(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体の表面および内部に、タングステンおよび／またはモリブデンと銅とから成る表面配線層および内部配線層を形成するとともに前記表面配線層と前記内部配線層とを接続配線層を介して接続して成る配線基板であって、
前記絶縁基体は複数の絶縁層を積層して形成されているとともに前記接続配線層は前記絶縁基体の各前記絶縁層に設けた貫通孔内に形成されており、かつ最外層の前記絶縁層の貫通孔内に位置する最外層の接続配線層はタングステンおよび／またはモリブデンと鉄族金属とで、他の前記絶縁層の前記貫通孔内に位置する他の接続配線層はタングステンおよび／またはモリブデンと銅とにより形成されており、前記最外層の接続配線層および前記他の接続配線層は、横断面形状が円形状であるとともに、互いに重なるかまたは前記最外層の接続配線層の方が大きい同心円状として形成されていることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低抵抗導体から成る表面配線層および内部配線層を具備する配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、半導体素子等が搭載される配線基板は、一般にアルミナセラミックスを絶縁基体とし、その少なくとも表面にタングステンやモリブデンなどの高融点金属からなる配線層を被着形成したセラミック配線基板が多用されている。ところが、従来から多用されているセラミック配線基板は配線層がタングステン等の高融点金属で形成されており、該高融点金属は電気抵抗率が高い（電気抵抗率（２０℃）で、タングステン：５．５×１０-6Ω・ｃｍ、モリブデン：５．７×１０-6Ω・ｃｍ）ことから配線層を、半導体素子等の演算速度の高速化等に対応して十分に低抵抗とすることができないという欠点があった。
【０００３】
そこで、この従来の欠点を解決する方法として、本出願人は先に酸化アルミニウムを主成分とする相対密度が９５％以上のセラミックスから成る絶縁基体と、該絶縁基体の表面および／または内部に銅を１０〜７０体積％、タングステンおよび／またはモリブデンを３０〜９０体積％の割合で含有したメタライズ層（配線層）を具備する配線基板およびその製造方法を提案した（特開２０００−１８８４５３号参照）。
【０００４】
この配線基板によれば、メタライズ層（配線層）が低抵抗の銅を含有するため配線層を形成する導体の電気抵抗を低く（電気抵抗率（２０℃）で約３〜５×１０−６Ω・ｃｍ）することができ、また絶縁基体が酸化アルミニウム質焼結体等から成り、かつ相対密度が高く緻密であるため熱伝導性を高くすることもできる。
【０００５】
このような配線基板は、例えば、酸化アルミニウムを主成分とし、酸化マンガン（ＭｎＯ2）を２．０〜６．０重量％の割合で含有するセラミック成分をシート状に成形して得た複数枚のセラミックグリーンシートの表面に、銅粉末を１０〜７０体積％、平均粒径が１〜１０μｍのタングステンおよび／またはモリブデンを３０〜９０体積％の割合で含有してなる導体ペーストを印刷塗布し、このセラミックグリーンシートを上下に積層するとともに、非酸化成雰囲気中で１２００〜１５００℃の温度で焼成することによって製作される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記配線基板は、配線層を低抵抗とすることができるものの配線層の主成分である銅の融点以上の温度で焼成されることから銅粉末同士が融着し、銅粉末の絶縁基体に対する焼結一体化が不十分なものとなり、配線層の絶縁基体に対する接着強度が低いものであった。そのためこの配線基板では配線層に外力等が印加されると該外力等によって絶縁基体表面の配線層と絶縁基体との間に隙間が生じ、この隙間に大気中に含まれる水分が入り込むとともに該入り込んだ水分等によって絶縁基体内部の配線層と表面の配線層との接続界面から配線層内部にかけて酸化、腐食が発生してしまい、表面配線層と内部配線層との接続が不良となったり、腐食溶出した金属成分により隣接する配線層間が電気的に短絡したりするという欠点を有していた。
【０００７】
本発明は、上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は絶縁基体に形成した配線層を低抵抗とし、かつ内部配線層と表面配線層との電気的接続および各配線層間の電気的な絶縁を長期にわたって維持することが可能な長期信頼性に優れた配線基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、絶縁基体の表面および内部に、タングステンおよび／またはモリブデンと銅とから成る表面配線層および内部配線層を形成するとともに前記表面配線層と前記内部配線層とを接続配線層を介して接続して成る配線基板であって、前記絶縁基体は複数の絶縁層を積層して形成されているとともに前記接続配線層は前記絶縁基体の各前記絶縁層に設けた貫通孔内に形成されており、かつ最外層の前記絶縁層の貫通孔内に位置する最外層の接続配線層はタングステンおよび／またはモリブデンと鉄族金属とで、他の前記絶縁層の前記貫通孔内に位置する他の接続配線層はタングステンおよび／またはモリブデンと銅とにより形成されており、前記最外層の接続配線層および前記他の接続配線層は、横断面形状が円形状であるとともに、互いに重なるかまたは前記最外層の接続配線層の方が大きい同心円状として形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明の配線基板は、前記絶縁基体を形成する最外層の絶縁層の厚みが、１０μｍ乃至２５μｍである。
【００１０】
本発明の配線基板によれば、表面配線層および内部配線層がタングステンおよび／またはモリブデンと銅とから成り、低抵抗の銅（電気抵抗率（２０℃）で１．７×１０-6Ω・ｃ）を含有することから、半導体素子の演算速度の高速化に対応して各配線層を低抵抗とすることができ、配線層を伝播する信号の損失を低減し、半導体素子を正常に作動させることができる。
【００１１】
また本発明の配線基板によれば、前記表面配線層と内部配線層とは絶縁基体の各絶縁層に設けた貫通孔内に形成した接続配線層を介して接続されているとともに、接続配線層のうち最外層に位置する絶縁層の貫通孔内に形成されている接続配線層を絶縁基体に対し強固に接着するタングステンおよび／またはモリブデンと鉄族金属とで形成したことから、表面配線層と絶縁基体との間に隙間が生じ、この隙間から水分が入り込んだとしても該入り込んだ水分は内部配線層等に接触作用することはなく、その結果、内部配線層等の腐食を効果的に防止できて表面配線層と内部配線層との接続信頼性を良好とし、かつ隣接する配線層間の電気的絶縁を確実として長期信頼性に優れたものとなすことができる。
【００１２】
また同時に、絶縁基体を形成する絶縁層のうち最外層以外の絶縁層に設けた貫通孔内に配されている接続配線層をタングステンおよび／またはモリブデンと銅とにより形成し低抵抗としたことから、接続配線層全体が低抵抗となり、これによって表面配線層、内部配線層及び接続配線層のいずれもが半導体素子の演算速度の高速化に対応する低抵抗となり、各配線層に信号を伝播させた際、伝播する信号の損失が大きく低減されて半導体素子を正常に作動させることができる。また、最外層の接続配線層および他の接続配線層は、横断面形状が円形状であるとともに、互いに重なるかまたは最外層の接続配線層の方が大きい同心円状として形成されていることから、水分の絶縁基体内部への侵入をムラなく阻止することができ、配線基板の長期信頼性を優れたものとすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の配線基板の一実施例について、添付の図面を基に説明する。
図１は、本発明の配線基板を半導体素子搭載用の配線基板に用いた場合の一実施例を示し、１は複数の絶縁層１ａを積層して形成されている絶縁基体、２は表面配線層、３は内部配線層、４は各絶縁層１ａに設けた貫通孔５内に形成した接続配線層であり、これらの絶縁基体１、表面配線層２、内部配線層３、接続配線層４により半導体素子６を搭載する配線基板７が形成される。
【００１４】
また本発明によれば、図２に拡大図で示す如く、表面配線層２と内部配線層３とを、タングステンおよび／またはモリブデンと銅との複合材料を主成分とする導体によって形成するとともに、接続配線層４のうち、最外層の絶縁層１ａの貫通孔５内に位置する接続配線層４ａを、タングステンおよび／またはモリブデンと鉄族金属とで形成し、他の絶縁層の貫通孔５内に位置する接続配線層４ｂをタングステンおよび／またはモリブデンと銅とにより形成したものである。
この実施例において、これらの表面配線層２、内部配線層３および接続配線層４は絶縁基体１と同時焼成により形成されたものである。
（絶縁基体）本発明において、絶縁基体１は半導体素子６を搭載、支持する基体として作用し、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体等のセラミック焼結体から成る絶縁層１ａを複数枚積層して成り、上面に半導体素子６が搭載される。
【００１５】
また前記絶縁基体１は、その熱伝導性および機械的強度を良好とする上では、相対密度９５％以上の高緻密体から構成されるものであることが望ましい。
【００１６】
更に本発明では、前記絶縁基体１は、表面配線層２、内部配線層３および接続配線層４との同時焼成による保形性を達成する上では、１２００℃乃至１５００℃の低温で焼成することが必要となるが、本発明によれば、このような低温での焼成においても相対密度９５％以上に緻密化することが望ましい。
【００１７】
かかる観点から、本発明における絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニウムを主成分とするもの、具体的には酸化アルミニウムを９０重量％以上の割合で含有するものが好適に使用され、第２の成分として、Ｍｎ化合物をＭｎＯ2換算で２．０乃至６．０重量％の割合で含有するものが望ましい。即ち、マンガン化合物が２．０重量％よりも少ないと、１２００℃乃至１５００℃での緻密化が達成されにくく、また６．０重量％よりも多いと絶縁基体１の絶縁性が低下する。マンガン化合物の最適な範囲はＭｎＯ2換算で３乃至５重量％である。
【００１８】
また、この絶縁基体１中には、第３の成分として、ＳｉＯ2およびＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ等のアルカリ土類元素酸化物を低温焼結性を高めるために合計で０．４乃至８重量％の割合で含有せしめることが望ましい。
【００１９】
さらに、この絶縁基体１中には、着色成分や誘電率などの誘電特性の向上のためにＷ、Ｍｏ、Ｃｒなどの金属を着色成分とし２重量％以下の割合で含んでもよい。
【００２０】
上記酸化アルミニウム以外の成分は、酸化アルミニウム主結晶相の粒界に非晶質相あるいは結晶相として存在するが、熱伝導性を高める上で粒界中に助剤成分を含有する結晶相が形成されていることが望ましい。
【００２１】
また前記絶縁基体１を酸化アルミニウムを主成分として形成した場合、酸化アルミニウム主結晶相は、粒状または柱状の結晶として存在するが、これら主結晶相の平均結晶粒径は、１．５乃至５．０μｍであることが望ましい。
【００２２】
なお、主結晶相が柱状結晶からなる場合、上記平均結晶粒径は、短軸径に基づくものである。この主結晶相の平均結晶粒径が１．５μｍよりも小さいと、高熱伝導化が難しく、平均粒径が５．０μｍよりも大きいと基板材料として用いる場合に要求される十分な強度が得られにくくなるためである。
【００２３】
このような絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニウムを主成分とする原料粉末に有機バインダーや溶媒を添加して得たスラリー（泥漿状物）をドクターブレード法等でシート状に成形して複数枚のセラミックグリーンシートとなすとともにこのセラミックグリーンシートを積層し、非酸化性雰囲気中、１２００℃〜１５００℃の温度で焼成することにより形成される。
（表面配線層および内部配線層）
表面配線層２は、絶縁基体１表面に所定のパターンに形成されており、配線基板７に搭載された半導体素子６の電極を接続させる電極パッドとして作用するとともに、この半導体素子６の電極を接続配線層４に接続する導電路として作用する。また内部配線層３は接続配線層４を介して表面配線層２と接続しており、半導体素子６の電極を外部に導出する導電路として作用する。
【００２４】
前記表面配線層２および内部配線層３は、タングステンおよび／またはモリブデン粉末と、銅粉末とを所定の割合で有機溶剤、バインダーとともに混練してなる導電ペーストをセラミックグリーンシートの表面にスクリーン印刷法等により印刷塗布することにより形成することができる。
【００２５】
前記表面配線層２および内部配線層３は、銅を１０乃至７０体積％、タングステン及び／またはモリブデンを３０乃至９０体積％の割合で含有することが望ましい。これは、表面配線層２および内部配線層３の低抵抗化と、上記絶縁基体１との同時焼結性を達成するとともに、特に表面配線層２の同時焼成時の保形成を維持するためであり、上記銅量が１０体積％よりも少なく、タングステンやモリブデン量が９０体積％よりも多いと、表面配線層２および内部配線層３を形成する導体の抵抗が高く（電気抵抗率で約５．５×１０-6Ω・ｃｍ以上）なる。また銅量が７０体積％よりも多く、タングステンやモリブデン量が３０体積％よりも少ないと、特に表面配線層２の同時焼成時の保形成が低下し、表面配線層２においてにじみが発生したり、溶融した銅によって表面配線層２が凝集して断線が生じるとともに、絶縁基体１と表面配線層２および内部配線層３との熱膨張系数差により表面配線層２および内部配線層３の剥離が発生するためである。最適な組成範囲は、銅を４０乃至６０体積％、タングステンおよび／またはモリブデンを６０乃至４０体積％である。
【００２６】
また、本発明においては、表面配線層２および内部配線層３中におけるタングステンおよび／またはモリブデンは、平均粒径１乃至１０μｍの球状あるいは数個の粒子による焼結粒子として銅からなるマトリックス中に分散含有していることが望ましい。これは、上記平均粒径が、１μｍよりも小さい場合、表面配線層２の保形性が悪くなるとともに組織が多孔質化し、表面配線層２および内部配線層３の抵抗も高くなり、１０μｍを越えると銅のマトリックスがタングステンやモリブデンの粒子によって分断されてしまい表面配線層２および内部配線層３の抵抗が高くなったり、銅成分が分離してにじみなどが発生するためである。タングステンおよび／またはモリブデンは平均粒径１．３乃至５μｍ、特に１．３乃至３μｍの大きさで分散されていることが最も望ましい。
【００２７】
また、上記表面配線層２および内部配線層３中には、絶縁基体１との密着性を改善するために、アルミナ、または絶縁基体１と同じ成分のセラミックスを０．０５乃至２体積％の割合で含有させることも可能である。
【００２８】
さらに、本発明の配線基板７においては、銅を含有する表面配線層２および内部配線層３を銅の融点を越える温度で絶縁基体１と同時焼成することにより、表面配線層２および内部配線層３中の銅成分が絶縁基体１中に拡散する場合があるが、本発明によれば、上記少なくとも銅を含む表面配線層２および内部配線層３の周囲のセラミックスへの銅の拡散距離が２０μｍ以下、特に１０μｍ以下であることが望ましい。これは、銅のセラミックス中への拡散距離が２０μｍを越えると、電気回路形成時に表面配線層２間や内部配線層３間の絶縁性が低下し電気回路の信頼性が低下するためである。
【００２９】
この銅の拡散距離を２０μｍ以下とすることにより、表面配線層２および内部配線層３のうち、同一平面内に形成された各配線層間の最小線間距離を１００μｍ以下、特に９０μｍ以下の高密度化を図ることができる。
【００３０】
なお、前記表面配線層２は、その露出表面をニッケル、銅、金等のめっき金属層で被覆するようにしておくと、表面配線層２の酸化腐食を防止することができるとともに、表面配線層２に対するボンディングワイヤのボンディング性やハンダ濡れ性等を良好とすることができ、また同時に表面配線層２のより一層の低抵抗化を図ることができる。従って、前記表面配線層２は、その露出表面をニッケル、銅、金等のめっき金属層（非図示）で被覆しておくことが好ましく、例えば、ニッケルまたは銅めっき層を１〜１０μｍ、金めっき層を０．３〜３μｍの厚みで、順次被着させるようにしておくことが好ましい。
（接続配線層）
また上記表面配線層２と内部配線層３とは、各絶縁層１ａに設けた貫通孔５内に所定の導体材料を充填することにより形成された接続配線層４を介して接続されている。このような接続配線層４は、絶縁基体１の各絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシートに、レーザー加工法や機械的打抜き加工法等により貫通孔を形成しておくとともに、前記貫通孔内に所定の導体ペーストをスクリーン印刷法等により印刷充填しておくことにより形成される。
【００３１】
本発明の配線基板によれば、接続配線層４のうち、最外層の絶縁層の貫通孔内に位置する接続配線層４ａをタングステンおよび／またはモリブデンと鉄族金属とで形成することが重要である。
【００３２】
前記最外層の絶縁層の貫通孔内に位置する接続配線層４ａをタングステンおよび／またはモリブデンと鉄族金属とで形成しておくと接続配線層４ａは絶縁基体１に対する接着強度に優れることからこの接続配線層４ａと絶縁基体１との間に水分が侵入するような隙間を生じることはほとんどなく、表面配線層２と絶縁基体１との間に形成された隙間に水分が入り込み、該入り込んだ水分が内部配線層３に接触作用しようとしてもその接触作用は前記接続配線層４ａによって効果的に阻止され、これによって表面配線層２と内部配線層３との接続信頼性が極めて良好となるとともに隣接する内部配線層３間の電気的絶縁が確実となり、配線基板７の長期信頼性を優れたものとなすことができる。
【００３３】
なお、前記最外層の接続配線層４ａは、その厚み方向の長さが２５μｍ未満では水分の入り込みを効果的に阻止することが困難となる。従って、前記最外層の接続配線層４ａは、その厚みを２５μｍ以上としておくことが好ましい。
【００３４】
また前記最外層の接続配線層４ａは、配線基板７を上面視したときに、他の接続配線層４ｂを完全に覆うような横断面形状としておくことにより、水分の侵入を良好に阻止することができ、配線基板７の信頼性を優れたものとすることができる。従って、前記最外層の接続配線層４ａは、配線基板７を上面視したときに、他の接続配線層４ｂを完全に覆うような横断面形状としておき、特に最外層の接続配線層４ａおよび他の接続配線層４ｂをともに円形状の横断面形状とするとともに、互いに重なるかまたは最外層の接続配線層４ａの方が大きい同心円状として形成しておくことにより、水分の絶縁基体１内部への侵入をムラなく阻止することができ、配線基板７の長期信頼性を優れたものとすることができる。
【００３５】
なお、前記接続配線層４ａを表面配線層２および内部配線層３と同時焼成によって形成する場合、その焼成温度を１２００〜１５００℃の低温とする必要がある。そのため本発明ではこれを達成するためタングステンおよび／またはモリブデンに鉄族金属を含有せしめている。
【００３６】
前記接続配線層４ａをタングステンおよび／またはモリブデンに鉄族金属を含有せしめて形成することにより、低温での焼結性を高めて絶縁基体１と同時焼成によって形成することができ、かつ絶縁基体１に対し密着強度を強固にすることができる。
【００３７】
前記接続配線層４ａは鉄族金属の量が酸化物換算で０．１体積％未満の場合には接続配線層４ａの緻密化が進行せず焼結不良になって絶縁基体１との接着強度が低下する。逆に、５体積％を越える場合には、タングステン、モリブデンの粒子が異常粒成長し絶縁基体１との接着強度が低下する。従って、上記鉄族金属の量は酸化物換算で０．１乃至５体積％、好適には０．５乃至２体積％が望ましい。
【００３８】
なお、上記接続配線層４ａ中の鉄族金属としては、鉄、ニッケル、コバルトが挙げられるがこれらの中でもニッケルが最も望ましい。
【００３９】
また酸化物換算量は、鉄（Fｅ）はＦｅ2Ｏ3、ニッケル（Ｎｉ）はＮｉＯ、コバルト（Ｃｏ）はＣｏ3Ｏ4の形態で換算した量である。
【００４０】
更に、この接続配線層４ａ中には、酸化アルミニウム等を主成分とする絶縁基体１との接着強度を高めるために、酸化アルミニウム等の絶縁基体１と同種のセラミック粉末を添加することも有効である。しかし、その含有量が４５体積％よりも多いと焼結不良を招くおそれがある。従って、接続配線層４ａに酸化アルミニウムを添加する場合、その含有量は特に２乃至３５体積％が望ましい。
【００４１】
また、前記接続配線層４のうち、最外層の接続配線層４ａ以外の他の接続配線層４ｂは、タングステンおよび／またはモリブデンと銅とにより形成しておくことが重要である。
【００４２】
前記接続配線層４ｂをタングステンおよび／またはモリブデンと銅とにより形成しておくと、接続配線層４ｂの電気抵抗が銅の含有により低い値となり、その結果、接続配線層４全体の電気抵抗が表面配線層２や内部配線層３と同じように低いものとなって半導体素子６の演算速度の高速化に十分対応し得るようになすことができ、各配線層に信号を伝播させた際、伝播する信号の損失が大きく低減されて半導体素子６を正常に作動させることができる。
【００４３】
前記タングステンおよび／またはモリブデンと銅とから成る他の接続配線層４ｂは、上記表面配線層２および内部配線層３と同様のものを用いることができ、表面配線層２や内部配線層３と同様の、タングステンおよび／またはモリブデン粉末と銅粉末とを混合して得た導体ペーストを、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに形成した貫通孔５内に、スクリーン印刷法等により印刷充填しておくことにより形成される。
（製造方法）
次に上記配線基板７の製造方法の一例を、絶縁基体１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合について具体的に説明する。
【００４４】
まず、絶縁基体１を形成するために、セラミックス焼結体の主成分となる酸化アルミニウム原料粉末として、平均粒径が０．５μｍ乃至２．５μｍ、特に０．５μｍ乃至２．０μｍの粉末を用いる。これは、平均粒径は０．５μｍよりも小さいと、粉末の取扱いが難しく、また粉末のコストが高くなり、２．５μｍよりも大きいと、１５００℃以下の温度で焼成することが難しくなるためである。
【００４５】
そして、上記酸化アルミニウム粉末に対して、第２の成分として、ＭｎＯ2を２．０乃至８．０重量％、特に３．０乃至７．０重量％の割合で添加する。また適宜、第３の成分として、ＳｉＯ2．ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ2粉末等を０．４乃至８重量％、第４の成分として、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒなどの遷移金属の金属粉末や酸化物粉末を着色成分として金属換算で２重量％以下の割合で添加する。
【００４６】
なお、上記酸化物の添加にあたっては、酸化物粉末以外に、焼成によって酸化物を形成し得る炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩などとして添加してもよい。
【００４７】
そして次に、この混合粉末を用いて絶縁基体１を形成するためのセラミックグリーンシートを複数枚作製する。セラミックグリーンシートは、周知の成形方法によって作製することができる。例えば、上記混合粉末に有機バインダーや溶媒を添加してスラリーを調整した後、ドクターブレード法によって形成したり、混合粉末に有機バインダーを加え、プレス成形、圧延成形等により所定の厚みのセラミックグリーンシートを作製できる。
【００４８】
また、前記セラミックグリーンシートには、後の工程で接続配線層４となる導体ペーストを充填するための貫通孔５を、レーザー加工法や機械的打抜き加工法等により形成しておく。
【００４９】
このようにして作製したセラミックグリーンシートに対して、まず、最外層の接続配線層４ａとなる導体ペーストを、最外層の絶縁層となるセラミックグリーンシートの貫通孔内にスクリーン印刷法等により印刷充填する。なお、前記最外層の接続配線層４ａとなる導体ペーストは、例えば、平均粒径が０．５〜５μｍのタングステンおよび／またはモリブデンに、酸化ニッケル等の鉄族金属の酸化物粉末を０．１〜５体積％、アルミナ粉末を０〜４５体積％の割合で含有する固形成分に対して、有機バインダーや溶剤を添加混合することにより作製される。
【００５０】
また最外層以外の他の接続配線層４ｂとなる導体ペーストを、最外層以外の絶縁層となるセラミックグリーンシートの貫通孔内にスクリーン印刷法等により印刷充填する。なお他の接続配線層４ｂとなる導体ペーストは、例えば、平均粒径が１乃至１０μｍの銅粉末を１０乃至７０体積％、特に４０乃至６０体積％、平均粒径が１乃至１０μｍのタングステンおよび／またはモリブデン粉末を３０乃至９０体積％、特に４０乃至６０体積％の割合で添加してなる固形成分に対して有機バインダーや溶剤を添加混合することにより作製することができる。
【００５１】
なお、前記他の接続配線層４ｂを形成するための導体ペースト中には、絶縁基体１との密着性を高めるために、酸化アルミニウム粉末や、絶縁層を形成する酸化物セラミックス成分と同一の組成物粉末を０．０５〜２体積％の割合で添加することも可能である。
【００５２】
次に、各セラミックグリーンシートの表面に、表面配線層２及び内部配線層３となる導体ペーストをスクリーン印刷法、グラビア印刷法等により印刷塗布する。この表面配線層２及び内部配線層３となる導体ペーストは、上記他の接続配線層４ｂとなる導体ペーストと同様の導体ペーストを用いることができる。
【００５３】
そして最後に、表面配線層２、内部配線層３、接続配線層４となる各導体ペーストを印刷塗布、充填したセラミックグリーンシートを位置合わせして積層圧着した後、この積層体を、非酸化性雰囲気中、焼成最高温度が１２００〜１５００℃の温度となる条件で焼成する。
【００５４】
このときの上記焼成温度が１２００℃より低いと、通常の原料を用いた場合において、酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体が相対密度９５％以上まで緻密化できず、熱伝導性や強度が低下し、１５００℃よりも高いと、表面配線層２、内部配線層３、および他の接続配線層４ｂにおいて、タングステンあるいはモリブデン自体の焼結が進み、銅との均一組織を維持できなく、ひいては低抵抗を維持することが困難となりシート抵抗が高くなってしまう。また、酸化物セラミックスの主結晶相の粒径が大きくなり異常粒成長が発生したり、銅がセラミックス中へ拡散するときのパスである粒界の長さが短くなるとともに拡散速度も速くなる結果、拡散距離を３０μｍ以下に制御することが困難となるためである。好適には１３５０〜１４５０℃の範囲がよい。
【００５５】
また、この焼成時の非酸化性雰囲気としては、窒素、あるいは窒素と水素との混合雰囲気であることが望ましいが、特に、配線層中の銅の拡散を抑制する上では、水素および窒素を含み露点＋１０℃以下、特に−１０℃以下の非酸化性雰囲気であることが望ましい。なお、この雰囲気には所望により、アルゴンガス等の不活性ガスを混入してもよい。焼成時の露点が＋１０℃より高いと、焼成中に酸化物セラミックスと雰囲気中の水分とが反応し酸化膜を形成し、この酸化膜と銅含有導体の銅が反応してしまい、導体の低抵抗化の妨げとなるのみでなく、銅の拡散を助長してしまうためである。
【００５６】
さらにまた、上記のように焼成温度および雰囲気を制御して焼成することによって、絶縁基体１の表面の算術平均粗さＲａを１μｍ以下、特に０．７μｍ以下の平滑性に優れた表面を形成できる。
【００５７】
かくして本発明の配線基板７によれば、絶縁基体１の上面に半導体素子６を搭載するとともに半導体素子６の各電極を表面配線層２にボンディングワイヤ８を介して電気的に接続し、しかる後、必要に応じて前記半導体素子６を金属やセラミックスから成る椀状の蓋体や封止樹脂（不図示）等を用いて気密封止することによって製品としての半導体装置が完成する。
【００５８】
なお、本発明は上記実施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あれば種々の変更は可能であり、例えば、上記実施例では、本発明の配線基板を半導体素子搭載用の配線基板に適用した場合について説明したが、これを混成集積回路基板等に適用してもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、表面配線層および内部配線層がタングステンおよび／またはモリブデンと銅とから成り、低抵抗の銅（電気抵抗率（２０℃）で１．７×１０-6Ω・ｃ）を含有することから、半導体素子の演算速度の高速化に対応して各配線層を低抵抗とすることができ、配線層を伝播する信号の損失を低減し、半導体素子を正常に作動させることができる。
【００６０】
また本発明の配線基板によれば、前記表面配線層と内部配線層とは絶縁基体の各絶縁層に設けた貫通孔内に形成した接続配線層を介して接続されているとともに、接続配線層のうち最外層に位置する絶縁層の貫通孔内に形成されている接続配線層を絶縁基体に対し強固に接着するタングステンおよび／またはモリブデンと鉄族金属とで形成したことから表面配線層と絶縁基体との間に隙間が生じ、この隙間から水分が入り込んだとしても該入り込んだ水分は内部配線層等に接触作用することはなく、その結果、内部配線層等の腐食を効果的に防止できて表面配線層と内部配線層との接続信頼性を良好とし、かつ隣接する配線層間の電気的絶縁を確実として長期信頼性に優れたものとなすことができる。
。
【００６１】
また同時に、絶縁基体を形成する絶縁層のうち最外層以外の絶縁層に設けた貫通孔内に配されている接続配線層をタングステンおよび／またはモリブデンと銅とにより形成し低抵抗としたことから、接続配線層全体が低抵抗となり、これによって表面配線層、内部配線層及び接続配線層のいずれもが半導体素子の演算速度の高速化に対応する低抵抗となり、各配線層に信号を伝播させた際、伝播する信号の損失が大きく低減されて半導体素子を正常に作動させることができる。また、最外層の接続配線層および他の接続配線層は、横断面形状が円形状であるとともに、互いに重なるかまたは最外層の接続配線層の方が大きい同心円状として形成されていることから、水分の絶縁基体内部への侵入をムラなく阻止することができ、配線基板の長期信頼性を優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１に示す配線基板の要部拡大図である。
【符号の説明】
１・・・・絶縁基体
２・・・・表面配線層
３・・・・内部配線層
４・・・・接続配線層
４ａ・・・最外層の接続配線層
４ｂ・・・他の接続配線層
５・・・・貫通孔
６・・・・半導体素子
７・・・・配線基板
８・・・・ボンディングワイヤ
【図１】
0004530525.tif 000002
【図２】
0004530525.tif 000003