JPS60128697A - 半導体素子搭載用多層配線基板 - Google Patents

半導体素子搭載用多層配線基板

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JPS60128697A
JPS60128697A JP58237602A JP23760283A JPS60128697A JP S60128697 A JPS60128697 A JP S60128697A JP 58237602 A JP58237602 A JP 58237602A JP 23760283 A JP23760283 A JP 23760283A JP S60128697 A JPS60128697 A JP S60128697A
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semiconductor element
diamond
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multilayer wiring
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JP58237602A
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小笠 伸夫
陽 土居
昭 大塚
直治 藤森
剛 吉岡
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item

Landscapes

  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

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】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は半導体素子の搭載が可能7ヱ多層配線ノr(
板に関するものであり、特にICチップの発生する熱を
効率よく放散させ、かつ高密度実装が可能ム゛多層配線
基板に関するものである。。
(ロ) 従来技術とその問題点 最近の集積回路等の高密度化の進展は著しく、例えはコ
ンピュータ用の論理回路用LSIにおいては、数’T:
、f2iJは100ゲート/チツプでらったものが、最
近では500〜1000ゲート/チツプのものが1小用
されるようになってきた。それとともに回路実装の高密
度化に対する要求はますます高まりこの要求を/j1“
Xiす実装方法として、従来から、多層配線を施したセ
ラミック基板」−に前記100ケート/チツプのLSI
を複数個実装する方法が採用されているほどである。
しかし、従来のAI!203系のセラミック基板を用い
た場合、その厚みが比較的厚いことや、Aj’2(L+
系セラミックの熱伝導度が悪いことから、多層化を行な
った場合、ICチップが発生ずる熱を効率よく放散さぜ
ることがてきず、このことか回路実装の重密度化の妨(
・〕となっていた。
また、AI!203 基板に代え、A7 基板の表面を
j′ルマイト化したもの、ホーロー塗付Fe板、アルミ
ナ基板とCu、Mo 等の高熱伝導性金属を複合化した
材料等がそ案されている。
上記の材料のうち、アルマイト基板は耐熱性が不十分な
ことやベースメタルであるA/ の熱膨張係数が大きく
、大型素子の搭載や回路そのものの大型化が困デ11で
ある。
また、ホーロー塗付Fe板は、放熱性、熱膨張特性の両
面で中途半端であるはかりでなく、絶縁層としてのポー
ロ一層が数10μmの厚さとならさるを得ないことから
、熱抵抗か大きくなる等の欠点を有している。
また、アルミナと金属との複合基板は、木質的に熱伝導
度の小さいアルミナの厚みを0.1 p、m以下にする
ことは困Mてあり、十分満足できる基板は得られなかっ
た。
−か、このような欠点を克服するセラミック基板として
BeOや13 e 0含有SiCが実用化または開発さ
れているか、いずれも有毒な13e0を用いることから
、今後工業的利用には大きな制約を受けさるを得す、コ
スト的にも高価となる。またセラミック基板そのものの
反りをはじめとする方法精度の高精度化が困姉1であり
、今後ますます増大するであろうと思われる大型基板の
製造は極めて木犀である。
以上のことき欠点を克服する方法としてw、1%40゜
CLI〜・〜1合金+’ CuMo合金、その他Cu 
とへ10 またはF c N i系合金等との複合金属
などの高熱伝導性、域いは低熱膨張金属の表面にAl2
O3等のセラミックやljシラス分の、1月利を’t’
、’7層被、覆した材料hり考案され有効に用いられて
いる。
しかしながら、このような+g t−+も、半導体素子
の高周波化に伴い薄層セラミック層が、ベースメタルと
セラミック層−1−に形成した導体回t’s 、qの間
でコンテンサ化し、その電気特性に悪影響を及はず欠点
が生してくるよう1こなった。これは、用いる薄+”l
iセラミック層の誘〒1・率が大きいためであり、代表
的なセラミックであるAl2O3てはl Ml−17,
て85〜10,0もあり、熱抵抗を無視できる範囲であ
るl Q p、mす、−ドては、7υi層セラミック層
」−の導体回路に’i、jji:位差か生しると、この
セラミック層を介してコンチン→ノーの働きを呈し、高
周波信号の伝播に際し電流波形を乱し、回路基板として
の役割を果し得ないこととなる。この欠点を解消するに
は被覆セラミック層の厚さを、20〜30μm、に形成
することが必要となる。
しかしながら、セラミック層を20〜30μHし設ける
ことは、コスト的に極めて高くハるのみならず、熱抵抗
が()1(視できな(なり、高熱放散性回路基板として
の特色を失なうことになる。
この発明は、このような問題点を解決し、多数の1普i
周波半導体素子の搭載が可能あるとともに熱伝醇V卜良
好かつ高密度実装が可能な多層配線用回路基板を提供す
るこ吉を目的とするものである。
(ハ) 問題点を解決するための手段 この発明は、」ニ記の目的を達成するために、金層基板
に電気絶縁被覆層としてダイヤモンド、疑鰻タイヤモン
ド状カーボン膜またはこれらの/l?l吻合を被jX2
 L、上記−[て気絶縁被撹層」二に多層回路パターン
を形成した多層配線基板において、多層回路パターンの
眉間絶縁層をダイヤモンド、疑似クイヤモンド状カーボ
ン膜またはこれらの混合物質によって形成したイ10成
としたものである。
以下、添(=J図而面参照してこの発明の内容を具体的
に説明する。
図は、この発明の回路基板を用いた半導体装置の例であ
り、1は金属基板、2はその表面に被覆された電気絶縁
被覆層、3は多層回路パターン、4は多層回路パターン
3の層間絶縁層、5は半導体素子、6はボンデインクワ
イヤである。
−1−記の金属基板1は熱膨張係数が45〜90×10
 cm /cm ℃ てあり、かつ熱伝導性良好な材料
である次のa、 % C群から選択された一つの金属材
料または複合金属伺料により形成される。
a、CuW合金、CuMo合金、 CuWPI□io 
合金13、W 、 Mo、コバール、42アロイc、W
 、 Mo 、コバールもしくは42アロイと、Cu、
Δl もしくはNi との複合金属金属基板1を形成す
る月別の熱膨張係数を一1x記のように選定したのは、
搭載半導体素子5の結晶の熱膨張係数(S i:4.O
X10cm/cm℃、GaAs :6.7X10−6c
m/cm℃)と近似させ、熱膨張の不整合に起因する応
力の影響を小さくするためである。
また、3〜c群の材料を選定したのは、これらの材料が
」ニ述の熱膨張特性を有すると共に、金属基板1の熱伝
導度を可能な限り大きくし、半導体素子5に生じる熱の
放散性をよくするためである。
次に、」ニ記のIi):気絶縁被覆層2および層間絶縁
層4は、誘電率か25以上8以下のダイヤモンド、疑似
ダイヤモンド状カーボンまたはこれらの〆[4J合物質
を0.5〜20 p、mの>’、!X層に形成したもの
であり、気相蒸着法により金属基板1に被覆される。
気相W着法としては、PVD法またはC’VD法が好ま
しい。これら2つの方法は、それぞれ長所および短所を
有するが、基本的にはメタン等の炭化水素系ガスを熱、
磁界または高周波もしくは直流電界等により効果的に分
解せしめ、それを基板」二に堆積せしめる方法を採用し
ており、その蒸着温度または磁界もしくはtlx界の出
力等の蒸着条件をコントロールすることにより、被覆層
2および層間絶縁層4の測成をダイヤモンドから疑似ダ
イヤモンド状カーボンまたはこれらの混合物(疑似ダイ
ヤモンド状カーホン膜中に微細なダイヤモンド粒子が分
散している形態)まで、自由に蒸着することができる。
また、」―記被覆層2および層間絶縁層4の誘電率を2
5以15.5以下に道E定したのは次の理由による。
周知のとおり、被覆層2および層間漁縁層4の1□も電
・わは被U物質の組成によって決定される。この発明に
おける被でN′を層2および層間絶縁層4の4珪+或は
前述のように薄青条件を変化させることにより、その糸
11成をコンI・ロールてきることから、発明者らは該
彼4rノ層2および層間絶縁層4の誘電率を必要に応じ
てコントロールすることを考えていた。この点について
、発明者らは詳細な実1Jlj7を行1、)つた結果、
驚くへきことに該被覆層2および層間絶Y、うj1・:
4の誘電率を25〜55まてコン]・ロールしうること
か判明した。天然タイヤモン1〜の誘11[イもは55
−Cあり、気相蒸着法により合成した被い1J層がこの
ような幅広い数植を有する理由は不明である。
また、上記被覆層2および層間絶縁層4の厚さを05以
上2’ 0 pm以Fとしたのは次の理由による。すな
わち、どのようjr In、 I戊の膜を用いても0、
57J、m以下ではコンデンサとしての容[1;″が大
きくなってこの発明の効果を害する。また2 01Lm
以上にjSると、形成に時間を要するので経済的でない
のみならす、ダイヤモンドまたは疑似ダイヤモンド状)
J−ホン膜の1jス質として内部応力により剥141F
が発生する等の問題かあるからである。
次に、回路パターン3はイ2質的には、Cu、Ap。
Ni、Δg、Au、AgPb 合金のうちのいずれか、
またはこれらの組合せから成り、またその形成方法は;
’、’I膜法、厚膜法、1テ写法等いずれかの方法を用
いることができる。これらの材質、形成方法は用途、コ
スI−晴に応じて適宜選定される。
に) 実施例 金1739基板として、熱膨張係数を6.5 X 10
 にIll/C:111℃とするために15W[%Cu
 を含有した厚さ10mm、100 mm四方のCuW
合′合板金板粉末焼結法で製造したのち、ダイヤモンド
層を表面に形成するためのプラズマ分解蒸着法を次の方
法で実施した。
すなわち、真空容器内に該基板を設置し、赤外線1.n
J熱で450°Cに加熱し、CH4ガスを35 cc/
m+lnて容器内に供給しつ一つ総ガス圧を5 X 1
0−3になるよう誠”11にした。これに、13.55
 Ml(zの高周波を用いて容器内に設置した5ターン
のコイルでプラズマを発生せしめ、5hr の蒸着を行
ない厚さ3 /7フルのダイヤモンド膜を得た。得られ
た膜を反用電J’ Ji!!目1]1折を行l冗っだと
ころ、蒸着膜はアモルファスとクリスタルの画部分によ
り成ることが判明した。また、同1厚の誘電率を測定し
たところ1111+1Zて4.9であった。
さらに、所要の回’18パターンに基づき製作したメタ
ルマスクを用い、厚さ3μnLのCu 回路パターンを
R1・イオンブレーティングにより形成した。
その後、層間ユa1縁層としてタイヤモンド膜を前述の
方法で3 p、m形成し、スルーボールの必要部分に部
分イオンエソヂング法でタイヤモンド膜をエソチンクし
、スルーホールを形成した。このスルーホールにメタル
マスクを用いたPF イオンブレーティング法によりC
u を31層m コーティングし、さらにCu 回路パ
ターンを前述の方法で形成した。
この層間絶縁膜形成−スルーホール形成−回路パターン
形成の工程を繰返えし、3層の回路基板を得た。
この回路基板の最表面回路パターンのワイヤーホンディ
ングおよびタイボンデインクの必要部分iコNi を2
 p、m被覆し、さらにAu を1. Ibm ネ皮す
tした。
」−記の回路基板」−に6個のG a A s FIi
’l’の素子をA u S +1合金によりダイポンデ
ィングした後、Au線によりワイヤーボンディングを行
なうと共に、チップコンデンサを搭載した。
このようにして製作したマルチチップI”I’:’I”
は、10 G1−1z以」−の高周波領域で動作させる
ことかでき、かつその発熱−を合計30 wとすること
かできた。
(羽 り1〕 果 以」−のように、この発明は、金属基板に被覆する屯気
絶縁被菌層と、回路パターンの114間絶縁層をともに
ダイヤモンド、疑似ダイヤモンド状カーボン膜またはこ
れらの混合物質により形成したものであるから、これら
の被覆層および層間絶縁層を充う)薄く形成してもその
誘電率を25″〜5.5の1・LL囲にコントロールす
ることができる。したがって、熱抵抗か低く、かつ高周
波信号に対する影響の少ない)1′3j’、j体素子搭
載用多層配腺基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図1f1[はこの発明の基板を使用した半導体装置の拡
大1111面図である。 1・−金1?4)、(板、2・・電気絶縁液ぽ1層、3
・・回路パターン、4・・層間絶縁層、5・・半導体素
子、6・ホンティンクワイヤ。 !1.′1.1′1出願人 (I友箱、気十:業株式会
?L同 代理人 1’ilj 1.lj 文 ニ5 第1頁の続き 0発 明 者 吉 岡 剛 伊丹市昆陽」[製作所内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +1+ 分属基板に電気絶縁被覆層としてダイヤモンド
    、疑似ダイヤモンド状カーホン膜またはこれらの混合物
    質を被覆し、上記電気絶縁被覆層」ニに多層回路パター
    ンを形成した半導体素子搭載用多層配線基板において、
    多層回路パターンの層間1Q縁層をダイヤモンド、疑似
    ダイヤモンド状カーボン膜またはこれらの混合物質によ
    って形成したことを特徴とする半導体素子搭載用多層配
    線基板。 (2)金属基板の熱膨張係数カ4.5〜9.0 xlo
    −6cm/cm℃であることを特徴とする特許請求の1
    liiJ、囲第1項に記載の半導体素子搭載用多J1’
    j配線基板。 (3) ◇屈基板が、次のa −c群から選択されたい
    ずれか一つの同村から成ることを特徴とする特許請求の
    範囲@1項に記載の半導体素子搭載用多層配線堰板。 a、CuW合金、 CuMo合金、 CuWMo 合金
    す、W 、 Mo、コバール、42アロイc、W 、 
    Mo、コバールもしくは42アロイと、Cu 、AJ 
    もしくはNi との被合金属。 (4)電気絶縁被覆層と層間絶縁層を気相蒸着法により
    O,5/L77L以」−20μm以下の厚さに形成し、
    それらの誘電率を2.5以」−5,5以丁としたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体素子搭
    載用多層配線基板。 (5)搭載する半導体素子かSi またはGaAsであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の゛1
    ′−導体素子苔載川多層配線邦、板。
JP58237602A 1983-12-15 1983-12-15 半導体素子搭載用多層配線基板 Granted JPS60128697A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01181550A (ja) * 1988-01-12 1989-07-19 Toppan Printing Co Ltd 多層電子回路
JPH0223639A (ja) * 1988-07-13 1990-01-25 Fujitsu Ltd 電子装置
US5682063A (en) * 1993-05-28 1997-10-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Substrate for semiconductor device
WO2004107438A1 (ja) * 2003-05-29 2004-12-09 Sumitomo Electric Industries, Ltd. サブマウントおよびそれを用いた半導体装置
JP2008210847A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Jtekt Corp 回路構造

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JP2008210847A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Jtekt Corp 回路構造

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