JPH03265583A

JPH03265583A - 銅膜積層無機質基板の製造方法

Info

Publication number: JPH03265583A
Application number: JP6500190A
Authority: JP
Inventors: Toru Nobetani; 延谷　徹; Tokuhiro Nakamoto; 中本　篤宏; Kaoru Tone; 薫戸根
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1990-03-15
Publication date: 1991-11-26

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、主として集積回路のパッケージに用いる基板
であって、無機質の基板の表面に銅膜よりなる導電層を
有するとともに、導電層の表面の要所にポンディングパ
ッドを有し、チップが実装できるようにしな銅膜積層無
機質基板の製造方法に関するものである。

【従来の技術】

セラミックス等の無機質材料よりなる基板は、熱膨張率
が小さく、耐薬品性、耐環境性に優れているから、集積
回路のチップを実装するためのパッケージとして従来よ
り多用されている。しかしながら、無機質の基板へのメ
タライゼーションは技術的に比較的難しく、生産性や銅
膜の電気的ないし機械的特性等について十分に満足でき
る方法がいまだ得られていないのが現状である。従来より採用されているメタライゼーションの方法とし
ては、タングステンやモリブデン等の高融点金属のグル
ー層を基板に焼き付けた後、グルー層の表面に電気メッ
キにより所定の厚みを有した金の導電層を形成する方法
がある。また、最近では、タングステン、モリブデン等
の高融点金属やクロム、チタン等の金属よりなるグルー
層、および銅よりなる導電層を焼き付けではなく薄膜法
（真空蒸着、スパタリング、化学メッキ等）により順次
形成した後、導電層の表面に電気メッキにより銅−銀合
金のメッキ層を形成する方法く米国特許第４，３４２，
６３２号）や、基板の表面を粗化した後、無電解メッキ
によって銅の導電層を形成する方法などが知られている
。無機質基板の表面にグルー層を介して導電層を形成する
方法は、導電層の無機質基板に対する結合強度が比較的
大きいという利点はあるが、グルー層を形成するための
手間がかかるという問題がある。とくに、グルー層は高
融点金属で形成されるのが普通であるから、グルー層の
形成には困難が伴うのである。一方、無電解メッキによ
り導電層を形成する方法では基板の表面に導電層が直接
形成されるが、結合強度が比較的小さい上に、微細な回
路パターンを形成することが困難であり、さらに、残留
メッキ液に起因して導電層が腐食されたり、熱衝撃に対
して付着強度が低下するなどの問題が生じやすいもので
ある。しかるに、本発明者らは、無機質基板にイオンボンバー
ドを施した後に、気相メッキによって導電層を基板に直
接形成する方法を先に示した（特願平１−２６２７８１
号）。イオンボンバードは、気相メッキの際に銅膜を形
成する前処理として、放電ガスを導入した雰囲気中て基
板の表面に放電ガスのイオンを照射する処理方法であり
、イオンボンバードを行うと、基板表面に付着している
異物がイオンによって叩き出されるとともに、基板の表
面に微細な凹凸が形成されるのである。その結果、グル
ー層が不要でありながら無機質基板に対する導電層の結
合強度が大きくとれ、しかも薄膜法であるから微細な回
路パターンを形成することが可能になり、従来の欠点が
解消されるのである。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、導電層を積層した無機質基板を、集積回路の
チップを実装するパッケージに用いるときには、銅より
なる導電層の上にさらにニッケルよりなる拡散バリア層
をポンディングパッドとなる金の拡散を防止するなめに
形成する必要がある。拡散バリア層は、湿式メッキ法により形成されるから、
導電層にピンホールが存在していたり、無機質基板の表
面にくぼみが存在していると、メッキ液が無機質基板と
拡散バリア層との間に残留することになる。拡散バリア
層は緻密な構造を有しているから、拡散バリア層を形成
した後に加熱処理などを行うと、残留したメッキ液が無
機質基板と導電層や拡散バリア層との間で膨張して、ふ
くれが発生する原因となる。また、ふくれが発生しない
場合でも、無機質基板と導電層や拡散バリア層との間の
結合強度が著しく低下する。本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、無
機質基板の表面に形成する銅膜をｆｆｉ密かつ表面が平
滑な構造とすることにより、拡散バリア層を形成する際
に湿式メッキを施してもメッキ液が残留しないようにし
、銅膜の表面に拡散バリア層を形成した後に加熱しても
ふくれや付着強度の低下がほとんど発生しないようにし
だ銅膜積層無機質基板を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

請求項１では、上記目的を達成するために、無機質より
なる基板の表面に気相メッキによって銅膜を形成する銅
膜積層無機質基板の製造方法において、気相メッキを施
す際の基板の表面温度を９００℃以上に設定しているの
である。請求項２では、気相メッキとして、高真空中に放電ガス
として希ガスを導入した雰囲気中で１４０′Ｃ以上に加
熱されている基板に放電ガスのイオンを照射するイオン
ボンバードを施した後、無酸素銅のターゲットを用いて
基板の表面への銅膜の成膜速度が１，４μ以上となるよ
うに直流スパタリングを施す方法を採用しているのであ
る。請求項３では、基板に銅膜を積層した後、非酸化雰囲気
においてｓ　ｏ　ｏ　’ｃ以上がっ銅の融点未満の範囲
の温度で加熱する熱処理を施しているのである。請求項４では、非酸化雰囲気が、１０００ｐｐｍ以下の
濃度の酸素を含んでいるのである。

【作用】

請求項１の方法によれば、気相メッキの際に基板を９０
０″Ｃ以上に加熱しているがら、基板に堆積する銅粒子
の熱運動が大きく、銅粒子が基板の表面に沿う方向に移
動することによって銅膜をｆｆｉ密化することができる
のである９その結果、銅膜にピンホールが形成されにく
くなり、＠膜の上に湿式メッキによってニッケルの層を
形成してもメッキ液がほとんど残留しないのである。請求項２の方法によれば、イオンボンバードの後に成膜
速度が１．４Ｂ以上となるようにして直流スパタリング
によって銅膜を形成するので、イオンボンバードによっ
て基板の表面に微細な凹凸が形成されるとともに表面の
不純物や結合強度の弱い部分が除去されて銅膜の付着強
度が高くなるとともに、成膜速度を比較的速くしている
ことによって、放電ガスの銅膜への混入を避けることが
できて緻密な構造の銅膜が得られるのである。請求項３の方法によれば、銅膜に熱処理を施すことによ
り、銅膜の結晶を半溶融させて再結晶させることができ
るのであって、基板と銅膜との密着力を低下させること
なく、銅膜の内部組織を一層綴密にすることができるの
である。請求項４の方法では、非酸化雰囲気にごく微量の酸素が
含まれるようにしているから、銅膜の一部に酸化銅が含
まれることにより銅、酸化銅の共晶が形成されてｍａｒ
の融点が共晶温度まで下がることになり、熱処理時の加
熱温度を下げることができるのである。

【実施例】

セラミックスのような無機質の基板に銅膜を付着させる
気相メッキには、大きく分けて物理蒸着法（ＰＶＤ）と
化学メッキ法とがある。物理蒸着法としては、真空蒸着
、スパタリング、イオン７レーテイングなどが知られて
いる。本発明では、銅膜を形成するための望ましい気相
メッキとしてスパタリングを採用しているが、他の方法
により形成されたｇＷＩに対する本発明の技術思想の適
用を妨げるものではない。スパタリングは、通常のスパタリング装置で行うことが
できる。スパタリング装置１０は、第１図に示すように
、真空ポンプに接続される排気管１１と、放電ガスを導
入する給気管１２とが接続された真空容器１３を備えて
いる。真空容器１３の上面板１４には、基板ホルダ１５
が上面板１４との気密を保った状態で上下に移動自在に
なるように挿通され、基板ホルダ１５の下端には基板１
が保持される。また、基板ホルダ１５には、熱電対１６
、ヒータ１７、水冷管１８が挿通され、基板１の温度を
新型温度に制御するとともに、基板１の近傍の温度を測
定できるようにしである。基板ホルダ１５には、基板１
に電源を接続する電極１９が挿通されている。真空容器１３内で、基板１に対向する部位には、無酸素
鋼よりなるターゲット５が配置される。ここにおいて、
基板１とターゲット５との距離は、基板ホルダ１５の上
下移動によって４０〜８Ｃ１ｖの範囲で調節できるよう
に設定しである。ターゲット５は、ターゲットらに電源
を接続する銅板よりなるバッキングプレート２１の上に
載置される。真空容器１３の底板２２とバッキングプレート２１との
間には空間が形成されていて、この空間にはターゲット
５を冷却する冷却水が循環するように水冷管２３か接続
されている。真空容器１３内において、基板１とターゲット５との間
には、シャッタ２４が配設されている。シャッタ２４は、基板１に対してイオンボンバードを行
うときには閉じられ（基板１とターゲット５との間にシ
ャッタ２４が配置され）、基板１との間に高周波電力が
与えられる。これによって、基板１とシャッタ２４との
間で高周波放電が生じ、放電ガスのイオンが基板１に照
射され、イオンボンバードが施されることになる。一方
、スパタリングを行うときには、シャッタ２４は開かれ
（基板１とターゲット５との間からシャッタ２４が取り
除かれ）、基板１が正極、ターゲット５が負極に接続さ
れる。このとき、基板１とターゲット５との間に高周波
バイアスを付与するのが望ましい。なお、スパタリングに先立って、シャッタ２４を閉じて
いる状態で、ターゲット５を負極に接続し、シャッタ２
４を正極に接続すれば、ターゲット５がイオンの照射を
受け、ターゲット５の表面の酸化層が除去されてシャッ
タ２４に付着するから、ターゲット５の表面を清浄化で
きる。本発明に用いることができる基板１としては、＾１２０
３，５ｉ０２．ＮＢＯ９ＣａＯ，ＺｎＯ，ＳｉＣ，Ｓｉ
３Ｎ４等の単体または混合体を焼成したセラミックス、
パイレックス（商標名）やコージェライト等のガラスが
ある。基板は、空気雰囲気中において９００〜１２００℃て２
時間以上加熱され、基板の汚れが焼き尽くされて、基板
の表面が清浄化されている（以下、この処理をバーニン
グと称する）、その結果、基板への銅膜の付着強度が大
きくなる。この処理は、とくに有機物等による比較的大
きな粒子の汚れを除去するのに役立つ、この温度範囲の
下限未満であると有機物が残留することがあり、一方、
上限を越えると基板の組成が変化し、基板の強度が低下
することがある。基板は、３Ｘ１０−’Ｐａ以下の高真空中に配！される
のであって、水分子、酸素、窒素、酸素イオン、水酸イ
オン等を含む残留ガスの総圧力を３ＸＩＯ−’Ｐａ以下
とするように真空容器内を減圧することにより、基板か
ら不純物を排出するのである。なお、この場合、ごく微
量の酸素分子（０２）が存在するほうが好ましい。また
、このとき同時に、１４０℃以上、望ましくは１８０″
Ｃ以上に加熱され、さらに望ましくは３００℃以下の温
度に加熱される。このように、基板を加熱すると同時に
減圧することにより、基板に吸着されている水分や、基
板の表面に吸着されている酸素ガス、窒素ガス等の気体
が除去されるのである。残留ガスの総圧力が上記上限値よりも大きいときには、
基板の表面に形成される銅膜に不純物が混入し、銅膜に
より回路パターンを形成した場合に、直流抵抗および高
周波損失が増加することになる。また、基板に対する銅
膜の付着強度も低下する。一方、基板の加熱温度が１４
０″Ｃ以下の場合には、基板の内部や表面の不純物が十
分に除去されないから、基板への銅膜の付着強度が不十
分になる。また、３００℃以上にしても付着強度にはほ
とんど変化がないから、経済条件から３００″Ｃより高
くするのは無駄になる。基板を真空中で加熱した後には、基板を加熱し続けた状
態で基板をターゲットとするイオンボンバードを行うの
であって、このときの雰囲気は、放電ガスの圧力が２〜
２０Ｐａとなるように設定される。放電ガスの圧力は、
望ましくは５〜１０Ｐａに設定される。放電ガスとして
は、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガ
スが用いられる。本実施例ではアルゴンを用いている。このようなイオンボンバードにより、基板表面に放電ガ
スのイオンを照射するから、加熱によって基板の表面で
の基板と汚れとの間の分子凝集力が弱まり基板の表面に
吸着されている物質が基板から離れやすくなっている状
態で、基板の表面に放電ガスのイオンが衝突して基板の
表面に吸着されている物質が容易に叩き出され、基板の
表面が清浄化されるのである。さらに、基板に放電ガス
のイオンを照射することによって、基板の表面に吸着さ
れている物質が除去されると同時に、基板の表面も叩か
れ、微視的にみて、基板の表面の組成のうち強度が小さ
い部分は破壊され、強度の大きい部分は残ることになる
。すなわち、いわゆるマイクロエツチングが施され、基
板の表面に微細な凹凸が形成される結果、直流スパタリ
ングによって形成される銅膜が基板に付着しやすくなり
、しかも、基板と銅膜との接触面積が大きくなるととも
に強度の小さい部分が除去されているから、銅膜の付着
強度が大きくなる。結局、基板を加熱した状態でイオン
ボンバードを行うことにより、基板の内部および表面が
清浄化され、しかも、微視的にみて、基板と銅膜との接
合面では強度の小さい部分が除去されて基板の表面に微
細な凹凸が形成され、銅膜の基板に対する付着強度が、
常温、高温にかかわらず大きくなるのである。ここにお
いて、イオンボンバードによって基板の表面に形成され
る凹凸は微細であって、表面粗度計でも測定できない程
度であるから、回路基板を形成しても高周波伝送損失を
増加させることはない。放電ガスの圧力範囲は、上記範囲の下限未満であると放
電効率が悪くなり生成されるイオンの数が少なくなるか
ら、基板に対して照射されるイオン量が十分でなく、イ
オンボンバードの効果が十分に得られないことになる。また、上記範囲の上限を越えると局所的に異常放電が生
じ、基板に損傷を与えたり、放電が不安定になったりす
る。イオンボンバードの時間は１〜１０分であり、電力密度
は０．１〜１．６Ｗ／ｃｔ２である。この範囲であれば
、基板表面に過不足なくイオンボンバードを行うことが
でき、基板の表面を清浄化するとともにマイクロエツチ
ングを十分に施すことができる０時間および電力密度は
、上記範囲の下限未満であると、イオンボンバードの効
果が不十分になり、逆に上限を越えると、基板の表面に
損傷が生じたり、表面粗度が大きくなり過ぎることにな
る。イオンボンバードの周波数は、法定周波数である１
３．５６ＭＨｚに設定されているが、これに限定される
ものではない。イオンボンバードが終了した後、放電ガスの圧力を０．
２〜２ＰａにＩＩＩＭシ、銅板をターゲットとして基板
に直流スパタリングを施す、ターゲットには、純度が９
９．９％以上の無酸素銅を用いる。これによって、網膜
への不純物の混入が少なくなり、銅膜の直流抵抗および
高周波損失を小さくすることができる。放電ガスの圧力
は、０．２Ｐａ未満であると放電が困難になったり異常
放電が生じたりする。極端な場合には、基板上に付着し
た銅膜が局所的なアーク放電によって溶融する場合もあ
る。また、こうして形成された銅膜は不均一になる。一
方、直流スパタリングにおいて、放電ガスの圧力が２Ｐ
ａを越えると、放電ガスの圧力が小さい場合と同様に異
常放電を生じることになる。また、放電ガスが銅膜に混
入することにより、結晶構造が粗くなり、銅膜の導電率
が低下し、付着強度も小さくなる。さらには、銅分子の
平均自由行程が短くなり、供給電力に対する成膜速度も
遅くなる。直流スパタリングにおける銅膜の成膜速度は、毎分１．
４１以上となるように設定されている。成膜速度は、望ましくは毎分１．４〜６シｌの範囲に設
定される。この範囲の下限未満では、銅膜への放電ガス
の混入率が大きくなって結晶構造が粗くなり、直流抵抗
や高周波損失の増加につながるとともに、付着強度も小
さくなる。また、上記範囲の上限を越えると、基板に付
着した銅膜が溶融することがある。成膜速度の調節には
、直流電力密度を調節する方法が用いられる。成膜速度
を上記範囲に設定するために、電力密度は、１０〜５Ｑ
Ｗ／ｃ、２の範囲に設定される。ここに、電力密度を比
較的大きく設定しているから、成膜速度が大きくなり生
産性が向上するとともに、基板に到達する銅原子の数が
多くなる。すなわち、基板上で銅原子の運動エネルギが
熱エネルギに変換されることによる基板の温度の上昇が
大きくなり、基板の表面温度を高く保った状態で、＠Ｉ
！Ｉを形成することができるのである。このように、基
板の表面温度を高温に保った状態で銅膜を形成すれば、
銅膜は多結晶に近い構造で成長し、機械的強度に優れた
銅膜が形成される。また、銅膜の線膨張係数＜１．８　Ｘ　１０−５に一’
）は、一般に基板よりも大きいから、常温では銅膜の方
が基板よりも縮むことになって、銅膜の内部応力は引張
応力になり、基板の内部応力は圧縮応力になる。一般に
、金属は引張応力に強く、基板を形成する無機質は圧縮
応力に強いから、内部応力に伴う変形を抑制することが
でき、銅膜に気泡、膨れ、剥離が発生することが防止で
き、結果的に銅膜の基板に対する付着強度を大きくする
ことができるのである。直流スパタリングの際に基板に高周波バイアスを付与す
れば、銅粒子が基板の表面に沿って移動しやすくなり、
不純物が銅膜に混入しにくくなって、銅膜の内部構造が
緻密になるとともに、付着強度が大きくなる。ここにお
いて、高周波バイアスは法定周波数である１３．５６Ｍ
Ｈｚに設定されるが、とくに限定されるものではない。ところで、銅膜の基板に対する付着強度は、実用レベル
では、常温で４　ｋｇｆ／　２　ｘｉ口以上＜２ｐｔ口
は一部２ｚｍとした正方形の面積を表す）、高温に加熱
した後には２　ｋｇＦ７２　ａｘ口以上が必要である。しかるに、イオンボンバードの前からイオンボンバード
を行っている間における基板の加熱温度に対する銅膜の
付着強度、直流スパタリングの際の成膜速度に対する銅
膜の付着強度、基板の表面を研磨したときの表面粗度に
対する銅膜の付着強度について、実験を行った結果を第
２図ないし第４図に示す。第２図ないし第４図について、スパタリング装置は、共
通のものを用いている（日電アネルバ社製５ＰＦ−２１
０８）、第２図については、基板の表面粗度を０．５ｐ
ｔ、初期真空度を２Ｘ１０−’Ｐａとし、イオンボンバ
ードの際には放電ガスの圧力を１０Ｐａ、電力を２００
　Ｗ／ｃｚ’＜ｔカ密度では０．６４　Ｗ／ｃｍ’）と
し、直流スパタリング時には放電ガスの圧力を０．５Ｐ
ａ、電力を４ｋＷ（ｔカ密度では１２．７　Ｗ／ｃｚＪ
、成膜速度を毎分１゜４１１ｍとした。この図より、基
板を１４０℃以上に加熱すれば、基板と銅膜との付着強
度が実用レベルに達することがわかる。第３図については、イオンボンバードの際には基板の温
度を２００℃２放電ガスの圧力を２Ｐａ、ｔカ密度を０
　、６４　Ｗ／ｃｙ２、時間を５分とし、直流スパタリ
ング時には放電ガスの圧力を０．５Ｐａとした。また、
直流スパタリングの際の基板の温度を２００℃２１５０
℃５室温として付着強度を測定した。その結果、成膜速
度が毎分１゜４ＩＩＩＩ付近に臨界点を有することがわ
かった。第４図については、基板に純度９９５％のアルミナを用
い、銅膜は銅であって１０ｕｙの厚みとした。Ｏはバー
ニングにより基板の汚れを焼き尽くした場合の付着強度
、・は基板にバーニングを施さなかった場合の付着強度
を示す、第４図によれば、表面粗度が０．００５ｕｌ１
以上では実用になる付着強度が得られることがわかる。また、表面粗度が０　、１１Ｊａを越えても付着強度は
保たれるから、高周波伝送の用途以外では０　、１　Ｉ
ＩＮを越えてもよいことがわかる。また、バーニングを
行ったほうが行わない場合よりも付着強度が増すことも
わかる。したがって、表面粗度を０．００５〜０゜１１
１Ｎの範囲とするとともに、９００〜１２００’Ｃの温
度で２時間以上加熱すると付着強度が大きくなることが
わかる。以上のようにして、基板に対する付着強度が大きく、不
純物の混入が少なく、ピンホールがほとんどない緻密な
内部組織を有し、表面が平滑な銅膜を形成することがで
きるのである６また、銅膜の組織がｆｆｉ密であるから
導を率も高くなるのである。以上のようにして無機質の基板に気相メッキによって銅
膜を積層した後、熱処理を行う、熱処理は、窒素等の非
酸化雰囲気において８００℃以上かつ銅の融点未満の温
度範囲で１〜２０分間加熱する処理である。この熱処理
により、銅膜の一部が溶融して再結晶することにより組
織の稠密化が行われるのである。また、非酸化雰囲気と
しては、酸素を１１０００ｐｐ以下含んでいてもよい。その場合、銅膜の一部が酸化鋼となって銅−酸化銅の共
晶が形成される。銅−酸化銅の共晶の融点は銅単体の融
点よりも低いから、熱処理の際に必要な温度を下げるこ
とができコストの低減につながるのである。以下に各種実施例および比較例での条件を示す。なお、以下の実施例と比較例とにおいて、銅膜は以下の
条件で形成した。火見■ニスパタリング装置はマグネトロン方式（日電アネルバ製
、５ＰＦ−３１３８）、基板は１０２■Ｘ　１０２ｒｔ
Ｘ　Ｏ，６３５ｚｚの寸法で純度９９，５％のアルミナ
基板（基セラＷ＞、直流スパタリングの際のターゲット
は直径２００■の円板状に形成された純度９９．９９％
の無酸素銅とした。イオンボンバードの前に、残留ガス
圧を３Ｘ１０−’Ｐａとじた後、放電ガスとしてアルゴ
ンガスを導入してスパタリング装置内の圧力を１０Ｐａ
に調整する。また、アルゴンガスの導入と同時に、基板
を２００℃に加熱する。基板を加熱した状態で、基板を
ターゲットとして１３．５６ＭＨｚの高周波を電力２０
０Ｗで供給することにより高周波放電を生じさせ、放電
ガスをイオン化して基板の表面にイオンを照射しイオン
ボンバードを行う。これによって、基板の表面が清浄化
される。次に、放電ガスとしてのアルゴンガスの圧力を
０．５Ｐａに調整し、直流スパタリングを行う、このと
きの電力密度は１５Ｗ／ｃｍ２として基板の表面が９０
０℃以上に加熱されるようにする。また、同時に２００
Ｗの高周波電力を基板とターゲットとの間に供給するこ
とにより、高周波バイアスをかけた状態で直流スパタリ
ングを行い、１０ｕｚ厚の銅膜を形成し、基板が冷却さ
れるまで待つ。次に、銅膜が形成されたアルミナ基板を窒素雰囲気で熱
処理する。すなわち、残留ガス圧が５×１０−’Ｐａに
なるまで排気した後、窒素を１．０５気圧で流し続けて
いる雰囲気中で、室温から８００℃まで４時間で昇温し
、２０分間保持した後、１２時間で室温まで冷却する。Ｋ胤［２熱処理の際に、９００℃まで昇温し、１０分間保持した
後、室温まで冷却した。他の条件は実施例１と同じであ
る。え臣透ユ熱処理の際に、室温から１０００℃まで５時間で昇温し
、１０分間保持した後、１２時間で室温まで冷却した。他の条件は実施例１と同じである。叉ｌ目九迭イオンボンバードの際に、基板温度を３００゜Ｃとした
。また、熱処理は実施ｆ！４２の条件で行った。他の条
件は実施例１と同じである。火見■ｊ直流スパタリングの際、高周波バイアスを３００Ｗとし
た。また、熱処理は実施例２の条件で行った。他の条件
は実施例１と同じである。比ＪＥ伝直流スパタリングの際に、基板を加熱しなかった。他の
条件は実施例１と同じである。以上の実施例および比較例により形成された導電層積層
無機質基板について、従来周知の電気メッキ法により、
５１Ｉｆ厚のニッケルの拡散バリア層と、０．５μｌ厚
の金のボンディング層とを順次形成した後、窒素雰囲気
において５００℃で１０分間加熱したところ、１０ｔｚ
Ｘ　１０ｗｅ内で直径が０．０１ｙｔ以上であるふくれ
の発生数は、下表のようになった。また、比較例では直
径が０．５ｔｔ以上のとくに大きなふくれが発生した。なお、顕微鏡により観察した結果、実施例３では表面が
やや粗くなっていたことが判明した。これは、銅の融点
＜１０８３’Ｃ）付近で熱処理を行ったことにより、銅
層が変成した結果と考えられる。

【発明の効果】

上述のように、請求項１の方法によれば、気相メッキの
際に基板を９００℃以上に加熱しているから、基板に堆
積するＩＲ粉子の熱運動が大きく、銅粒子が基板の表面
に沿う方向に移動することによって銅膜を緻密化するこ
とができるという利点がある。その結果、銅膜にピンホ
ールが形成されにくくなり、銅膜の上に湿式メッキによ
ってニッケル等の層を積層してもメッキ液がほとんど残
留しないという効果を奏するのである。請求項２の方法によれば、イオンボンバードの後に成膜
速度が１．４ｕ＊以上となるようにして直流スパタリン
グによって銅膜を形成するので、イオンボンバードによ
って基板の表面に微細な凹凸が形成されるとともに表面
の不純物や結合強度の弱い部分が除去されて銅膜の付着
強度が高くなるとともに、成膜速度を比較的速くしてい
ることによって、放電ガスの銅膜への混入を避けること
ができて緻密な構造の銅膜が得られるという利点がある
。請求項３の方法によれば、銅膜に熱処理を織すことによ
り、銅膜の結晶を半溶融させて再結晶させることができ
るのであって、基板と銅膜との密着力を低下させること
なく、銅膜の内部組織を一層緻密にすることができると
いう利点がある。請求項４の方法では、非酸化雰囲気にごく微量の酸素が
含まれるようにしているから、銅膜の一部に酸化鋼が含
まれることにより銅、酸化銅の共晶が形成されて銅膜の
融点が共晶温度波で下がることになり、熱処理時の加熱
温度を下げることができるという効果を奏するのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いるスパタリング装置の一例を示す
概略構成図、第２図は同上における基板の初期加熱温度
と銅膜の付着強度との関係を示す説明図、第３図は同上
における基板の表面粗度と銅膜の付着強度との関係を示
す説明図、第４図は同上における銅膜の成膜速度と銅膜
の付着強度との関係を示す説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）無機質よりなる基板の表面に気相メッキによって
銅膜を形成する銅膜積層無機質基板の製造方法において
、気相メッキを施す際の基板の表面温度を９００℃以上
に設定して成ることを特徴とする銅膜積層無機質基板の
製造方法。
（２）上記気相メッキでは、高真空中に放電ガスとして
希ガスを導入した雰囲気中で１４０℃以上に加熱されて
いる基板に放電ガスのイオンを照射するイオンボンバー
ドを施した後、無酸素銅のターゲットを用いて基板の表
面への銅膜の成膜速度が１．４μｍ以上となるように直
流スパタリングを施すことを特徴とする請求項１記載の
銅膜積層無機質基板の製造方法。
（３）基板に銅膜を積層した後、非酸化雰囲気において
８００℃以上かつ銅の融点未満の範囲の温度で加熱する
熱処理を施すことを特徴とする請求項１または請求項２
のいずれかに記載の銅膜積層無機質基板の製造方法。
（４）上記非酸化雰囲気は、１０００ｐｐｍ以下の濃度
の酸素を含むことを特徴する請求項３記載の銅膜積層無
機質基板の製造方法。