JPH0925186A - セラミックス基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面に形成する金属化層やポリイミド層に欠
けや膨れ等の欠陥が発生せず、特に微細配線の形成に適
した窒化アルミニウム基板を提供する。 【構成】 副成分として周期律表２Ａ族、３Ａ族元素の
化合物０.１〜１５重量％含有するＡｌＮ焼結体からな
り、研磨加工を施した表面の非球形状空孔の深さに対す
る長さの比が５.０以上で且つ深さが１０μｍ以下であ
るセラミックス基板。このセラミックス基板は、上記副
成分を含有するＡｌＮ焼結体を１ｋｇ／ｃｍ²以上の圧
力で１軸加圧しながら１３００℃以上で熱処理した後、
研磨加工面を前記加圧軸とほぼ直角にして表面研磨加工
して製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣの回路基板やパッ
ケージをはじめとする電子デバイス等に使用されるセラ
ミックス基板、特に高い熱伝導率を有し、放熱性に優れ
た窒化アルミニウムからなるセラミックス基板、及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の熱伝導率
は、理論値としては３２０Ｗ／ｍ・Ｋであり、この値は
金属アルミニウムの１.５倍に相当する。この高い熱伝
導率に加えて、窒化アルミニウムは高い絶縁性と機械的
強度を備え、金属導体と容易に接合できるといった優れ
た特性を有するため、ＩＣの回路基板やパッケージ材料
として注目を集めている。

【０００３】一般に、窒化アルミニウムを回路基板やパ
ッケージとして用いる場合、窒化アルミニウム基板の表
面を研磨加工した上で、その基板表面にメタライズ層又
はめっき層等の金属化層を形成することが必要である。
又、この金属化層を介して窒化アルミニウム基板上に表
面平滑性に優れたポリイミド層を形成し、そのポリイミ
ド層上に微細配線を形成して回路基板とすることも行わ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、窒化アルミ
ニウム基板表面に形成した金属化層には欠けや膨れ等が
発生しやすく、金属化層の層厚が薄くなると欠けや膨れ
の発生が増大する傾向にあり、特に層厚が２０μｍ以下
においてその傾向が顕著になるという欠点があった。同
様に、この金属化層の上に設けるポリイミド層において
も、欠けが発生したり、ポリイミド層形成時に発泡が生
じるという問題があった。

【０００５】これらの欠陥の発生は、窒化アルミニウム
基板に存在する空孔が原因ではないかと考えられてい
る。即ち、窒化アルミニウム基板は本質的に粉末を焼結
して得た焼結体であるため、一般的に直径２０〜５０μ
ｍ程度の球形状の空孔の存在が避けられず、基板表面に
存在する空孔の上で金属化層やポリイミド層に欠けや膨
れ等の欠陥が発生するとされている。

【０００６】そこで従来は、金属化層やポリイミド層を
厚くすることにより、その欠けや膨れ等の欠陥の発生を
低減させる方法が採られていた。しかし、金属化層の層
厚が厚くなると、回路配線を微細化させる場合に配線間
の絶縁を十分確保することができなくなる。このため、
金属化層を厚くすることには限界があり、特に線幅１０
０μｍ以下のような微細配線を形成する場合は、配線間
の絶縁確保のため層厚の薄い金属化層が求められ、中で
も層厚２０μｍ以下の金属化層ではその欠けや膨れの発
生が大きな問題となっていた。

【０００７】また、ポリイミド層についても層厚が厚く
なると欠け等の欠陥が発生しやすいので、層厚を３００
μｍ以上とすることにより微細配線形成時の欠けや膨れ
等を低減することが行われている。しかし、この方法で
は、回路配線の電気特性には優れるものの、熱伝導性に
劣るポリイミド層が極めて厚くなるため、回路基板の放
熱性の低下を招くという問題があった。

【０００８】このように、従来の窒化アルミニウム基板
においては、その表面上に形成する金属化層やポリイミ
ド層に欠けや膨れ等の欠陥が発生しやすく、これらの欠
陥をなくすため金属化層やポリイミド層の厚さを厚くす
れば、回路配線の微細化に支障を来したり、放熱性を低
下させるといった問題があった。

【０００９】本発明は、かかる従来の事情に鑑み、表面
に形成する金属化層やポリイミド層に欠けや膨れ等の欠
陥が発生せず、特に微細配線の形成に適した窒化アルミ
ニウム基板及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する窒化アルミニウム基板は、周期律
表の２Ａ族、３Ａ族元素の化合物の少なくとも１種を当
該元素換算で０.１〜１５重量％含有し、非球形状の空
孔を含む窒化アルミニウム基板であって、研磨加工を施
した表面に現れている前記空孔の深さに対する長さの比
が５.０以上で且つ深さが１０μｍ以下であることを特
徴とする。

【００１１】また、本発明によるセラミックス基板の製
造方法は、周期律表の２Ａ族、３Ａ族元素の化合物の少
なくとも１種を当該元素換算で０.１〜１５重量％含有
する窒化アルミニウム焼結体を、１ｋｇ／ｃｍ²以上の
圧力で１軸方向に加圧しながら１３００℃以上の温度に
て熱処理した後、研磨加工面を前記加圧軸とほぼ直角方
向にして表面研磨加工することを特徴とする。

【００１２】

【作用】窒化アルミニウム焼結体は、本質的に粉末を焼
結して得られるので、一般的に直径２０〜５０μｍ程度
の球形状の空孔の存在が避けられない。この空孔は焼結
体内部に存在していても、表面研磨加工を施した基板に
おいては表面に現れてくる。本発明者らは、特にこの表
面に現れた空孔の形状が、表面上に形成される金属化層
やポリイミド層の欠けや膨れ等の欠陥の発生に影響を及
ぼすことを突き止めた。

【００１３】即ち、研磨加工を施した基板表面に現れる
空孔の形状について詳細に検討した結果、表面に現れて
いる空孔の長さＬｍと深さＴｍの比と、微細配線形成時
の不良発生率との間に相関関係が存在することを見いだ
した。具体的には、表面に現れている空孔の形状が非球
形状に偏平になり、その表面からの深さＴｍに対する表
面上での長さＬｍの比Ｌｍ／Ｔｍが５.０以上になる
と、金属化層等の欠けや膨れがなくなり、微細配線の不
良発生率が低減する。ここで、非球形状の空孔の長さ
（Ｌｍ）とは、基板表面に現れている空孔の最も長い部
分における長さを言う。

【００１４】更に、より安定した微細配線の形状につい
て検討を重ねた結果、基板表面に現れている非球形状空
孔の深さＴｍがある一定レベル以上に深くなると、微細
配線の断線等の発生頻度が急激に高くなることが判っ
た。その深さＴｍのレベルは配線の種類や厚さ等にもよ
るが、概ね１２〜２０μｍ程度である。特に、表面に現
れている非球形状空孔の深さＴｍが１０μｍ以下である
と、微細配線の形成に特に優れていることが判った。

【００１５】尚、金属化層等の欠けや膨れをなくすため
には、基板表面に現れている全ての空孔が、上記の特徴
を備えた非球形状空孔であることが必要である。この非
球形状空孔の長さＬｍは、微動測定ステージを備えた倍
率１００〜１０００倍の金属顕微鏡等による目視測定若
しくは写真測定により求めることができる。又、この非
球形状空孔の深さＴｍは、同じく倍率１００〜１０００
倍の金属顕微鏡等を用いて、光学的測定法として一般的
に知られている焦点深度法により求めることができる。
尚、本発明では便宜上任意の視野を選んで行うものとす
る。以上により求めたＬｍ及びＴｍの結果から、表面に
現れた空孔の深さに対する長さの比Ｌｍ／Ｔｍを算術的
に求めることができる。

【００１６】セラミックス基板の研磨加工を施した表面
の微細な凹凸も、上記した空孔の形状ほどではないが、
微細配線の形成に影響を与える。セラミックス基板表面
の表面粗さＲa（ＪＩＳ Ｂ０６０１に基づいて測定）が
０.２μｍを越えると、金属化層の膨れなどによる微細
配線の不良発生率が増加しやすい。

【００１７】表面の研磨加工により上記のような表面平
滑性に優れた窒化アルミニウム基板を得るためには、Ａ
ｌＮ結晶粒の平均結晶粒径が１５μｍ以下であることが
好ましい。ＡｌＮ結晶粒の平均結晶粒径は、基板の破面
における各粒子の最大寸法を走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）の２次平面上で観測し、３０個以上の粒子の算術平
均として求める。

【００１８】一般に窒化アルミニウム焼結体中の空孔は
等方性を有する球形状であり、特異方向に歪んだ形状の
空孔は存在しない。特に、本発明のごとく、表面に現れ
た空孔の深さに対する長さの比Ｌｍ／Ｔｍが５.０以上
という一方向に大きく歪んだ非球形状の空孔を有する窒
化アルミニウム焼結体は、従来知られておらず、空孔形
状の制御を考慮した製法でなければ製造することができ
ない。

【００１９】そこで、本発明方法では、この非球形状の
空孔を有する窒化アルミニウム焼結体からなる基板を得
るため、塑性変形を助長する副成分を含有した窒化アル
ミニウム焼結体に１軸方向の加圧熱処理を加えることに
より、焼結体中の球形状空孔を加圧軸方向に圧し潰して
非球形状に変形させる。

【００２０】まず、そのための窒化アルミニウム焼結体
は、上記副成分として周期律表の２Ａ族、３Ａ族元素の
化合物の少なくとも１種をその元素換算で０.１〜１５
重量％含有する必要がある。その理由は、窒化アルミニ
ウムは共有結合が強く、且つ六方晶型の結晶形態となる
ため、熱処理を行っても限られた条件下でしか粒界滑
り、塑性変形が生じず、目的とする一方向に歪んだ非球
形状の空孔を有する焼結体が得られないためである。

【００２１】そこで、窒化アルミニウム焼結体に周期律
表の２Ａ族、３Ａ族元素の化合物の少なくとも１種を含
有させることにより、これらの副成分の化合物が粒界に
存在して、加圧熱処理時にＡｌＮ結晶の粒界滑りを促進
し、その結果十分な変形能が付与され、目的とする深さ
に対する長さの比Ｌｍ／Ｔｍが５.０以上という一方向
に大きく歪んだ非球形状の空孔を有する焼結体が得られ
る。焼結体中に存在してかかる作用を果す化合物として
は酸化物、例えばＹ₂Ｏ₃、ＹＡＧ（３Ｙ₂Ｏ₃・５Ａｌ₂Ｏ
₃）、ＹＡＬ（Ｙ₂Ｏ₃・Ａｌ₂Ｏ₃）、ＹＡＭ（２Ｙ₂Ｏ₃・
Ａｌ₂Ｏ₃）、３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃等の
ほか、窒化物ＹＮ、酸窒化物Ｙ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ等があ
る。

【００２２】上記副成分の含有量が元素換算で０.１重
量％未満では粒界滑りの効果が不十分となり、逆に１５
重量％を越えると窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率の
低下が顕著となるため、共に好ましくない。又、窒化ア
ルミニウム焼結体中の炭素量が多い場合にも加圧熱処理
時の粒界滑りが困難となりやすいため、炭素含有量は
０.０５重量％以下であることが好ましい。

【００２３】上記副成分を含む窒化アルミニウム焼結体
は、副成分の化合物粉末又はこれらの液状体を原料粉末
に混合し、通常のごとく焼結することにより製造され
る。この加圧熱処理前の窒化アルミニウム焼結体の平均
結晶粒径は１５μｍ以下であることが好ましい。平均粒
径が１５μｍより大きくなると、加圧熱処理時の粒界滑
りと塑性変形が生じにくく、目的とする非球形状の空孔
を得ることが難しくなるからである。又、加圧熱処理前
の焼結体の密度は、相対密度９０％以上であることが好
ましい。

【００２４】上記の副成分を含む窒化アルミニウム焼結
体は、次に加圧熱処理が施される。加圧熱処理における
加圧力は１ｋｇ／ｃｍ²以上とし、一方向に圧し潰され
た形状の空孔を得るため１軸方向に加圧する。加圧力が
１ｋｇ／ｃｍ²未満では、目的の非球形状の空孔を得る
ために長時間を必要とし、経済性の低下を招く。又、加
圧力が１０００ｋｇ／ｃｍ²を越えると、加圧設備のコ
スト上昇を招くので好ましくない。

【００２５】又、加圧熱処理の温度が１３００℃未満で
は、焼結体の塑性変形能が不十分であるため空孔が圧し
潰されず、目的の非球形状の空孔を得ることができな
い。従って、加圧熱処理の温度は１３００℃以上とする
が、大気雰囲気の場合は１５００℃を越えると酸化によ
る変質が生じやすく、その他のガス雰囲気の場合は２１
００℃を越えるとＡｌＮの分解が始まるので好ましくな
い。尚、加圧熱処理の雰囲気としては、真空、大気、そ
の他の窒素、水素、アルゴン等のガス雰囲気を用いるこ
とができ、大気やガス雰囲気の場合は加圧雰囲気でも良
い。

【００２６】加圧熱処理の後、非球形状に圧し潰された
空孔を有する窒化アルミニウム焼結体を、研磨加工面が
前記加圧軸とほぼ直角方向になるように面方向に制御を
行いながら、表面研磨加工する。研磨加工面の直角度は
±１０°以内とすることが好ましい。又、研磨加工は、
固定砥石を用いる研磨加工のほか、遊離砥粒を用いる研
磨加工等を用いることもでき、研磨砥粒の粒度は＃１０
００以上が好ましく、＃２０００以上が更に好ましい。

【００２７】この研磨加工によって、得られるセラミッ
クス基板の表面に非球形状空孔が現れ、その表面におけ
る空孔の深さＴｍに対する長さの比Ｌｍの比Ｌｍ／Ｔｍ
が、５.０以上という一方向に大きく歪んだ非球形状の
空孔が得られる。尚、得られるＡｌＮセラミックス基板
は緻密で、相対密度が９０％以上であることが好まし
く、特に相対密度が９９.５％以上であることが更に好
ましい。

【００２８】このような本発明のＡｌＮセラミックス基
板を用いることにより、その表面上に、層厚２０μｍ以
下という薄さでも欠けや膨れ等の欠陥の発生しない金属
化層を形成したセラミックス回路基板が得られる。その
結果、従来のＡｌＮセラミックス基板では困難であった
線幅１００μｍ以下のような微細で、且つ絶縁性に優れ
る配線を備えた回路基板の提供が可能となった。ここ
で、金属化層の層厚とは、メタライズ層の他にめっき層
も含めた合計の厚さをいい、半田層やロウ材層の厚さは
含まないものとする。又、金属化層は、このセラミック
ス基板上に直接形成する方法及び／又はグレーズ層を介
してセラミックス基板上に形成する方法のいずれで形成
したものであっても良い。

【００２９】更に、このＡｌＮセラミックス基板の上
に、層厚２０μｍ以下の金属化層を介して、層厚２５０
μｍ以下のポリイミド層を形成したセラミックス回路基
板を得ることもできる。これにより、基板の放熱性を損
なうことなく、表面平滑性に優れたポリイミド回路基板
を作成することが可能となる。この場合、金属化層とし
ては、銅、クロム、チタンから選択された２層以上の積
層構造が好ましく、特にチタン／クロムの２層構造、又
はチタン／クロム／銅／クロムの４層構造が好適に用い
られる。

【００３０】

【実施例】実施例１ ＡｌＮ粉末にＹ₂Ｏ₃粉末とＣａＯ粉末を添加して窒素雰
囲気中にて常圧焼結することにより、３Ｙ₂Ｏ₃・５Ａｌ₂
Ｏ₃及びＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃を形成し、副成分元素としてＹ
とＣａを含有するＡｌＮ焼結体を製造した。この焼結体
中の副成分元素の含有量は、ＩＣＰ（誘導結合型プラズ
マ発光分光）分析法により求めた結果、Ｙが２.４重量
％及びＣａが０.３重量％であった。又、この焼結体中
の炭素含有量は、ＬＥＣＯ法により求めた結果、０.０
３重量％であった。この焼結体の見掛け密度をアルキメ
デス法により測定し、相対密度を求めた結果、９９.７
％であった。更に、焼結体破面の各結晶粒の最大寸法を
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定し、結晶粒３０
個について求めた平均粒径は３.８μｍであった。

【００３１】このＡｌＮ焼結体を、下記表１に示す温度
と加圧力の条件下に、窒素ガス雰囲気中において１軸加
圧しつつ１時間の加圧熱処理を行った。この加圧熱処理
後、研磨加工面が１軸加圧の加圧軸方向と直角方向とな
るように面方向の制御を行いながら、＃１２００のダイ
ヤモンド砥石を用いた粗研磨、＃２０００のダイヤモン
ド砥石を用いた中研磨、及びダイヤモンド遊離砥粒を用
いた仕上げ研磨を順次実施した。

【００３２】その結果、得られた基板の表面粗さはＲa
で０.０３μｍであった。又、得られた各基板表面に現
れている全ての空孔について、微動測定ステージを備え
た金属顕微鏡を用いて、最大長さ方向の長さＬｍ及び表
面からの深さＴｍをそれぞれ測定し、深さに対する長さ
の比Ｌｍ／Ｔｍを求め、試料ごとに表１にＬｍ／Ｔｍに
ついては全空孔の最小値を及び深さＴｍについては全空
孔の最大値を示した。

【００３３】一方、８０重量％Ｗ、１０重量％Ｍｏ、５
重量％Ａｌ₂Ｏ₃、５重量％ＣａＯ、０.１重量％Ｎｉ、
及びバインダー成分としてエチルセルロース、希釈剤成
分として酢酸ブチルカルビトールを、３本ロールにて混
練し、メタライズペーストを作製した。このペースト
を、上記の各基板表面にスクリーン印刷により線幅７０
μｍ幅で塗布し、窒素雰囲気中にて１５５０℃で焼成し
た。このメタライズ層上に、電解法にて厚さ２μｍのＮ
ｉめっき層と０.５μｍのＡｕめっき層を順次形成し、
回路基板とした。メタライズ層とめっき層との金属化層
の合計層厚は、断面研磨法により測定したところ３２〜
３５μｍであった。

【００３４】得られた各加圧熱処理条件ごとの試料につ
いて、配線抵抗を４端子法により測定した。これから、
目標抵抗値の±１０％以内の配線抵抗規格値に対する配
線２０本での配線抵抗の工程能力指数（Ｃｐ）を求め、
その結果を表１に併せて示した。

【００３５】

【表１】 温度 加圧力 Lm／Tm Tm(μm) 工程能力 ロット試料 (℃) (kg/cm²) 最小値 最大値 指数(Cp) 判定 1＊ 1200 100 3.9 6.2 0.98 不良 2 1300 100 5.3 4.9 1.40 良好 3 1400 100 7.3 3.9 1.56 良好 4 1600 100 10.1 3.1 1.61 良好 5 1800 100 13.8 2.4 1.73 良好 6 1900 100 16.2 2.2 1.85 良好 7 2000 100 18.8 1.9 1.97 良好 8 2100 100 23.4 1.6 2.10 良好 9 1800 1 6.4 4.3 1.35 良好 10 1800 10 7.6 3.8 1.57 良好 11 1800 50 9.7 3.3 1.59 良好 12 1800 100 13.8 2.4 1.74 良好 13 1800 200 15.7 2.2 1.83 良好 14 1800 300 17.7 2.0 1.94 良好 15 1800 500 21.6 1.7 2.02 良好 16 1800 1000 20.8 1.5 2.20 良好 17＊ 加圧熱処理なし 2.2 8.9 0.76 不良 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。比較例の試料１及び１７には配線 部に膨れの発生が認められた。

【００３６】上記の結果から、空孔の深さに対する長さ
の比Ｌｍ／Ｔｍが５.０以上の範囲において、配線抵抗
の工程能力指数が高いことが判る。尚、比較のため、別
途平均粒径が１７μｍであること以外は前記と同様のＡ
ｌＮ焼結体を、上記試料１と同様に加圧熱処理及び研磨
加工したものについて同様に評価したところ、配線抵抗
の工程能力指数（Ｃｐ）は１.１０となり、試料１に比
べてＣｐが低下する傾向が認められた。

【００３７】実施例２ ３ｋｇ／ｃｍ²の加圧窒素ガス雰囲気中にて焼結し、副
成分元素としてＹとＣａを含有する平均粒径９.２μｍ
のＡｌＮ焼結体を製造した。実施例１と同様に求めた焼
結体中の副成分元素の含有量はＹが０.９重量％及びＣ
ａが０.０２重量％であり、炭素含有量は０.０２重量％
であった。又、この焼結体の相対密度は９９.３％であ
った。

【００３８】このＡｌＮ焼結体を、７５体積％窒素−２
５体積％水素の混合ガス雰囲気中において、１００ｋｇ
／ｃｍ²の加圧力を１軸方向に加えながら１８００℃で
３時間の加圧熱処理を行った。その後、種々の加工方法
により、研磨加工面が上記加圧軸方向と直角になるよう
に面方向の制御を行いつつ研磨加工を施した。得られた
各基板について、表面粗さＲaを求め、実施例１と同様
に測定した空孔の長さＬｍと深さＴｍから求めたＬｍ／
Ｔｍの最小値及びＴｍの最大値と共に、表２に示した。

【００３９】更に、各基板について実施例１と同様に金
属化層を形成し、回路基板とした。メタライズ層とめっ
き層の金属化層の合計層厚は３２〜３５μｍであった。
得られた各試料について、配線抵抗を４端子法により測
定し、実施例１と同様に配線抵抗の工程能力指数（Ｃ
ｐ）を求め、その結果を表２に併せて示した。

【００４０】

【表２】

【００４１】上記の結果から、回路基板の配線抵抗の工
程能力指数（Ｃｐ）は、空孔の比Ｌｍ／Ｔｍ及び深さＴ
ｍがほぼ一定の条件下では表面粗さＲaに依存し、Ｒaが
０.２μｍを越える領域では配線抵抗の工程能力指数
（Ｃｐ）が低くなる傾向にあることが判る。

【００４２】実施例３ 平均粒径１.１μｍのＡｌＮ粉末に平均粒径０.６μｍの
Ｙ₂Ｏ₃粉末を下記表３に示す割合（Ｙ元素に換算）で添
加し、更に有機バインダーとしてポリメタクリレート１
０重量％を加え、ボールミルを用いて粉砕混合した後、
ドクターブレード法により５０ｍｍ×５０ｍｍ×０.６
ｍｍのシート成形体とした。この各シート成形体を、窒
素ガス雰囲気中において脱脂後、常圧窒素ガス雰囲気中
にて１８００℃で焼結した。得られた各ＡｌＮ焼結体の
炭素含有量はいずれも０.０２〜０.０３重量％であり、
また各焼結体について求めた相対密度を表３に示した。

【００４３】得られた各ＡｌＮ焼結体を、窒素ガス雰囲
気中において、３００ｋｇ／ｃｍ²の加圧力を１軸方向
に加えながら１７００℃で１時間の加圧熱処理を行っ
た。その後、実施例１と同様に表面を研磨加工し、基板
の表面粗さＲaを全て０.０５μｍとした。各基板につい
て、実施例１と同様に測定した空孔の長さＬｍと深さＴ
ｍから求めたＬｍ／Ｔｍの最小値及びＴｍの最大値を表
３に併せて示した。

【００４４】更に、各基板について、その表面にＴｉを
０.１μｍ、Ｐｔを０.１５μｍ、及びＡｕを１.０μｍ
の厚さに順次コーティングし、線幅１０μｍのメタライ
ズ層を形成し、回路基板を作製した。この金属化層の合
計の層厚は１.１２〜１.１７μｍであった。得られた各
試料について、配線抵抗を４端子法により測定し、実施
例１と同様に配線抵抗の工程能力指数（Ｃｐ）を求め、
その結果を表３に併せて示した。

【００４５】

【表３】 Ｙ含有量 相対密度 Lm／Tm Tm(μm) 工程能力 ロット試料 (重量％) (％) 最小値 最大値 指数(Cp) 判定 24＊ 0 85 2.2 25.5 配線膨れ 不良 25 0.1 99.3 7.3 3.8 1.48 良好 26 1.0 99.7 12.2 2.8 1.61 良好 27 3.0 100 14.5 2.4 1.70 良好 28 5.0 100 15.0 2.3 1.76 良好 29 15.0 99.8 15.7 2.2 1.91 良好 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。尚、試料２４は金属化層に膨れが 発生したため配線形成ができなかった。

【００４６】上記の結果から、周期律表の２Ａ族、３Ａ
族元素が０.１〜１５重量％含まれるＡｌＮ焼結体を用
いることにより、１軸方向の加圧熱処理で非球形状の空
孔を形成でき、従って工程能力指数（Ｃｐ）の高い配線
抵抗が得られることが判る。尚、比較のため、同一条件
で焼結したＹ含有量０.１重量％で炭素含有量０.０６重
量％のＡｌＮ焼結体について同様の加圧熱処理を行った
ところ、研磨加工した表面の空孔の深さに対する長さの
比Ｌｍ／Ｔｍは５.１であった。

【００４７】実施例４ ０.５ｋｇ／ｃｍ²の減圧窒素雰囲気中にて焼結し、副成
分元素としてＹｂを含有する平均粒径０.８μｍのＡｌ
Ｎ焼結体を製造した。実施例１と同様に求めた焼結体中
の副成分元素Ｙｂの含有量は５.５重量％であった。
又、この焼結体の炭素含有量は０.０２重量％であり、
相対密度は９９.８％であった。

【００４８】このＡｌＮ焼結体を、アルゴンガス雰囲気
中において、下記表４に示す温度条件で１００ｋｇ／ｃ
ｍ²の加圧力で１軸方向に加圧しながら１分間の加圧熱
処理を行った。その後、実施例１と同様に研磨加工面の
面方向を制御しながら研磨加工を施し、得られた各基板
の表面粗さＲaを０.０７μｍとした。又、得られた各基
板について、実施例１と同様に測定した空孔の長さＬｍ
と深さＴｍから求めたＬｍ／Ｔｍの最小値及びＴｍの最
大値を表４に示した。

【００４９】更に、各基板について実施例３と同様に金
属化層を形成し、回路基板とした。得られた各試料につ
いて、配線抵抗を４端子法により測定し、実施例１と同
様に配線抵抗の工程能力指数（Ｃｐ）を求め、その結果
を表４に併せて示した。加圧熱処理の温度が１３００℃
未満では、目的とするＬｍ／Ｔｍが５μｍ以上でＴｍが
１０μｍ以下の非球形状空孔が得られず、工程能力指数
（Ｃｐ）が低下することが判る。

【００５０】

【表４】 温度 加圧力 Lm／Tm Tm(μm) 工程能力 ロット試料 (℃) (kg/cm²) 最小値 最大値 指数(Cp) 判定 30＊ 1250 100 5.1 10.3 0.81 不良 31 1500 100 5.8 9.3 1.38 良好 32 1750 100 6.7 8.4 1.45 良好 33 1850 100 7.1 8.0 1.49 良好 34 1950 100 7.6 7.7 1.52 良好 35＊ 加圧熱処理なし 2.3 16.6 0.63 不良 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。尚、比較例の試料３０と３５では 配線部に膨れが発生した。

【００５１】実施例５ 実施例４で作製した各ＡｌＮ基板上に、ＴｉとＣｒの金
属化層を順次形成し、金属化層の合計の層厚を１５μｍ
とした。更に、この金属化層の上に、ポリイミド前駆体
をスピンコート法により塗布し、窒素ガス雰囲気中にて
４５０℃で熱処理してポリイミド層を形成した。得られ
た各ポリイミド層の層厚はいずれも３０μｍであった。

【００５２】各試料について、２０倍の実態顕微鏡によ
りポリイミド層の状態を評価し、その結果を表５に示し
た。その結果から明らかなように、本発明の加圧熱処理
の温度範囲において、膨れや欠け等の欠陥の発生のない
ポリイミド層を形成することができる。

【００５３】

【表５】 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。

【００５４】実施例６ 実施例４で作製した各ＡｌＮ基板上に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃ
ｕ、Ｃｒの金属化層を順次形成し、金属化層の合計の層
厚を３５μｍとした。更に、この金属化層の上に、ポリ
イミド前駆体をスピンコート法により塗布し、窒素ガス
雰囲気中にて４５０℃で熱処理してポリイミド層を形成
した。得られた各ポリイミド層の層厚はいずれも７０μ
ｍであった。

【００５５】各試料について、２０倍の実態顕微鏡によ
りポリイミド層の状態を評価し、その結果を表６に示し
た。その結果から明らかなように、本発明の加圧熱処理
の温度範囲において、膨れや欠け等の欠陥の発生のない
ポリイミド層を形成することができる。

【００５６】

【表６】 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、表面に形成する金属化
層やポリイミド層に欠けや膨れ等の欠陥が発生せず、従
来のＡｌＮセラミックス基板では対応できなかった特に
金属化層の薄い微細回路配線の形成に対応することがで
き、高集積化・小型化が求められているエレクトロニク
ス材料として好適な窒化アルミニウム基板を提供するこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｃ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周期律表の２Ａ族、３Ａ族元素の化合物
   の少なくとも１種を当該元素換算で０.１〜１５重量％
   含有し、非球形状の空孔を含む窒化アルミニウム基板で
   あって、研磨加工を施した表面に現れている前記空孔の
   深さに対する長さの比が５.０以上で且つ深さが１０μ
   ｍ以下であることを特徴とするセラミックス基板。
2. 【請求項２】 研磨加工を施した表面の表面粗さＲaが
   ０.２μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記
   載のセラミックス基板。
3. 【請求項３】 窒化アルミニウム結晶粒の平均粒径が１
   ５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に
   記載のセラミックス基板。
4. 【請求項４】 相対密度が９９％以上であることを特徴
   とする、請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックス
   基板。
5. 【請求項５】 周期律表の２Ａ族、３Ａ族元素の化合物
   の少なくとも１種を当該元素換算で０.１〜１５重量％
   含有する窒化アルミニウム焼結体を、１ｋｇ／ｃｍ²以
   上の圧力で１軸方向に加圧しながら１３００℃以上の温
   度にて熱処理した後、研磨加工面を前記加圧軸とほぼ直
   角方向にして表面研磨加工することを特徴とするセラミ
   ックス基板の製造方法。
6. 【請求項６】 窒化アルミニウム焼結体に含まれる窒化
   アルミニウム結晶粒の平均粒径が１５μｍ以下であるこ
   とを特徴とする、請求項５に記載の窒化アルミニウム基
   板の製造方法。
7. 【請求項７】 研磨加工を施した表面に現れている空孔
   が、その深さに対する長さの比が５.０以上で且つ深さ
   が１０μｍ以下である非球形状空孔であることを特徴と
   する、請求項５又は６に記載のセラミックス基板の製造
   方法。