JPH0223639A - 電子装置 - Google Patents
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- JPH0223639A JPH0223639A JP17259488A JP17259488A JPH0223639A JP H0223639 A JPH0223639 A JP H0223639A JP 17259488 A JP17259488 A JP 17259488A JP 17259488 A JP17259488 A JP 17259488A JP H0223639 A JPH0223639 A JP H0223639A
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Classifications
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
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。
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〕
半導体装置搭載用多層回路基板、より詳しくは、ダイヤ
モンドの絶縁性と放熱特性とを利用したダイヤモンドの
多層回路基板に関し、 従来よりも熱伝導率の高い多層回路基板を提供し、かつ
極めて高い素子実装密度の高性能電子機器に適する多層
回路基板を提供することを目的とし、 気相合成法によって作製されたダイヤモンド下地基板と
、該下地基板の表面上に形成された多層配線と、これら
多層配線の間にあって気相合成法によって形成されたダ
イヤモンドの層間絶縁層とからなることを特徴とするダ
イヤモンド多層回路基板に構成する。
モンドの絶縁性と放熱特性とを利用したダイヤモンドの
多層回路基板に関し、 従来よりも熱伝導率の高い多層回路基板を提供し、かつ
極めて高い素子実装密度の高性能電子機器に適する多層
回路基板を提供することを目的とし、 気相合成法によって作製されたダイヤモンド下地基板と
、該下地基板の表面上に形成された多層配線と、これら
多層配線の間にあって気相合成法によって形成されたダ
イヤモンドの層間絶縁層とからなることを特徴とするダ
イヤモンド多層回路基板に構成する。
本発明は、半導体装置搭載用多層回路基板、より詳しく
は、ダイヤモンドの絶縁性と放熱特性とを利用したダイ
ヤモンドの多層回路基板に関する。
は、ダイヤモンドの絶縁性と放熱特性とを利用したダイ
ヤモンドの多層回路基板に関する。
科学技術計算用の超高速コンピュータ(いわゆるスーパ
ーコンピュータ)等の高性能電子機器では、その性能を
上げるために、半導体素子(装置)を高密度に実装しな
ければならず、素子の発熱が多くなり、この発熱をいか
に逃がす(放熱する)かが重要な問題である。
ーコンピュータ)等の高性能電子機器では、その性能を
上げるために、半導体素子(装置)を高密度に実装しな
ければならず、素子の発熱が多くなり、この発熱をいか
に逃がす(放熱する)かが重要な問題である。
従来、半導体素子を直接載せる基板(多層回路基板)に
はアルミナ(熱伝導率20W/mK)製が多く、それよ
りも熱伝導率の高い窒化アルミナや炭化珪素(熱伝導率
200W/mK)製を、近年、用いるようにもなってき
た。
はアルミナ(熱伝導率20W/mK)製が多く、それよ
りも熱伝導率の高い窒化アルミナや炭化珪素(熱伝導率
200W/mK)製を、近年、用いるようにもなってき
た。
現状では、さらに熱伝導率の高い材料で作られた回路基
板が求められている。
板が求められている。
また、高性能電子機器における実装では、放熱の他に半
導体素子間の高密度配線も考慮する必要がある。従来は
放熱サイドと配線サイドを素子に対して分離する方法(
例えば、素子の表側を配線サイドとし裏側から冷却する
)を採用することが多く、この場合には、実装形態がた
いへん複雑となる欠点があった。
導体素子間の高密度配線も考慮する必要がある。従来は
放熱サイドと配線サイドを素子に対して分離する方法(
例えば、素子の表側を配線サイドとし裏側から冷却する
)を採用することが多く、この場合には、実装形態がた
いへん複雑となる欠点があった。
本発明の目的は、従来よりも熱伝導率の高い多層回路基
板を提供し、かつ極めて高い素子実装密度の高性能電子
機器に適する多層回路基板を提供することである。
板を提供し、かつ極めて高い素子実装密度の高性能電子
機器に適する多層回路基板を提供することである。
上述の目的が、気相合成法によって作製されたダイヤモ
ンド下地基板と、該下地基板の表面上に形成された多層
配線と、これら多層配線の間にあって気相合成法によっ
て形成されたダイヤモンドの層間絶縁層とからなること
を特徴とするダイヤモンド多層回路基板によって達成さ
れる。
ンド下地基板と、該下地基板の表面上に形成された多層
配線と、これら多層配線の間にあって気相合成法によっ
て形成されたダイヤモンドの層間絶縁層とからなること
を特徴とするダイヤモンド多層回路基板によって達成さ
れる。
ダイヤモンドは、その熱伝導率が2,0OOW/mKと
窒化アルミや炭化珪素の10倍、冬さらに銅の4倍にも
相当するほど大きいので、放熱性の優れた多層回路基板
が得られる。また、ダイモンドは絶縁性も優れ、かつ低
誘導率(5〜6)であるので、これらの点からも多層回
路基板として望ましい。
窒化アルミや炭化珪素の10倍、冬さらに銅の4倍にも
相当するほど大きいので、放熱性の優れた多層回路基板
が得られる。また、ダイモンドは絶縁性も優れ、かつ低
誘導率(5〜6)であるので、これらの点からも多層回
路基板として望ましい。
以下、添付図面を参照して本発明の実施態様例によって
本発明をより詳しく説明する。
本発明をより詳しく説明する。
第1図は本発明に係るダイヤモンド多層回路基板の部分
断面図であり、該多層回路基板はダイヤモンド下地基板
1と、配線層2. 3. 4および5と、ダイヤモンド
層間絶縁層6.7および8とからなる。
断面図であり、該多層回路基板はダイヤモンド下地基板
1と、配線層2. 3. 4および5と、ダイヤモンド
層間絶縁層6.7および8とからなる。
下地基板1および層間絶縁層6. 7. 8はダイヤモ
ンドの気相合成法で作られる膜であり、特に本出願人が
特願昭62−83318号および62−220437号
の特許出願にて提案したダイヤモンドの気相合成方法(
以下、直流プラズマジェットCVD法と呼ぶ)を用いて
製膜するのが好ましい。この直流プラズマジェッ)CV
D法においては、反応ガス(炭化水素ガスおよび水素ガ
ス)を直流アーク放電によりプラズマジェットとして噴
出させ、これを冷却した適切な基板にぶつけて、ダイヤ
モンドを基板上に高速に合成させることができる。
ンドの気相合成法で作られる膜であり、特に本出願人が
特願昭62−83318号および62−220437号
の特許出願にて提案したダイヤモンドの気相合成方法(
以下、直流プラズマジェットCVD法と呼ぶ)を用いて
製膜するのが好ましい。この直流プラズマジェッ)CV
D法においては、反応ガス(炭化水素ガスおよび水素ガ
ス)を直流アーク放電によりプラズマジェットとして噴
出させ、これを冷却した適切な基板にぶつけて、ダイヤ
モンドを基板上に高速に合成させることができる。
多層配線2. 3. 4はダイヤモンド層間絶縁層6、
7. 8によって被覆されることになるので、モリブ
デン(L) 、タングステン(W)、これら金属のシリ
サイドなど高融点導体材料で作られる。
7. 8によって被覆されることになるので、モリブ
デン(L) 、タングステン(W)、これら金属のシリ
サイドなど高融点導体材料で作られる。
そして、最上層の配線5は素子との接続が容易にかつ確
実にできるように金(Au) 、アルミニウム(A1)
などの金属で作られるのが好ましく、例えば、第1図に
示すように、チタン(TI)層5A、白金(pt)層5
BおよびAu層5Cの三層構造の密着力の高い配線5と
することができる。
実にできるように金(Au) 、アルミニウム(A1)
などの金属で作られるのが好ましく、例えば、第1図に
示すように、チタン(TI)層5A、白金(pt)層5
BおよびAu層5Cの三層構造の密着力の高い配線5と
することができる。
本発明に係る多層回路基板が次のようにして直流プラズ
マジェッ)CVD装置(第2図)を用いて次のように製
造される。
マジェッ)CVD装置(第2図)を用いて次のように製
造される。
この直流プラズマジェッ)CVD装置は、真空ポンプ(
図示せず)の排気系につながった排気管11を有するチ
ャンバ12の内部に、プラズマトーチ13、基板ホルダ
14および基板マニニプレーク15を備えている。プラ
ズマトーチ13はアークを発生させる直流電源16に接
続され、原料ガスの導入管17および冷却水用管18が
取付けられ、さらに、チャンバ12の天井からトーチマ
ニュプレーク19によって可動に投首されている。
図示せず)の排気系につながった排気管11を有するチ
ャンバ12の内部に、プラズマトーチ13、基板ホルダ
14および基板マニニプレーク15を備えている。プラ
ズマトーチ13はアークを発生させる直流電源16に接
続され、原料ガスの導入管17および冷却水用管18が
取付けられ、さらに、チャンバ12の天井からトーチマ
ニュプレーク19によって可動に投首されている。
プラズマトーチ13の下方にある基板ホルダ14は冷却
水用管21が取付けられかつその下の基板マニュプレー
タ15によって前後・左右・上下方向に移動可能となっ
ている。
水用管21が取付けられかつその下の基板マニュプレー
タ15によって前後・左右・上下方向に移動可能となっ
ている。
まず、上述した直流プラズマジェッ)CVD装置(第2
図)の基板ホルダ14の上にシリコン基板(50x50
xl舶)22を搭載した。チャンバ12内部を排気して
から原料ガスとして水素ガス(50A/m1n)および
メタンガス(0,84! /m1n)を導入管17を通
してプラズマトーチ13へ流し、チャンバ12内圧力を
減圧状態(50Torr)に維持した。
図)の基板ホルダ14の上にシリコン基板(50x50
xl舶)22を搭載した。チャンバ12内部を排気して
から原料ガスとして水素ガス(50A/m1n)および
メタンガス(0,84! /m1n)を導入管17を通
してプラズマトーチ13へ流し、チャンバ12内圧力を
減圧状態(50Torr)に維持した。
直流電源16よりプラズマトーチ13の陽極および陰極
(図示せず)間に直流電流(5kW)を流してアークを
発生させ、プラズマジェット24を発生させた。シリコ
ン基板22とプラズマトーチ13との距離を一定(40
+nm)に保って、基板マニュプレータ15によって前
後・左右に移動させながらダイヤモンド膜をシリコン基
板22上に合成く形成した)。合成時間20時間で厚さ
1.2mmのダイヤモンド膜を作製した。そして、CV
D装置から取出し、YへGレーダによってダイヤモンド
膜を所定寸法(40X 40 mm )にカットし、シ
リコン基板22よりはがし、ダイヤモンド表面を研摩し
してダイヤモンド下地基板1 (40X40 X 1
. Omm)を得た。
(図示せず)間に直流電流(5kW)を流してアークを
発生させ、プラズマジェット24を発生させた。シリコ
ン基板22とプラズマトーチ13との距離を一定(40
+nm)に保って、基板マニュプレータ15によって前
後・左右に移動させながらダイヤモンド膜をシリコン基
板22上に合成く形成した)。合成時間20時間で厚さ
1.2mmのダイヤモンド膜を作製した。そして、CV
D装置から取出し、YへGレーダによってダイヤモンド
膜を所定寸法(40X 40 mm )にカットし、シ
リコン基板22よりはがし、ダイヤモンド表面を研摩し
してダイヤモンド下地基板1 (40X40 X 1
. Omm)を得た。
次に、第3A図に示すように、ダイヤモンド下地基板1
上に真空蒸着(又はスパッタリング)によってW層(厚
さ5馳)を全面形成し、フォトリングラフイーによって
所定配線パターン(線幅20μ、線間隙125ja)の
第1配線2を形成した。
上に真空蒸着(又はスパッタリング)によってW層(厚
さ5馳)を全面形成し、フォトリングラフイーによって
所定配線パターン(線幅20μ、線間隙125ja)の
第1配線2を形成した。
そして、再び直流プラズマジェッ)CVD装置内にセッ
トして、第3B図に示すように、第1配線2を覆うよう
に下地基板1を含必全面に上述した直流プラズマジェッ
トCVD法によってダイヤモンド膜(厚さ50廂)の第
1層間絶縁層6を形成した。このときのダイヤモンドの
製膜条件は、メタンガスを0.5β/min 、そして
、基板・トーチ間距離を50mmとした他は同じにして
、下地基板のダイヤモンド結晶粒よりも細かいダイヤモ
ンド膜が得られた。そして、配線相互間のコンタクトを
とるためのバイアホールの位置にYAGレーザを酸素含
有雰囲気下で照射してその部分を焼失させて、バイアホ
ール9を形成した。このときに、バイアホールの表面は
グラファイト化されて導電性を有するので、都合良い。
トして、第3B図に示すように、第1配線2を覆うよう
に下地基板1を含必全面に上述した直流プラズマジェッ
トCVD法によってダイヤモンド膜(厚さ50廂)の第
1層間絶縁層6を形成した。このときのダイヤモンドの
製膜条件は、メタンガスを0.5β/min 、そして
、基板・トーチ間距離を50mmとした他は同じにして
、下地基板のダイヤモンド結晶粒よりも細かいダイヤモ
ンド膜が得られた。そして、配線相互間のコンタクトを
とるためのバイアホールの位置にYAGレーザを酸素含
有雰囲気下で照射してその部分を焼失させて、バイアホ
ール9を形成した。このときに、バイアホールの表面は
グラファイト化されて導電性を有するので、都合良い。
第3C図に示すように、上述したW配線形成、ダイヤモ
ンド層間絶縁層形成およびバイアホール形成を繰り返し
て、第2配線3、第2層間絶縁層7、第3配線4、第3
層間絶縁層8およびパイヤホール10を形成した。
ンド層間絶縁層形成およびバイアホール形成を繰り返し
て、第2配線3、第2層間絶縁層7、第3配線4、第3
層間絶縁層8およびパイヤホール10を形成した。
次に、最上層の配線5として、第1図に示すように、T
1層(0,5r厚)5A、Pt層(1gn厚)5Bおよ
びAu層(5r厚)5Cの三層構造配線を公知の方法で
形成した。配線5として別な層構造でも形成できる。こ
のようにして本発明に係るダイヤモンド多層回路基板が
得られた。
1層(0,5r厚)5A、Pt層(1gn厚)5Bおよ
びAu層(5r厚)5Cの三層構造配線を公知の方法で
形成した。配線5として別な層構造でも形成できる。こ
のようにして本発明に係るダイヤモンド多層回路基板が
得られた。
作成した多層回路基板31をマルチチップキャリアに応
用した例を第4図に示す。この場合には、ダイヤモンド
多層回路基板(40X40 X 1.15mm) 31
の表面に半導体素子チップ(5×5ωmサイズ)32を
複数個(9個)AH−5uはんだでグイボンディングし
、チップ32のパッドと回路基板31の最上層配線とを
ワイヤー33(AIワイヤ〉で接続した。
用した例を第4図に示す。この場合には、ダイヤモンド
多層回路基板(40X40 X 1.15mm) 31
の表面に半導体素子チップ(5×5ωmサイズ)32を
複数個(9個)AH−5uはんだでグイボンディングし
、チップ32のパッドと回路基板31の最上層配線とを
ワイヤー33(AIワイヤ〉で接続した。
チップを保護するために、アルミ製キャップ34が取付
けられ、そして接続のためにピン(Be −Cu製、2
.5 mmピッチで2列に、計128本)35が付けら
れていた。
けられ、そして接続のためにピン(Be −Cu製、2
.5 mmピッチで2列に、計128本)35が付けら
れていた。
得られたダイヤモンド多層回路基板の熱抵抗を調べたと
ころ、従来の同様な構成の多層回路基板と比較して、下
地基板にアルミナを、層間絶縁層に誘電体ガラスを用い
た基板の約1780と、また、下地基板にSicを、層
間絶縁層にシリカガラスを用いた基板の約176と小さ
く、極めて放熱効果の高いことがわかった。
ころ、従来の同様な構成の多層回路基板と比較して、下
地基板にアルミナを、層間絶縁層に誘電体ガラスを用い
た基板の約1780と、また、下地基板にSicを、層
間絶縁層にシリカガラスを用いた基板の約176と小さ
く、極めて放熱効果の高いことがわかった。
本発明によれば、多層回路基板はあらゆる物質中で最も
熱伝導率の高いダイヤモンドを使用しているので、回路
基板の熱抵抗が極めて小さく、放熱性に優れており、発
熱量の多い高速素子や、集積度の高い素子を実装する超
大型コンピュータ、スーパーコンピュータなどにおいて
使用するのに適し、高性能化、高信頼性化、保守の簡素
化に寄与する。
熱伝導率の高いダイヤモンドを使用しているので、回路
基板の熱抵抗が極めて小さく、放熱性に優れており、発
熱量の多い高速素子や、集積度の高い素子を実装する超
大型コンピュータ、スーパーコンピュータなどにおいて
使用するのに適し、高性能化、高信頼性化、保守の簡素
化に寄与する。
第1図は、本発明に係るダイヤモンド多層回路基板の部
分断面図であり、 第2図は、直流プラズマジェットCVD法のダイヤモン
ド気相合成装置の概略図であり、第3A図、第3B図お
よび第3C図は、本発明に係るダイヤモンド多層回路基
板の製造工程を説明する該回路基板の部分断面図であり
、第4図は、本発明に係るダイヤモンド多層回路基板を
用いたマルチツブキャリアの概略断面図である。 1・・・ダイヤモンド下地基板、 2、3.4.5・・・配線、 6、7.8・・・ダイヤモンド層間絶縁層。 本発明のダイヤモンド多層回路基板の断面図第1図 6.7.8 ターイヤモンド層間杷祿I曽 第3A図 第3B図 13C図 第 図
分断面図であり、 第2図は、直流プラズマジェットCVD法のダイヤモン
ド気相合成装置の概略図であり、第3A図、第3B図お
よび第3C図は、本発明に係るダイヤモンド多層回路基
板の製造工程を説明する該回路基板の部分断面図であり
、第4図は、本発明に係るダイヤモンド多層回路基板を
用いたマルチツブキャリアの概略断面図である。 1・・・ダイヤモンド下地基板、 2、3.4.5・・・配線、 6、7.8・・・ダイヤモンド層間絶縁層。 本発明のダイヤモンド多層回路基板の断面図第1図 6.7.8 ターイヤモンド層間杷祿I曽 第3A図 第3B図 13C図 第 図
Claims (1)
- 1.気相合成法によって作製されたダイヤモンド下地基
板と、該下地基板の表面上に形成された多層配線と、こ
れら多層配線の間にあって気相合成法によって形成され
たダイヤモンドの層間絶縁層とからなることを特徴とす
るダイヤモンド多層回路基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63172594A JP2689986B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 電子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63172594A JP2689986B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 電子装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0223639A true JPH0223639A (ja) | 1990-01-25 |
JP2689986B2 JP2689986B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=15944743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63172594A Expired - Lifetime JP2689986B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 電子装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2689986B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5239746A (en) * | 1991-06-07 | 1993-08-31 | Norton Company | Method of fabricating electronic circuits |
US5300810A (en) * | 1990-10-03 | 1994-04-05 | Norton Company | Electronic circuit and method with thermal management |
WO1994020985A1 (en) * | 1993-03-11 | 1994-09-15 | Harris Corporation | Bonded wafer process incorporating diamond insulator |
EP0632499A2 (en) * | 1993-05-28 | 1995-01-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd | Substrate for semiconductor device |
EP1119045A3 (en) * | 2000-01-19 | 2007-11-07 | Japan Fine Ceramics Center | Diamond interconnection substrate and a manufacturing method therefor |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012206289B4 (de) | 2012-04-17 | 2016-02-25 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Halbleiterbauelement-Verbundstruktur mit Wärmeableitstruktur und dazugehöriges Herstellungsverfahren |
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JPS60128697A (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-09 | 住友電気工業株式会社 | 半導体素子搭載用多層配線基板 |
JPS60208852A (ja) * | 1984-04-03 | 1985-10-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体立体回路素子 |
JPS62224048A (ja) * | 1986-03-26 | 1987-10-02 | Res Dev Corp Of Japan | ダイヤモンド膜製半導体基板の製造方法 |
JPS62232193A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-12 | 鐘淵化学工業株式会社 | 多層膜高熱伝導性絶縁基板 |
-
1988
- 1988-07-13 JP JP63172594A patent/JP2689986B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
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US5371407A (en) * | 1991-06-07 | 1994-12-06 | Norton Company | Electronic circuit with diamond substrate and conductive vias |
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EP0632499A2 (en) * | 1993-05-28 | 1995-01-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd | Substrate for semiconductor device |
EP0632499A3 (en) * | 1993-05-28 | 1995-03-29 | Sumitomo Electric Industries | Semiconductor device substrate. |
US5682063A (en) * | 1993-05-28 | 1997-10-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Substrate for semiconductor device |
EP1119045A3 (en) * | 2000-01-19 | 2007-11-07 | Japan Fine Ceramics Center | Diamond interconnection substrate and a manufacturing method therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2689986B2 (ja) | 1997-12-10 |
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