JPH0950936A

JPH0950936A - 薄膜コンデンサ内蔵型モジュール

Info

Publication number: JPH0950936A
Application number: JP7203030A
Authority: JP
Inventors: Seiji Toyoda; 誠司豊田; Yoshio Kuromitsu; 祥郎黒光; Kunio Sugamura; 邦夫菅村; Akira Nakabayashi; 明中林
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-08-09
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】実装されるＬＳＩがＣ−ＭＯＳ系のＬＳＩの
場合にその電気特性に問題を起こすことなく電源ノイズ
を抑制し得る。放熱特性により一層優れ、高容量で非常
に信頼性の高い薄膜コンデンサを内蔵でき、実装面積を
広くし得る。【構成】薄膜コンデンサ内蔵型モジュール４０は、窒
化アルミニウム基板２０上に薄膜コンデンサ１７と、こ
の薄膜コンデンサ１７上に設けられた薄膜多層回路１８
とを備える。この窒化アルミニウム基板２０は、窒化ア
ルミニウム焼結体１１と、この焼結体１１上に設けられ
たＡｌ₂Ｏ₃層１２と、このＡｌ₂Ｏ₃層１２上に設けられ
Ａｌ₂Ｏ₃にガラスが混在したガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１３
と、このガラス混在ｌ₂Ｏ₃層１３上に設けられた主ガラ
ス層１６とにより構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化アルミニウム
基板上に薄膜コンデンサと薄膜多層回路が形成された薄
膜コンデンサ内蔵型モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＬＳＩにはバイポーラ系のＥＣＬ
（Emitter Coupled Logic）よりも消費電力の小さいＣ
−ＭＯＳ系のＬＳＩが広く用いられているが、このＣ−
ＭＯＳ系のＬＳＩの場合、信号の処理速度が上がってく
ると、電源とグランド間に発生するノイズが大きな問題
となってきている。この電源ノイズを低減するためにＬ
ＳＩチップの他にチップコンデンサを薄膜多層回路上に
設けた場合には、電源ノイズ抑制時に搭載用端子のＬ
（インダクタンス）分が問題となる上、コンデンサの分
だけセラミック基板における実装面積を狭める不具合が
あった。このため、このチップコンデンサの代わりに薄
膜コンデンサを薄膜多層回路の層内に設ける試みがなさ
れている。例えば、セラミック基板の表面を鏡面加工
し、その上に下部電極層と誘電体層と上部電極層をこの
順に形成した薄膜コンデンサ付きセラミック基板が知ら
れている。また別の薄膜コンデンサ付きセラミック基板
として、Ａｌ₂Ｏ₃基板の表面に光沢めっきにより下部電
極層を形成し、この下部電極層の上にＴａ₂Ｏ₅からなる
誘電体層と上部電極層を形成した高容量の薄膜コンデン
サ付き基板が開示されている（R.KAMBE et. al., "MCM
SUBSTRATE WITH HIGH CAPACITANCE", 1994, MCM '94 Pr
oceedings, pp.136-141）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の薄膜コ
ンデンサ付きセラミック基板では基板が鏡面加工中に脱
粒等の表面欠陥を生じ易く、このセラミック基板の表面
欠陥は薄膜の誘電体層に波及するため、下部電極層と誘
電体層と上部電極層で構成される薄膜コンデンサはコン
デンサとして十分に機能しないことがあった。また、後
者のコンデンサ付きセラミック基板では焼結体であるＡ
ｌ₂Ｏ₃基板の表面平均粗さＲａが０．５μｍであって、
表面に直径が２０〜３０μｍの欠陥があるため、この表
面粗さや欠陥に起因して例えめっき処理を行ったとして
もコンデンサとしての機能を有しないものの割合が１０
％程度であり、なお改善の余地があった。更にこのＡｌ
₂Ｏ₃からなるセラミック基板では、Ａｌ₂Ｏ₃の熱伝導率
が２０Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低く、基板側からの放熱は必ず
しも十分でなく、ＩＣ等の素子が高密度に実装された場
合や、パワー半導体等が搭載された場合には、これらの
発熱を十分に放散させることができない。

【０００４】本発明の目的は、実装されるＬＳＩがＣ−
ＭＯＳ系のＬＳＩの場合にその電気特性に問題を起こす
ことなく電源ノイズを抑制し得る薄膜コンデンサ内蔵型
モジュールを提供することにある。本発明の別の目的
は、放熱特性により一層優れ、高容量で非常に信頼性の
高い薄膜コンデンサを内蔵でき、実装面積を広くし得る
薄膜コンデンサ内蔵型モジュールを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１に示すように、請求
項１に係る発明は、第１の窒化アルミニウム基板２０上
に薄膜コンデンサ１７と、この薄膜コンデンサ１７上に
設けられた薄膜多層回路１８とを備えた第１の薄膜コン
デンサ内蔵型モジュール４０である。この窒化アルミニ
ウム基板２０は、窒化アルミニウム焼結体１１と、この
焼結体１１上に設けられたＡｌ₂Ｏ₃層１２と、このＡｌ
₂Ｏ₃層１２上に設けられＡｌ₂Ｏ₃にガラスが混在したガ
ラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１３と、このガラス混在ｌ₂Ｏ₃層１
３上に設けられた主ガラス層１６とにより構成される。
図示しないが、第１の薄膜コンデンサ内蔵型モジュール
４０の別の構成では、窒化アルミニウム基板において、
窒化アルミニウム焼結体上にＡｌ₂Ｏ₃にガラスが混在し
たガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層が直接形成される。

【０００６】第１の薄膜コンデンサ内蔵型モジュール４
０では、Ａｌ₂Ｏ₃層１２は焼結体１１との界面で焼結体
との整合性が高く、焼結体１１と強固に接合される。こ
のＡｌ₂Ｏ₃層１２は焼結体１１に対するガラスのバリヤ
層として機能し、焼結体１１界面での気泡の発生を防止
する。また熱酸化により形成されたＡｌ₂Ｏ₃層が多孔質
であることから、次の特長がある。即ち、熱膨張係数が
７〜８×１０^-6／℃のＡｌ₂Ｏ₃に対して窒化アルミニウ
ムの熱膨張係数は約４×１０^-6／℃と小さいため、多孔
質のＡｌ₂Ｏ₃層にガラスが侵入して形成されたガラス混
在Ａｌ₂Ｏ₃層１３は、ガラスの熱膨張係数がＡｌ₂Ｏ₃の
熱膨張係数より小さい場合はその熱膨張係数が窒化アル
ミニウムに近づき、層形成時の熱処理過程で発生する熱
応力を十分に緩和でき、Ａｌ₂Ｏ₃層１３にクラックが生
じることがない。

【０００７】また図２に示すように、請求項２に係る発
明は、第２の窒化アルミニウム基板３０上に薄膜コンデ
ンサ１７と、この薄膜コンデンサ１７上に設けられた薄
膜多層回路１８とを備えた第２の薄膜コンデンサ内蔵型
モジュール５０である。この窒化アルミニウム基板３０
は、窒化アルミニウム焼結体１１と、この焼結体１１上
に設けられたＡｌ₂Ｏ₃層１２と、このＡｌ₂Ｏ₃層１２上
に設けられＡｌ₂Ｏ₃にガラスが混在したガラス混在Ａｌ
₂Ｏ₃層１３と、このガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１３上に設け
られＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂及びＺｒＯ₂粒子よりなる群より
選ばれた１種又は２種以上の酸化物粒子がガラスに分散
した酸化物粒子分散ガラス層１４と、この酸化物粒子分
散ガラス層１４上に設けられ上記酸化物粒子が含まれな
い主ガラス層１６とにより構成される。このモジュール
５０も第１のモジュール４０の別構成の基板と同様にＡ
ｌ₂Ｏ₃層１２がなくてもよい。

【０００８】第２の薄膜コンデンサ内蔵型モジュール５
０の酸化物粒子分散ガラス層１４ではＡｌ₂Ｏ₃，ＴｉＯ
₂，ＺｒＯ₂等のガラスよりも熱伝導性のよい粒子がガラ
ス層中に分散するため、この層１４の熱伝導度が高くな
り、基板３０の放熱特性をより向上させる。また酸化物
粒子分散ガラス層１４の形成は、ガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層
の表面平滑性を良好にする。このことは比較的表面粗さ
が大きい窒化アルミニウム焼結体でも基板表面粗さを小
さくして基板表面平滑度を向上させることが可能である
ことを意味する。第１の窒化アルミニウム基板はガラス
混在Ａｌ₂Ｏ₃層１３及び主ガラス層１６により、また第
２の窒化アルミニウム基板はガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１
３、酸化物粒子分散ガラス層１４及び主ガラス層１６に
より基板表面平滑度が向上しているため、この主ガラス
層１６の上に均一の厚さで薄膜コンデンサ１７を形成す
ることが可能となる。

【０００９】従来の鏡面加工された表面欠陥のあるセラ
ミック基板と比べて、或いは表面粗さが比較的大きなセ
ラミック焼結体からなる基板と比べて、本発明のモジュ
ール用基板である窒化アルミニウム基板２０又は３０は
主ガラス層１６が表面に設けられた所謂グレーズドセラ
ミック基板であるので、表面欠陥が全くなく、表面平滑
性に極めて優れる。このため、主ガラス層１６上に形成
された薄膜コンデンサ１７の下部電極層にはその下地に
起因した欠陥はなく、非常に高い信頼性を有するように
なる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳述する。初め
に、本発明の第１及び第２の窒化アルミニウム基板に共
通する点について述べる。本発明の窒化アルミニウム焼
結体は、窒化アルミニウム単体のみからなる焼結体に限
らず、窒化アルミニウムを主成分とし、各種添加物、例
えばＣａＯ，Ｙ₂Ｏ₃等を含有する焼結体でもよい。この
焼結体上に設けられるＡｌ₂Ｏ₃層は、窒化アルミニウム
焼結体を１×１０^-2ａｔｍ以上の酸素分圧であってかつ
１×１０^-3ａｔｍ以下の水蒸気分圧の雰囲気において、
１１００〜１５００℃で３〜０．５時間程度熱処理する
ことにより作られる。温度を高くする程、処理時間は短
くてよい。この熱処理により窒化アルミニウム焼結体の
表面が酸化され、気孔率０．０１〜１５容積％の多孔質
Ａｌ₂Ｏ₃層が形成される。

【００１１】(a) 第１の窒化アルミニウム基板本発明の第１の窒化アルミニウム基板２０は、上記多孔
質Ａｌ₂Ｏ₃層上にガラス粒子が溶剤に分散した懸濁液を
塗布し乾燥した後焼成し、このガラスが軟化する温度で
熱処理して多孔質のＡｌ₂Ｏ₃層上部の微細孔に軟化した
ガラスを侵入させることにより作られる。なお、このガ
ラスについては任意の組成のものでよく、好ましくは熱
膨張係数が（４．４±１．０）×１０^-6／℃の値を有す
るガラスがよい。ここでガラス層の軟化条件を制御して
軟化したガラスを窒化アルミニウム焼結体に到達させな
いことが必要である。換言すれば、窒化アルミニウム焼
結体上にＡｌ₂Ｏ₃層を残存させておくことが必要であ
る。ガラスと焼結体との反応に起因して焼結体の界面に
気泡を生じさせないためである。図１に示すように、窒
化アルミニウム基板２０は、焼結体１１上に酸化により
形成された、ガラスが侵入していないＡｌ₂Ｏ₃層１２
と、ガラスが侵入してＡｌ₂Ｏ₃にガラスが混在したガラ
ス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１３により構成される。このガラス混
在Ａｌ₂Ｏ₃層１３の表面はガラス層１６で覆われる。こ
れにより基板２０は化学的に安定になる。

【００１２】また第１の窒化アルミニウム基板は、上記
多孔質Ａｌ₂Ｏ₃層にガラス前駆体としてのアルコキシド
もしくはゾルを含浸させ、それを焼成し、上記多孔質Ａ
ｌ₂Ｏ₃層中にガラスを固着させることによっても作られ
る。この場合にはガラスが侵入していないＡｌ₂Ｏ₃層１
２を残存させる必要はなく、焼結体１１とガラス混在Ａ
ｌ₂Ｏ₃層１３との接合界面に気泡を生じさせずにＡｌ₂
Ｏ₃層１２のない窒化アルミニウム基板が作られる。こ
の方法は後述する第２の窒化アルミニウム基板にも同様
に適用できる。ガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１３には多孔質Ａ
ｌ₂Ｏ₃層の気孔率に応じてガラスを０．０１〜１５容積
％含ませることが好ましい。また各層の厚さは、モジュ
ール４０の用途により、ガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１３が
０．０１〜１０μｍの厚さに形成され、Ａｌ₂Ｏ₃層１２
が０〜９．９９μｍの厚さに形成される。

【００１３】(b) 第２の窒化アルミニウム基板図２に示す第２の窒化アルミニウム基板３０は次の一の
方法で作られる。先ず第１の窒化アルミニウム基板と同
程度に多孔質Ａｌ₂Ｏ₃層上にガラス粒子が溶剤に分散し
た懸濁液を塗布し乾燥した後焼成することにより、上記
Ａｌ₂Ｏ₃層の微細孔に軟化したガラスを侵入させてこの
多孔質Ａｌ₂Ｏ₃層を焼結体１１側から順にＡｌ₂Ｏ₃層１
２及びガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１３にする。続いてこのガ
ラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１３上にＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂及びＺ
ｒＯ₂粒子よりなる群より選ばれた１種又は２種以上の
酸化物粒子とガラス粒子が溶剤に分散した懸濁液を塗布
し乾燥した後焼成することによりこのガラス粒子を軟化
させて、上記酸化物粒子が分散したガラス層１４を形成
する。更にこの酸化物粒子分散ガラス層１４上にガラス
粒子が溶剤に分散した懸濁液を塗布し乾燥した後焼成す
ることによりこのガラス粒子を軟化させて主ガラス層１
６を形成する。なお、このガラスについても第１の窒化
アルミニウム基板の場合と同様に、任意の組成のもので
よい。

【００１４】図２に示す第２の窒化アルミニウム基板３
０は次の別の方法でも作られる。先ず第１の窒化アルミ
ニウム基板と同様に形成した多孔質Ａｌ₂Ｏ₃層上にＡｌ
₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂及びＺｒＯ₂粒子よりなる群より選ばれた
１種又は２種以上の酸化物粒子とＳｉＯ₂粒子が溶剤に
分散した懸濁液を塗布し乾燥した後焼成して酸化物粒子
とＳｉＯ₂粒子の複合もしくは混合層を形成する。続い
てこの複合もしくは混合層上にガラス粒子が溶剤に分散
した懸濁液を塗布し乾燥してガラス粒子層を形成する。
最後にガラス粒子層が軟化する温度で熱処理して上記ガ
ラス粒子層の軟化したガラスが上記複合もしくは混合層
のＳｉＯ₂粒子を溶解し更に上記多孔質Ａｌ₂Ｏ₃層中に
侵入する。これにより図３に示すように、焼結体１１上
にＡｌ₂Ｏ₃層１２とガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１３と酸化物
粒子分散ガラス層１４と主ガラス層１６の４層構造が形
成された窒化アルミニウム基板３０が製造される。この
場合もガラス層の軟化条件を制御して軟化したガラスを
窒化アルミニウム焼結体に到達させないことが必要であ
る。換言すれば、窒化アルミニウム焼結体上にＡｌ₂Ｏ₃
層を残存させておくことが必要である。

【００１５】基板３０のガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１３には
多孔質Ａｌ₂Ｏ₃層の気孔率に応じて０．０１〜１５容積
％ガラスが含まれ、酸化物粒子分散ガラス層１４にはガ
ラスが５容積％以上１００容積％未満含まれることが好
ましい。また各層の厚さは、図３に示すように、モジュ
ール５０の用途により、主ガラス層１６が０．１〜１０
０μｍの厚さに形成され、酸化物粒子分散ガラス層１４
が０．１〜１０μｍの厚さに形成され、ガラス混在Ａｌ
₂Ｏ₃層１３が０．０１〜１０μｍの厚さに形成され、Ａ
ｌ₂Ｏ₃層１２が０〜９．９９μｍの厚さに形成される。

【００１６】第１又は第２の窒化アルミニウム基板の主
ガラス層、酸化物粒子分散ガラス層及びガラス混在Ａｌ
₂Ｏ₃層中のガラス成分は、ＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系
にＡｌ₂Ｏ₃、アルカリ土類金属、アルカリ金属等が添加
された系である。このガラス層は、これらのガラス粉末
を溶剤と混合してガラスペーストとし、このガラスペー
ストを多孔質Ａｌ₂Ｏ₃層上にスクリーン印刷、スプレー
コーティング、ディップコーティング、スピンコーティ
ング等の方法によりコーティングして乾燥した後、焼成
して形成される。またこのガラス層はガラスペーストを
プラスチックベースシートに塗布した後、このシートの
ペースト面を被積層面に重ねてベースシートを剥離する
方法、ゾル−ゲル法、スパッタリング法等により形成す
ることもできる。

【００１７】(c) 薄膜コンデンサ内蔵型モジュール図１及び図２に示すように、第１及び第２の薄膜コンデ
ンサ内蔵型モジュール４０及び５０の薄膜コンデンサ１
７は、主ガラス層１６の上に導体電極層１７ａを形成
し、この電極層１７ａの上に誘電体層１７ｂを形成し、
この誘電体層１７ｂの上に導体電極層１７ｃを形成する
ことにより得られる。導体電極層１７ａ及び１７ｃは薄
膜又は厚膜の形態でそれぞれ主ガラス層１６及び誘電体
層１７ｂの上に形成される。薄膜の導体電極層１７ａ及
び１７ｃは、Ｐｔ、Ｃｒ等の金属をスパッタリング法に
より、又は二酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）、二酸化イリ
ジウム（ＩｒＯ₂）等の金属酸化物をスパッタリング法
又はゾル−ゲル法により、或いは貴金属有機化合物を含
むペーストをスクリーン印刷法等により形成される。

【００１８】具体的には、厚膜の導体電極層１７ａ及び
１７ｃは、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等のペーストをスクリーン
印刷した後、焼成することにより形成される。貴金属有
機化合物を含むペーストを用いて薄膜を形成する方法も
スクリーン印刷法等によりペーストを塗布し乾燥した
後、焼成する方法である。このペーストにはＡｕ、Ａ
ｇ、Ｐｔ、Ｐｄ又はこれらの合金の貴金属を含む。貴金
属以外の金属ペーストを用いると焼成時に金属が酸化さ
れるため、貴金属であることが必要である。特に貴金属
としてＡｕ系を用いると、電気的抵抗がＣｕと同程度で
低く、緻密な連続膜を形成し易い。通常の金属ペースト
と異なり、このペーストは貴金属が粉末の状態でなく、
貴金属成分及び微量の他の金属成分が有機成分と化合物
を形成し、液状になっているため、１μｍ以下の厚さの
連続した薄膜も得られる特長がある。この液状の貴金属
有機化合物に例えばα−テレピネオール、エチルセルロ
ース等の有機物を添加し、ペースト化する。この有機物
はペーストに粘性を付与して塗工性を高めるとともに、
焼成後のバインダとしての機能を有する。他の金属成分
としてはＰｂ，Ｂｉ，Ｓｉ等が挙げられる。導体電極層
１７ａ及び１７ｃは、貴金属有機化合物ペーストをそれ
ぞれ主ガラス層１６及び誘電体層１７ｂの上にスクリー
ン印刷、スプレーコーティング、ディップコーティン
グ、スピンコーティング等の方法により塗布して乾燥し
た後、焼成することにより形成される。誘電体層１７ｂ
も導体電極層と同様の方法で薄膜又は厚膜の形態で導体
電極層１７ａの上に形成される。この誘電体としては、
チタンジルコン酸鉛（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ₃）、チタン
酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）、チタン酸バリウム
（ＢａＴｉＯ₃）、チタン酸バリウムストロンチウム
（(Ｂａ，Ｓｒ)ＴｉＯ₃）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ₄Ｔ
ｉ₃Ｏ₁₂）等のペロブスカイト化合物が挙げられる。

【００１９】本発明の薄膜コンデンサは図示するように
単層に限らず、モジュールの用途に応じて２以上積層し
て形成してもよい。また薄膜コンデンサはモジュール用
基板全面に設けてもよいし、或いは部分的に設けてもよ
い。部分的に設ける場合には次のゾル−ゲル法による薄
膜形成法を採用することが工程を簡略化でき、好まし
い。即ち、この方法は金属アルコキシドのような加水分
解性有機金属化合物、金属ハロゲン化物、金属カルボン
酸塩及び金属アセチルアセトナト錯体から選ばれた１種
もしくは２種以上の加水分解金属化合物と２−ニトロベ
ンジルアルコールのような感光剤とを含む感光性の金属
酸化物薄膜を形成するための溶液を導体電極層１７ａ、
誘電体層１７ｂ又は導体電極層１７ｃの上に塗布し、得
られた感光性塗膜に対して薄膜を必要とする部分に画像
形成用の活性線照射を行った後、現像して未露光部を除
去し、基板を熱処理して残留する塗膜を金属酸化物に変
換させることにより、ネガ型の金属酸化物薄膜パターン
を形成する方法である。

【００２０】図１及び図２に示すように、第１及び第２
の薄膜コンデンサ内蔵型モジュール４０及び５０の薄膜
多層回路１８は、上記薄膜コンデンサ１７の上に例え
ば、Ｃｕ層とポリイミド層を組み合わせた公知の方法に
より形成される。最上層には１又は２以上のシリコンチ
ップ１８ｄが搭載される。

【００２１】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。＜実施例１＞この例では第２の薄膜コンデンサ内蔵型モ
ジュールを代表して説明する。先ず厚さ１ｍｍの窒化ア
ルミニウム焼結体を７６×７６ｍｍの正方形に切り出
し、大気中、１３００℃で１時間熱処理し、焼結体の表
面に３．０μｍ厚の多孔質Ａｌ₂Ｏ₃層を形成した。Ａｌ
₂Ｏ₃粒子とＳｉＯ₂粒子とをＡｌ₂Ｏ₃粒子が３４重量
％、ＳｉＯ₂粒子が６６重量％の割合で溶剤に均一に分
散した懸濁液を調製した後、この懸濁液を上記多孔質Ａ
ｌ₂Ｏ₃層上に塗布した後、３００℃で１時間乾燥させ、
次いで１１００℃で１時間焼成することによりＡｌ₂Ｏ₃
粒子とＳｉＯ₂粒子の複合もしくは混合層を形成した。
次にこの複合もしくは混合層の上にガラス粒子が均一に
溶剤に分散した懸濁液を塗布し、１５０℃で３０分間乾
燥してガラス粒子層を形成した。続いて１０００℃で３
０分間焼成し、ガラス粒子層のガラスを軟化させた。こ
れにより窒化アルミニウム焼結体上にＡｌ₂Ｏ₃層、ガラ
ス混在Ａｌ₂Ｏ₃層、酸化物粒子分散ガラス層及び主ガラ
ス層をこの順で形成され、図２に示される窒化アルミニ
ウム基板３０が作られた。

【００２２】次に、主ガラス層１６のほぼ全面にゾル−
ゲル法によりＲｕＯ₂からなる下部電極層１７ａを形成
し、この層１７ａの上にゾル−ゲル法により(Ｂａ，Ｓ
ｒ)ＴｉＯ₃からなる誘電体層１７ｂを形成し、更にこの
層１７ｂの上にやはりゾル−ゲル法によりＲｕＯ₂から
なる上部電極層１７ａを形成した。これにより薄膜コン
デンサ１７が窒化アルミニウム基板３０の上に形成され
た。続いて薄膜コンデンサ１７の上にスパッタリング法
によりＣｒ層を形成した後、スピンコーティング法によ
り感光性ポリイミド前駆体溶液を成膜した。次いでフォ
トリソグラフィ法により露光・現像を行い、所定のパタ
ーンを形成した後、窒素雰囲気中、４００℃で１時間焼
成した。更にスパッタリング法を用いてＣｒ層、Ｃｕ
層、Ｃｒ層の順で成膜を行い、レジスト膜を形成した
後、ウェットエッチング法により所定のパターンを形成
して、再度ポリイミド層を形成した。以後、上述の方法
により必要な層数だけＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒ層及びポリイミ
ド層を形成した。次に最上層でポリイミド層が形成され
ていない部分のＣｒ層をエッチングし、Ｃｕ層を露出さ
せた後、Ｎｉ及びＡｕめっきを行った。このＡｕめっき
膜上に例えばフリップチップ法を用いて、シリコンチッ
プを接合し、薄膜多層回路１８を形成した。図２におい
て、１８ａは接地電極層、１８ｂはポリイミド層、１８
ｃは信号層、１８ｄはシリコンチップである。

【００２３】＜実施例２＞ここでは第２の薄膜コンデン
サ内蔵型モジュールのうち、薄膜コンデンサまで形成
し、そのコンデンサの誘電容量を測定した例について説
明する。先ず実施例１と同一の窒化アルミニウム基板を
用意した。この主ガラス層上にＡｕ系の金属有機化合物
ペーストをスクリーン印刷法により厚さ２０００オング
ストロームで全面印刷した。このペーストはＡｕを２７
重量％含み、他の金属成分としてＰｂ，Ｂｉ，Ｓｉを３
重量％含み、残部が上記金属成分と結合した有機成分及
びα−テレピネオール、エチルセルロース等の有機物か
らなる。上記ペーストを全面印刷した基板を大気中で１
２０℃で１０分間乾燥した後、大気中で７００℃で１時
間焼成し、下部電極層を形成した。次に実施例１と同様
にこの下部電極層の上にゾル−ゲル法により(Ｂａ，Ｓ
ｒ)ＴｉＯ₃からなる誘電体層を形成した。引き続いてこ
の誘電体層上に厚さ２０００オングストロームのＡｕの
蒸着膜を１ｍｍ□パターンで１００個形成することによ
り上部電極層を得た。

【００２４】＜比較例１＞比較のために、実施例１と同
一の窒化アルミニウム焼結体上にＡｌ₂Ｏ₃層と主ガラス
層の２層しか有しない、換言すればガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃
層及び酸化物粒子分散ガラス層を有しない窒化アルミニ
ウム基板の主ガラス層上に実施例２と同様にして下部電
極層、誘電体層及び１００個の上部電極層を形成した。

【００２５】実施例２及び比較例１の下部電極層、誘電
体層及び１００個の上部電極層からなる薄膜コンデンサ
の誘電容量を測定して１０００ｎＦ／ｃｍ²以上を合
格、それ未満を不合格として判定した。その結果、比較
例１の薄膜コンデンサは２個が合格であったのに対し
て、実施例２の薄膜コンデンサは９８個が合格であっ
た。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、薄
膜コンデンサ内蔵型モジュールの窒化アルミニウム基板
の表面がガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層と主ガラス層により構成
されるため、或いはガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層と酸化物粒子
分散ガラス層と主ガラス層により構成されるため、窒化
アルミニウム焼結体の表面粗さが大きくても、主ガラス
層が平坦化し、基板を表面平滑性に優れたものにする。
この結果、従来のチップコンデンサの代わりに主ガラス
層の上に高容量の薄膜コンデンサを高い信頼性で形成で
き、広い実装面積を有するモジュールが得られる。更に
本発明の薄膜コンデンサはＬＳＩの近くにデカップリン
グキャパシタとしてモジュール用基板に内蔵されるた
め、モジュールに実装されるＬＳＩがＣ−ＭＯＳ系のＬ
ＳＩの場合で、信号の処理速度の上昇とともに電源とグ
ランド間にノイズが発生するときでも、この薄膜コンデ
ンサにより電源ノイズが抑制され、しかも電源ノイズ抑
制時に従来のチップコンデンサのような搭載用端子のＬ
（インダクタンス）分が問題となることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の薄膜コンデンサ内蔵型モジュー
ルの部分拡大断面図。

【図２】本発明の第２の薄膜コンデンサ内蔵型モジュー
ルの部分拡大断面図。

【符号の説明】

２０，３０窒化アルミニウム基板１１窒化アルミニウム焼結体１２Ａｌ₂Ｏ₃層１３ガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層１４酸化物粒子分散ガラス層１６主ガラス層１７薄膜コンデンサ１８薄膜多層回路４０，５０薄膜コンデンサ内蔵型モジュール

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Ｈ０５Ｋ 3/46 6921−4ＥＨ０５Ｋ 3/46 Ｌ (72)発明者中林明埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒化アルミニウム基板(20)上に薄膜コン
デンサ(17)と、この薄膜コンデンサ(17)上に設けられた
薄膜多層回路(18)とを備えた薄膜コンデンサ内蔵型モジ
ュールであって、前記窒化アルミニウム基板(20)は、窒化アルミニウム焼
結体(11)と、前記焼結体(11)上にＡｌ₂Ｏ₃層(12)を介し
て又はＡｌ₂Ｏ₃層(12)を介さずに設けられＡｌ₂Ｏ₃にガ
ラスが混在したガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層(13)と、前記ガラ
ス混在Ａｌ₂Ｏ₃層(13)上に設けられた主ガラス層(16)と
により構成されたことを特徴とする薄膜コンデンサ内蔵
型モジュール。
【請求項２】窒化アルミニウム基板(30)上に薄膜コン
デンサ(17)と、この薄膜コンデンサ(17)上に設けられた
薄膜多層回路(18)とを備えた薄膜コンデンサ内蔵型モジ
ュールであって、前記窒化アルミニウム基板(30)は、アルミニウム焼結体
(11)と、前記焼結体(11)上にＡｌ₂Ｏ₃層(12)を介して又
はＡｌ₂Ｏ₃層(12)を介さずに設けられＡｌ₂Ｏ₃にガラス
が混在したガラス混在Ａｌ₂Ｏ₃層(13)と、前記ガラス混
在Ａｌ₂Ｏ₃層(13)上に設けられＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂及び
ＺｒＯ₂粒子よりなる群より選ばれた１種又は２種以上
の酸化物粒子がガラスに分散した酸化物粒子分散ガラス
層(14)と、前記酸化物粒子分散ガラス層(14)上に設けら
れ前記酸化物粒子が含まれない主ガラス層(16)とにより
構成されたことを特徴とする薄膜コンデンサ内蔵型モジ
ュール。