JPS63155749A - 半導体装置用絶縁基板 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリコン基板上に絶縁体層を形成した半導体
装置用の絶縁基板に関する。

〔従来の技術〕

現在、薄膜マイクロモジュールや薄膜コンデンサーアレ
イ及び薄膜抵抗アレイ等の基板には、シリコン基板上に
絶縁体層として二酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜を形成
した絶縁基板が一般に使用されている。

このような絶縁基板にシリコン基板が利用されている理
由として、シリコンウェハー製造技術の進歩により、最
近では表面欠陥がなく平滑性に優れ、表面清浄度の高い
シリコン基板が安価に得られるようになったことが挙げ
られる。

又、シリコン基板表面の絶縁化処理についても、半導体
素子製造技術の進歩により容易に絶縁体層を形成できる
ようになった。即ち、二酸化ケイ素膜は、例えば酸化性
溶液中での陽極酸化法及び酸素プラズマを利用する熱酸
化法等により形成される。また、窒化ケイ素膜はシラン
とアンモニアを用いた化学的気相成長法及びアンモニア
を用いる熱窒化法等により形成されている。

この様にして二酸化ケイ素又は窒化ケイ素の絶絶体層を
形成したシリコン基板の絶縁体層表面には、金やアルミ
ニウムの配線層を形成した後に半導体素子を塔載し、更
にアルミニウム等のボンディングワイヤで内部結線して
薄膜マイクロモジュール等の半導体装置が構成される。

又、このシリコン基板の絶縁体層表面に、金やアルミニ
ウムを電極としたＴａ　Ｏ等からなる薄膜受動素子を直
接形Ｊ＆して薄膜フンデンサーアレイや薄膜抵抗アレイ
とするのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記した従来の絶縁基板においては、絶縁体層
が二酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜であるために十分な
絶縁性を確保することができず、特にパワー素子の塔載
に必要な絶縁抵抗１０　　Ω以上及び絶縁破壊電圧２０
０■以上の絶縁性を満たすことができなかった。又、絶
縁性を向上させるために二酸化ケイ素膜または窒化ケイ
素膜の膜厚を増加させる試みもあるが、膜厚が厚くなる
ほど内部応力の増加により膜にクラックが発生しやすく
なるので実用上困難であった。

更に・最近では配線層の材料としてボンディング性の優
れたアルミニウムを使用することが多くなっているが、
このアルミニウム配線間に高電圧が印加された場合、配
線のアルミニウムが二酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜の
表面や内部をマイグレーションし、配線間の電気的短絡
を生じやすい欠点があった。

本発明は上記した従来の問題点に鑑み、近年益々高密度
化及び高出力化する薄膜マイクロモジュール等に使用す
る絶縁基板として、十分に高い絶縁性を確保てキ、シが
もアルミニウムのマイグレーションによる配線間の電気
的短絡を防ぐことができる半導体装置用絶縁基板を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置用絶縁基板は、シリコン基板と、そ
の表面上に直接形成した二酸化ケイ素膜からなる第１の
絶縁体層と、二酸化ケイ素膜上に形成した酸化アルミニ
ウム膜からなる第２の絶縁体層とを有することを特徴と
する。

二ｅ化ケイ素（Ｓ　ｌ　ｏ２　）膜をシリコン（Ｓ：ｈ
）　基板表面に形成する方法としては、上記の如く陽極
酸化法や熱酸化法等を使用することができる。

また、酸化アルミニウム（Ａ４０　）膜の形成方法とし
ては、既に知られている蒸着法やスパッタリング法等の
通常の薄膜形成方法を利用でき、特に気化した原材料を
イオン化することにより良好な密着性を得ることができ
るスパッタリング法やイオンブレーティング法等のイオ
ンプロセスが好ましい。

〔作用〕

本発明の絶縁基板においては、シリコン基板表面の絶縁
体層として従来から使用されている二酸化ケイ素膜とそ
の上に形成した熱的及び化学的に安定で成膜上も均質な
！ｆｉ織を得やすい酸化アルミニウム膜とを具えている
。従って、二酸化ケイ素膜と酸化アルミニウム膜の二層
の絶縁体層全体で厚さ方向における絶縁抵抗が１０　　
Ω以上及び絶縁破壊電圧が２００　Ｖ以上の高絶縁性を
確保することができる。尚、酸化アルミニウム膜の膜厚
は１×１０　Ａ〜５Ｘ１０Ａの範囲が好ましく、膜厚が
ｌＸｌｏＡ未満では二酸化ケイ素膜と一緒でも上記の高
絶縁性を安定して得ることが難しく、膜厚が５×１０５
天を超えると成膜コストが高くなると共に膜の内部応力
が高くなり膜にクランクが発生しゃ丁いがらである。

又、アルミニウムやアルミニウム合金で配線層を形成す
る場合においても、この配線層の直下は同じアルミニウ
ム化合物である酸化アルミニウムの絶縁体層なので界面
の接合性が良好であり、配線層のアルミニウムが絶縁体
層の表面や内部をマイグレーションすることがなく、配
線間の電気的短絡を防止でき、従って高出力素子の塔載
や高密度の配線が可能となる。

更に、二酸化ケイ素膜は、シリコン基板表面に直接形成
してシリコン基板と酸化アルミニウム膜との密着性を高
めると共に、酸化アルミニウム膜を形成丁ぺさシリコン
基板表面を均質化する。

か＼る二酸化ケイ素膜の膜厚は１ｏＲ〜１．ｏｏｏＸの
範囲が好ましく、二酸化ケイ素膜の膜厚が１Ｏ＆未満で
は上記の作用効果を奏し難く、又膜厚が１０００　Ｘを
超えても成膜コストが高くなるだけで上記作用効果をそ
れ以上改善向上させることができないからである。

〔実施例〕

本発明の一具体例を図面により説明する。

シリコンウェハーから切り出したシリコン基板１を陽極
酸化することによりその一表面」二に第１の絶縁体層と
して膜厚１．００χの二酸化ケイ素膜２を形成した。更
に、この二酸化ケイ素膜２上に第２の絶縁体層としてス
パッタリング法により膜厚５、ＯＸ　１０４３の酸化ア
ルミニウム膜３を形成することにより絶縁基板を製造し
た。この二酸化ケイ素膜２と酸化アルミニウム膜３から
なる絶縁体層全体の貫層絶縁抵抗は６．２Ｘ１．Ｏ−Ｑ
及び貫層絶縁破壊電圧は７５０■てあった。

この絶縁基板の酸化アルミニウム膜３上にメタルマスク
を用いてイオンブレーティング法により膜厚３μｍのア
ルミニウム配線層４を形成した。

更に、酸化アルミニウム膜３上の所定位置に半導体素子
５を銀ペースト６を用いて塔載し、半導体素子５の電極
とアルミニウム配線層４をアルミニウムワイヤー７で内
部結線して、図面に示す薄膜マイクロモジュールを製造
シた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、シリコン基板上の絶縁体層として二酸
化ケイ素と安定な高絶縁性化合物である酸化アルミニウ
ムとを用いるので、薄い絶縁体層であってもパワー素子
の搭載に必要な絶縁抵抗１０　９以上及び絶縁破壊電圧
２００■以上の高い絶縁性を具えた半導体装置用の絶縁
基板を提供できる。

加えて、上層の酸化アルミニウム膜はその上に形成した
アルミニウム配線層からのアルミニウムのマイグレーシ
ョンを抑制するので、アルミニウム配線間の電気的短絡
を防止でき、高密度の配線が可能となる。

又、下層の二酸化ケイ素膜はその下のシリコン基板の表
面を均質化させると共に、シリコン基板表面と上層の酸
化アルミニウム膜との密着性を向（力承、 ・ν 止させる。このように二層の絶縁体層が一体となって薄
く信頼性の高い絶縁基板を提供できる。

かくる本発明の半導体装置用絶縁基板は、益々高密度化
及び高出力化する薄膜マイクロモジュール用や薄膜受動
孝子アレイ用等として特に有効で。

ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の半導体装置用絶縁基板を用いたＭ９Ｕマ
イクロモジュールの一具体例を示す断面図である。 １・・シリコン基板　２・・二酸化ケイ素膜３・・酸化
アルミニウム膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコン基板と、その表面上に直接形成した二酸
   化ケイ素膜からなる第１の絶縁体層と、二酸化ケイ素膜
   上に形成した酸化アルミニウム膜からなる第２の絶縁体
   層とを有することを特徴とする半導体装置用絶縁基板。
2. （２）二酸化ケイ素膜の膜厚が１０Å〜１０００Åであ
   ることを特徴とする、特許請求の範囲（１）項に記載の
   半導体装置用絶縁基板。
3. （３）酸化アルミニウム膜の膜厚が１×１０＾３Å〜５
   ×１０＾５Åであることを特徴とする、特許請求の範囲
   （１）項又は（２）項に記載の半導体装置用絶縁基板。