JPS61197488A - 窒化アルミニウム上の銅電極形成法 - Google Patents

窒化アルミニウム上の銅電極形成法

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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】 ■　発明の背景 技術分野 本発明は窒化アルミニウム焼結体を使用した窒化アルミ
ニウム上の銅電極形成法に関する。
先行技術とその問題点 窒化アルミニウム焼結体は、窒化アルミニウムの熱伝導
率がアルミナの５倍と大きいため熱伝導性が良好で、し
かも熱膨張率が小さいという利点が知られている。この
ような利点を有する窒化アルミニウム焼結体は金属化す
ることによって、熱放散性の要求される回路基板類、パ
ワートランジスタおよび集積回路のシリコンチップ保護
用ディスク、パワートランジスタおよび集積回路用パッ
ケージ等の各種電子部品材料および構造材料に使用可能
となることが期待できる。
しかし、窒化アルミニウムは金属とは接合しにくいとい
う欠点がある。その接合方法としては金属ペーストを塗
布する厚膜法や窒化アルミニウム焼結体に表面処理を施
した抜挿々の方法で金属化する特開昭５９−１２１１７
５号に記載の方法などが挙げられる。これらの方法で得
られるものは、窒化アルミニウムと金属との接合強度が
十分でなかったり、また特開昭５９−１２１１７５号に
記載の方法では表面処理時に生成する酸化膜が熱伝導率
を悪化させるなどの欠点があり、その用途が限られてい
た。
ＩＩ　　発明の目的 本発明は、窒化アルミニウムと銅との接合強度が大きく
、導電性が良好で安価な銅による金属化が容易で量産性
に優れ、かつ応用範囲が広い窒化アルミニウム上の銅電
極形成法を提供することにある。
■　発明の開示 このような目的は、下記の本発明によって達成される。
すなわち１本発明は、窒化アルミニウム焼結体に湿式め
っきまたは気相めっきにより銅膜を被着した後、９００
−１０８３℃、弱酸化性雰囲気中で熱処理することを特
徴とする窒化アルミニウム上の銅電極形成法である。
■　発明の具体的構成 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
本発明の窒化アルミニウム上の銅電極形成法は窒化アル
ミニウム焼結体に湿式めっきまたは気相めっきにより　
銅膜を被着した後熱処理する。
湿式めっき法としては、例えば、次のように行う。
窒化アルミニウム焼結体を１０％Ｎ　ａＯＨ水溶液で脱
脂してＨＦを含む混酸でエツチングした後、５ｎＣ４１
２等を用いて増感し、次いでＰｄＣ文２で表面を活性化
して、ＣｕＳＯ４、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ
）、　ホルーｖリン、ＮａＯＨ等を含む溶液で無電解め
っきを行う、さらに、必要に応じてめっき層を所定の厚
さにするためにＣｕＳＯ４浴で電解めっきを施すことも
ある。そして、洗浄して乾燥する。
気相めっき法としては、蒸着、スパッタなどによりＣｕ
を窒化アルミニウムに被着する方法が挙げられる。この
方法でも、必要に応じて電解めっきをさらに行ってもよ
い。
このようにして被着される銅膜は、通常０．５〜２０ｐ
ｍ程度の厚さとされる。
銅膜を被着した後の熱処理は、９００〜１０８３℃、よ
り好ましくは９００〜１０６５℃の温度で行う、温度が
９００℃未満となると所望する接合強度が得られにくく
、また銅が酸化しやすくなり、１０８３℃をこえると銅
の融点以上となり銅が融解してしまうからである。
なお、１０６５〜１０８３℃では、接合は容易になるが
、銅がかなり軟化するため“ぶ〈不良゛°が発生しやす
くなる。
また、熱処理は弱酸化性雰囲気、すなわち酸素濃度Ｐｏ
２が１〜３０　ｐ　ｐ　ｍ、より好ましくは４〜１０　
ｐ　ｐｍを含む不活性ガス雰囲気中で行う。
Ｐｏ２がｉｐｐｍ未満となると、ＣｕからＣｕ２ｏへの
酸化反応が起こりにくく、Ａ！；ＬＮ中のＡｉと複合酸
化物を生成しにくくなるので、接合強度も得られに〈〈
なり、３０ｐｐｍをこえるとＣｕの酸化が大きくなり電
極として不都合となるからである。
熱処理時間は処理温度に依存し、９００〜９５０℃では
５時間以上、９５０−１０６５℃では１時間以上が良く
、また１０６５〜１０８３℃では１０分程度以上で良い
がこの場合Ｃｕのぶ〈不良を起こし易い欠点がある。
従って特に熱処理条件としては９５０〜１０６５℃の温
度で１時間以上とするのが好ましい。
本発明の形成法における窒化アルミニウム（ＡｉＮ）と
Ｃｕとの接合はＡ文Ｎとの界面にＣｕＡｕＯ２の複合酸
化物をつくることによってなされると考えられる。
湿式めっき法や気相めっき法によるＣｕ膜被着法ではＣ
ｕとＡＩＮとの接触面積が微視的に大きく、ＣｕとＡＩ
Ｎとの原子間の接触距離も相対的に小さいため固相反応
によって ＣｕＡｕＯ２を生成し介在させるのが可能となリ、熱処
理温度をＣｕ−０共晶温度である１０６５°Ｃ以下とし
ても接合が得られると考えられる。
本発明に用いるＡ文Ｎ焼結体は１本発明者等によって先
に出願された特願昭５９− ２３５９７１号、同５９−２６５８５２号、同５９−２
６５８５３号、同５９−２６５８５４号、同５９−２６
５８５５号、同５９−２６５８・５６号等に記載されて
いるような方法により得られる。この場合ＡＬ；ＬＮ粉
末に焼結助剤（ＣａＢ６等）を０．０１〜１０ｗｔ％添
加して混合した後成形体とし、この成形体を非酸化性雰
囲気中で焼成することが好ましい。
このようにＡ文Ｎ焼結体を基板にしてＣｕにより金属化
することによってＡＩＮ上にＣ１１電極を形成すること
が可使となる。
■　発明の具体的作用効果 本発明によれば、窒化アルミニウム焼結体に湿式めっき
または気相めっきにより銅膜を被着した後、９００−１
０８３℃、弱酸化性雰囲気中で熱処理しているため、窒
化アルミニウムと銅との接合強度が大きい窒化アルミニ
ウム上の銅電極形成法が得られる。また、導電性の良好
な銅による金属化が容易で量産性に優れ、銅が安価であ
ることからコスト面でも有利である。
この結果、熱放散性が要求される回路基板類等の各種電
子部品材料および構造材料への利用が可能となる。
■　発明の具体的実施例 以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明の効果をさ
らに詳細に説明する。
実施例 平均粒子径が５ｐｍのＡ見Ｎ粉末に、平均粒径１０＃Ｌ
ｍのＣａＢＢ粉末を０．１重量％添加し混合した０次に
、この混合物を室温で約１０００Ｋｇ／−の圧力を加え
て成形体とした。
その後、成形体をＮ２気流中で１７５０℃まで昇温し、
１７５０℃で１時間保持した後、放冷した。
このようにして作製したＡ！；ＬＮ焼結体（たて２０ｍ
ｍ、横２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍ）を１０％ＮａＯＨ水
溶液で脱脂し、ＨＦを含む混酸（ＨＦ；１０％、その他
の成♀ＨＮＯ３；２０％）でエツチングし、５ｎＣ１２
で増感した。これをＰｄＣ見２で活性化し、 Ｃｕ　Ｓ　Ｏ４、Ｅ　Ｄ　Ｔ　Ａ　、ホルマリン。
Ｎ　ａＯＨｌおよび安定剤を含む液で無電解Ｃｕめっき
をした。
さらにＣｕ　Ｓ　０４浴で電解めっきを行い、めっき膜
の厚さをフルｍ程度にし、その後洗浄して乾燥した。
以上のように湿式めっきを施したものに表１に示すよう
な条件（温度、雰囲気、時間）で熱処理を行い、試料を
作製した（表１）。
同時に熱処理を行わない試料も作製した（表１）。
また、Ａ文Ｎ上にそれぞれＣｕペースト（ＥＳＬ＃２３
１１　、フリットレスタイプ）またはＣｕベースｈ（Ｚ
ｎＯ系フリット）を塗布して熱処理したものも作製した
（表１）。
さらに、ＳｉＣ上またはＳｉ３Ｎ４上ニＣｕめっきを施
し、熱処理したものも作製した（表１）。
これらの試料のＣｕ膜はすべて、たて ２ｍｍ、横２ｍｍ、厚さ５〜８戸ｍとした。
このようにして得られた試料に下記の接合強度試験を行
った。
く接合強度試験〉 被着したＣｕ膜の横方向に直径０．８ｍｍの銅線をのば
し、Ｃｕ膜に重なる部分について半田付けし、その半田
付けの終わる一端からのびた銅線をＣｕ膜被着而面ほぼ
垂直でかつＣｕ膜を剥離する方向に引っ張り試験機を用
いて引っ張り、剥離した時の荷重を読んだ。
この結果を表１に示す。
表１より、窒化アルミニウムに湿式無電解めっきにより
銅膜を被着し、９００−１０８３℃の弱酸化性雰囲気中
で熱処理したものは。
Ｃｕ−ＡＩＮ間の接合強度が大きいことがわかる。また
同じ熱処理条件においてもＣｕペースト塗布方式では十
分な接合強度が得られず、本発明のＣｕめっき後の熱処
理方式でも５ｉＣ１Ｓｉ３Ｎ４基板に対しては十分な接
合強度が得られない。
なお、試料１０１−１１０，１１３，１１４においてＣ
ｕを被着する際、前述の湿式めっき法の代わりに気相め
っき法の１つの蒸着法を用いた以外は同様にして試料を
作製し、接合強度試験を行ったが、上記と同様の結果が
得られた。
以上より、本発明の効果は明らかである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 窒化アルミニウム焼結体に湿式めっきまたは気相めっき
    により銅膜を被着した後、９００〜１０８３℃、弱酸化
    性雰囲気中で熱処理することを特徴とする窒化アルミニ
    ウム上の銅電極形成法。
JP60037133A 1985-02-26 1985-02-26 窒化アルミニウム上の銅電極形成法 Expired - Lifetime JPH0679989B2 (ja)

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