JPS62222054A - 炭化珪素焼結体上への金属薄膜の形成方法 - Google Patents

炭化珪素焼結体上への金属薄膜の形成方法

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JPS62222054A
JPS62222054A JP61062380A JP6238086A JPS62222054A JP S62222054 A JPS62222054 A JP S62222054A JP 61062380 A JP61062380 A JP 61062380A JP 6238086 A JP6238086 A JP 6238086A JP S62222054 A JPS62222054 A JP S62222054A
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JP
Japan
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thin film
metal thin
film
thin
sintered body
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JP61062380A
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English (en)
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Masahiro Sugimoto
杉本 正浩
Shigeki Harada
茂樹 原田
Sunao Sugiyama
直 杉山
Hidetoshi Yamauchi
山内 英俊
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Ibiden Co Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Fujitsu Ltd
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    • H01L23/12Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/147Semiconductor insulating substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
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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】 〔概 要〕 薄膜形成技術を用いて炭化珪素焼結体上に金属薄膜を形
成するに際して、炭化珪素焼結体上にチタンを主体とす
る第1の薄膜を被着形成した後、該第1の薄膜上に電気
伝導に寄与する第2の金属薄膜を被着形成し、熱処理を
施して該第1の薄膜と炭化珪素焼結体の界面を反応させ
ることにより、該第2の金属薄膜を該炭化珪素焼結体上
に強固に被着せしめる炭化珪素焼結体上への金属薄膜の
形成方法。
〔産業上の利用分野〕
本発明は炭化珪素焼結体上への金属F!i膜の形成方法
に係り、特にスパッタリング法或いは蒸着法等の薄膜技
術を用いる炭化珪素焼結体上への金属薄膜の形成方法に
関する。
炭化珪素(SiC)焼結体はアルミナ等の酸化物焼結体
に比べ大きな熱伝導性を有し、且つシリコンに近い熱膨
張率を有する特徴を持っている。
そのため発熱量の大きい大規模ICや大電力ICにおい
ては、放熱効果を高めて内部半導体素子の温度上昇を抑
え、且つ熱膨張率の差により半導体チップに及ぼされる
応力を減少させて、該ICの信頼性を高めるために、上
記SiC焼結体よりなる配線基板やパッケージが用いら
れる。
しかしSiC焼結体よりなるパッケージや配線基板等に
おいては、通常の酸化物焼結体よりなるパッケージや配
線基板等に比べ、配線を形成する金属薄膜の被着強度が
劣るという問題があり、被着強度を向上する金属薄膜の
形成方法が要望されている。
〔従来の技術〕
SiCを主体とする焼結体基板上に配線層等の電気伝導
に寄与する金属薄膜を形成するに際しては、通常第4図
に示す模式側断面図のように、該SiC焼結体基板51
上に該SiC焼結体基板51と接着強度の高い第1の金
属薄膜52を形成した後、該第1の金属薄膜52上に主
として電気伝導に寄与する第2の金属薄膜53を形成す
ることによって、該第2の金属薄膜53の該SiC焼結
基板51に対する被着強度が高められ、該第2の金属薄
膜53上に半田等で固着されるリード端子等のSiC焼
結基板51に対する固着強度が確保される。
従来のSiC焼結体基板51は多くは酸化ベリリウム(
Bed)等の酸化物を含有させることによって絶縁性の
向上が図られており、かかる酸化物を含有する従来のS
iC焼結基板51においては、その上に配線層等の金属
薄膜を形成する際、該基板に直に接する第1の金属薄膜
52に酸化物とガラス結合するクロム(Cr)等が用い
られ、その上に例えばE(CU)等比較的高融点の高電
導性を有する第2の金属薄膜53を形成することによっ
て、該高電導性金属薄膜53のSiC基板に対する接着
強度が高められていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
然し近時、該SiC焼結体をより高絶縁性となし、且つ
製造時の公害問題を除去するために、窒化アルミニウム
を含有させたSiC焼結体が提供されているが、このよ
うに酸化物を含有しないSiC焼結体においては、従来
のようにガラス結合を考えて選んだ第1の金属薄膜を、
主体となる第2の金属薄膜の下部に介在させても、該第
2の金属薄膜のSiC焼結体に対する被着強度は充分に
保てないという問題があった。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、炭化珪素焼結体上に、スパッタリング若
しくは蒸着法によりチタンを主体とする第1の金属薄膜
を形成する工程と、該第1の金属薄膜上に、スパッタリ
ング若しくは蒸着法により主として電気伝導に寄与する
第2の金属薄膜を形成する工程と、該第1の金属薄膜と
炭化珪素基体とを結合せしめる熱処理を行う工程とを含
む本発明による炭化珪素焼結体上への金属薄膜の形成方
法によって解決される。
〔作 用〕
即ち本発明は、スパックリング若しくは蒸着法を用いる
SiC焼結体上への金属薄膜の形成方法において、Si
C焼結体及び他の金属との反応性が強いチタン若しくは
チタンを主体とする第1の金属薄膜を、主として電気伝
導に寄与する第2の金属薄膜の下部に介在せしめ、熱処
理を行うことによってSiC焼結体とチタン若しくはチ
タンを主体とする第1の金属薄膜の界面に化学複合物質
を生成せしめて該SiC焼結体と該第1の金属薄膜の被
着強度が高められると同時に、該第1の金属薄膜と電気
伝導に寄与する第2の金属薄膜との界面にも化学複合物
質を生成させて該第1の金属薄膜と第2の金属薄膜の被
着性も高められる。
これによって、SiC焼結体上に極めて強固な被着強度
を有する電気伝導に寄与する金属薄膜が形成される。
〔実施例〕
以下本発明を図示実施例により、具体的に説明する。
第1図は本発明の第1の実施例を示す工程図、第2図は
第2の実施例を示す工程図で、第3図は金属薄膜の被着
強度試験方法を示す側断面図である。
高絶縁抵抗を有する炭化珪素(SiC)焼結体として、
現在は窒化アルミニウムを2〜45重量%の範囲で含有
し、密度が2 、8 / cm ’以上のSiC焼結体
が用いられる。
以下に示す実施例においては窒化アルミニウムの含有率
20重量%で密度が3.28/am3のSiC焼結体の
厚さ1.5 n程度の基板を使用した。
第1図に工程図を示したのは、下層にチタン(Ti)薄
膜を有し上層が銅(Cu)薄膜よりなるTi/Cu系金
属薄膜配線を有するSiC焼結体配線基板を形成する第
1の実施例である。
この場合、図に示す前処理工程1において先ず、上記S
iC焼結体基板の表面を弗酸等により表面処理して清浄
化し、通常行われるように不活性雰囲気中で100℃程
度の温度で乾燥する。
次いでTi蒸着工程2において、上記SiC焼結体基板
1上に通常の真空蒸着法により厚さ0.1〜0゜5μm
程度のTi7m膜を形成する。
次いでCu蒸着工程3において、上記Ti蒸着と同一蒸
着装置内で引き続いて通常の蒸着条件により、上記Ti
薄膜上に厚さ2〜3μm程度のCu薄膜を形成する。
次いでシンタ一工程4において、上記基板を水素(H2
)雰囲気中において、例えば550〜650℃程度の温
度で約10程度度加熱して、SiC焼結体基板とT i
 薄膜の界面及びTi薄膜とCu薄膜の界面に化学複合
物質を形成し、SiC焼結体基板とTi薄膜の間及びT
i薄膜とCuFl膜間をそれぞれ強固に結合させる。
ここで上記シンタ一温度は、700℃を越えるとTiと
Cuの固溶化による半田濡れ性の低下を生ずる傾向があ
り、また500℃を割るとTi薄膜とCu薄膜との間の
固着力が低下する傾向があるので、500〜700℃の
範囲内で選ばれることが好ましい。
次いでパターンニング工程5において、弗酸系のエッチ
ャントを用いる通常のフォトリソグラフィ技術により上
記Ti薄膜とCu薄膜との積層膜をパターンニングして
該SiC焼結体基板上にTi薄膜とCu薄膜とが積層さ
れてなるTi/Cu系金属薄膜配線を形成する。
また第2図に工程図を示したのは、下層がチタン(Ti
)薄膜、中間層がモリブデン(Mo)薄膜、上層がニッ
ケル(Ni)薄膜よりなる薄膜配線パターン上に、ニッ
ケル/金(Ni/Au)の鍍金が施されているTi/M
o/Ni系金属薄膜配線を有するSiC焼結体配線基板
を形成する第2の実施例である。
即ち前記実施例同様、前処理工程1で清浄化したSiC
焼結体基板上に、Ti蒸着工程2において前記実施例同
様厚さ0.1〜0.5μm程度のTi薄膜を形成し、同
一の蒸着装置内で続いて、Moi着工程3aにおいて上
記Ti薄膜上に厚さ2〜3μm程度の1Ilo薄膜を形
成し、続いてNi蒸着工程3bにおいて上記Mo薄膜上
に厚さ0.5〜1μm程度のNi薄膜を形成する。
次いでシンタ一工程4において、上記基板をH2雰囲気
中において700〜900℃の温度に10分程度加熱し
て、SiC基板とTi薄膜の界面、Ti薄膜とM。
薄膜の界面及びMofjI膜とNi薄膜の界面にそれぞ
れ化学複合化合物を形成せしめて、SiC基板上に上記
積層金属薄膜を強固に固着させる。
次いでパターンニング工程5において弗酸系のエッチャ
ントを用いる通常のフォトリソグラフィ技術により上記
Ti薄膜、 Mo薄膜、 Ni薄膜の積層金属薄膜をパ
ターンニングし、該SiC焼結体基板上に上記Ti薄膜
とMo薄膜とNi薄膜が積層されてなるTi/Mo/N
i系金属薄膜配線パターンを形成する。
次いでNi/Au鍍金工程6において、上記Ti/Mo
/Ni系金属薄膜配線パターンの表面に厚さ0.5μm
程度のNi層を被着し、次いで厚さ2μm程度の篩層を
形成し、Ni/Au 1i金膜を表面に有するTi/M
o/Ni系金属薄膜配線パターンが配設されたSiC焼
結体配線基板が形成される。
第3図は上記金属膜配線パターンの強度測定方法を示す
模式側断面図である。
図中、11はSiC焼結体基板、12は2m1角にパタ
ーンニングした金属薄膜パターン、13はL型に曲げた
0 、8 muφのNi1liA、14は錫−鉛(Sn
−Pb)半田を示す。
この測定方法により、上記第1の実施例に示したTi/
Cu系金属薄膜においては1.5kg/m”程度の剥離
強度が得られる。この値は従来のCr/Cu系金属薄膜
における0、5〜1kg/龍2に比べ大幅に改善された
値であり、本発明の方法による金属薄膜のSiC焼結体
基板に対する被着強度が極めて強いことを示している。
なお金属薄膜の形成にはスパッタリング法を用いてもよ
い。
この場合スパッタリング装置内でアルゴン雰囲気中にお
いて逆スパッタリングを行いSiC焼結体の表面に形成
される自然酸化膜(SiO□)を除去し、且つSiC焼
結体表面を粗面化し、続いて直流スパッタリング法によ
りTiターゲットから上記SiC焼結体上にTi薄膜を
被着させることにより、SiC焼結体とTi薄膜との被
着強度を一層向上せしめることが出来る。
なお又、上記実施例では第1の金属薄膜に単体のTiを
用いる場合について説明したが、該第1の金属薄膜はT
iを主体とする合金薄膜であっても良い。
そして該Ta若しくはTiを主体とする第1の金属薄膜
の厚さは0.01〜10μmの範囲が望ましい。これは
0.01μm未満では第2の金属薄膜との間に介在して
その被着強度を高める効果が不充分で、10μmを越え
る厚さの金属薄膜が特にスパッタリング法においては形
成困難なためである。
また第2の金属f!膜の厚さは0.5〜10μmの範囲
内が望ましい、これは0.5μm未満では充分強固な金
属薄膜とはなり得す、一方10μmを越える厚さの金属
薄膜が上記同様特にスパッタリング法においては形成困
難なためである。
なお該第2の金属薄膜には、上記Cu、Mo以外にタン
グステン(−)、タンタル(Ta) 、白金(Pt)、
パラジウム(Pd)等が用いられる。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明によれば、窒化アルミニウムを
含有する高絶縁性の炭化珪素焼結体に、被着強度の極め
て強い金属薄膜を形成することができる。
従って炭化珪素焼結体よりなる配線基板やパッケージに
おける金属薄膜パターンの被着強度が大幅に増大し、半
導体チップや外部接続端子の剥がれが防止されるので、
該炭化珪素焼結体よりなる配線基板やパッケージ等を用
いる大規模ICや大電力ICの信頼性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す工程図、第2図は
第2の実施例の工程図、 第3図は金属薄膜の被着強度試験方法を示す模式側断面
図、 第4図は炭化珪素焼結体配線基板の模式側断面図である
。 図において、 1は前処理工程、 2はTi蒸着工程、 3はCu蒸着工程、 3aはMo蒸着工程、 3bはNi蒸着工程、 4はシンタ一工程、 5はパターンニング工程、 6は鍍金工程、 11はSiC焼結体基板、 12は金属薄膜パターン、 13はNi線、 14は5n−Pb半田、 51はSiC焼結体基板、 52は第1の金属薄膜、 53は第2の金属薄膜、 を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、炭化珪素焼結体上に、スパッタリング若しくは蒸着
    法によりチタンを主体とする第1の金属薄膜を形成する
    工程と、 該第1の金属薄膜上に、スパッタリング若しくは蒸着法
    により主として電気伝導に寄与する第2の金属薄膜を形
    成する工程と、 該第1の金属薄膜と炭化珪素基体とを結合せしめる熱処
    理を行う工程とを含むことを特徴とする炭化珪素焼結体
    上への金属薄膜の形成方法。 2、上記第1の金属薄膜が、0.01〜10μmの膜厚
    を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    炭化珪素焼結体上への金属薄膜の形成方法。 3、上記炭化珪素焼結体が窒化アルミニウムを含むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の炭化珪素焼結
    体上への金属薄膜の形成方法。 4、上記炭化珪素焼結体が予め逆スパッタリング処理を
    施されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の炭化珪素焼結体上への金属薄膜の形成方法。
JP61062380A 1986-03-20 1986-03-20 炭化珪素焼結体上への金属薄膜の形成方法 Pending JPS62222054A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51125641A (en) * 1974-08-05 1976-11-02 Ngk Insulators Ltd Process for metallizing ceramics
JPS58140381A (ja) * 1982-02-12 1983-08-20 日本特殊陶業株式会社 窒化珪素焼結体表面の金属化法
JPS6191354A (ja) * 1984-10-11 1986-05-09 Canon Inc 耐摩耗性多層膜付き母材

Patent Citations (3)

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