JPS61295291A - セラミツク基板の表面を平坦にする方法 - Google Patents

セラミツク基板の表面を平坦にする方法

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JPS61295291A
JPS61295291A JP61108760A JP10876086A JPS61295291A JP S61295291 A JPS61295291 A JP S61295291A JP 61108760 A JP61108760 A JP 61108760A JP 10876086 A JP10876086 A JP 10876086A JP S61295291 A JPS61295291 A JP S61295291A
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silicon
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ceramic substrate
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4572Partial coating or impregnation of the surface of the substrate
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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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】 A、産業上の利用分野 本発明はセラミック基板の表面を平坦にする方法、具体
的にはセラミック基板の表面上に窒化ケイ素を蒸着する
方法に関する。
B、開示の概要 本発明は窒化ケイ素層を付着する事によって、セラミッ
クの基板の表面を平坦もしくは滑らかにする方法を与え
る。
窒化ケイ素は表面を平坦にする以外にアルファ粒子に対
する障壁を形成する。本発明の方法に従う窒化ケイ素に
よる平坦化に適した基板はケイ素結合相と結合する焼結
酸化物粒子である。ケイ素結合相のケイ素含有量は酸化
物粒子の凝集体のケイ素の含有量よりも高い。窒化ケイ
素はプラズマ増強化学蒸着により付着する事が好ましく
、ケイ素結合相はガラスである事が好ましい。
C0従来技術 従来窒化ケイ素を半導体基板及び接続冶金層上に付着し
て、原形と形状が一致する(相似な)絶縁層が形成され
ている。例えば、米国特許第4423547号は相互接
続冶金層に窒化ケイ素の薄膜の層をプラズマ・スプレィ
して集積回路のための高密度多重レベル冶金層を与える
方法を開示している。この特許の方法は窒化ケイ素の表
面安定化層を形成する方法である。この方法室イヒケイ
素中に貫通孔をエツチングによってあけ、次にボリイミ
ドの厚い層を付着している。この付着過程は相似な窒化
ケイ素層は形成するが基板を平坦にする事は出来ていな
い。
セラミック基板の表面の平坦化は研摩、ラッピング及び
ポリッシング(鏡面仕上げ)?:含む機械的方法でも行
われている。これ等の方法は時間がかかり、高価になり
、さらに基板の選択領域上に行う事は出来ない。
平坦な表面を形成するのに使用される上ぐすりかげは上
述の機械方法と同様に全平面を平坦にするのに適してい
る。上ぐすりかけに使用されるガラスは融点が低く、カ
ルシウム、ナトリウム及びカリウムの様な融点を下げる
元素を含んでいる。
ガラスは又鉛、ウラニウム及びトリウムの様な不純物も
含んでいる。ウラニウム及びトリウムはα粒子を放射す
るので、上ぐすり材料は又α粒子でもある。さらにこの
上ぐすりは長い波長でうねった表面を形成する傾向があ
るので、上ぐすりの端は表面張力によって丸(なる傾向
がある。従って、上ぐすりによって平坦に出来る領域は
限られている。上ぐすりの他の欠点は上ぐすりかけに使
用するガラスがもろいために、上ぐすりかげした表面が
製造時に遭遇する応力によって小さなひび割れが伝搬す
る点にある。さらに、上ぐすりかけ段階はその後止ぐす
りを選択的に除去するのに本来適していない。その上、
上ぐすりがけの方法は制御が困難であり、厚さが極端に
厚く、2.54X10  cm程度になる。
D0発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は窒化ケイ素でセラミックの表面を平坦に
する方法を与える事にある。
本発明に従えば金属付着の前にセラミック基板の表面を
平坦にする方法が与えられる。
本発明に従えば、アルファ粒子障壁が形成される。
本発明に従えばセラミック表面を選択的に平坦に出来る
方法が与えられる。
本発明に従えば、後の金属の付着のためにセラミック表
面を平坦にする方法が与えられる。
本発明に従えば、セラミック基板のアルファ線放射粒子
より成るガラス相上に優先的に付着するアルファ粒子障
壁を与える方法が与えられる。
E0問題点を解決するための手段 本発明の目的はセラミックの基板上に窒化ケイ素を化学
的に蒸着する事によって達成される。付着はプラズマ増
強化学蒸着による事が好ましい。
窒化ケイ素のプラズマ増強化学蒸着がケイ素を含む結合
相で結合した酸化物より成るセラミック半導体基板を平
坦にするのに使用される。基板に使用する代表的な酸化
物は酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化ジルコニ
ウム及び酸化マンガン、並びにかんらん石(Mg 2s
i04) 、 ムル石(An6St20013)、菫青
石(Mfl 4 M g 2 S i 501 B )
及び尖晶石(Mg Al2O2)及びこれ等の混合物の
如き金属ケイ素酸化物である。窒化ケイ素が結合層上に
優先的に付着するのを保証するために、結合相は約70
重量係乃至95重量係の酸化ケイ素を含む事が好ましく
、すべての場合に結合相のケイ素の含有量は酸化物粒子
の凝集体のケイ素の含有量よりも高い事が好ましい。ケ
イ素を含む結合相はガラスでよい。
F、実施例 第2図は本発明の一実施例の概略図で、ケイ素を含むガ
ラスで結合した酸化物粒子より成るセラミック基板2を
示している。成る酸化物、例えば酸化アルミニウムはα
粒子を放射するウランの様な不純物を含む事があるので
、α粒子放射汚染物をあまり含まない酸化物を使用する
事が好ましい。
基板2を通って開孔4が与えられる。I10ピン6が開
孔4を通っている。窒化ケイ素8はI10ピン6を通す
前に、基板20表面10上に付着される。リソグラフィ
技術を使用して冶金構造体12が窒化ケイ素8上に付着
されζ I10ピン6と接続される。
第1図はセラミック基板20の構造の詳細を示した図で
ある。セラミック基板20はガラス相24によって結合
した酸化物の粒子22より成る。
ガラス相24は酸化物粒子22の接触部26に存在する
事が好ましい。表面の接触部28はセラミック基板20
0表面30上の低部をなしている。
ケイ素を含むガラスはしばしば鉛、ウラン及びトリウム
の様な不純物を含むが、ウラン及びトリウムはα粒子放
射物質である。従って表面の接触部28は主なα粒子源
である。表面の接触部28は酸化物粒子22の比較的広
い露出表面と関連する。
従って酸化物粒子がα粒子を含む場合には表面の接触部
28は追加のα粒子源を含む事になる。窒化ケイ素32
がセラミック基板20上に付着される時は、窒化ケイ素
は表面の接触部28に存在するケイ素を含むガラス相上
に優先的に付着する。
基板20はケイ素を含むガラスで結合した酸化アルミニ
ウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコ
ンもしくはこれ等の混合物の様な酸化金属粒子より成る
事が好ましい。ケイ素を含むガラスの2酸化ケイ素の含
有量は略70重量係乃至95重量%であり、ケイ素はガ
ラス相に限られるのが好ましい。ガラス相中だけにケイ
素な含ませる事によって窒化ケイ素層のガラス相上への
優先的付着を最大にする事が出来る。
さらにプラズマ増強化学蒸着を窒化ケイ素を付着するの
に使用する事が好ましい。プラズマ増強化学蒸着が好ま
しいのは付着温度が低くてセラミック基板200表面3
0の接触部28の優先的な充填が増強されるからである
。表面30上に表面接触部28に隣接する低い部分を優
先的に充填する事によって表面が平坦になる。
窒化ケイ素によって表面30の低い部分を優先的に充填
する結果、表面上の酸化物粒子220部分34は露出し
たまま残る。窒化ケイ素の平均的厚さは表面の接触部2
8に隣接する低い部分の平均の深さ以下である事が好ま
しい。それは粒子22の領域64が露出したまま残され
るからである。
酸化物の粒子22の露出領域34は窒化ケイ素の付着に
続く導電性冶金層を付着するための拠点になる。基板2
0の表面30への窒化ケイ素の付着はこれと同時に窒化
ケイ素をケイ素基板上に付着して指標となし、ケイ素ウ
ェハ上に付着した被膜の厚さを測定する事によって行わ
れる。表面が粗(て、表面の中心線を指標として測定し
た平均の厚さが0.625ミクロン乃至1.25ミクロ
ンの間にある代表的なセラミック基板の場合、ケイ素ウ
ェハ上に同時に付着される窒化ケイ素の厚さは約1乃至
4ミクロン間になげればならず、窒化ケイ素の厚さは少
なく共約1.5ミクロンある事が好ましい。
好ましい実施例では接続用冶金層の第1層としてはクロ
ムが使用され、基板には接続酸化アルミニウムが使用さ
れる。、付着したクロムは酸化クロムとなり、これは露
出酸化アルミニウム粒子と反応する。この反応によって
クロム層がセラミック基板と結合する。
表面を平坦化する外に、窒化ケイ素はα粒子障壁として
表面接触部28から放射するα粒子をブロックする。α
粒子障壁の厚さはα粒子放射のレベルによる。代表的な
セラミック基板の場合、約1.5乃至4ミクロンの厚さ
の窒化ケイ素層が効果的なα粒子障壁としての働きをす
る。
セラミック基板を平坦化するのに窒化ケイ素を使用する
他の利点は窒化ケイ素層は、基板に付着した後にパター
ン化出来る点にある。マスクを窒化ケイ素上に付着して
、一部の窒化ケイ素の領域を露出状態に残して、エツチ
ングで除去し、基板を部分的に平坦にする事が出来る。
部分的な平坦化は機械的技術もしくは上ぐすりかげによ
っては容易に達成出来ない。さらに上ぐすり材料はしば
しばα粒子を放射する不純物を含むので、表面を上ぐす
って平坦にした場合には表面はα粒子を放射する。本発
明の窒化ケイ素はα粒子の障壁として働く。
第3図は基板40中を通っている金属導体42を有する
セラミック基板40の概略図である。基板40の表面4
4の表面44’&窒化ケイ素46で平坦にする時は、金
属化導体42上も窒化ケイ素46を付着する。窒化ケイ
素46の付着後に、プラズマ・エツチングを使用して金
属導体42上の領域48から窒化ケイ素を除去し、次に
接続用冶金層が付着される。
平坦化に窒化ケイ素を使用する事によってより滑らかな
表面が与えられ、より微細な金属線を使用する事が可能
になる。
次の例は窒化ケイ素をセラミック基板上に付着して、平
坦化する利点を示す。
〔実 施例〕
窒化ケイ素を、約4重量係のケイ素を含む結合相を有す
る酸化アルミニウム基板上に付着した。
ガラス結合相は略95%の2酸化ケイ素である。
基板の平均表面仕上げは89X10  cmで平均頂上
−谷の深さは752X10  αである。窒化ケイ素は
平均深さ152X 10−6cmに付着される。これは
ケイ素ウェハ上に同時に付着される1、5ミクロンの層
に対応する。窒化ケイ素はプラズマ増強化学蒸着によっ
て付着される。付着の前に、基板は直径15.24cr
11及び長さ150crnの管炉中で675℃に予じめ
加熱した。炉の圧力は2乃至4トルに保持した。シラン
及びアンモニア気体を夫々550 ccZ分及び350
0ce/分の流量で管炉中に送込んだ。125ワツトの
RF電力を使用した。付着時間は略90分である。被覆
の後の平均表面仕上げは30×1O−6crIIで平均
頂上−谷の深さは365×1O−6crnである。この
事は表面の粗さ特性の夫々68係及び55チの減少を示
している。
〔参考例〕
金属化構造体を約4重量係のケイ素を包む結合剤を有す
る酸化アルミニウム基板上に付着した。
ガラス結合相は略95重量係の2酸化ケイ素である。基
板をクロム接着層、銅層及び第2のクロム層で被覆した
。基板は平均表面仕上げ63.5X10−’m及び平均
頂上−谷深さは617刈0cr11乃至630X10 
 cm である。クロム、銅層及びクロムの3層金属化
構造体は夫々約80 nm、8000nm−及−び30
0乃至600 nmの厚さを有する。スパッタリング室
中のペース圧力は2X10− トルであり、アルゴン圧
は150 accmで10ミクロンである。スパッタリ
ングに先立ち基板は20分で300℃に予備加熱した。
クロム付着のためのターゲット電力は600ワツトDC
であり、基板のバイアスはOvである。
スパッタリング後の付着金属層の全体の厚さは、864
X10  onであり、表面仕上げは61X10−C1
1g及びピーク−谷の深さは582X10=乃至607
×1O−6crIIであった。
実施例は窒化ケイ素をセラミック基板に付着した時の平
坦化効果を示す。参考例は金属化構造体を使用すると、
付着層を比較的厚くしてもセラミック基板を平坦にする
効果がない事を示す。
F9発明の効果 本発明に従い、窒化ケイ素でセラミックの表面を平坦化
する方法が与えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図はガラス結合相によって酸化物粒子が結合した焼
結セラミック基板及び本発明の方法によって付着した窒
化ケイ素の分布を示した概略図である。第2図は圧縮し
焼結したセラミック基板上に窒化ケイ素及び接続用冶金
層を付着したところを示す概略図である。第3図は金属
導電性チャンネルが埋没した基板、その上の本発明に従
い付着した窒化ケイ素及び窒化ケイ素中の、エツチング
によって形成した金属導電性チャンネルを露出する開孔
を示した概略図である。 2.20.40・・・・セラミック基板、4・・・・開
孔、6・・・・I10ピン、8.32.46・・・・窒
化ケイ素、10.30.44・・・・基板表面、12・
・・・冶金構造体、22・・・・酸化物、24・・・・
ガラス相、26・・・・酸化物粒子の接触部、28・・
・・表面の接触部、30・・・・基板表面、34・・・
・酸化物の露出領域、42・・・・金属導体、48・・
・・金属導体の露出領域。 出願人  インターナショナル・ヒレネス・マシーンズ
・コーポレーション代理人 弁理士  山   本  
 仁   朗、  (外1名) 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ケイ素を含む結合相で結合した酸化物のセラミック基板
    の主表面上に窒化ケイ素を化学蒸着によつて付着し、上
    記窒化ケイ素を上記ケイ素を含む結合相上に優先的に付
    着する事より成るセラミック基板の表面を平坦にする方
    法。
JP61108760A 1985-06-24 1986-05-14 セラミツク基板の表面を平坦にする方法 Granted JPS61295291A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US747598 1985-06-24
US06/747,598 US4659585A (en) 1985-06-24 1985-06-24 Planarized ceramic substrates

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61295291A true JPS61295291A (ja) 1986-12-26
JPH0513110B2 JPH0513110B2 (ja) 1993-02-19

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ID=25005804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61108760A Granted JPS61295291A (ja) 1985-06-24 1986-05-14 セラミツク基板の表面を平坦にする方法

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EP (1) EP0205947B1 (ja)
JP (1) JPS61295291A (ja)
CA (1) CA1257154A (ja)
DE (1) DE3661625D1 (ja)

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EP0205947B1 (en) 1989-01-04
EP0205947A1 (en) 1986-12-30
US4659585A (en) 1987-04-21
JPH0513110B2 (ja) 1993-02-19
CA1257154A (en) 1989-07-11
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