JPH07235742A - Surface-treated aluminum nitride board for thin-film circuit - Google Patents
Surface-treated aluminum nitride board for thin-film circuitInfo
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- JPH07235742A JPH07235742A JP26116294A JP26116294A JPH07235742A JP H07235742 A JPH07235742 A JP H07235742A JP 26116294 A JP26116294 A JP 26116294A JP 26116294 A JP26116294 A JP 26116294A JP H07235742 A JPH07235742 A JP H07235742A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、薄膜回路に用いられ
て好適なＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板、すなわち、
熱放射特性が良好で、かつ、表面平滑性に優れた薄膜回
路用表面処理ＡｌＮ基板に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AlN (aluminum nitride) substrate suitable for use in a thin film circuit, that is,
The present invention relates to a surface-treated AlN substrate for thin film circuits, which has excellent heat radiation characteristics and excellent surface smoothness.
【０００２】[0002]
【従来の技術】薄膜回路用基板としては、従来から基板
表面に鏡面研磨を施したＡｌ2Ｏ3（アルミナ）基板が多
用されていた。しかしながら、最近の半導体チップの高
密度実装化に対しては、このＡｌ2Ｏ3基板ではその熱伝
導性が低いため、チップの高密度実装、または大型チッ
プの搭載ができなかった。よって、高放熱性を有するＡ
ｌＮ基板（熱伝導率：１６０Ｗ／ｍ・Ｋ程度）が用いら
れるようになった。2. Description of the Related Art Conventionally, as a thin film circuit substrate, an Al 2 O 3 (alumina) substrate whose surface has been mirror-polished has been widely used. However, with respect to the recent high-density mounting of semiconductor chips, since the Al 2 O 3 substrate has low thermal conductivity, high-density mounting of chips or mounting of large-sized chips has not been possible. Therefore, A having high heat dissipation
1N substrates (thermal conductivity: about 160 W / m · K) have come to be used.
【０００３】そして、このＡｌＮ基板を薄膜回路用基板
として使用する場合も、上述のＡｌ2Ｏ3基板と同様にそ
の表面に鏡面研磨を施し、基板の表面平滑性を高めてい
た。Even when this AlN substrate is used as a substrate for a thin film circuit, its surface is mirror-polished to improve the surface smoothness of the substrate as in the case of the Al 2 O 3 substrate described above.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＡｌＮ基板のような多結晶焼結体の表面を研磨した
場合、その焼結体を構成する結晶粒が機械的に剥がれて
いた（脱粒）。この脱粒が発生すると、ＡｌＮ基板表面
に結晶粒サイズ（５〜１０μｍ）またはそれ以上の大き
さの陥没部が生じる。このため、薄膜回路の形成におい
て、回路の断線が生じたり、ファインパターンの形成が
できないという課題が生じていた。However, when the surface of a polycrystalline sintered body such as such an AlN substrate was polished, the crystal grains constituting the sintered body were mechanically peeled off (shredding). . When this shedding occurs, a depression having a crystal grain size (5 to 10 μm) or larger is generated on the surface of the AlN substrate. Therefore, in the formation of the thin film circuit, there are problems that the circuit is broken and the fine pattern cannot be formed.
【０００５】また、本質的にＡｌＮ基板は耐食性、特に
耐アルカリ性に劣る。通常、薄膜回路の形成工程ではア
ルカリ性の水溶液を用いたエッチングが多く用いられて
いる。この結果、ＡｌＮ基板上に薄膜回路の形成を行う
と、エッチング液により基板本体まで腐食されてしま
い、所望のパターンを形成することができない。Also, the AlN substrate is essentially inferior in corrosion resistance, particularly alkali resistance. Usually, etching using an alkaline aqueous solution is often used in the process of forming a thin film circuit. As a result, when a thin film circuit is formed on the AlN substrate, the substrate body is also corroded by the etching solution, and a desired pattern cannot be formed.
【０００６】さらに、ＡｌＮは高温・高湿の環境下では
水分と反応し、アルミナ水和物等の反応生成物が形成さ
れる。このため、ＡｌＮ基板上に形成したパターンにバ
イアス電圧を印加すると、パターン下部に形成されたア
ルミナ水和物等の反応生成物により、パターンの断線ま
たは短絡等が発生するという課題もあった。Further, AlN reacts with water in an environment of high temperature and high humidity to form a reaction product such as alumina hydrate. Therefore, when a bias voltage is applied to the pattern formed on the AlN substrate, there is also a problem that a disconnection or short circuit of the pattern occurs due to a reaction product such as alumina hydrate formed under the pattern.
【０００７】ＡｌＮ基板におけるこのような表面変質を
防止するため、鏡面研磨後のＡｌＮ基板の表面に、マグ
ネトロンスパッタリングにより絶縁性酸化膜（Ａｌ
2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5等）を形成することが提案されている
（特開平４−１２７５９９号公報）。しかしながら、こ
の方法によっても鏡面研磨の段階で生じた脱粒部等の凹
部を埋める効果が小さいため、膜形成後における基板表
面の平滑性が向上しない。また、表面平滑性を向上させ
ることを目的として、上記絶縁性酸化膜を数μｍ程度形
成した場合、膜に微細なクラックが発生するために、耐
湿性および耐食性が低下するものであった。In order to prevent such surface deterioration of the AlN substrate, an insulating oxide film (Al) is formed on the surface of the AlN substrate after mirror polishing by magnetron sputtering.
2 O 3 , Ta 2 O 5, etc.) has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 4-127599). However, even with this method, the effect of filling recesses such as grain-removed portions generated in the stage of mirror polishing is small, so that the smoothness of the substrate surface after film formation is not improved. Further, when the insulating oxide film is formed to have a thickness of about several μm for the purpose of improving the surface smoothness, minute cracks are generated in the film, so that the moisture resistance and the corrosion resistance are deteriorated.
【０００８】そこで、この発明は、表面平滑性が高い薄
膜回路用ＡｌＮ基板を提供することを、その目的として
いる。また、この発明は、高温・高湿でも安定であっ
て、耐食性に優れた薄膜回路用ＡｌＮ基板を提供するこ
とを、その目的としている。Therefore, an object of the present invention is to provide an AlN substrate for a thin film circuit having a high surface smoothness. Another object of the present invention is to provide an AlN substrate for thin film circuits which is stable even at high temperature and high humidity and has excellent corrosion resistance.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、ＡｌＮ基板の表面に、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2
のうちの少なくともいずれか１種を主成分とする層を形
成した薄膜回路用表面処理ＡｌＮ基板である。According to the invention described in claim 1, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 is formed on the surface of an AlN substrate.
It is a surface-treated AlN substrate for a thin film circuit in which a layer containing at least one of the above as a main component is formed.
【００１０】請求項２に記載した発明は、ＡｌＮ基板の
表面を酸化させることにより得られた表面酸化層を介し
て、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2のうちの少なくともい
ずれか１種を主成分とする層を形成した薄膜回路用表面
処理ＡｌＮ基板である。According to a second aspect of the present invention, at least one of Al 2 O 3 , SiO 2 and TiO 2 is added through a surface oxide layer obtained by oxidizing the surface of the AlN substrate. It is a surface-treated AlN substrate for a thin film circuit in which a layer containing a main component is formed.
【００１１】請求項３に記載した発明は、上記Ａｌ
2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2のうちの少なくともいずれか１
種を主成分とする層の上に、ＳｉＯ2層を積層した請求
項１または請求項２に記載の薄膜回路用表面処理ＡｌＮ
基板である。The invention described in claim 3 is the above-mentioned Al.
At least one of 2 O 3 , SiO 2 , and TiO 2
The surface-treated AlN for thin film circuits according to claim 1 or 2 , wherein a SiO 2 layer is laminated on a layer containing seeds as a main component.
The substrate.
【００１２】請求項４に記載した発明は、上記Ａｌ
2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2のうちの少なくともいずれか１
種を主成分とする層の融点をＴm、熱膨張係数をαgとし
た場合、αg＞４．４×１０-6のときは、Ｔm（Ｔm−２
５）・（αg−４．４×１０-6）≦１０であり、αg≦
４．４×１０-6のときは、Ｔm（Ｔm−２５）・（４．４
×１０-6−αg）≦１２である請求項１、請求項２また
は請求項３のいずれか１項に記載の薄膜回路用表面処理
ＡｌＮ基板である。The invention described in claim 4 is the above-mentioned Al.
At least one of 2 O 3 , SiO 2 , and TiO 2
When the melting point of the layer containing seeds as the main component is T m and the thermal expansion coefficient is α g, and when α g > 4.4 × 10 −6 , T m (T m −2
5) · (α g −4.4 × 10 −6 ) ≦ 10, and α g ≦
When 4.4 × 10 −6 , T m (T m −25) · (4.4
The surface-treated AlN substrate for a thin film circuit according to claim 1, 2 or 3, wherein x10 -6 -α g ) ≦ 12.
【００１３】[0013]
【作用】この発明にあっては、表面平滑性が高く、耐湿
性が良好で、耐食性に優れ、かつ、放熱特性の良好な薄
膜回路用基板が得られる。また、この発明に係るＡｌ2
Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2のうちの少なくともいずれか１
種を主成分とする層に、例えばＢ2Ｏ3，ＰｂＯのような
酸化物を添加すると、この層を形成する成分の融点が低
下し、それに伴って軟化点も低下する。この結果、低い
焼成温度にてＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2等が流動性を
示し、表面の平滑性を高めることが可能となる。ＡｌＮ
基板の表面酸化層は、例えばＡｌ2Ｏ3により構成され、
Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2を主成分とする層とＡｌＮ
基板との間の密着強度を高める。また、このＡｌ2Ｏ3、
ＳｉＯ2、ＴｉＯ2を主成分とする層の上にＳｉＯ2層を
形成することにより、表面平滑性、耐湿性、耐食性をさ
らに高めることができる。さらに、このＡｌ2Ｏ3、Ｓｉ
Ｏ2、ＴｉＯ2を主成分とする層の融点および熱膨張係数
を適切な値に設定することにより、ＳｉＯ2層およびＡ
ｌＮ基板との間の残留応力を緩和することができる。According to the present invention, a thin film circuit substrate having high surface smoothness, good moisture resistance, excellent corrosion resistance and good heat dissipation characteristics can be obtained. In addition, Al 2 according to the present invention
At least one of O 3 , SiO 2 , and TiO 2
When an oxide such as B 2 O 3 or PbO is added to the layer containing seed as a main component, the melting point of the component forming this layer is lowered, and the softening point is also lowered accordingly. As a result, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 and the like exhibit fluidity at a low firing temperature, and the surface smoothness can be enhanced. AlN
The surface oxide layer of the substrate is composed of, for example, Al 2 O 3 ,
Al 2 O 3 , SiO 2 , and TiO 2 -based layers and AlN
Improves the adhesion strength with the substrate. In addition, this Al 2 O 3 ,
By forming the SiO 2 layer on the layer containing SiO 2 and TiO 2 as the main components, surface smoothness, moisture resistance and corrosion resistance can be further enhanced. Furthermore, this Al 2 O 3 , Si
By setting the melting point and the coefficient of thermal expansion of the layer containing O 2 and TiO 2 as main components to appropriate values, the SiO 2 layer and A
Residual stress with the 1N substrate can be relieved.
【００１４】また、請求項４に記載されている数値の限
定理由は、以下の通りである。すなわち、Ａｌ2Ｏ3、Ｓ
ｉＯ2、ＴｉＯ2のうち少なくともいずれか１種を主成分
とする層（以下酸化物層）を、例えばそれらを含むゾル
溶液にて形成する場合、最終的にその層を下地に固着す
るためには焼成を行わなければならない。基本的には、
この酸化物層の融点が高いほど焼成温度は高くなる。こ
こで、この酸化物層の熱膨張係数が同じでも、その酸化
物層の焼成温度が高いほど、その酸化物層を焼成後、冷
却する際に、その表面にクラックが生じ易い。また、こ
の酸化物層の焼成温度が同じ場合は、この酸化物層の熱
膨張係数とＡｌＮ基体の熱膨張係数（４．４×１０-6／
℃）の差が大きいほど、その酸化物層を焼成後、冷却す
る際に、その表面にクラックが生じ易い。The reason for limiting the numerical values described in claim 4 is as follows. That is, Al 2 O 3 , S
When a layer containing at least one of iO 2 and TiO 2 as a main component (hereinafter referred to as an oxide layer) is formed by, for example, a sol solution containing them, in order to finally fix the layer to the base, Must be fired. Basically,
The higher the melting point of this oxide layer, the higher the firing temperature. Here, even if the thermal expansion coefficient of the oxide layer is the same, the higher the firing temperature of the oxide layer, the more easily cracks are generated on the surface when the oxide layer is fired and then cooled. When the firing temperature of this oxide layer is the same, the thermal expansion coefficient of this oxide layer and the thermal expansion coefficient of the AlN substrate (4.4 × 10 −6 /
The larger the difference in (° C.), the more likely the surface of the oxide layer is to crack when cooled after firing the oxide layer.
【００１５】この出願の発明者らは、種々の焼成温度
（融点）と、熱膨張係数とを有する酸化物層を、Ｂａｒ
ｅ−ＡｌＮ基板上に形成させ、それを種々の焼成温度に
て焼成した後、１０℃／ｍｉｎで冷却後、その表面にク
ラックが生じているかどうかを光学顕微鏡にて確認し
た。この結果、この酸化物層の融点をＴm、熱膨張係数
をαgとした場合、αg＞４．４×１０-6のときは、Ｔm
（Ｔm−２５）・（αg−４．４×１０-6 ）≦１０であ
り、αg≦４．４×１０-6のときは、Ｔm（Ｔm−２５）
・（４．４×１０-6 −αg）≦１２である酸化物層の場
合は、その表面にクラックが生じてないことが確認でき
た。よって、この数値範囲内に限定するものである。The inventors of the present application have proposed that an oxide layer having various firing temperatures (melting points) and thermal expansion coefficients is Bar.
It was formed on an e-AlN substrate, fired at various firing temperatures, cooled at 10 ° C./min, and then checked with an optical microscope whether cracks were generated on the surface. As a result, when the melting point of this oxide layer is T m and the thermal expansion coefficient is α g , when α g > 4.4 × 10 −6 , T m
(T m −25) · (α g −4.4 × 10 −6 ) ≦ 10, and when α g ≦ 4.4 × 10 −6 , T m (T m −25)
It was confirmed that in the case of the oxide layer having (4.4 × 10 −6 −α g ) ≦ 12, no crack was generated on the surface. Therefore, it is limited within this numerical range.
【００１６】[0016]
【実施例】以下にこの発明の実施例について詳述する。
まず、この発明の一実施例の具体例を説明する。この具
体例は、まず特定の形状を有する、例えば５０×５０×
１．０ｍｍ3のＡｌＮ焼結体およびＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、
Ｂ2Ｏ3、ＰｂＯゾル粒子で構成されるゾル溶液を準備す
る。このゾル溶液を用いたコーティング法、例えばスピ
ンコーティング法により、上記ＡｌＮ基板上に２μｍ厚
のＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系層を形成し、
これを１０００℃にて焼成する。Embodiments of the present invention will be described in detail below.
First, a specific example of one embodiment of the present invention will be described. This concrete example has a specific shape, for example, 50 × 50 ×
1.0 mm 3 AlN sintered body and Al 2 O 3 , SiO 2 ,
A sol solution composed of B 2 O 3 and PbO sol particles is prepared. A 2 μm thick Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 —PbO-based layer is formed on the AlN substrate by a coating method using this sol solution, for example, a spin coating method,
This is baked at 1000 ° C.
【００１７】作製した表面処理ＡｌＮ基板（ＡｌＮ基板
そのものには後述する表面酸化層１２は形成されていな
い）の表面粗さ（Ｒａ）は、０．１１μｍであり、表面
処理（上記コーティングおよび焼成）する前のＡｌＮ基
板の表面粗さ（Ｒａ＝０．４μｍ）に比較してきわめて
良好である。また、表面処理ＡｌＮ基板表面のＳＥＭ
（走査型電子顕微鏡）観察よれば、基板表面には、０．
１μｍを越える物理的欠陥は観測されなかった。次に、
作製した表面処理ＡｌＮ基板と表面処理をしていないＡ
ｌＮ基板（以後、Ｂａｒｅ−ＡｌＮ基板と記す）とを、
ともにＰＨ１３のアルカリ溶液中に２４時間浸漬した。
Ｂａｒｅ−ＡｌＮ基板では浸漬後２ｍｇ／ｃｍ2の基板
溶解が観測されたが、表面処理ＡｌＮ基板に対しては、
基板溶解はみられなかった。さらに、作製した表面処理
ＡｌＮ基板とＢａｒｅ−ＡｌＮ基板とに対して、温度：
１２１℃、湿度：１００％、圧力：２気圧、時間：１０
０時間の条件でプレッシャークッカーテストを行った。
Ｂａｒｅ−ＡｌＮ基板ではテスト後０．３ｍｇ／ｃｍ2
の基板の重量増加が観測されたが、表面処理ＡｌＮ基板
に対しては基板の重量増加はみられなかった。The surface roughness (Ra) of the prepared surface-treated AlN substrate (the surface oxide layer 12 described later is not formed on the AlN substrate itself) is 0.11 μm, and the surface treatment (the above-mentioned coating and firing) is performed. It is very good as compared with the surface roughness (Ra = 0.4 μm) of the AlN substrate before the heat treatment. In addition, SEM of the surface treated AlN substrate surface
According to (scanning electron microscope) observation, it was found that 0.
No physical defects exceeding 1 μm were observed. next,
The prepared surface-treated AlN substrate and the surface-treated A
1N substrate (hereinafter referred to as Bare-AlN substrate),
Both were immersed in an alkaline solution of PH13 for 24 hours.
The Bare-AlN substrate was observed to have a substrate dissolution of 2 mg / cm 2 after immersion, but for the surface-treated AlN substrate,
No substrate dissolution was observed. Further, with respect to the produced surface-treated AlN substrate and Bare-AlN substrate, temperature:
121 ° C, humidity: 100%, pressure: 2 atm, time: 10
The pressure cooker test was performed under the condition of 0 hours.
0.3 mg / cm 2 after the test on the Bare-AlN substrate
Although an increase in the weight of the substrate was observed, no increase in the weight of the substrate was observed for the surface-treated AlN substrate.
【００１８】以上のことから、この表面処理ＡｌＮ基板
はきわめて微細な薄膜回路が形成可能であり、ＡｌＮ焼
結体が本質的に有する特定雰囲気での弱さを克服したき
わめて信頼性の高い回路用基板であるといえる。From the above, this surface-treated AlN substrate is capable of forming extremely fine thin film circuits, and is for extremely highly reliable circuits overcoming the weakness inherent in AlN sintered bodies in a specific atmosphere. It can be said that it is a substrate.
【００１９】図１はこの発明の他の実施例に係るＡｌＮ
基板を示す断面図である。図にあって、１１はＡｌＮ基
板、１２はその表面酸化層、１３は酸化物層、１４はＳ
ｉＯ2層である。このＳｉＯ2層１４の上に薄膜回路が形
成される。酸化物層１３はＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2
を主成分とする層であって、Ｂ2Ｏ3，ＰｂＯのような酸
化物が添加されている。この表面酸化層１２は、このＡ
ｌＮ基板１１を例えば１１００〜１５００℃で酸素・水
蒸気含有の雰囲気中で加熱処理してＡｌＮ焼結体の酸化
により得られるＡｌ2Ｏ3層であり、その膜厚は０．２〜
２０μｍ程度である。FIG. 1 shows AlN according to another embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows a board | substrate. In the figure, 11 is an AlN substrate, 12 is its surface oxide layer, 13 is an oxide layer, and 14 is S.
This is the iO 2 layer. A thin film circuit is formed on the SiO 2 layer 14. The oxide layer 13 is made of Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2
Is a layer containing as a main component, and oxides such as B 2 O 3 and PbO are added. This surface oxide layer 12 is
This is an Al 2 O 3 layer obtained by oxidizing the AlN sintered body by heat-treating the 1N substrate 11 at, for example, 1100 to 1500 ° C. in an atmosphere containing oxygen and water vapor, and having a film thickness of 0.2 to
It is about 20 μm.
【００２０】以下、本実施例の第１の具体例を説明す
る。この具体例では、まず特定の形状を有する、例えば
５０×５０×１．０ｍｍ3のＡｌＮ焼結体を、１３００
℃で熱酸化し、３μｍの厚さのＡｌ2Ｏ3表面酸化層を形
成する。ＡｌＮ基板はその熱伝導率が１６０Ｗ／ｍ・Ｋ
以上、熱膨張係数が４４×１０-7／℃程度のものであ
る。次いで、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＰｂＯのゾ
ル粒子で構成されるゾル溶液を、準備する。このゾル溶
液を用いたスピンコーティング法により上記Ａｌ2Ｏ3表
面酸化層上に２μｍの厚さのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ
3−ＰｂＯ系層を形成する。そして、これを１０００℃
で焼成する。The first specific example of this embodiment will be described below. In this specific example, first, an AlN sintered body having a specific shape, for example, 50 × 50 × 1.0 mm 3 is formed into 1300
Thermal oxidation is performed at 0 ° C. to form an Al 2 O 3 surface oxide layer having a thickness of 3 μm. AlN substrate has a thermal conductivity of 160 W / mK
As described above, the coefficient of thermal expansion is about 44 × 10 −7 / ° C. Next, a sol solution composed of sol particles of Al 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3 , and PbO is prepared. A 2 μm thick Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O layer was formed on the Al 2 O 3 surface oxide layer by spin coating using this sol solution.
A 3- PbO-based layer is formed. And this is 1000 ℃
Bake at.
【００２１】作製した表面処理ＡｌＮ基板の表面粗さ
（Ｒａ）は０．０９μｍである。表面粗さ計を用いて評
価した。熱酸化する前の表面粗さ（Ｒａ＝０．４μｍ）
に比べてきわめて良好なものである。また、表面処理Ａ
ｌＮ基板の表面をＳＥＭ観察すると、基板表面には、
０．１μｍを超える物理的欠陥は観測されなかった。次
に、作製した表面処理ＡｌＮ基板と、表面処理を施して
いないＡｌＮ基板（Ｂａｒｅ−ＡｌＮ基板）とを、とも
に、ＰＨ１３のアルカリ溶液中に２４時間浸漬した。Ｂ
ａｒｅ−ＡｌＮ基板では、浸漬後２ｍｇ／ｃｍ2の基板
溶解が観測された。表面処理ＡｌＮ基板では、基板溶解
は観測されなかった。さらに、表面処理ＡｌＮ基板とＢ
ａｒｅ−ＡｌＮ基板とを、温度１２１℃、湿度１００
％、圧力２気圧、時間１００時間の条件で、プレッシャ
ークッカーテストを行った。Ｂａｒｅ−ＡｌＮ基板で
は、テスト後、０．３ｍｇ／ｃｍ2の基板重量の増加が
観測された。表面処理ＡｌＮ基板では基板重量増加は観
測されなかった。The surface roughness (Ra) of the produced surface-treated AlN substrate is 0.09 μm. Evaluation was performed using a surface roughness meter. Surface roughness before thermal oxidation (Ra = 0.4 μm)
It is extremely good compared to. In addition, surface treatment A
SEM observation of the surface of the 1N substrate shows that the surface of the substrate is
No physical defects exceeding 0.1 μm were observed. Next, both the produced surface-treated AlN substrate and the surface-untreated AlN substrate (Bare-AlN substrate) were immersed in an alkaline solution of PH13 for 24 hours. B
In the are-AlN substrate, 2 mg / cm 2 of substrate dissolution was observed after immersion. No substrate dissolution was observed for the surface treated AlN substrate. Furthermore, a surface-treated AlN substrate and B
are-AlN substrate, temperature 121 ℃, humidity 100
%, A pressure of 2 atm, and a time of 100 hours, a pressure cooker test was performed. With the Bare-AlN substrate, an increase in substrate weight of 0.3 mg / cm 2 was observed after the test. No increase in substrate weight was observed for the surface-treated AlN substrate.
【００２２】以上のことから、この表面処理ＡｌＮ基板
は、きわめて微細な薄膜回路が形成可能であり、ＡｌＮ
焼結体が本質的に有する特定雰囲気での弱さを克服した
きわめて信頼性の高い回路用基板であるといえる。From the above, the surface-treated AlN substrate can form an extremely fine thin film circuit.
It can be said that it is an extremely reliable circuit board that overcomes the inherent weakness of the sintered body in a specific atmosphere.
【００２３】本実施例の第２の具体例では、５０×５０
×１．０ｍｍ3のＡｌＮ焼結体を、１３００℃で熱酸化
し、３μｍの厚さのＡｌ2Ｏ3表面酸化層を形成する。次
いで、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＰｂＯのゾル粒子
で構成されるゾル溶液を、準備する。このゾル溶液を用
いたスピンコーティング法により上記Ａｌ2Ｏ3表面酸化
層上に２μｍの厚さのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｐ
ｂＯ系層を形成した。そして、これを１０００℃で焼成
する。さらに、Ｓｉのアルコキシド溶液を準備する。こ
のアルコキシド溶液を用いたディップコーティングによ
り、上記Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系層の上
に０．４μｍの厚さのＳｉＯ2層を形成する。これらを
９００℃で焼成する。In the second specific example of this embodiment, 50 × 50.
A 1.0 N 3 AlN sintered body is thermally oxidized at 1300 ° C. to form an Al 2 O 3 surface oxide layer having a thickness of 3 μm. Next, a sol solution composed of sol particles of Al 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3 , and PbO is prepared. A 2 μm-thick Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 —P layer was formed on the Al 2 O 3 surface oxide layer by spin coating using this sol solution.
A bO-based layer was formed. And this is baked at 1000 degreeC. Further, a Si alkoxide solution is prepared. A SiO 2 layer having a thickness of 0.4 μm is formed on the Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 —PbO based layer by dip coating using this alkoxide solution. These are baked at 900 ° C.
【００２４】このようにして作製した表面処理ＡｌＮ基
板の表面粗さは０．０５μｍである。また、ＳＥＭ観察
では基板表面に０．１μｍを超える物理的欠陥は観測さ
れなかった。ＰＨ１３のアルカリ溶液中に浸漬しても、
基板溶解は生じなかった。また、プレッシャークッカー
テストでは基板重量の増加は観察されなかった。The surface roughness of the surface-treated AlN substrate manufactured in this way is 0.05 μm. Further, no physical defect exceeding 0.1 μm was observed on the substrate surface by SEM observation. Even when immersed in an alkaline solution of PH13,
No substrate dissolution occurred. Also, no increase in substrate weight was observed in the pressure cooker test.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上のことから、表面処理ＡｌＮ基板
は、きわめて微細な薄膜回路が形成可能であり、ＡｌＮ
焼結体が本質的に有する特定雰囲気での弱さを克服した
きわめて信頼性の高い回路用基板であるといえる。この
発明のＡｌＮ基板は、基板材としてＡｌＮ焼結体を用い
ているため、その放熱特性が優れている。また、表面平
滑性も良好である。As described above, the surface-treated AlN substrate can form an extremely fine thin film circuit.
It can be said that it is an extremely reliable circuit board that overcomes the inherent weakness of the sintered body in a specific atmosphere. Since the AlN substrate of the present invention uses the AlN sintered body as the substrate material, it has excellent heat dissipation characteristics. Also, the surface smoothness is good.
【図１】この発明に係るＡｌＮ基板の一実施例を示す断
面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an AlN substrate according to the present invention.
１１ ＡｌＮ焼結体 １２ 表面酸化層（Ａｌ2Ｏ3層） １３ 酸化物層（Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2を主成分
とする層） １４ ＳｉＯ2層11 AlN Sintered Body 12 Surface Oxidation Layer (Al 2 O 3 Layer) 13 Oxide Layer (Layer Containing Al 2 O 3 , SiO 2 , and TiO 2 as Main Components) 14 SiO 2 Layer
フロントページの続き (72)発明者 中林 明 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内Front page continuation (72) Inventor Akira Nakabayashi 1-297 Kitabukurocho, Omiya City, Saitama Prefecture Central Research Laboratory, Mitsubishi Materials Corporation
Claims (4)
2、ＴｉＯ2のうちの少なくともいずれか１種を主成分と
する層を形成したことを特徴とする薄膜回路用表面処理
ＡｌＮ基板。1. Al 2 O 3 and SiO are formed on the surface of an AlN substrate.
2. A surface-treated AlN substrate for a thin film circuit, wherein a layer containing at least one of 2 and TiO 2 as a main component is formed.
り得られた表面酸化層を介して、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、
ＴｉＯ2のうちの少なくともいずれか１種を主成分とす
る層を形成したことを特徴とする薄膜回路用表面処理Ａ
ｌＮ基板。2. An Al 2 O 3 , SiO 2 , through a surface oxide layer obtained by oxidizing the surface of an AlN substrate,
Surface treatment A for thin film circuits, characterized in that a layer containing at least one of TiO 2 as a main component is formed.
1N substrate.
の少なくともいずれか１種を主成分とする層の上に、Ｓ
ｉＯ2層を積層した請求項１または請求項２に記載の薄
膜回路用表面処理ＡｌＮ基板。3. A layer containing S as a main component of at least one of Al 2 O 3 , SiO 2 and TiO 2
The surface-treated AlN substrate for a thin film circuit according to claim 1 or 2, wherein an iO 2 layer is laminated.
の少なくともいずれか１種を主成分とする層の融点をＴ
m、熱膨張係数をαgとした場合、 αg＞４．４×１０-6のときは、Ｔm（Ｔm−２５）・
（αg−４．４×１０-6）≦１０であり、 αg≦４．４×１０-6のときは、Ｔm（Ｔm−２５）・
（４．４×１０-6 −αg）≦１２である 請求項１、請求項２または請求項３のいずれか１項に記
載の薄膜回路用表面処理ＡｌＮ基板。4. The melting point of a layer containing at least one of Al 2 O 3 , SiO 2 and TiO 2 as a main component is T.
m and the thermal expansion coefficient are α g, and when α g > 4.4 × 10 −6 , T m (T m −25) ·
(Α g −4.4 × 10 −6 ) ≦ 10, and when α g ≦ 4.4 × 10 −6 , T m (T m −25) ·
The surface-treated AlN substrate for a thin film circuit according to claim 1, 2, or 3, wherein (4.4 × 10 −6 −α g ) ≦ 12.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26116294A JPH07235742A (en) | 1993-12-27 | 1994-09-29 | Surface-treated aluminum nitride board for thin-film circuit |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35010993 | 1993-12-27 | ||
| JP5-350109 | 1993-12-27 | ||
| JP26116294A JPH07235742A (en) | 1993-12-27 | 1994-09-29 | Surface-treated aluminum nitride board for thin-film circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235742A true JPH07235742A (en) | 1995-09-05 |
Family
ID=26544946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26116294A Withdrawn JPH07235742A (en) | 1993-12-27 | 1994-09-29 | Surface-treated aluminum nitride board for thin-film circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07235742A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012850A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Ins^¿Titut 'joz^¿Ef Stefan' | PROCESS FOR THE PROTECTION OF AlN POWDER AGAINST HYDROLYSIS |
-
1994
- 1994-09-29 JP JP26116294A patent/JPH07235742A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012850A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Ins^¿Titut 'joz^¿Ef Stefan' | PROCESS FOR THE PROTECTION OF AlN POWDER AGAINST HYDROLYSIS |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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