[发明专利]制造金属化基板的方法、金属化基板

说明书

技术领域

本发明涉及用于搭载半导体器件的金属化基板、及其制造 方法。

背景技术

搭载在布线基板上的半导体器件的发热量随着半导体器件 的高性能化而不断增大。因此，希望布线基板由导热率更高、 更具有散热性的材料形成。以往，使用氧化铝烧结体作为布线 基板材料，但由于氧化铝烧结体的导热率不充分，因此正在研 究使用导热率更高的氮化铝烧结体。

为了使用以该氮化铝烧结体为代表性例子的氮化物陶瓷烧 结体基板来制造布线基板，需要在氮化物陶瓷烧结体的表面形 成金属布线。作为形成金属布线的方法，有涂布金属糊剂的厚 膜法、或通过蒸镀而形成金属薄膜的薄膜法等。其中，在需要 散热性的用途中，大多需要大量的电流，由于用薄膜法形成的 膜厚的可流过电流存在限制，因此适宜采用厚膜法。另一方面， 在厚膜法中形成以钨、钼等高熔点金属为主的金属布线，因此 存在布线电阻高这一问题。

作为金属布线的材料，从降低布线电阻的观点出发，可考 虑使用Cu、Ag、Au、它们的合金等。而Au等贵金属昂贵，另 外，仅以Ag为材料在成本方面不利，仅以Cu为材料在布线电阻 方面不利。因此，从成本、容易得到和金属布线的低电阻化的 平衡出发，最理想的是将Cu和Ag混合使用作为金属布线的材 料。此外，与上述高熔点金属相比，Cu、Ag等金属可以在低温 下烧结，因此还具有能够降低烧结时的能量消耗的优点。

另外，作为通过厚膜法来形成金属布线的工业化方法，已 知有使用包含高熔点金属粉末的糊剂的共烧法(co-firing)和 后烧法(post-firing)。共烧法是指通过在氮化铝生片上涂布高 熔点金属糊剂并煅烧而同时进行氮化铝的烧结和高熔点金属的 烧接的方法，具有如下特征：能够形成牢固密合的金属层，但 另一方面由于氮化铝随着烧结收缩而难以以高尺寸精度形成金 属图案。此外，在使用上述Cu、Ag等作为布线材料的情况下， 由于氮化铝的烧结温度与金属糊剂的烧结温度差异较大而无法 采用共烧法。

后烧法是指在预先烧结了的氮化铝基板上涂布高熔点金属 糊剂之后再将其烧接的方法，基本不会发生上述这种尺寸精度 上的问题。一直以来，认为在后烧法中难以提高金属层的接合 强度(密合强度)，但也开发了能够形成以高接合强度密合的高 熔点金属层的后烧法(参照专利文献1)。然而，在工业上尚未 确立使用能够进一步降低布线电阻的Cu、Ag等其他金属糊剂通 过后烧法在氮化物陶瓷烧结体基板上形成金属层的技术。

为了解决该问题，专利文献2中记载了一种氮化铝基板，其 在氮化铝烧结体上形成有由含有选自钛、锆和铪中的至少一种 元素作为必要成分的合金构成的导电性金属化层。另外，专利 文献3中记载了一种用于在陶瓷基板上形成金属化膜的金属化 用金属粉末组合物，并记载了使用该金属化用金属粉末组合物 的金属化基板的制造方法，所述金属化用金属粉末组合物以Cu 和Ti粉末为主要成分，以Ag、Al、Zr中的至少一种为副成分， 且以重量％计，其由90～99.5％前述主要成分、0.5～10％副成分 构成。

然而，上述技术存在如下问题：i)金属层的密合强度不充 分，ii)金属层的电阻降低的没有预期的多，iii)由于金属层 的表面粗糙，金属层的镀敷性降低，iv)发生图案模糊，无法 应对精细图案。

作为解决上述iii)的金属层的表面粗糙问题的技术，专利 文献4中记载了金属化用金属和金属化合物粉末组合物，其为以 选自Cu、Ag、Au和Ag-Pd中的至少1种金属粉末以及金属氢化 合物粉末为主要成分的金属化用金属粉末组合物，前述金属氢 化合物粉末为选自Nb、V、Hf和Ta的氢化物中的至少1种，并给 出了无法提高金属化层的平滑度是由于无法将Ti粉末微细化的 启示(段落[0009])。

此外，专利文献5中记载了一种具有金属化层的氮化铝基 板，其是将含有Ag-Cu合金作为主要成分、含有氢化钛作为副 成分的糊剂涂布于氮化铝烧结体基板上而煅烧的。

专利文献1：WO2006/051881小册子

专利文献2：日本特开昭62-197376号公报

专利文献3：日本特开平7-207452号公报

专利文献4：日本特开平7-126701号公报

专利文献5：日本特开平5-226515号公报

发明内容

发明要解决的问题