JP3457851B2 - 電子回路部品 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子回路部品に関
し、より詳細には、層間に高分子材料から成る絶縁膜を
有し、かつ超電導金属から成る電気配線用導電層を有す
る多層配線基板等の電子回路部品における電気配線用導
電層と絶縁膜との密着性の改善に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、超電導材料を利用したジョセフソ
ン素子が搭載される多層配線基板等の電子回路部品の電
気配線用導電層の形成に当たっては、電気絶縁性に優れ
たアルミナやムライト・シリコン等を使用した基板上に
比誘電率が３〜3.5 と比較的小さいポリイミド樹脂から
成る絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に蒸着法やスパッタ
リング法等の気相成長法による薄膜形成技術を用いて超
電導金属であるニオブ（Ｎｂ）から成る電気配線用導電
層を形成し、フォトリソグラフィ法により微細な配線パ
ターンを形成して、これら絶縁膜と電気配線用導電層と
を多層化することにより、高密度・高機能でかつ超電導
ジョセフソン集積回路素子の高速動作が可能となる多層
配線基板を得ることが行なわれている。 【０００３】しかしながら、近年の超電導ジョセフソン
素子の高速化に伴い、従来のポリイミド樹脂では比誘電
率が３〜3.5 程度と高く、また誘電体損失が20×10-5程
度と高いことから、信号の高速伝搬が困難になって超電
導ジョセフソン素子の高速動作が不可能になってしまう
という問題点が生じてきた。 【０００４】そこで、このような従来の多層配線基板の
欠点を解消するために、例えばセラミック基体上に比誘
電率が2.0 程度と小さく、かつ誘電体損失が７×10-6と
低い含フッ素重合体あるいは含フッ素脂肪族環構造重合
体から成る絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に蒸着法やス
パッタリング法等の気相成長法による薄膜形成技術を用
いて超電導金属から成る電気配線用導電層を形成し、フ
ォトリソグラフィ法により微細な配線パターンを形成し
て、これら絶縁膜と電気配線用導電層とを多層化するこ
とにより、高密度・高機能でかつ超電導ジョセフソン集
積回路素子の高速動作が可能となる多層配線基板を得る
ことが試みられている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、含フッ
素重合体あるいは含フッ素脂肪族環構造重合体等の高分
子材料から成る絶縁膜と超電導金属から成る電気配線用
導電層とを用いた多層配線基板では、含フッ素重合体あ
るいは含フッ素脂肪族環構造重合体から成る絶縁膜と超
電導金属から成る電気配線用導電層との密着強度が含フ
ッ素重合体あるいは含フッ素脂肪族環構造重合体を構成
する官能基と電気配線用導電層の超電導金属原子との結
合状態が熱的に不安定なことに起因して低いことから、
信頼性が低いものとなってしまうという問題点があっ
た。 【０００６】これに対し、本発明者等は上記問題点に鑑
み種々の実験を行なった結果、前記絶縁膜上に気相成長
法により銅（Ｃｕ）の下地金属層を形成し、次いでニオ
ブまたは窒化ニオブ（ＮｂＮ）の少なくとも１種から成
る電気配線用導電層を気相成長法により形成した後、フ
ォトリソグラフィ法により配線パターンを形成すること
により、絶縁膜と電気配線用導電層との密着性を向上し
得ることを知見した。 【０００７】本発明は上記知見に基づきなされたもので
あり、その目的は、絶縁膜と超電導金属から成る電気配
線用導電層との密着性が良好で、かつ絶縁膜の絶縁信頼
性に優れた電子回路部品を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の電子回路部品
は、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する下記化１〜化
４で表わされる含フッ素重合体の少なくとも１種から成
り、基体上にスピンコーティングし加熱処理して形成し
た、比誘電率が2.5以下の高分子材料から成る絶縁膜上
に、気相成長法による前記絶縁膜に対する密着強度が２
ｋｇ／ｍｍ２以上で厚さ0.01〜0.3μｍの銅から成る下
地金属層上に気相成長法によるニオブまたは窒化ニオブ
の少なくとも１種から成る主導電層および気相成長法に
よるアルミニウム・銅・窒化ニオブの少なくとも１種か
ら成る導電層被覆金属層を形成して成る電気配線用導電
層を形成したことを特徴とするものである。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【化１】【００１２】 【化２】 【００１３】 【化３】 【００１４】 【化４】 【００１５】本発明の電子回路部品によれば、主鎖に含
フッ素脂肪族環構造を有する上記化１〜化４で表わされ
る含フッ素重合体の少なくとも１種から成り、基体上に
スピンコーティングし加熱処理して形成した、高分子材
料から成る絶縁膜上に、気相成長法による超電導金属で
あるニオブまたは窒化ニオブの少なくとも１種から成る
主導電層の下地として気相成長法による銅から成る下地
金属層を形成したことから、気相成長法によるニオブま
たは窒化ニオブの導電層の絶縁膜に対する密着強度が１
ｋｇ／ｍｍ２程度であるのに対して、同じく気相成長法
による銅の絶縁膜に対する密着強度が２ｋｇ／ｍｍ２以
上と高いため、絶縁膜と、下地金属層・主導電層および
導電層被覆金属層から成る電気配線用導電層との密着性
が十分良好なものとなって信頼性の高い電子回路部品と
なる。 【００１６】銅から成る下地金属層の厚みは、0.01μｍ
未満では絶縁膜を積層して形成する際の樹脂キュア時な
どの熱によって主導体層の超電導金属と相互に拡散し、
主導体層が絶縁膜と直接接触する事態となって密着不良
を生じるおそれがある。他方、銅から成る下地金属層の
厚みが0.3μｍを超えると、例えば10ＧＨｚの正弦波の
高周波電気信号（論理回路での矩形波では３ＧＨｚ程度
に相当）を電気配線用導電層に伝送させた場合、伝搬す
る電磁波の一部分はスキンエフェクト（表皮効果）（こ
の場合は0.66μｍ程度）によって伝搬する電磁波の成分
の１／２以上が銅から成る下地金属層内を伝送すること
となり、銅から成る下地金属層の抵抗が主導電層よりも
大きいことから高周波電気信号が減衰してしまい、この
電子回路部品に搭載される超電導ジョセフソン素子が誤
動作するおそれがある。従って、銅から成る下地金属層
の厚みは0.01〜0.3μｍの範囲に特定される。 【００１７】また、本発明の電子回路部品によれば、絶
縁膜を含フッ素重合体、中でも、主鎖に含フッ素脂肪族
環構造を有する上記化１〜化４で表わされる含フッ素重
合体の少なくとも１種から成るものとした場合は、その
比誘電率が2.0と極めて低く、また誘電体損失が７×10
-6以下と小さく、さらに吸水率が0.1％以下と低いこと
から、Ｔpd＝（√εr）／Ｃより与えられる伝搬遅延時
間（Ｔpd）が47ｐｓ／ｃｍとなり、従来のポリイミド樹
脂（εr＝3.3）のＴpd＝60ｐｓ／ｃｍより小さくなって
素子間の動作を高速にでき、吸水率が0.1％以下と低い
ため電子動作環境での水分による誘電率の変化がなく安
定に動作する、高信頼性かつ高機能な電子回路部品とな
る。 【００１８】従って、本発明によれば、絶縁膜と超電導
金属であるニオブまたは窒化ニオブから成る電気配線用
導電層との密着性が良好で、かつ絶縁膜の絶縁信頼性に
優れた電子回路部品を得ることができる。 【００１９】 【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。 【００２０】図１は本発明の電子回路部品の実施の形態
の一例を示す断面図であり、同図において１はアルミナ
セラミックス等から成る絶縁基体、３は絶縁膜、５は下
地金属層、６は電気配線用導電層の主導体層である。 【００２１】絶縁基体１は、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ
3 ）・シリカ（ＳｉＯ2 ）等のセラミック原料粉末に適
当な溶剤・溶媒を添加混合して泥漿物を作り、これを従
来周知のドクターブレード法によりシート状となすとと
もに高温で焼成することにより製作される。 【００２２】絶縁基体１の上面には、従来周知のイオン
プレーティング法・スパッタリング法等の気相成長法に
よりアルミニウム（Ａｌ）等の金属から成る下層導体２
が形成され、その上から例えば主鎖に含フッ素脂肪族環
構造を有する上記化１〜化４で表わされる含フッ素重合
体の少なくとも１種から成る高分子材料をスピンコーテ
ィングし、加熱処理を行なうことにより絶縁膜３を形成
する。 【００２３】下地金属層５は銅から成ることにより、超
電導体である主導体層６のニオブまたは窒化ニオブに磁
性的な影響を与えて超電導特性を劣化させることもな
く、かつ絶縁層３との密着性に優れている。 【００２４】本発明の電子回路部品の絶縁膜３として適
用可能な高分子材料としては、比誘電率が2.5 以下の種
々の高分子材料を使用できるが、特に含フッ素重合体や
含フッ素脂肪族環構造重合体、中でも主鎖に含フッ素脂
肪族環構造を有する上記化１〜化４で表わされる含フッ
素重合体が好適である。 【００２５】含フッ素重合体あるいは主鎖に含フッ素脂
肪族環構造を有する上記化１〜化４で表わされる含フッ
素重合体は、比誘電率が低く、誘電体損失が小さく、吸
水率が低いことから、高速動作が可能で、かつ使用環境
による誘電率の変動がなく安定した動作が可能な電子回
路部品となる。 【００２６】次いで、フォトリソグラフィ法等により多
層構造とする場合の接続用ビアホール４等を形成する。 【００２７】次いで、絶縁膜３上に気相成長法により銅
から成る下地金属層５および超電導金属であるニオブま
たは窒化ニオブの少なくとも１種から成る主導体層６を
形成する。 【００２８】下地金属層５は銅から成ることにより、超
電導体である主導体６のニオブまたは窒化ニオブに磁性
的な影響を与えて超電導特性を劣化させることもなく、
かつ絶縁層３との密着性に優れている。 【００２９】また、電気配線用導電層の主導体層６はニ
オブまたは窒化ニオブの少なくとも１種から成ることに
より、高速な電気信号は超電導配線であるこの主導体層
６を伝送することから、導体の抵抗成分による信号レベ
ルの減衰がなく、素子を安定して動作させることができ
る。 【００３０】そして、その上からアルミニウム・銅・窒
化ニオブの少なくとも１種の金属から成る導電層被覆金
属層７を気相成長法により形成した後、フォトリソグラ
フィ法等により配線パターンを形成し、さらに絶縁膜３
と配線パターンを順次形成して積層することにより、本
発明の電子回路部品による多層配線基板とすることがで
きる。 【００３１】なお、本発明の電子回路部品における電気
配線用導電層は主に主導体層６によって構成されるが、
この主導体層６とともに下地金属層５および導電層被覆
金属層７を合わせて電気配線用導電層を構成しても電気
配線用導電層として機能せしめることができることはい
うまでもない。 【００３２】 【実施例】次に、実験例に基づき本発明の作用効果につ
いて説明する。 【００３３】（評価試料）厚さ0.635 ｍｍ、縦・横それ
ぞれ50ｍｍのアルナミセラミックスから成る絶縁基体表
面にスパッタリング法によりアルミニウムを１μｍの厚
さに成膜し、フォトリソグラフィ法により下層導体パタ
ーンを形成した。 【００３４】次いで、この絶縁基体および下層導体パタ
ーンの表面に環化ポリフッ化エチレン樹脂をスピンコー
ティングし、300 ℃で加熱処理を行なうことにより厚さ
３μｍの絶縁膜を形成した。 【００３５】次に、この上に銅を表１中に示す厚さに、
またニオブを１〜３μｍの厚さに、さらに銅を２〜３μ
ｍの厚さにスパッタリング法により連続成膜し、下地金
属層および電気配線用導電層および導電層被覆金属層を
形成した。 【００３６】その後、フォトリソグラフィ法により絶縁
基体１枚につき縦・横それぞれ１ｍｍの密着性評価用パ
ターンを１ｍｍ間隔で100 個形成したものを作製し、密
着性評価用試料とした。 【００３７】（密着性評価方法）これら密着性評価用試
料の密着性評価用パターンに、それぞれ直径0.2 ｍｍの
銅線を錫：鉛＝60：40の錫−鉛共晶半田を用いて絶縁基
体に対して垂直に接続した。 【００３８】次いで、密着強度測定器を用いてこれら銅
線を絶縁基体面に対して垂直方向に引っ張り、それぞれ
の密着強度を測定した。 【００３９】測定結果はｋｇ単位にて得られ、密着性評
価用パターンの寸法が縦・横それぞれ１ｍｍであること
から、各密着性評価用パターンについてｋｇ／ｍｍ2 単
位にて密着強度が得られた。そして、各密着性評価用試
料ごとに全密着性評価用パターンの密着強度の平均値を
求めてそれぞれの密着強度とした。ここで、電気配線用
導電層の密着性が高い信頼性の優れた電子回路部品を得
るための基準として、密着強度が２ｋｇ／ｍｍ2 以上の
ものを良好とした。 【００４０】また、前述のように、ニオブまたは窒化ニ
オブから成る電気配線用導電層を伝搬する電磁波（高周
波信号）の一部分は表皮効果により銅から成る下地金属
層内にも侵入するため、下地金属層の厚さが増すと下地
金属層内に侵入して銅の電気抵抗のために減衰する電磁
波の成分の割合が大きくなる。そこで、各評価用試料に
ついて10ＧＨｚの高周波電気信号を伝搬した場合におい
て下地金属層により減衰する電磁波の成分の割合を測定
し、その割合が１／２以下である場合を表皮効果による
影響が小さく良好であるとした。 【００４１】これらの結果を表１に示す。なお、表１に
おいて表皮効果の評価結果は、良好なものを○で表わし
た。 【００４２】 【表１】 【００４３】表１の結果から明らかなように、銅から成
る下地金属層を形成しなかった試料番号１および下地金
属層の厚さが0.01μｍ未満の試料番号２では、密着強度
は２ｋｇ／ｍｍ2 未満であり、実用化には不適なもので
あった。 【００４４】また、下地金属層の厚さが0.3 μｍを超え
る試料番号９〜11では、密着強度は良好であるものの表
皮効果により下地金属層のために減衰する電磁波の割合
が１／２を超えて大きくなって不良（×）となり、同じ
く実用化には不適なものであった。 【００４５】これに対し、本発明の電子回路部品である
試料番号３〜８では、いずれも密着強度が２ｋｇ／ｍｍ
2 以上と高く、絶縁膜に対する電気配線用導電層の密着
性が良好で信頼性に優れたものであり、かつ表皮効果に
よる下地金属層のための高周波電気信号の減衰が小さ
く、信号伝送特性についても良好なものであった。 【００４６】なお、本発明は上述の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更・改良を加えることは何ら差し支えない。
例えば、含フッ素重合体・含フッ素脂肪族環構造重合体
の一部の官能基に窒素（Ｎ）・硫黄（Ｓ）・燐（Ｐ）等
を含有するアルキル基等を付加してもよい。 【００４７】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の電子回路部
品によれば、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する上記
化１〜化４で表わされる含フッ素重合体の少なくとも１
種から成り、基体上にスピンコーティングし加熱処理し
て形成した、高分子材料から成る絶縁膜上に気相成長法
による超電導金属であるニオブまたは窒化ニオブの少な
くとも１種から成る主導電層の下地として銅から成る下
地金属層を形成したことから、気相成長法によるニオブ
または窒化ニオブの導電層の絶縁膜に対する密着強度が
１ｋｇ／ｍｍ２程度であるのに対して、同じく気相成長
法による銅の絶縁膜に対する密着強度が２ｋｇ／ｍｍ２
以上と高いため、絶縁膜と、下地金属層・主導電層およ
び導電層被覆金属層から成る電気配線用導電層との密着
性を十分良好な程度に向上させることができ、その結
果、高密度かつ高機能な超電導配線を有した電子回路部
品を得ることができた。 【００４８】また、本発明の電子回路部品によれば、絶
縁膜を含フッ素重合体、中でも主鎖に含フッ素脂肪族環
構造を有する上記化１〜化４で表わされる含フッ素重合
体の少なくとも１種から成るものとしたことから高速な
信号を伝送し、かつ使用環境における水分の影響を受け
ることなく素子を安定して動作させることが可能な電子
回路部品を得ることができた。 【００４９】従って、本発明によれば、絶縁膜と超電導
金属であるニオブまたは窒化ニオブから成る電気配線用
導電層との密着性が良好で、かつ絶縁膜の絶縁信頼性に
優れた電子回路部品を提供することができた。
し、より詳細には、層間に高分子材料から成る絶縁膜を
有し、かつ超電導金属から成る電気配線用導電層を有す
る多層配線基板等の電子回路部品における電気配線用導
電層と絶縁膜との密着性の改善に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、超電導材料を利用したジョセフソ
ン素子が搭載される多層配線基板等の電子回路部品の電
気配線用導電層の形成に当たっては、電気絶縁性に優れ
たアルミナやムライト・シリコン等を使用した基板上に
比誘電率が３〜3.5 と比較的小さいポリイミド樹脂から
成る絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に蒸着法やスパッタ
リング法等の気相成長法による薄膜形成技術を用いて超
電導金属であるニオブ（Ｎｂ）から成る電気配線用導電
層を形成し、フォトリソグラフィ法により微細な配線パ
ターンを形成して、これら絶縁膜と電気配線用導電層と
を多層化することにより、高密度・高機能でかつ超電導
ジョセフソン集積回路素子の高速動作が可能となる多層
配線基板を得ることが行なわれている。 【０００３】しかしながら、近年の超電導ジョセフソン
素子の高速化に伴い、従来のポリイミド樹脂では比誘電
率が３〜3.5 程度と高く、また誘電体損失が20×10-5程
度と高いことから、信号の高速伝搬が困難になって超電
導ジョセフソン素子の高速動作が不可能になってしまう
という問題点が生じてきた。 【０００４】そこで、このような従来の多層配線基板の
欠点を解消するために、例えばセラミック基体上に比誘
電率が2.0 程度と小さく、かつ誘電体損失が７×10-6と
低い含フッ素重合体あるいは含フッ素脂肪族環構造重合
体から成る絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に蒸着法やス
パッタリング法等の気相成長法による薄膜形成技術を用
いて超電導金属から成る電気配線用導電層を形成し、フ
ォトリソグラフィ法により微細な配線パターンを形成し
て、これら絶縁膜と電気配線用導電層とを多層化するこ
とにより、高密度・高機能でかつ超電導ジョセフソン集
積回路素子の高速動作が可能となる多層配線基板を得る
ことが試みられている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、含フッ
素重合体あるいは含フッ素脂肪族環構造重合体等の高分
子材料から成る絶縁膜と超電導金属から成る電気配線用
導電層とを用いた多層配線基板では、含フッ素重合体あ
るいは含フッ素脂肪族環構造重合体から成る絶縁膜と超
電導金属から成る電気配線用導電層との密着強度が含フ
ッ素重合体あるいは含フッ素脂肪族環構造重合体を構成
する官能基と電気配線用導電層の超電導金属原子との結
合状態が熱的に不安定なことに起因して低いことから、
信頼性が低いものとなってしまうという問題点があっ
た。 【０００６】これに対し、本発明者等は上記問題点に鑑
み種々の実験を行なった結果、前記絶縁膜上に気相成長
法により銅（Ｃｕ）の下地金属層を形成し、次いでニオ
ブまたは窒化ニオブ（ＮｂＮ）の少なくとも１種から成
る電気配線用導電層を気相成長法により形成した後、フ
ォトリソグラフィ法により配線パターンを形成すること
により、絶縁膜と電気配線用導電層との密着性を向上し
得ることを知見した。 【０００７】本発明は上記知見に基づきなされたもので
あり、その目的は、絶縁膜と超電導金属から成る電気配
線用導電層との密着性が良好で、かつ絶縁膜の絶縁信頼
性に優れた電子回路部品を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の電子回路部品
は、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する下記化１〜化
４で表わされる含フッ素重合体の少なくとも１種から成
り、基体上にスピンコーティングし加熱処理して形成し
た、比誘電率が2.5以下の高分子材料から成る絶縁膜上
に、気相成長法による前記絶縁膜に対する密着強度が２
ｋｇ／ｍｍ２以上で厚さ0.01〜0.3μｍの銅から成る下
地金属層上に気相成長法によるニオブまたは窒化ニオブ
の少なくとも１種から成る主導電層および気相成長法に
よるアルミニウム・銅・窒化ニオブの少なくとも１種か
ら成る導電層被覆金属層を形成して成る電気配線用導電
層を形成したことを特徴とするものである。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【化１】【００１２】 【化２】 【００１３】 【化３】 【００１４】 【化４】 【００１５】本発明の電子回路部品によれば、主鎖に含
フッ素脂肪族環構造を有する上記化１〜化４で表わされ
る含フッ素重合体の少なくとも１種から成り、基体上に
スピンコーティングし加熱処理して形成した、高分子材
料から成る絶縁膜上に、気相成長法による超電導金属で
あるニオブまたは窒化ニオブの少なくとも１種から成る
主導電層の下地として気相成長法による銅から成る下地
金属層を形成したことから、気相成長法によるニオブま
たは窒化ニオブの導電層の絶縁膜に対する密着強度が１
ｋｇ／ｍｍ２程度であるのに対して、同じく気相成長法
による銅の絶縁膜に対する密着強度が２ｋｇ／ｍｍ２以
上と高いため、絶縁膜と、下地金属層・主導電層および
導電層被覆金属層から成る電気配線用導電層との密着性
が十分良好なものとなって信頼性の高い電子回路部品と
なる。 【００１６】銅から成る下地金属層の厚みは、0.01μｍ
未満では絶縁膜を積層して形成する際の樹脂キュア時な
どの熱によって主導体層の超電導金属と相互に拡散し、
主導体層が絶縁膜と直接接触する事態となって密着不良
を生じるおそれがある。他方、銅から成る下地金属層の
厚みが0.3μｍを超えると、例えば10ＧＨｚの正弦波の
高周波電気信号（論理回路での矩形波では３ＧＨｚ程度
に相当）を電気配線用導電層に伝送させた場合、伝搬す
る電磁波の一部分はスキンエフェクト（表皮効果）（こ
の場合は0.66μｍ程度）によって伝搬する電磁波の成分
の１／２以上が銅から成る下地金属層内を伝送すること
となり、銅から成る下地金属層の抵抗が主導電層よりも
大きいことから高周波電気信号が減衰してしまい、この
電子回路部品に搭載される超電導ジョセフソン素子が誤
動作するおそれがある。従って、銅から成る下地金属層
の厚みは0.01〜0.3μｍの範囲に特定される。 【００１７】また、本発明の電子回路部品によれば、絶
縁膜を含フッ素重合体、中でも、主鎖に含フッ素脂肪族
環構造を有する上記化１〜化４で表わされる含フッ素重
合体の少なくとも１種から成るものとした場合は、その
比誘電率が2.0と極めて低く、また誘電体損失が７×10
-6以下と小さく、さらに吸水率が0.1％以下と低いこと
から、Ｔpd＝（√εr）／Ｃより与えられる伝搬遅延時
間（Ｔpd）が47ｐｓ／ｃｍとなり、従来のポリイミド樹
脂（εr＝3.3）のＴpd＝60ｐｓ／ｃｍより小さくなって
素子間の動作を高速にでき、吸水率が0.1％以下と低い
ため電子動作環境での水分による誘電率の変化がなく安
定に動作する、高信頼性かつ高機能な電子回路部品とな
る。 【００１８】従って、本発明によれば、絶縁膜と超電導
金属であるニオブまたは窒化ニオブから成る電気配線用
導電層との密着性が良好で、かつ絶縁膜の絶縁信頼性に
優れた電子回路部品を得ることができる。 【００１９】 【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。 【００２０】図１は本発明の電子回路部品の実施の形態
の一例を示す断面図であり、同図において１はアルミナ
セラミックス等から成る絶縁基体、３は絶縁膜、５は下
地金属層、６は電気配線用導電層の主導体層である。 【００２１】絶縁基体１は、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ
3 ）・シリカ（ＳｉＯ2 ）等のセラミック原料粉末に適
当な溶剤・溶媒を添加混合して泥漿物を作り、これを従
来周知のドクターブレード法によりシート状となすとと
もに高温で焼成することにより製作される。 【００２２】絶縁基体１の上面には、従来周知のイオン
プレーティング法・スパッタリング法等の気相成長法に
よりアルミニウム（Ａｌ）等の金属から成る下層導体２
が形成され、その上から例えば主鎖に含フッ素脂肪族環
構造を有する上記化１〜化４で表わされる含フッ素重合
体の少なくとも１種から成る高分子材料をスピンコーテ
ィングし、加熱処理を行なうことにより絶縁膜３を形成
する。 【００２３】下地金属層５は銅から成ることにより、超
電導体である主導体層６のニオブまたは窒化ニオブに磁
性的な影響を与えて超電導特性を劣化させることもな
く、かつ絶縁層３との密着性に優れている。 【００２４】本発明の電子回路部品の絶縁膜３として適
用可能な高分子材料としては、比誘電率が2.5 以下の種
々の高分子材料を使用できるが、特に含フッ素重合体や
含フッ素脂肪族環構造重合体、中でも主鎖に含フッ素脂
肪族環構造を有する上記化１〜化４で表わされる含フッ
素重合体が好適である。 【００２５】含フッ素重合体あるいは主鎖に含フッ素脂
肪族環構造を有する上記化１〜化４で表わされる含フッ
素重合体は、比誘電率が低く、誘電体損失が小さく、吸
水率が低いことから、高速動作が可能で、かつ使用環境
による誘電率の変動がなく安定した動作が可能な電子回
路部品となる。 【００２６】次いで、フォトリソグラフィ法等により多
層構造とする場合の接続用ビアホール４等を形成する。 【００２７】次いで、絶縁膜３上に気相成長法により銅
から成る下地金属層５および超電導金属であるニオブま
たは窒化ニオブの少なくとも１種から成る主導体層６を
形成する。 【００２８】下地金属層５は銅から成ることにより、超
電導体である主導体６のニオブまたは窒化ニオブに磁性
的な影響を与えて超電導特性を劣化させることもなく、
かつ絶縁層３との密着性に優れている。 【００２９】また、電気配線用導電層の主導体層６はニ
オブまたは窒化ニオブの少なくとも１種から成ることに
より、高速な電気信号は超電導配線であるこの主導体層
６を伝送することから、導体の抵抗成分による信号レベ
ルの減衰がなく、素子を安定して動作させることができ
る。 【００３０】そして、その上からアルミニウム・銅・窒
化ニオブの少なくとも１種の金属から成る導電層被覆金
属層７を気相成長法により形成した後、フォトリソグラ
フィ法等により配線パターンを形成し、さらに絶縁膜３
と配線パターンを順次形成して積層することにより、本
発明の電子回路部品による多層配線基板とすることがで
きる。 【００３１】なお、本発明の電子回路部品における電気
配線用導電層は主に主導体層６によって構成されるが、
この主導体層６とともに下地金属層５および導電層被覆
金属層７を合わせて電気配線用導電層を構成しても電気
配線用導電層として機能せしめることができることはい
うまでもない。 【００３２】 【実施例】次に、実験例に基づき本発明の作用効果につ
いて説明する。 【００３３】（評価試料）厚さ0.635 ｍｍ、縦・横それ
ぞれ50ｍｍのアルナミセラミックスから成る絶縁基体表
面にスパッタリング法によりアルミニウムを１μｍの厚
さに成膜し、フォトリソグラフィ法により下層導体パタ
ーンを形成した。 【００３４】次いで、この絶縁基体および下層導体パタ
ーンの表面に環化ポリフッ化エチレン樹脂をスピンコー
ティングし、300 ℃で加熱処理を行なうことにより厚さ
３μｍの絶縁膜を形成した。 【００３５】次に、この上に銅を表１中に示す厚さに、
またニオブを１〜３μｍの厚さに、さらに銅を２〜３μ
ｍの厚さにスパッタリング法により連続成膜し、下地金
属層および電気配線用導電層および導電層被覆金属層を
形成した。 【００３６】その後、フォトリソグラフィ法により絶縁
基体１枚につき縦・横それぞれ１ｍｍの密着性評価用パ
ターンを１ｍｍ間隔で100 個形成したものを作製し、密
着性評価用試料とした。 【００３７】（密着性評価方法）これら密着性評価用試
料の密着性評価用パターンに、それぞれ直径0.2 ｍｍの
銅線を錫：鉛＝60：40の錫−鉛共晶半田を用いて絶縁基
体に対して垂直に接続した。 【００３８】次いで、密着強度測定器を用いてこれら銅
線を絶縁基体面に対して垂直方向に引っ張り、それぞれ
の密着強度を測定した。 【００３９】測定結果はｋｇ単位にて得られ、密着性評
価用パターンの寸法が縦・横それぞれ１ｍｍであること
から、各密着性評価用パターンについてｋｇ／ｍｍ2 単
位にて密着強度が得られた。そして、各密着性評価用試
料ごとに全密着性評価用パターンの密着強度の平均値を
求めてそれぞれの密着強度とした。ここで、電気配線用
導電層の密着性が高い信頼性の優れた電子回路部品を得
るための基準として、密着強度が２ｋｇ／ｍｍ2 以上の
ものを良好とした。 【００４０】また、前述のように、ニオブまたは窒化ニ
オブから成る電気配線用導電層を伝搬する電磁波（高周
波信号）の一部分は表皮効果により銅から成る下地金属
層内にも侵入するため、下地金属層の厚さが増すと下地
金属層内に侵入して銅の電気抵抗のために減衰する電磁
波の成分の割合が大きくなる。そこで、各評価用試料に
ついて10ＧＨｚの高周波電気信号を伝搬した場合におい
て下地金属層により減衰する電磁波の成分の割合を測定
し、その割合が１／２以下である場合を表皮効果による
影響が小さく良好であるとした。 【００４１】これらの結果を表１に示す。なお、表１に
おいて表皮効果の評価結果は、良好なものを○で表わし
た。 【００４２】 【表１】 【００４３】表１の結果から明らかなように、銅から成
る下地金属層を形成しなかった試料番号１および下地金
属層の厚さが0.01μｍ未満の試料番号２では、密着強度
は２ｋｇ／ｍｍ2 未満であり、実用化には不適なもので
あった。 【００４４】また、下地金属層の厚さが0.3 μｍを超え
る試料番号９〜11では、密着強度は良好であるものの表
皮効果により下地金属層のために減衰する電磁波の割合
が１／２を超えて大きくなって不良（×）となり、同じ
く実用化には不適なものであった。 【００４５】これに対し、本発明の電子回路部品である
試料番号３〜８では、いずれも密着強度が２ｋｇ／ｍｍ
2 以上と高く、絶縁膜に対する電気配線用導電層の密着
性が良好で信頼性に優れたものであり、かつ表皮効果に
よる下地金属層のための高周波電気信号の減衰が小さ
く、信号伝送特性についても良好なものであった。 【００４６】なお、本発明は上述の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更・改良を加えることは何ら差し支えない。
例えば、含フッ素重合体・含フッ素脂肪族環構造重合体
の一部の官能基に窒素（Ｎ）・硫黄（Ｓ）・燐（Ｐ）等
を含有するアルキル基等を付加してもよい。 【００４７】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の電子回路部
品によれば、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する上記
化１〜化４で表わされる含フッ素重合体の少なくとも１
種から成り、基体上にスピンコーティングし加熱処理し
て形成した、高分子材料から成る絶縁膜上に気相成長法
による超電導金属であるニオブまたは窒化ニオブの少な
くとも１種から成る主導電層の下地として銅から成る下
地金属層を形成したことから、気相成長法によるニオブ
または窒化ニオブの導電層の絶縁膜に対する密着強度が
１ｋｇ／ｍｍ２程度であるのに対して、同じく気相成長
法による銅の絶縁膜に対する密着強度が２ｋｇ／ｍｍ２
以上と高いため、絶縁膜と、下地金属層・主導電層およ
び導電層被覆金属層から成る電気配線用導電層との密着
性を十分良好な程度に向上させることができ、その結
果、高密度かつ高機能な超電導配線を有した電子回路部
品を得ることができた。 【００４８】また、本発明の電子回路部品によれば、絶
縁膜を含フッ素重合体、中でも主鎖に含フッ素脂肪族環
構造を有する上記化１〜化４で表わされる含フッ素重合
体の少なくとも１種から成るものとしたことから高速な
信号を伝送し、かつ使用環境における水分の影響を受け
ることなく素子を安定して動作させることが可能な電子
回路部品を得ることができた。 【００４９】従って、本発明によれば、絶縁膜と超電導
金属であるニオブまたは窒化ニオブから成る電気配線用
導電層との密着性が良好で、かつ絶縁膜の絶縁信頼性に
優れた電子回路部品を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子回路部品の実施の形態の一例を示
す断面図である。 【符号の説明】 ３・・・・・絶縁膜 ５・・・・・下地金属層 ６・・・・・電気配線用配線層の主導体層
す断面図である。 【符号の説明】 ３・・・・・絶縁膜 ５・・・・・下地金属層 ６・・・・・電気配線用配線層の主導体層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０５Ｋ 1/09 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｍ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 39/00 ZAA
H01L 21/312
H01L 21/3205
H01L 27/01 301
H05K 1/03 610
H05K 1/09
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する下
記化１〜化４で表わされる含フッ素重合体の少なくとも
１種から成り、基体上にスピンコーティングし加熱処理
して形成した、比誘電率が２．５以下の高分子材料から
成る絶縁膜上に、気相成長法による前記絶縁膜に対する
密着強度が２ｋｇ／ｍｍ２以上で厚さ０．０１〜０．３
μｍの銅から成る下地金属層上に気相成長法によるニオ
ブまたは窒化ニオブの少なくとも１種から成る主導電層
および気相成長法によるアルミニウム・銅・窒化ニオブ
の少なくとも１種から成る導電層被覆金属層を形成して
成る電気配線用導電層を形成したことを特徴とする電子
回路部品。 【化１】【化２】 【化３】 【化４】
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| US09/106,192 US6060664A (en) | 1997-06-30 | 1998-06-26 | Electronic circuit component |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17486197A JP3457851B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 電子回路部品 |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17486197A Expired - Fee Related JP3457851B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 電子回路部品 |
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| JP2004507188A (ja) * | 2000-08-24 | 2004-03-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 識別トランスポンダ |
| US7615385B2 (en) | 2006-09-20 | 2009-11-10 | Hypres, Inc | Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics |
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| US9865795B1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-01-09 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Process for fabrication of superconducting vias for electrical connection to groundplane in cryogenic detectors |
| US10651362B2 (en) * | 2017-09-26 | 2020-05-12 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Method of forming superconducting apparatus including superconducting layers and traces |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1998
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH1126819A (ja) | 1999-01-29 |
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