末（主剤） ・・・・・・・・・100 ｇ エチルセルロース（バインダ）・・・・・・・・・ ２ｇ テレピネオール（分散媒） ・・・・・・・・・ 30 ml テレフタール酸（発泡剤） ・・・・・・・・・ 50 ｇ を構成剤とするＷペーストを作り、従来と同様にAlＮグ
リーンシートの上にスクリーン印刷してビア孔を埋める
と共に導体線路を作り、乾燥した後、必要数のグリーン
シートを積層し、この積層体をＮ2 雰囲気中で約600 ℃
で加熱して脱脂を行い、これを従来と同様にＢＮ焼成容
器の中のＢＮよりなるセッターの上に置き、カーボン炉
の中でこの積層体をＮ2 雰囲気中で1800℃で加熱してAl
ＮとＷの両者を焼結することにより多孔質のＷ導体線路
を備えた多層回路基板を形成した。
【００１６】次に、この基板のビア形成位置にCuペレッ
トを置き、還元雰囲気中で且つCuの融点(1084 ℃) 以上
にまで加熱してCuを多孔質な導体線路中に拡散浸透させ
ることにより、低抵抗な導体線路を備えた多層回路基板
を形成することができた。
トを置き、還元雰囲気中で且つCuの融点(1084 ℃) 以上
にまで加熱してCuを多孔質な導体線路中に拡散浸透させ
ることにより、低抵抗な導体線路を備えた多層回路基板
を形成することができた。
【００１７】然し、発明者等は、このようにして作られ
た多層回路基板の表面層または裏面層の導体線路の抵抗
が固有値に較べて著しく増加していることを見出し、研
究の結果、Ａl Ｎの焼成に使用するＢＮ容器のＢとＷと
が反応して硼化タングステン（Ｗ2 Ｂ）ができているこ
とを見出した。すなわち、Ａl Ｎの焼結が進行するよう
な高温においてはＢＮの蒸気圧が高まり、Ｗとの反応が
生ずるのである。
た多層回路基板の表面層または裏面層の導体線路の抵抗
が固有値に較べて著しく増加していることを見出し、研
究の結果、Ａl Ｎの焼成に使用するＢＮ容器のＢとＷと
が反応して硼化タングステン（Ｗ2 Ｂ）ができているこ
とを見出した。すなわち、Ａl Ｎの焼結が進行するよう
な高温においてはＢＮの蒸気圧が高まり、Ｗとの反応が
生ずるのである。
【００１８】また、Ａl Ｎの焼成には黒鉛（Ｃ）板を発
熱体とするカーボン炉が一般に焼結炉として用いられて
いるが、1800℃のような高温においてはＣがＷと反応し
てＷ 2 Ｃのような化合物を生じ、導体線路を高抵抗化し
ていることも明らかになっている。
熱体とするカーボン炉が一般に焼結炉として用いられて
いるが、1800℃のような高温においてはＣがＷと反応し
てＷ 2 Ｃのような化合物を生じ、導体線路を高抵抗化し
ていることも明らかになっている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】Ａl Ｎ基板はその優れ
た特性からＡl2Ｏ3 基板に代わる材料として実用化が進
められており、その上にパターン形成する配線材料とし
て融点が高く、また、熱膨張係数が近似しているＷの使
用が適当とされている。
た特性からＡl2Ｏ3 基板に代わる材料として実用化が進
められており、その上にパターン形成する配線材料とし
て融点が高く、また、熱膨張係数が近似しているＷの使
用が適当とされている。
【００２０】然し、第１の課題としては、Ｗペーストを
印刷したＡl Ｎグリーンシートを焼成して回路基板とす
る際にＷ導体線路の抵抗が増加することが問題である。
また、第２の課題として、発明者等は先にＷ導体線路を
備えたＡl Ｎ回路基板について、導体線路の抵抗を低減
する方法としてＷ導体線路をＷの多孔質体で形成し、こ
の多孔質体にCuを充填することにより低抵抗化する方法
を提案しているが、この方法によっても期待するように
は導体線路の抵抗が低下しない。そこで、この解決が課
題である。
印刷したＡl Ｎグリーンシートを焼成して回路基板とす
る際にＷ導体線路の抵抗が増加することが問題である。
また、第２の課題として、発明者等は先にＷ導体線路を
備えたＡl Ｎ回路基板について、導体線路の抵抗を低減
する方法としてＷ導体線路をＷの多孔質体で形成し、こ
の多孔質体にCuを充填することにより低抵抗化する方法
を提案しているが、この方法によっても期待するように
は導体線路の抵抗が低下しない。そこで、この解決が課
題である。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記第１の課題は、図１
に製造工程図を示すように、所定の寸法をもつＡl Ｎグ
リーンシートの所定位置にビア穴を開け、ビア穴を含
め、Ａl Ｎグリーンシート上にＷペーストを印刷してビ
ア穴を埋めると共に導体線路をパターン形成し、Ａl Ｎ
グリーンシートを位置合わせして積層した後に加圧して
一体化し、グリーンシートの脱バインダ処理を行なった
後、積層体をＷまたはモリブデン（Ｍo ）製の焼成容器
を用いてＷメッシュヒータ炉の中に設置し、不活性ガス
雰囲気中で加熱して、基板を形成するＡl Ｎと導体線路
を形成するＷの双方について焼結を進行せしめて多層回
路基板を形成することにより解決することができる。
に製造工程図を示すように、所定の寸法をもつＡl Ｎグ
リーンシートの所定位置にビア穴を開け、ビア穴を含
め、Ａl Ｎグリーンシート上にＷペーストを印刷してビ
ア穴を埋めると共に導体線路をパターン形成し、Ａl Ｎ
グリーンシートを位置合わせして積層した後に加圧して
一体化し、グリーンシートの脱バインダ処理を行なった
後、積層体をＷまたはモリブデン（Ｍo ）製の焼成容器
を用いてＷメッシュヒータ炉の中に設置し、不活性ガス
雰囲気中で加熱して、基板を形成するＡl Ｎと導体線路
を形成するＷの双方について焼結を進行せしめて多層回
路基板を形成することにより解決することができる。
【００２２】また、第２の課題は所定寸法に切断したＡ
l Ｎグリーンシートの所定位置にビア穴を設け、このビ
ア穴を含め、Ａl Ｎグリーンシート上にテレフタール酸
を含むタングステンペーストを印刷してビア穴を埋める
と共に導体線路をパターン形成し、このＡl Ｎグリーン
シートを位置合わせして積層した後に加圧して一体化
し、グリーンシートの脱バインダ処理を行なった後、こ
の積層体をＢＮよりなる焼成容器を用いてカーボン炉の
中に設置し、不活性ガス雰囲気中で加熱し、焼結させて
多孔質な導体線路を伴う多層基板を形成し、この基板の
ビア形成位置にＣu ペレットを置き、還元雰囲気中で且
つＣu の融点以上にまで加熱してＣu を多孔質な導体線
路中に拡散浸透せしめる工程とよりなる多層回路基板の
製造工程において、積層体をＷまたはＭo よりなる焼成
容器に入れてＷメッシュヒータ炉の中に設置し、不活性
ガス雰囲気中で加熱し、焼結させて多層回路基板を作る
ことにより解決することができる。
l Ｎグリーンシートの所定位置にビア穴を設け、このビ
ア穴を含め、Ａl Ｎグリーンシート上にテレフタール酸
を含むタングステンペーストを印刷してビア穴を埋める
と共に導体線路をパターン形成し、このＡl Ｎグリーン
シートを位置合わせして積層した後に加圧して一体化
し、グリーンシートの脱バインダ処理を行なった後、こ
の積層体をＢＮよりなる焼成容器を用いてカーボン炉の
中に設置し、不活性ガス雰囲気中で加熱し、焼結させて
多孔質な導体線路を伴う多層基板を形成し、この基板の
ビア形成位置にＣu ペレットを置き、還元雰囲気中で且
つＣu の融点以上にまで加熱してＣu を多孔質な導体線
路中に拡散浸透せしめる工程とよりなる多層回路基板の
製造工程において、積層体をＷまたはＭo よりなる焼成
容器に入れてＷメッシュヒータ炉の中に設置し、不活性
ガス雰囲気中で加熱し、焼結させて多層回路基板を作る
ことにより解決することができる。
【００２３】
【作用】Ａl Ｎは融点（分解温度）が2200℃と高く、焼
結開始温度が1800℃と高いことからＡl Ｎグリーンシー
トを焼成する際に使用する容器およびセッター（載置
台）としては融点（昇華温度）が3000℃以上で1800℃程
度の高温でも安定なＢＮが用いられてきた。
結開始温度が1800℃と高いことからＡl Ｎグリーンシー
トを焼成する際に使用する容器およびセッター（載置
台）としては融点（昇華温度）が3000℃以上で1800℃程
度の高温でも安定なＢＮが用いられてきた。
【００２４】然し、Ｗを導体線路として使用する場合、
高温焼成の際にＢＮ蒸気とＷとが反応してＷ2 ＢがＷ導
体線路の上層に生じ、シート抵抗を著しく増加させてい
る。そこで、発明者等はＢＮの蒸発を抑制する見地か
ら、加圧焼成を試みた。すなわち、容器およびセッター
としてＢＮを用い、カーボン炉内のＮ2 圧力を圧力調整
弁を用いて５kg/cm に保持して基板の焼成を行い、導体
線路の抵抗値の変化を測定した。
高温焼成の際にＢＮ蒸気とＷとが反応してＷ2 ＢがＷ導
体線路の上層に生じ、シート抵抗を著しく増加させてい
る。そこで、発明者等はＢＮの蒸発を抑制する見地か
ら、加圧焼成を試みた。すなわち、容器およびセッター
としてＢＮを用い、カーボン炉内のＮ2 圧力を圧力調整
弁を用いて５kg/cm に保持して基板の焼成を行い、導体
線路の抵抗値の変化を測定した。
【００２５】具体的には、Ａl Ｎ基板の焼成温度を1650
℃と1800℃にとり、Ｎ2 ガスを供給しながら常圧で焼成
した場合と、Ｎ2 圧力を５kg/cm に保持して焼成した場
合についてＷ導体線路のシート抵抗を測定した。表１は
この結果である。
℃と1800℃にとり、Ｎ2 ガスを供給しながら常圧で焼成
した場合と、Ｎ2 圧力を５kg/cm に保持して焼成した場
合についてＷ導体線路のシート抵抗を測定した。表１は
この結果である。
【００２６】
【表１】
【００２７】すなわち、1650℃ではＢＮの蒸気圧は余り
大きくなく、加圧の効果は少ないが、1800℃ではＮ2 ガ
スによる加圧の効果が現れ、ＢＮの影響を少なくしてい
ることが判る。
大きくなく、加圧の効果は少ないが、1800℃ではＮ2 ガ
スによる加圧の効果が現れ、ＢＮの影響を少なくしてい
ることが判る。
【００２８】然し、不活性ガスの加圧雰囲気中でＡl Ｎ
グリーンシートの焼成を行なうとＡl Ｎの焼結が妨げら
れて相対密度が向上しないと云う問題がある。表２はこ
の事実を示している。
グリーンシートの焼成を行なうとＡl Ｎの焼結が妨げら
れて相対密度が向上しないと云う問題がある。表２はこ
の事実を示している。
【００２９】
【表２】
【００３０】恐らく、焼結助剤として添加してある酸化
カルシウム（Ｃa Ｏ）などの蒸発が妨げられる結果とし
て相対密度が上がらないと思われるが、ともかくＢＮの
蒸気圧の調節は余り良い方法ではない。
カルシウム（Ｃa Ｏ）などの蒸発が妨げられる結果とし
て相対密度が上がらないと思われるが、ともかくＢＮの
蒸気圧の調節は余り良い方法ではない。
【００３１】そこで、本発明は高温においてＷと反応し
て抵抗率の高い反応物を形成しない材料すなわち、Ｗか
Ｍo を焼成容器あるいはセッターに用い、焼成温度が18
00℃のように高温の場合はタングステンメッシュヒータ
ーを、また、焼成温度が1600℃程度と比較的低温の場合
はモリブデンメッシュヒーターを焼成炉としてＡl Ｎ多
層グリーンシートの焼成を行なうものである。
て抵抗率の高い反応物を形成しない材料すなわち、Ｗか
Ｍo を焼成容器あるいはセッターに用い、焼成温度が18
00℃のように高温の場合はタングステンメッシュヒータ
ーを、また、焼成温度が1600℃程度と比較的低温の場合
はモリブデンメッシュヒーターを焼成炉としてＡl Ｎ多
層グリーンシートの焼成を行なうものである。
【００３２】こゝで、タングステンメッシュヒーターは
円筒状をしたメッシュ（Mesh) 状のＷ発熱体で通電部が
形成されており、この通電部を囲んで同心円状の複数の
ＷまたはＭo 板よりなる遮蔽板を備えて形成されている
ものである。
円筒状をしたメッシュ（Mesh) 状のＷ発熱体で通電部が
形成されており、この通電部を囲んで同心円状の複数の
ＷまたはＭo 板よりなる遮蔽板を備えて形成されている
ものである。
【００３３】このように、Ｗ導体線路をパターン形成し
たＡl ＮグリーンシートをＷヒータを用い、また、Ｗと
反応しない材料を容器またはセッターに用いて焼成を行
なうことによりＷの固有抵抗に近い値をもつ導体線路を
パターン形成することが可能となる。
たＡl ＮグリーンシートをＷヒータを用い、また、Ｗと
反応しない材料を容器またはセッターに用いて焼成を行
なうことによりＷの固有抵抗に近い値をもつ導体線路を
パターン形成することが可能となる。
【００３４】次に、第２の課題については、発明者等
は、多孔質な導体線路、特に、ビアにおけるＡl Ｎ基板
とＷ導体線路との接合状態を観察した。その結果、Ａl
Ｎ基板とＷ導体線路との間に隙間が介在していることが
判った。図２はビアの部分の模式図であって、Ａl Ｎグ
リーンシート１に孔開けしてあるビア孔にテレフタール
酸２を含むＷペースト３をスクリーン印刷して埋め込
み、乾燥した後、三枚のグリーンシートを位置合わせし
て積層した後、加圧して一体化した状態を示している。
（以上同図Ａ） 次に、600 ℃程度の温度で脱バインダ処理を行なうと、
Ｗペースト３を構成する分散媒とバインダは蒸発または
分解し、また、テレフタール酸２も昇華する結果、ビア
の中に複雑な形状をしたガスの抜け孔５を生じ、この積
層体６をカーボン炉に移し、不活性ガス雰囲気中で1800
℃で加熱すると導体線路を構成するＷと基板を構成する
Ａl Ｎのそれぞれの焼結が進行するが、Ｗ導体線路の抜
け孔５は変形するものゝそのまゝ残存している。（以上
同図Ｂ） 次に、焼結が終わって形成された基板７の導体線路（こ
の図の場合はビア８）の上にＣu を置き、還元性雰囲気
中でＣu の融点以上の温度に加熱して抜け穴５にＣuを
拡散浸透させることにより穴埋めが行なわれている。(
以上同図Ｃ） 然し、ビア８と基板７との接合状態を仔細に観察すると
界面に隙間11が介在することが判った。
は、多孔質な導体線路、特に、ビアにおけるＡl Ｎ基板
とＷ導体線路との接合状態を観察した。その結果、Ａl
Ｎ基板とＷ導体線路との間に隙間が介在していることが
判った。図２はビアの部分の模式図であって、Ａl Ｎグ
リーンシート１に孔開けしてあるビア孔にテレフタール
酸２を含むＷペースト３をスクリーン印刷して埋め込
み、乾燥した後、三枚のグリーンシートを位置合わせし
て積層した後、加圧して一体化した状態を示している。
（以上同図Ａ） 次に、600 ℃程度の温度で脱バインダ処理を行なうと、
Ｗペースト３を構成する分散媒とバインダは蒸発または
分解し、また、テレフタール酸２も昇華する結果、ビア
の中に複雑な形状をしたガスの抜け孔５を生じ、この積
層体６をカーボン炉に移し、不活性ガス雰囲気中で1800
℃で加熱すると導体線路を構成するＷと基板を構成する
Ａl Ｎのそれぞれの焼結が進行するが、Ｗ導体線路の抜
け孔５は変形するものゝそのまゝ残存している。（以上
同図Ｂ） 次に、焼結が終わって形成された基板７の導体線路（こ
の図の場合はビア８）の上にＣu を置き、還元性雰囲気
中でＣu の融点以上の温度に加熱して抜け穴５にＣuを
拡散浸透させることにより穴埋めが行なわれている。(
以上同図Ｃ） 然し、ビア８と基板７との接合状態を仔細に観察すると
界面に隙間11が介在することが判った。
【００３５】そこで、発明者等はＷよりなる導体線路の
抵抗が、期待するほど低下しない理由はこの密着不良が
原因であり、この原因はＢＮ焼成容器とカーボン炉の使
用によるものではないかと推測した。
抵抗が、期待するほど低下しない理由はこの密着不良が
原因であり、この原因はＢＮ焼成容器とカーボン炉の使
用によるものではないかと推測した。
【００３６】すなわち、積層体を焼成する際に使用する
焼成容器およびセッター（載置台）としては融点（昇華
温度）が3000℃以上で、1800℃程度の温度では安定なＢ
Ｎが使用されているが、ＢとＷとは高温で反応して硼化
タングステン（Ｗ2 Ｂ）がでることが知られている。す
なわち、Ａl Ｎの焼結が進行するような高温においては
ＢＮの蒸気圧が高まり、Ｗとの反応が生ずるのである。
焼成容器およびセッター（載置台）としては融点（昇華
温度）が3000℃以上で、1800℃程度の温度では安定なＢ
Ｎが使用されているが、ＢとＷとは高温で反応して硼化
タングステン（Ｗ2 Ｂ）がでることが知られている。す
なわち、Ａl Ｎの焼結が進行するような高温においては
ＢＮの蒸気圧が高まり、Ｗとの反応が生ずるのである。
【００３７】また、Ａl Ｎの焼成には黒鉛（Ｃ）板を発
熱体とするカーボン炉が一般に焼結炉として用いられて
いるが、1800℃のような高温においてはＣがＷと反応し
てＷ 2 Ｃのような化合物を生じることも知られている。
熱体とするカーボン炉が一般に焼結炉として用いられて
いるが、1800℃のような高温においてはＣがＷと反応し
てＷ 2 Ｃのような化合物を生じることも知られている。
【００３８】そこで、発明者等バインダ除去処理で多孔
質となったビア（Ｗ導体線路）を含む積層体をＢＮ焼成
容器に入れてカーボン炉で焼結を行なう場合は、ＢＮ蒸
気とＣ蒸気が多孔質体の内部までも浸入してＷと反応
し、Ｗ2 ＢやＷ2 ＣをＷよりなる多孔質焼結体の表面に
生じ、これが、後の工程で行なわれるＣu の拡散浸透を
妨げる結果としてビアと基板との間に隙間を生じている
と推定した。
質となったビア（Ｗ導体線路）を含む積層体をＢＮ焼成
容器に入れてカーボン炉で焼結を行なう場合は、ＢＮ蒸
気とＣ蒸気が多孔質体の内部までも浸入してＷと反応
し、Ｗ2 ＢやＷ2 ＣをＷよりなる多孔質焼結体の表面に
生じ、これが、後の工程で行なわれるＣu の拡散浸透を
妨げる結果としてビアと基板との間に隙間を生じている
と推定した。
【００３９】そのため、焼成容器としてＷやＭoのよう
にＷと反応しない金属を使用し、また、焼結炉としてＷ
メッシュヒータを使用した。このように、脱バインダ処
理を行なった積層体をＷと反応しない焼成容器とセッタ
ーに用い、Ｗメッシュヒーター炉で焼結を行なった結
果、ＷとＡl Ｎ基板との接着性が改良されて隙間が無く
なると共にＷとＣu との密着性が向上してガスの抜け穴
に沿っての溶融Ｃu の濡れ性が向上し、これにより導体
線路の低抵抗化を実現することができた。
にＷと反応しない金属を使用し、また、焼結炉としてＷ
メッシュヒータを使用した。このように、脱バインダ処
理を行なった積層体をＷと反応しない焼成容器とセッタ
ーに用い、Ｗメッシュヒーター炉で焼結を行なった結
果、ＷとＡl Ｎ基板との接着性が改良されて隙間が無く
なると共にＷとＣu との密着性が向上してガスの抜け穴
に沿っての溶融Ｃu の濡れ性が向上し、これにより導体
線路の低抵抗化を実現することができた。
【００４０】
実施例１：Ａl Ｎ粉末を100 重量部、焼結助剤としてＣ
a Ｏを２重量部、バインダとしてポリビニルブチラール
（ＰＶＢ）を10重量部、可塑剤としてジブチルフタレー
ト（ＤＢＰ）を10重量部、分散媒としてエチルアルコー
ルを50重量部を加え、良く混練してスラリーを形成し、
次に、ドクターブレードを用い、成形ギャップを350 μ
m とし、送り速度を2.0 ｍ／分として成形を行い、グリ
ーンシートを形成した。 次に、このグリーンシートを
60 mm 角に打抜き、この上にＷペーストをスクリーン印
刷して配線パターンを形成し、乾燥させた後、６層積層
して40ＭPa,50 ℃,20 分の条件でプレスし、60×60×２
mmの積層体を形成した。
a Ｏを２重量部、バインダとしてポリビニルブチラール
（ＰＶＢ）を10重量部、可塑剤としてジブチルフタレー
ト（ＤＢＰ）を10重量部、分散媒としてエチルアルコー
ルを50重量部を加え、良く混練してスラリーを形成し、
次に、ドクターブレードを用い、成形ギャップを350 μ
m とし、送り速度を2.0 ｍ／分として成形を行い、グリ
ーンシートを形成した。 次に、このグリーンシートを
60 mm 角に打抜き、この上にＷペーストをスクリーン印
刷して配線パターンを形成し、乾燥させた後、６層積層
して40ＭPa,50 ℃,20 分の条件でプレスし、60×60×２
mmの積層体を形成した。
【００４１】次に、この積層体をＮ2 中で温度700 ℃で
16時間加熱して脱バインダし、この脱バインダ体を100
×100 ×15 mm のＷ製の焼成容器の中に置き、タングス
テンメッシュヒータの中に位置決めし、Ｎ2 ガスを供給
しながら1800℃で９時間の焼成を行ってＡl ＮとＷをそ
れぞれ焼結させた。
16時間加熱して脱バインダし、この脱バインダ体を100
×100 ×15 mm のＷ製の焼成容器の中に置き、タングス
テンメッシュヒータの中に位置決めし、Ｎ2 ガスを供給
しながら1800℃で９時間の焼成を行ってＡl ＮとＷをそ
れぞれ焼結させた。
【００４２】
【表３】
【００４３】表３はこのように本発明を適用して形成し
た多層基板について、Ａl Ｎ基板の密度と厚さが25.4μ
m のＷ導体線路のシート抵抗を従来の方法で形成した多
層基板と比較したもので、密度は同等であり、一方、シ
ート抵抗は5.0 mΩ／□とほぼ理論値に近く、従来に較
べて約１/15 に減少することができた。 実施例２：Ａl Ｎ粉末を100 重量部、焼結助剤としてＣ
a Ｏを２重量部、バインダとしてポリビニルブチラール
（ＰＶＢ）を10重量部、可塑剤としてジブチルフタレー
ト（ＤＢＰ）を10重量部、分散媒としてエチルアルコー
ルを50重量部を加え、良く混練してスラリーを形成し、
次に、ドクターブレードを用い、成形ギャップを350 μ
m とし、送り速度を2.0 ｍ／分として成形を行い、グリ
ーンシートを形成した後、このグリーンシートを60 mm
角に打抜いた。
た多層基板について、Ａl Ｎ基板の密度と厚さが25.4μ
m のＷ導体線路のシート抵抗を従来の方法で形成した多
層基板と比較したもので、密度は同等であり、一方、シ
ート抵抗は5.0 mΩ／□とほぼ理論値に近く、従来に較
べて約１/15 に減少することができた。 実施例２：Ａl Ｎ粉末を100 重量部、焼結助剤としてＣ
a Ｏを２重量部、バインダとしてポリビニルブチラール
（ＰＶＢ）を10重量部、可塑剤としてジブチルフタレー
ト（ＤＢＰ）を10重量部、分散媒としてエチルアルコー
ルを50重量部を加え、良く混練してスラリーを形成し、
次に、ドクターブレードを用い、成形ギャップを350 μ
m とし、送り速度を2.0 ｍ／分として成形を行い、グリ
ーンシートを形成した後、このグリーンシートを60 mm
角に打抜いた。
【００４４】一方、Ｗペーストとしては市販のテレフタ
ール酸の平均粒径は150 μm と大きいので、テレフター
ル酸50ｇにバインダとしてエチルセルロースを２ｇ，分
散媒としてテレピネオールを30mlを混ぜてペースト状と
し、これを三本ロールで混練してテレフタール酸の粒径
を20〜30μm に調整した後、Ｗ粉末100 ｇを加えてペー
ストとした。
ール酸の平均粒径は150 μm と大きいので、テレフター
ル酸50ｇにバインダとしてエチルセルロースを２ｇ，分
散媒としてテレピネオールを30mlを混ぜてペースト状と
し、これを三本ロールで混練してテレフタール酸の粒径
を20〜30μm に調整した後、Ｗ粉末100 ｇを加えてペー
ストとした。
【００４５】次に、所定の位置にビア孔を打ち抜いたグ
リーンシートの上にＷペーストをスクリーン印刷して導
体線路をパターンを形成し、乾燥させた後、６層積層し
て40ＭPa,50 ℃,20 分の条件でプレスし、60×60×２mm
の積層体を形成した。
リーンシートの上にＷペーストをスクリーン印刷して導
体線路をパターンを形成し、乾燥させた後、６層積層し
て40ＭPa,50 ℃,20 分の条件でプレスし、60×60×２mm
の積層体を形成した。
【００４６】次に、この積層体をＮ2 中で温度600 ℃で
16時間加熱して脱バインダし、この脱バインダ体を100
×100 ×15 mm のＷ製の焼成容器の中に置き、タングス
テンメッシュヒータの中に位置決めし、Ｎ2 ガスを供給
しながら1800℃で９時間の焼成を行ってＡl ＮとＷをそ
れぞれ焼結させた。
16時間加熱して脱バインダし、この脱バインダ体を100
×100 ×15 mm のＷ製の焼成容器の中に置き、タングス
テンメッシュヒータの中に位置決めし、Ｎ2 ガスを供給
しながら1800℃で９時間の焼成を行ってＡl ＮとＷをそ
れぞれ焼結させた。
【００４７】次に、ビア形成位置にCuペレットを置き、
水素（Ｈ2 ）雰囲気中で1130℃で２時間の熱処理を行
い、Ｃu をビアを含む導体線路に拡散浸透させた。その
結果、従来のようなＡl Ｎ基板とＷ導体線路との間の隙
間がなくなり、また、導体線路の抵抗率は3.8 μΩ/cc
と低下した。
水素（Ｈ2 ）雰囲気中で1130℃で２時間の熱処理を行
い、Ｃu をビアを含む導体線路に拡散浸透させた。その
結果、従来のようなＡl Ｎ基板とＷ導体線路との間の隙
間がなくなり、また、導体線路の抵抗率は3.8 μΩ/cc
と低下した。
【００４８】
【発明の効果】本発明の実施により、Ｗを導体線路とす
るＡl Ｎ多層配線基板において、固有抵抗値に近い導体
線路をもつ多層基板を製造することができる。
るＡl Ｎ多層配線基板において、固有抵抗値に近い導体
線路をもつ多層基板を製造することができる。
【００４９】本発明の実施により、多孔質なＷにＣu を
含浸させて導体線路とするＡl Ｎ多層配線基板の製造方
法において、低抵抗化した導体線路の形成が可能とな
る。
含浸させて導体線路とするＡl Ｎ多層配線基板の製造方
法において、低抵抗化した導体線路の形成が可能とな
る。
【図１】 本発明に係るＡl Ｎ多層回路基板の製造工
程図である。
程図である。
【図２】 従来の問題点を示すビア製造工程の断面図
である。
である。
１ Ａl Ｎグリーンシート ２ テレフタール酸 ３ Ｗペースト ５ 抜け孔 ６ 積層体 ７ 基板 ９ Ｃu 11 隙間
Claims (2)
- 【請求項１】 窒化アルミニウムグリーンシートの所定
位置にビア穴を設け、 該ビア穴を含め、窒化アルミニウムグリーンシート上に
タングステンペーストを印刷してビア穴を埋めると共に
導体線路をパターン形成し、 該窒化アルミニウムグリーンシートを位置合わせして積
層した後に加圧して一体化し、 該グリーンシートの脱バインダ処理を行なった後、該積
層体をタングステンまたはモリブデンよりなる焼成容器
に入れて、タングステンまたはモリブデンよりなるメッ
シュヒータ炉の中に設置し、 不活性ガス雰囲気中で焼成することを特徴とする窒化ア
ルミニウム多層回路基板の製造方法。 - 【請求項２】 窒化アルミニウムグリーンシートの所定
位置にビア穴を設け、 該ビア穴を含め、窒化アルミニウムグリーンシート上に
テレフタール酸を含むタングステンペーストを印刷して
ビア穴を埋めると共に導体線路をパターン形成し、 該
窒化アルミニウムグリーンシートを位置合わせして積層
した後に加圧して一体化し、 該グリーンシートの脱バインダ処理を行なった後、該積
層体をタングステンまたはモリブデンよりなる焼成容器
に入れてタングステンメッシュヒータ炉の中に設置し、
不活性ガス雰囲気中で加熱し、焼結させて多孔質な導体
線路を備えた多層基板を形成し、 該基板のビア形成位置に銅ペレットを置き、還元雰囲気
中で且つ銅の融点以上の温度で加熱して銅を多孔質な導
体線路中に拡散浸透せしめることを特徴とする窒化アル
ミニウム多層回路基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6144795A JPH0818233A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6144795A JPH0818233A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818233A true JPH0818233A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15370638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6144795A Withdrawn JPH0818233A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818233A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002045470A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Tokuyama Corporation | Substrate and production method therefor |
| US6644963B1 (en) * | 1996-02-19 | 2003-11-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Batch-type kiln |
-
1994
- 1994-06-27 JP JP6144795A patent/JPH0818233A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6644963B1 (en) * | 1996-02-19 | 2003-11-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Batch-type kiln |
| WO2002045470A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Tokuyama Corporation | Substrate and production method therefor |
| US6762496B2 (en) | 2000-11-30 | 2004-07-13 | Tokuyama Corporation | Substrate and production method therefor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |