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特開2022-181993サブマウントの製造方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022181993
(43)【公開日】2022-12-08
(54)【発明の名称】サブマウントの製造方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 23/12 20060101AFI20221201BHJP
H01S 5/023 20210101ALI20221201BHJP
H05K 1/03 20060101ALI20221201BHJP
H05K 3/38 20060101ALI20221201BHJP
H05K 3/00 20060101ALN20221201BHJP
【ＦＩ】
H01L23/12 D
H01S5/023
H05K1/03 610E
H05K3/38 A
H05K3/00 X
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021089261
(22)【出願日】2021-05-27
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】303058328
【氏名又は名称】東芝マテリアル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100111121
【弁理士】
【氏名又は名称】原 拓実
(72)【発明者】
【氏名】大関 智行
【テーマコード（参考）】
5E343
5F173
【Ｆターム（参考）】
5E343AA02
5E343AA24
5E343BB18
5E343BB23
5E343BB34
5E343BB35
5E343BB49
5E343BB52
5E343DD23
5E343DD24
5E343DD25
5E343EE06
5E343EE36
5E343ER12
5E343ER18
5E343ER31
5E343GG02
5F173MC12
5F173MD04
5F173MD07
(57)【要約】
【課題】 金属薄膜の密着性の優れたサブマウントの製造方法を提供する。
【解決手段】 セラミックス基板の表面に金属薄膜を有するサブマウントの製造方法において、セラミックス基板の表面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程と、プラスマアッシングした表面に金属薄膜を成膜する薄膜形成工程を有し、前記プラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内であることを特徴とする。セラミックス基板は窒化アルミニウム基板であることが好ましい。
【選択図】 図１
【解決手段】 セラミックス基板の表面に金属薄膜を有するサブマウントの製造方法において、セラミックス基板の表面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程と、プラスマアッシングした表面に金属薄膜を成膜する薄膜形成工程を有し、前記プラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内であることを特徴とする。セラミックス基板は窒化アルミニウム基板であることが好ましい。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セラミックス基板の表面に金属薄膜を有するサブマウントの製造方法において、
セラミックス基板の表面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程と、プラズマアッシングした表面に金属薄膜を成膜する薄膜形成工程を有し、
前記プラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内であることを特徴とするサブマウントの製造方法。
セラミックス基板の表面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程と、プラズマアッシングした表面に金属薄膜を成膜する薄膜形成工程を有し、
前記プラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内であることを特徴とするサブマウントの製造方法。
【請求項2】
前記セラミックス基板が、表面粗さＲａが０．５μｍ以下の窒化アルミニウム基板であることを特徴とする請求項１記載のサブマウントの製造方法。
【請求項3】
酸素ガスは酸素が９９．９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載のサブマウントの製造方法。
【請求項4】
前記プラズマアッシング工程は、１８０℃以下で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のサブマウントの製造方法。
【請求項5】
前記プラズマアッシング工程は、常圧または真空中で行われることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のサブマウントの製造方法。
【請求項6】
前記薄膜形成工程は、チタン、白金、金から選ばれる１種を主成分とする単層膜または多層膜を形成する工程であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のサブマウントの製造方法。
【請求項7】
前記薄膜形成工程は、パターニングのためのレジスト塗布工程を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のサブマウントの製造方法。
【請求項8】
前記薄膜形成工程により設けた金属薄膜に対し、第二のプラズマアッシング工程と、第二のプラズマアッシング工程を行った金属薄膜表面に、金または錫の１種または２種を主成分とする半田層を設ける工程を有し、
前記第二のプラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のサブマウントの製造方法。
前記第二のプラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のサブマウントの製造方法。
【請求項9】
前記第二のプラズマアッシング工程を行った面の反対側の面に第三のプラズマアッシング工程と、第三のプラズマアッシング工程を行った金属薄膜表面に、金または錫の１種または２種を主成分とする半田層を設ける工程を有し、
前記第三のプラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内で行うことことを特徴とする請求項８に記載のサブマウントの製造方法。
前記第三のプラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内で行うことことを特徴とする請求項８に記載のサブマウントの製造方法。
【請求項10】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のサブマウントの製造方法により得られたサブマウントに半導体素子を実装する工程を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
後述する実施形態は、サブマウントの製造方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
セラミックス回路基板は、金属板を接合したもの、金属薄膜を形成したものなどが挙げられる。金属薄膜を用いたものをサブマウントと呼んでいる。サブマウントは、光半導体素子の実装に用いられている。光半導体素子は、発光ダイオード、レーザダイオード、フォトダイオードなどが挙げられる。
例えば、特許第５１６６０１７号公報（特許文献１）には、窒化アルミニウム基板の表面に金属薄膜を設けたサブマウントが開示されている。特許文献１では、窒化アルミニウム基板表面に、チタン（Ｔｉ）膜、白金（Ｐｔ）膜、金（Ａｕ）膜の３層膜を設けている。また、３層膜上に、半田層を設けている。この半田層はＡｕＳｎ半田などが用いられている。このように、サブマウントは、金属薄膜の多層膜を有している。金属薄膜の形成には、蒸着法やスパッタ法などの成膜方法が用いられている。
例えば、特許第５１６６０１７号公報（特許文献１）には、窒化アルミニウム基板の表面に金属薄膜を設けたサブマウントが開示されている。特許文献１では、窒化アルミニウム基板表面に、チタン（Ｔｉ）膜、白金（Ｐｔ）膜、金（Ａｕ）膜の３層膜を設けている。また、３層膜上に、半田層を設けている。この半田層はＡｕＳｎ半田などが用いられている。このように、サブマウントは、金属薄膜の多層膜を有している。金属薄膜の形成には、蒸着法やスパッタ法などの成膜方法が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５１６６０１７号公報
【特許文献2】特開２００６－２８６９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
成膜方法を用いて金属薄膜を設けた際に、膜はがれなどの不具合があった。サブマウントの製造では多数個取りが行われる。多数個取りとは、予め分割する設計で複数個分の金属薄膜をセラミックス基板上に設け、任意のサイズに分割する方法である。膜はがれなどの不具合があると、分割前の金属薄膜を設けたセラミックス基板に膜はがれなどの不具合が発生するため歩留まりへの影響は大きかった。膜はがれの原因を追究したところ、アッシング条件に問題があることが判明した。
アッシングとは、成膜処理を施したい表面を洗浄する工程である。例えば、特開２００６－２８６９４４号公報（特許文献２）では、酸素プラズマアッシャー法を用いている。酸素プラズマを用いたアッシング工程は、酸素プラズマと有機物を反応させて除去する方法である。成膜したい個所に存在する有機物を除去し、洗浄効果を得ることができる。
しかしながら、酸素プラズマを用いたアッシング工程を行ったとしても、洗浄効果が不足する現象が起きていた。この原因を追究したところ、酸素ガス流量に問題があることが分かった。
本発明は、このような問題に対処するためのものであり、アッシング工程の制御を行うことを特徴としたサブマウントの製造方法を提供するためのものである。
アッシングとは、成膜処理を施したい表面を洗浄する工程である。例えば、特開２００６－２８６９４４号公報（特許文献２）では、酸素プラズマアッシャー法を用いている。酸素プラズマを用いたアッシング工程は、酸素プラズマと有機物を反応させて除去する方法である。成膜したい個所に存在する有機物を除去し、洗浄効果を得ることができる。
しかしながら、酸素プラズマを用いたアッシング工程を行ったとしても、洗浄効果が不足する現象が起きていた。この原因を追究したところ、酸素ガス流量に問題があることが分かった。
本発明は、このような問題に対処するためのものであり、アッシング工程の制御を行うことを特徴としたサブマウントの製造方法を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態に係るサブマウントの製造方法は、セラミックス基板の表面に金属薄膜を有するサブマウントの製造方法において、セラミックス基板の表面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程と、プラズマアッシングした表面に金属薄膜を成膜する薄膜形成工程を有し、前記プラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内であることを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
実施形態に係るサブマウントの製造方法は、セラミックス基板の表面に金属薄膜を有するサブマウントの製造方法において、セラミックス基板の表面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程と、プラズマアッシングした表面に金属薄膜を成膜する薄膜形成工程を有し、前記プラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内であることを特徴とするものである。
図１にサブマウントの一例を示した。図中、１はサブマウント、２はセラミックス基板、３はＴｉ膜、４はＰｔ膜、５はＡｕ膜、６は半田層、である。図１では、Ｔｉ膜３／Ｐｔ膜４／Ａｕ膜５の３層構造を例示したが、これに限定されるものではない。また、セラミックス基板２の両面に金属膜を設けたものを例示したが、片面のみに金属膜を設けた構造であっても良い。
サブマウント１は、セラミックス基板２表面に金属薄膜を設けてある。金属薄膜は、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）から選ばれる１種または２種以上を有するものであることが好ましい。また、Ｔｉ膜３／Ｐｔ膜４／Ａｕ膜５の３層構造を有することが好ましい。
Ｔｉ膜３はセラミックス基板２との密着性が良好な材料である。また、Ａｕ膜５は半田層６との密着性が良好な材料であり、その特性から実装性や導体膜としても優れている。また、Ａｕ膜５は酸化し難いため、保護膜としての役割を果たす材料である。特に、ＡｕＳｎ半田との密着性が良好な材料である。また、Ｐｔ膜５はＴｉ膜３とＡｕ膜５が実装時の熱履歴により相互拡散が生じ、実装性への悪影響を避けるためのバリア層として有効な材料である。また、Ｐｔ膜５は、Ｔｉ膜３およびＡｕ膜５との密着性も良好な材料である。このため、Ｔｉ膜３／Ｐｔ膜４／Ａｕ膜５の３層構造を有することが好ましい。
図１にサブマウントの一例を示した。図中、１はサブマウント、２はセラミックス基板、３はＴｉ膜、４はＰｔ膜、５はＡｕ膜、６は半田層、である。図１では、Ｔｉ膜３／Ｐｔ膜４／Ａｕ膜５の３層構造を例示したが、これに限定されるものではない。また、セラミックス基板２の両面に金属膜を設けたものを例示したが、片面のみに金属膜を設けた構造であっても良い。
サブマウント１は、セラミックス基板２表面に金属薄膜を設けてある。金属薄膜は、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）から選ばれる１種または２種以上を有するものであることが好ましい。また、Ｔｉ膜３／Ｐｔ膜４／Ａｕ膜５の３層構造を有することが好ましい。
Ｔｉ膜３はセラミックス基板２との密着性が良好な材料である。また、Ａｕ膜５は半田層６との密着性が良好な材料であり、その特性から実装性や導体膜としても優れている。また、Ａｕ膜５は酸化し難いため、保護膜としての役割を果たす材料である。特に、ＡｕＳｎ半田との密着性が良好な材料である。また、Ｐｔ膜５はＴｉ膜３とＡｕ膜５が実装時の熱履歴により相互拡散が生じ、実装性への悪影響を避けるためのバリア層として有効な材料である。また、Ｐｔ膜５は、Ｔｉ膜３およびＡｕ膜５との密着性も良好な材料である。このため、Ｔｉ膜３／Ｐｔ膜４／Ａｕ膜５の３層構造を有することが好ましい。
【0008】
また、半田層６は、少なくともＡｕＳｎ層を有するものであることが好ましい。ＡｕＳｎ半田は、Ｓｎが溶けてＡｕ膜５と反応して接合を行うことができる。また、ＡｕＳｎ半田は融点が約２８０℃と高い。そのため、光半導体素子などの半導体素子が発熱したとしてもＡｕＳｎ半田層が溶け始めることを抑制することができる。また、半田層６は組成の異なるＡｕＳｎ層を多層化してもよい。また、半田層６は、ＡｕＳｎ半田と金属膜を積層した構造であっても良い。ＡｕＳｎ半田と金属膜の積層するときの金属膜はＰｔ膜やＡｕ膜が挙げられる。
【0009】
また、セラミックス基板２は、窒化アルミニウム基板、窒化珪素基板、酸化アルミニウム基板、アルジル基板、サファイヤ基板、ダイヤモンド基板から選ばれる１種であることが好ましい。アルジル基板は、酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムを混合した基板である。また、セラミックス基板２は厚さ０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、セラミックス基板２は、内部配線を有していても良い。また、セラミックス基板２は内部配線を具備した多層構造を有していても良い。内部配線とは、スルーホールなどを用いた導通構造である。
窒化アルミニウム基板は、熱伝導率１６０～２６０Ｗ／ｍ・Ｋと高いが、３点曲げ強度は３００～５５０ＭＰａ程度である。また、窒化珪素基板は、熱伝導率は８０～１２０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるが、３点曲げ強度は６００ＭＰａ以上と高い。窒化アルミニウム基板や窒化珪素基板のことを窒化物系セラミックス基板と呼ぶ。
また、酸化アルミニウム基板は、熱伝導率は２０～４０Ｗ／ｍ・Ｋ、３点曲げ強度は４００～５００ＭＰａ程度である。アルジル基板は、３点曲げ強度は５００～６００ＭＰａ程度である。酸化アルミニウム基板やアルジル基板は酸化物系セラミックス基板と呼ぶ。
セラミックス基板の中では、窒化アルミニウム基板が好ましい。窒化アルミニウム基板は熱伝導率が高いため放熱性が良い。また、サブマウントは多数個取りにより製造されることもある。金属薄膜を設けたセラミックス基板を長辺が０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に切断されて、小さなサブマウントに加工される。窒化アルミニウム基板は強度が３００～５５０ＭＰａ程度であるため、切断加工を行い易い。その上で熱伝導率が１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高いので放熱性も良好である。
窒化アルミニウム基板は、熱伝導率１６０～２６０Ｗ／ｍ・Ｋと高いが、３点曲げ強度は３００～５５０ＭＰａ程度である。また、窒化珪素基板は、熱伝導率は８０～１２０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるが、３点曲げ強度は６００ＭＰａ以上と高い。窒化アルミニウム基板や窒化珪素基板のことを窒化物系セラミックス基板と呼ぶ。
また、酸化アルミニウム基板は、熱伝導率は２０～４０Ｗ／ｍ・Ｋ、３点曲げ強度は４００～５００ＭＰａ程度である。アルジル基板は、３点曲げ強度は５００～６００ＭＰａ程度である。酸化アルミニウム基板やアルジル基板は酸化物系セラミックス基板と呼ぶ。
セラミックス基板の中では、窒化アルミニウム基板が好ましい。窒化アルミニウム基板は熱伝導率が高いため放熱性が良い。また、サブマウントは多数個取りにより製造されることもある。金属薄膜を設けたセラミックス基板を長辺が０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に切断されて、小さなサブマウントに加工される。窒化アルミニウム基板は強度が３００～５５０ＭＰａ程度であるため、切断加工を行い易い。その上で熱伝導率が１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高いので放熱性も良好である。
【0010】
また、セラミックス基板２は表面粗さＲａが０．５μｍ以下であることが好ましい。金属薄膜を設ける面は平坦面であることが好ましい。このため、セラミックス基板２の表面粗さＲａは０．５μｍ以下、さらには０．１μｍ以下であることが好ましい。このため、表面粗さＲａが０．５μｍ以下の窒化アルミニウム基板を用いることが最も好ましい。なお、表面粗さＲａはＪＩＳ－Ｂ－０６０１（２０１３）に準じた方法で測定するものとする。
【0011】
実施形態に係るサブマウントの製造方法は、セラミックス基板の表面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程と、プラズマアッシングした表面に金属薄膜を成膜する薄膜形成工程を有している。
図２にサブマウントの製造方法の工程フローを例示した。図２は、第一のアッシング工程→リソグラフィー工程→表面の金属薄膜形成工程→裏面の金属薄膜形成工程→アニール工程→リソグラフィー工程→第二のアッシング工程→表面の半田層形成工程→第三のアッシング工程→裏面の半田層形成工程、の順となっている。実施形態に係るサブマウントの製造方法は、この工程順に限られるものでは無い。必要に応じ、検査工程、水洗浄工程またはダイシング工程などを行っても良いものとする。また、表面、裏面との表記は、最初に成膜する面を表面、その反対側の面を裏面としたものである。同様に、最初に半田層を形成する面を表面、その反対側の面を裏面としたものである。
まず、セラミックス基板の表面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程を有している。また、プラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、であることを特徴としている。
図２にサブマウントの製造方法の工程フローを例示した。図２は、第一のアッシング工程→リソグラフィー工程→表面の金属薄膜形成工程→裏面の金属薄膜形成工程→アニール工程→リソグラフィー工程→第二のアッシング工程→表面の半田層形成工程→第三のアッシング工程→裏面の半田層形成工程、の順となっている。実施形態に係るサブマウントの製造方法は、この工程順に限られるものでは無い。必要に応じ、検査工程、水洗浄工程またはダイシング工程などを行っても良いものとする。また、表面、裏面との表記は、最初に成膜する面を表面、その反対側の面を裏面としたものである。同様に、最初に半田層を形成する面を表面、その反対側の面を裏面としたものである。
まず、セラミックス基板の表面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程を有している。また、プラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、であることを特徴としている。
【0012】
アッシング（ａｓｈｉｎｇ）とは、成膜処理を施したい表面を洗浄する工程である。セラミックス基板の両面に成膜処理を施す場合は、両面にアッシング処理を施すものとする。また、プラズマアッシングは、プラズマを使ったアッシング工程である。また、プラズマは、酸素ガスを非電離放射線で発生させたものが挙げられる。また、非電離放射線とは、マイクロ波や可視光線などが挙げられる。
【0013】
セラミックス基板の表面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程を第一のアッシング工程と呼んでいる。第一のアッシング工程は、セラミックス基板の表面を洗浄する効果がある。セラミックス基板表面には、大気中の有機物、表面を平滑化するため研磨加工した際の有機物などが付着している。有機物が残存したまま成膜処理を行うと、成膜不良の原因となる。このため、セラミックス基板表面をアッシング処理することが有効である。なお、アッシング工程は、セラミックス基板の金属薄膜を設ける個所に施せばよいものとする。また、多数個取りを行う際は、セラミックス基板表面の全面にアッシング工程を施すことが好ましい。
第一のアッシング工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、であることを特徴としている。
ＲＦパワーとは、ＲＦ（Radio Frequency）電界を発生させるためのＲＦ装置の電力（Ｗ、ワット）である。ＲＦパワーが２００Ｗ以上９００Ｗ以下の範囲内であると、セラミックス基板表面を傷つけずに洗浄することができる。ＲＦパワーが２００Ｗ未満であると洗浄効果が不足する。また、９００Ｗを超えると、それ以上の効果がないだけでなく、セラミックス基板表面に悪影響を与えることもある。このため、ＲＦパワーは、２００Ｗ以上９００Ｗ以下、さらには、２５０Ｗ以上７００Ｗ以下の範囲内が好ましい。
第一のアッシング工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、であることを特徴としている。
ＲＦパワーとは、ＲＦ（Radio Frequency）電界を発生させるためのＲＦ装置の電力（Ｗ、ワット）である。ＲＦパワーが２００Ｗ以上９００Ｗ以下の範囲内であると、セラミックス基板表面を傷つけずに洗浄することができる。ＲＦパワーが２００Ｗ未満であると洗浄効果が不足する。また、９００Ｗを超えると、それ以上の効果がないだけでなく、セラミックス基板表面に悪影響を与えることもある。このため、ＲＦパワーは、２００Ｗ以上９００Ｗ以下、さらには、２５０Ｗ以上７００Ｗ以下の範囲内が好ましい。
【0014】
また、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下の範囲内である。プラズマ照射時間とは、セラミックス基板表面にプラズマを照射している時間である。プラズマアッシング処理室でプラズマを発生させている時間となる。プラズマ照射時間が３０秒以上１２０分以下の範囲内であることにより、洗浄効果を得ることができる。プラズマ処理時間が３０秒未満であると、洗浄効果が不足する。また、プラズマ処理時間が１２０分を超えると、それ以上の効果が得られないだけでなく、コストアップの要因となる。このため、プラズマ照射時間は３０秒以上１２０分以下、さらには、４０秒以上１００分以下の範囲内であることが好ましい。
【0015】
また、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下は範囲内である。流量の単位ｃｃｍとは、cc (cm3)/minのことである。酸素ガス流量は、アッシング処理室内に供給される酸素ガスの流量である。酸素ガスは酸素プラズマを発生させるためのものである。酸素の供給量に酸素プラズマの発生量が変わる。ＲＦパワーを負荷したとしても、酸素ガスが不足すれば酸素プラズマの発生量が低下するのである。酸素ガス流量が３０ｃｃｍ未満では酸素ガス量が不足する。また、１０００ｃｃｍを超えると、それ以上の効果が得られないだけでなく、コストアップの要因となる。また、表面洗浄の効率が低下する。また、プラズマを効率的に発生させるには、アッシング処理室内を所定の真空度に制御する必要がある。酸素ガス流量が大きいと、アッシング処理室内を所定の真空度に悪影響を与える可能性がある。このため、酸素ガス流量は３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、さらには５０ｃｃｍ以上７００ｃｃｍ以下の範囲内であることが好ましい。
また、酸素ガスは酸素が９９．９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下の範囲内であることが好ましい。酸素プラズマを効率的に発生させるには、酸素ガスの純度が高いことが好ましい。このため、酸素ガスの純度は９９．９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下、さらには９９．９９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下の範囲内であることが好ましい。
また、酸素ガスは酸素が９９．９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下の範囲内であることが好ましい。酸素プラズマを効率的に発生させるには、酸素ガスの純度が高いことが好ましい。このため、酸素ガスの純度は９９．９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下、さらには９９．９９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下の範囲内であることが好ましい。
【0016】
また、プラズマアッシング工程は、１８０℃以下で行うことが好ましい。１８０℃以下で行うということは、常温から１８０℃以下の範囲内で行うということである。プラズマアッシングの効果を高めるために、セラミックス基板表面に酸化膜をつけることも有効である。また、酸化膜を設けることにより、セラミックス基板表面の耐薬品性を向上させることができる。例えば、レジスト除去工程ではアルカリ薬液を用いることもある。アルカリ薬液でセラミックス基板表面が粗面となることもある。このため、酸化膜を設けても良いものとする。
酸化膜を付ける場合は、プラズマアッシング工程を８０℃以上１８０℃以下の範囲内で行うことが好ましい。また、セラミックス基板表面に酸化膜を設けると、Ｔｉ膜との密着性が向上する。また、酸化膜を設ける必要がない場合は、常温から８０℃未満の範囲内であることが好ましい。
なお、プラズマアッシング工程を１８０℃を超えた温度で行うと、セラミックス基板が変質する可能性がある。例えば、窒化アルミニウム基板を１８０℃を超えた温度で処理すると、酸化処理が進み過ぎて熱伝導率が低下する可能性がある。このため、プラズマアッシング工程は１８０℃以下で行うことが好ましい。
酸化膜を付ける場合は、プラズマアッシング工程を８０℃以上１８０℃以下の範囲内で行うことが好ましい。また、セラミックス基板表面に酸化膜を設けると、Ｔｉ膜との密着性が向上する。また、酸化膜を設ける必要がない場合は、常温から８０℃未満の範囲内であることが好ましい。
なお、プラズマアッシング工程を１８０℃を超えた温度で行うと、セラミックス基板が変質する可能性がある。例えば、窒化アルミニウム基板を１８０℃を超えた温度で処理すると、酸化処理が進み過ぎて熱伝導率が低下する可能性がある。このため、プラズマアッシング工程は１８０℃以下で行うことが好ましい。
【0017】
また、プラズマアッシング工程は、真空中で行われることが好ましい。常圧とは１．０１×１０５Ｐａ（＝１ａｔｍ）のことである。真空とは常圧（１．０１×１０５Ｐａ）未満の圧力を示す。また、真空中は２０Ｐａ以上８００Ｐａ以下の範囲内であることが好ましい。２０～８００Ｐａは、低真空および中真空と呼ばれる領域である。真空中で行うことにより、酸素プラズマの発生量を制御することができる。２０Ｐａ未満または８００Ｐａを超えた真空中であると、酸素プラズマの発生が安定しない可能性がある。このため、プラズマアッシング工程の真空度は２０Ｐａ以上８００Ｐａ以下、さらには３０Ｐａ以上６５０Ｐａ以下の範囲内が好ましい。
【0018】
以上のような第一のアッシング工程を行うことにより、セラミックス基板表面の洗浄を行うことができる。また、第一のアッシング工程後は、必要に応じ、液体を使った洗浄工程を行っても良いものとする。液体を使った洗浄工程は、第一のアッシング工程で洗浄した表面のゴミを取り除く効果がある。液体はアセトンなどの有機物が好ましい。また、液体洗浄槽に５分以上６０分以下浸漬する方法が挙げられる。また、複数の液体洗浄槽に浸漬する方法を行っても良い。複数の液体洗浄槽を用いることにより、洗浄槽内に残るゴミの影響を抑制することができる。また、液体を使った洗浄工程は、超音波を付与しながら洗浄を行っても良いものとする。超音波を付与しながら行うことにより、ゴミの除去を行い易くなる。
【0019】
次に、薄膜形成工程を行う。また、前記薄膜形成工程は、チタン、白金、金から選ばれる１種を主成分とする単層膜または多層膜を形成する工程であることが好ましい。
薄膜形成工程は、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などのＰＶＤ法が挙げられる。また、この中では蒸着法であることが好ましい。蒸着法は、材料を蒸発させて成膜させる方法である。また、蒸着工程は１０－３Ｐａ以下の真空中で行う真空蒸着であることが好ましい。真空蒸着法であると、材料の蒸発温度を下げることができる。また、成膜室内の不要な気体を取り除く効果がある。
また、薄膜形成工程は、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜の順で行うものとする。また、それぞれの膜厚は０．０５μｍ以上１０μｍ以下の範囲内とする。
また、薄膜形成工程は、セラミックス基板の表裏両面に施すものとする。表面から成膜しても良いし、裏面から成膜しても良いものとする。
薄膜形成工程は、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などのＰＶＤ法が挙げられる。また、この中では蒸着法であることが好ましい。蒸着法は、材料を蒸発させて成膜させる方法である。また、蒸着工程は１０－３Ｐａ以下の真空中で行う真空蒸着であることが好ましい。真空蒸着法であると、材料の蒸発温度を下げることができる。また、成膜室内の不要な気体を取り除く効果がある。
また、薄膜形成工程は、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜の順で行うものとする。また、それぞれの膜厚は０．０５μｍ以上１０μｍ以下の範囲内とする。
また、薄膜形成工程は、セラミックス基板の表裏両面に施すものとする。表面から成膜しても良いし、裏面から成膜しても良いものとする。
【0020】
また、薄膜形成工程は、パターニングのためのレジスト塗布工程を有していてもよい。半導体素子を実装する面は、薄膜をパターニングする必要がある。そのため、薄膜を形成したくない箇所にレジストを塗布する。塗布したレジストを加熱または露光して固めるものとする。この加熱工程および露光処理も、レジスト塗布工程に含まれるものとする。レジスト塗布工程を行った後に、薄膜形成工程を行ってもよいものとする。また、レジスト塗布工程のことをリソグラフィーと呼ぶ。また、レジスト塗布工程を行った面をリソグラフィー面と呼ぶこともある。また、薄膜形成工程を行った後、必要に応じ、レジストを剥離する工程を行うものとする。レジストの剥離は、薬液などを用いて行う方法が挙げられる。レジストを剥離する工程をリフトオフと呼ぶ。
パターニングは、リソグラフィー→薄膜形成工程→リフトオフ、により行うことになる。リソグラフィー→薄膜形成工程→リフトオフの中で、アッシング工程を複数回行っても良いものとする。
なお、セラミックス基板２表面をアッシングする工程を第一のアッシング工程と呼ぶものとする。また、後述する表面側の金属薄膜に対してアッシングする工程を第二のアッシング工程と呼ぶ。また、後述する裏面側の金属薄膜に対してアッシングする工程を第三のアッシング工程と呼ぶ。金属薄膜をパターニングする際に、複数回、アッシング工程を行うことがある。複数回のアッシング工程を行ったとしても、表面側の金属薄膜に対してのアッシング工程は第二のアッシング工程とする。同様に、複数回のアッシング工程を行ったとしても、裏面側の金属薄膜に対してのアッシング工程は第三のアッシング工程とする。
また、薄膜形成工程を行った後、必要に応じ、アニール工程を行ってもよいものとする。アニール工程を行うことにより、Ｔｉ膜／Ｐｔ膜／Ａｕ膜の密着性を向上させることができる。
次に、Ｔｉ膜／Ｐｔ膜／Ａｕ膜の表面に、必要に応じ、パターニングのためのレジスト塗布工程を行うものとする。Ｔｉ膜／Ｐｔ膜／Ａｕ膜の表面には半田層が形成される。半田層は半導体素子を実装する箇所に形成される。レジスト塗布工程を行うことにより、半田層を形成する箇所をパターニングすることができる。レジストを塗布した後、加熱処理または露光処理を施すものとする。この加熱工程および露光処理も、レジスト塗布工程に含まれるものとする。また、両面にパターニングが必要なときは、両面にレジスト塗布工程を施すものとする。
パターニングは、リソグラフィー→薄膜形成工程→リフトオフ、により行うことになる。リソグラフィー→薄膜形成工程→リフトオフの中で、アッシング工程を複数回行っても良いものとする。
なお、セラミックス基板２表面をアッシングする工程を第一のアッシング工程と呼ぶものとする。また、後述する表面側の金属薄膜に対してアッシングする工程を第二のアッシング工程と呼ぶ。また、後述する裏面側の金属薄膜に対してアッシングする工程を第三のアッシング工程と呼ぶ。金属薄膜をパターニングする際に、複数回、アッシング工程を行うことがある。複数回のアッシング工程を行ったとしても、表面側の金属薄膜に対してのアッシング工程は第二のアッシング工程とする。同様に、複数回のアッシング工程を行ったとしても、裏面側の金属薄膜に対してのアッシング工程は第三のアッシング工程とする。
また、薄膜形成工程を行った後、必要に応じ、アニール工程を行ってもよいものとする。アニール工程を行うことにより、Ｔｉ膜／Ｐｔ膜／Ａｕ膜の密着性を向上させることができる。
次に、Ｔｉ膜／Ｐｔ膜／Ａｕ膜の表面に、必要に応じ、パターニングのためのレジスト塗布工程を行うものとする。Ｔｉ膜／Ｐｔ膜／Ａｕ膜の表面には半田層が形成される。半田層は半導体素子を実装する箇所に形成される。レジスト塗布工程を行うことにより、半田層を形成する箇所をパターニングすることができる。レジストを塗布した後、加熱処理または露光処理を施すものとする。この加熱工程および露光処理も、レジスト塗布工程に含まれるものとする。また、両面にパターニングが必要なときは、両面にレジスト塗布工程を施すものとする。
【0021】
次に、薄膜形成工程により設けた金属薄膜に対し、第二のプラズマアッシング工程と、第二のプラズマアッシング工程を行った金属薄膜表面に、金または錫の１種または２種を主成分とする半田層を設ける工程を有しても良いものとする。
また、前記第二のプラズマアッシング工程を行った面の反対側の面に第三のプラズマアッシング工程と、第三のプラズマアッシング工程を行った金属薄膜表面に、金または錫の１種または２種を主成分とする半田層を設ける工程を有しても良いものとする。
表面側の金属膜膜へのアッシング工程を第二のアッシング工程、裏面側の金属薄膜へのアッシング工程を第三のアッシング工程と呼ぶ。便宜上、表面側の金属薄膜へのアッシング工程を先に行っているが、裏面側の金属薄膜へのアッシング工程を先に行っても良いものとする。裏面側の金属薄膜へのアッシング工程を先に行う場合は、第三のアッシング工程→第二のアッシング工程の順で行うことになる。
また、前記第二のプラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内で行うことが好ましい。
また、前記第二のプラズマアッシング工程を行った面の反対側の面に第三のプラズマアッシング工程と、第三のプラズマアッシング工程を行った金属薄膜表面に、金または錫の１種または２種を主成分とする半田層を設ける工程を有しても良いものとする。
表面側の金属膜膜へのアッシング工程を第二のアッシング工程、裏面側の金属薄膜へのアッシング工程を第三のアッシング工程と呼ぶ。便宜上、表面側の金属薄膜へのアッシング工程を先に行っているが、裏面側の金属薄膜へのアッシング工程を先に行っても良いものとする。裏面側の金属薄膜へのアッシング工程を先に行う場合は、第三のアッシング工程→第二のアッシング工程の順で行うことになる。
また、前記第二のプラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内で行うことが好ましい。
【0022】
ＲＦパワーが２００Ｗ以上９００Ｗ以下の範囲内であると、金属薄膜を傷つけずに洗浄効果をえることができる。ＲＦパワーが２００Ｗ未満では洗浄効果が不足する可能性がある。また、９００Ｗを超えて高いとそれ以上の効果がないだけでなく、セラミックス基板表面に悪影響を与えることもある。また、ＲＦパワーが９００Ｗを超えるとセラミックス基板の温度が高くなる。セラミックス基板の温度が高くなると、後述するＡｕＳｎ半田層６とその表面にあるＡｕ膜（酸化防止層）が反応してしまう可能性がある。そうすると、Ａｕ膜が酸化防止効果がなくなる可能性がある。このため、ＲＦパワーは、２００Ｗ以上９００Ｗ以下、さらには、２５０Ｗ以上７００Ｗ以下の範囲内が好ましい。また、プラズマ照射時間は３０秒以上１２０分以下、さらには、４０秒以上１００分以下の範囲内であることが好ましい。また、酸素ガス流量は３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、さらには５０ｃｃｍ以上７００ｃｃｍ以下の範囲内であることが好ましい。ＲＦパワー、プラズマ照射時間、酸素ガス流量の条件は第一のアッシング工程と同じである。
また、レジストを塗布した面（リソグラフィー面）をアッシングするときは、ＲＦパワーは低め、プラズマ照射時間を短くすることが好ましい。具体的には、ＲＦパワーを２００Ｗ以上３５０Ｗ以下の範囲内にすることが好ましい。また、プラズマ照射時間を３０秒以上５分以下の範囲内にすることが好ましい。これはアッシング工程によりレジストが除去やパターン形状が変形するのを防ぐためである。ＲＦパワーが３５０Ｗを超えたり、プラズマ照射時間が３分を超えたりするとレジストが除去されてしまう可能性がある。
また、第二のアッシング工程においても、酸素ガスの純度は９９．９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下、さらには９９．９９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下の範囲内であることが好ましい。また、第二のプラズマアッシング工程についても、１８０℃以下で行うことが好ましい。また、第二のプラズマアッシング工程についても、真空中で行われることが好ましい。また、真空中は、２０Ｐａ以上８００Ｐａ以下の範囲内であることが好ましい。
また、レジストを塗布した面（リソグラフィー面）をアッシングするときは、ＲＦパワーは低め、プラズマ照射時間を短くすることが好ましい。具体的には、ＲＦパワーを２００Ｗ以上３５０Ｗ以下の範囲内にすることが好ましい。また、プラズマ照射時間を３０秒以上５分以下の範囲内にすることが好ましい。これはアッシング工程によりレジストが除去やパターン形状が変形するのを防ぐためである。ＲＦパワーが３５０Ｗを超えたり、プラズマ照射時間が３分を超えたりするとレジストが除去されてしまう可能性がある。
また、第二のアッシング工程においても、酸素ガスの純度は９９．９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下、さらには９９．９９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下の範囲内であることが好ましい。また、第二のプラズマアッシング工程についても、１８０℃以下で行うことが好ましい。また、第二のプラズマアッシング工程についても、真空中で行われることが好ましい。また、真空中は、２０Ｐａ以上８００Ｐａ以下の範囲内であることが好ましい。
【0023】
また、第二のアッシング工程により、洗浄された金属薄膜上に半田層を設ける工程を行うものとする。半田層は、金または錫の１種または２種を主成分とするものである。また、半田層はＡｕＳｎ半田であることが好ましい。Ａｕ膜５上にＡｕＳｎ半田層６を設けることにより、接合性が向上する。さらに、第二のプラズマアッシング工程を行うことにより、Ａｕ膜５上のゴミを除去することができる。特に、表面側はパターニングのためのレジスト塗布工程を行うことがある。第二のアッシング工程を行うことにより、レジストの残渣を除去することができる。
また、半田層６は、金または錫の１種または２種を主成分とするものである。主成分とは半田層の５０質量％以上１００質量％以下を占めることである。また、ＡｕＳｎ合金の場合は、ＡｕＳｎの合計が５０質量％以上１００質量％以下の範囲内であることが好ましい。また、半田層６は、Ａｕ層やＳｎ層の積層膜であっても良い。また、組成比の異なるＡｕＳｎ層を多層化してもよいものとする。また、ＡｕＳｎ層の間にＰｔ層やＡｕ層を設けても良いものとする。また、金属薄膜とＡｕＳｎの間にＰｔ層を設けても良いものとする。
また、必要に応じ、半田層６の表面にＡｕ膜を設けても良いものとする。半田層６表面のＡｕ膜は酸化防止効果がある。半田層６がＡｕＳｎ合金であった場合、Ｓｎ成分が酸化し易い。Ａｕ膜を設けることで酸化防止効果が得られる。半田層６が酸化されると、半導体素子を実装する際の接合不良の原因となる。
また、半田層６は、金または錫の１種または２種を主成分とするものである。主成分とは半田層の５０質量％以上１００質量％以下を占めることである。また、ＡｕＳｎ合金の場合は、ＡｕＳｎの合計が５０質量％以上１００質量％以下の範囲内であることが好ましい。また、半田層６は、Ａｕ層やＳｎ層の積層膜であっても良い。また、組成比の異なるＡｕＳｎ層を多層化してもよいものとする。また、ＡｕＳｎ層の間にＰｔ層やＡｕ層を設けても良いものとする。また、金属薄膜とＡｕＳｎの間にＰｔ層を設けても良いものとする。
また、必要に応じ、半田層６の表面にＡｕ膜を設けても良いものとする。半田層６表面のＡｕ膜は酸化防止効果がある。半田層６がＡｕＳｎ合金であった場合、Ｓｎ成分が酸化し易い。Ａｕ膜を設けることで酸化防止効果が得られる。半田層６が酸化されると、半導体素子を実装する際の接合不良の原因となる。
【0024】
また、前記第三のプラズマアッシングする工程は、ＲＦパワー２００Ｗ以上９００Ｗ以下、プラズマ照射時間３０秒以上１２０分以下、酸素ガス流量３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、の範囲内で行うことが好ましい。
ＲＦパワーが２００Ｗ以上９００Ｗ以下の範囲内であると、金属薄膜を傷つけずに洗浄効果をえることができる。ＲＦパワーが２００Ｗ未満では洗浄効果が不足する可能性がある。また、９００Ｗを超えて高いと金属薄膜を傷つける可能性がある。また、ＲＦパワーが９００Ｗを超えるとセラミックス基板の温度が高くなる。セラミックス基板の温度が高くなると、後述するＡｕＳｎ半田層６とその表面にあるＡｕ膜（酸化防止層）が反応してしまう可能性がある。そうすると、Ａｕ膜が酸化防止効果がなくなる可能性がある。このため、ＲＦパワーは、２００Ｗ以上９００Ｗ以下、さらには、２５０Ｗ以上７００Ｗ以下の範囲内が好ましい。また、プラズマ照射時間は３０秒以上１２０分以下、さらには、４０秒以上１００分以下の範囲内であることが好ましい。また、酸素ガス流量は３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、さらには５０ｃｃｍ以上７００ｃｃｍ以下の範囲内であることが好ましい。ＲＦパワー、プラズマ照射時間、酸素ガス流量の条件は第一のアッシング工程と同じである。
第三のアッシング工程においても、レジストを塗布した面（リソグラフィー面）をアッシング工程するときは、ＲＦパワーを低め、プラズマ照射時間を短くすることが好ましい。具体的には、ＲＦパワーを２００Ｗ以上３５０Ｗ以下の範囲内にすることが好ましい。また、プラズマ照射時間を３０秒以上５分以下の範囲内にすることが好ましい。これはアッシング工程によりレジストが除去されるのを防ぐためである。ＲＦパワーが３５０Ｗを超えたり、プラズマ照射時間が３分を超えたりするとレジストが除去されてしまう可能性がある。
また、第三のアッシング工程においても、酸素ガスの純度は９９．９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下、さらには９９．９９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下の範囲内であることが好ましい。また、第三のプラズマアッシング工程についても、１８０℃以下で行うことが好ましい。また、第三のプラズマアッシング工程についても、真空中で行われることが好ましい。また、真空中は、２０Ｐａ以上８００Ｐａ以下の範囲内であることが好ましい。
ＲＦパワーが２００Ｗ以上９００Ｗ以下の範囲内であると、金属薄膜を傷つけずに洗浄効果をえることができる。ＲＦパワーが２００Ｗ未満では洗浄効果が不足する可能性がある。また、９００Ｗを超えて高いと金属薄膜を傷つける可能性がある。また、ＲＦパワーが９００Ｗを超えるとセラミックス基板の温度が高くなる。セラミックス基板の温度が高くなると、後述するＡｕＳｎ半田層６とその表面にあるＡｕ膜（酸化防止層）が反応してしまう可能性がある。そうすると、Ａｕ膜が酸化防止効果がなくなる可能性がある。このため、ＲＦパワーは、２００Ｗ以上９００Ｗ以下、さらには、２５０Ｗ以上７００Ｗ以下の範囲内が好ましい。また、プラズマ照射時間は３０秒以上１２０分以下、さらには、４０秒以上１００分以下の範囲内であることが好ましい。また、酸素ガス流量は３０ｃｃｍ以上１０００ｃｃｍ以下、さらには５０ｃｃｍ以上７００ｃｃｍ以下の範囲内であることが好ましい。ＲＦパワー、プラズマ照射時間、酸素ガス流量の条件は第一のアッシング工程と同じである。
第三のアッシング工程においても、レジストを塗布した面（リソグラフィー面）をアッシング工程するときは、ＲＦパワーを低め、プラズマ照射時間を短くすることが好ましい。具体的には、ＲＦパワーを２００Ｗ以上３５０Ｗ以下の範囲内にすることが好ましい。また、プラズマ照射時間を３０秒以上５分以下の範囲内にすることが好ましい。これはアッシング工程によりレジストが除去されるのを防ぐためである。ＲＦパワーが３５０Ｗを超えたり、プラズマ照射時間が３分を超えたりするとレジストが除去されてしまう可能性がある。
また、第三のアッシング工程においても、酸素ガスの純度は９９．９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下、さらには９９．９９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下の範囲内であることが好ましい。また、第三のプラズマアッシング工程についても、１８０℃以下で行うことが好ましい。また、第三のプラズマアッシング工程についても、真空中で行われることが好ましい。また、真空中は、２０Ｐａ以上８００Ｐａ以下の範囲内であることが好ましい。
【0025】
また、第三のアッシング工程により、洗浄された金属薄膜上に半田層を設ける工程を行うものとする。半田層は、金または錫の１種または２種を主成分とするものである。また、半田層はＡｕＳｎ半田であることが好ましい。Ａｕ膜５上にＡｕＳｎ半田層６を設けることにより、接合性が向上する。さらに、第三のプラズマアッシング工程を行うことにより、Ａｕ膜５上のゴミを除去することができる。特に、表面側はパターニングのためのレジスト塗布工程を行うことがある。第三のアッシング工程を行うことにより、レジストの残渣を除去することができる。
また、半田層６は、金または錫の１種または２種を主成分とするものである。主成分とは半田層の５０質量％以上１００質量％以下を占めることである。また、ＡｕＳｎ合金の場合は、ＡｕＳｎの合計が５０質量％以上１００質量％以下の範囲内であることが好ましい。また、半田層６は、Ａｕ層やＳｎ層の積層膜であっても良い。また、組成比の異なるＡｕＳｎ層を多層化してもよいものとする。また、ＡｕＳｎ層の間にＰｔ層を設けても良いものとする。
また、必要に応じ、半田層６の表面にＡｕ膜を設けても良いものとする。半田層６表面のＡｕ膜は酸化防止効果がある。半田層６がＡｕＳｎ合金であった場合、Ｓｎ成分が酸化し易い。Ａｕ膜を設けることで酸化防止効果が得られる。
また、半田層６は、金または錫の１種または２種を主成分とするものである。主成分とは半田層の５０質量％以上１００質量％以下を占めることである。また、ＡｕＳｎ合金の場合は、ＡｕＳｎの合計が５０質量％以上１００質量％以下の範囲内であることが好ましい。また、半田層６は、Ａｕ層やＳｎ層の積層膜であっても良い。また、組成比の異なるＡｕＳｎ層を多層化してもよいものとする。また、ＡｕＳｎ層の間にＰｔ層を設けても良いものとする。
また、必要に応じ、半田層６の表面にＡｕ膜を設けても良いものとする。半田層６表面のＡｕ膜は酸化防止効果がある。半田層６がＡｕＳｎ合金であった場合、Ｓｎ成分が酸化し易い。Ａｕ膜を設けることで酸化防止効果が得られる。
【0026】
以上の工程により、セラミックス基板の両面に金属膜膜、半田層を設けたサブマウントを製造することができる。
また、金属薄膜、半田層は片面のみに設けた構造であっても良い。この場合、第三のプラズマアッシング工程は行わなくても良いものとする。
また、必要に応じ、ダイシング加工を行うものとする。ダイシング工程とは、セラミックス基板を小さく切断していく工程である。サブマウントとして必要なサイズに切断していくものとする。例えば、一辺５ｍｍ以下に切断することが挙げられる。小さなサイズに切断して多くのサブマウントを得ることを多数個取りと呼ぶ。多数個取りを行うことにより、量産性が向上する。また、ダイシング工程は、切断刃を用いる方法やレーザ加工などが挙げられる。実施形態に係るサブマウントは、アッシング工程を制御しているため金属薄膜や半田層の密着性に優れている。このため、ダイシング加工を行ったとしても膜はがれを抑制することができる。
以上の工程により、サブマウントを製造することができる。
また、金属薄膜、半田層は片面のみに設けた構造であっても良い。この場合、第三のプラズマアッシング工程は行わなくても良いものとする。
また、必要に応じ、ダイシング加工を行うものとする。ダイシング工程とは、セラミックス基板を小さく切断していく工程である。サブマウントとして必要なサイズに切断していくものとする。例えば、一辺５ｍｍ以下に切断することが挙げられる。小さなサイズに切断して多くのサブマウントを得ることを多数個取りと呼ぶ。多数個取りを行うことにより、量産性が向上する。また、ダイシング工程は、切断刃を用いる方法やレーザ加工などが挙げられる。実施形態に係るサブマウントは、アッシング工程を制御しているため金属薄膜や半田層の密着性に優れている。このため、ダイシング加工を行ったとしても膜はがれを抑制することができる。
以上の工程により、サブマウントを製造することができる。
【0027】
また、上記サブマウントの製造方法により得られたサブマウントに半導体素子を実装する工程を行うことにより半導体装置を製造することができる。半導体素子を実装する工程は、ダイシング加工を行う前でもよいし、ダイシング加工後であってもよい。
また、半導体素子は、光半導体素子であってもよい。光半導体素子は、発光ダイオード、レーザダイオード、フォトダイオードなどが挙げられる。光半導体素子は、１～３ｍｍ程度の小さな素子が多い。光半導体素子を実装するサブマウントも一辺５ｍｍ以下の小さなものとすることにより、省スペース化することができる。また、光半導体素子は発光時に発熱する。セラミックス基板として熱伝導率が１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の窒化アルミニウム基板を用いることにより放熱性も良好となる。金属薄膜の接合強度を向上しているので、光半導体素子の接合性も良好である。このため、半導体装置の歩留まりも向上する。
また、半導体素子は、光半導体素子であってもよい。光半導体素子は、発光ダイオード、レーザダイオード、フォトダイオードなどが挙げられる。光半導体素子は、１～３ｍｍ程度の小さな素子が多い。光半導体素子を実装するサブマウントも一辺５ｍｍ以下の小さなものとすることにより、省スペース化することができる。また、光半導体素子は発光時に発熱する。セラミックス基板として熱伝導率が１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の窒化アルミニウム基板を用いることにより放熱性も良好となる。金属薄膜の接合強度を向上しているので、光半導体素子の接合性も良好である。このため、半導体装置の歩留まりも向上する。
【0028】
（実施例）
（実施例１～５、比較例１～２）
セラミックス基板として、窒化アルミニウム基板を用意した。窒化アルミニウム基板は、熱伝導率１８０Ｗ／ｍ・Ｋ、３点曲げ強度４００ＭＰａのものを用いた。また、窒化アルミニウム基板は、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍのものを用いた。また、窒化アルミニウム基板は表面粗さＲａが０．０５μｍ以下のものを用いた。
窒化アルミニウム基板に、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜の３層構造をからなる金属薄膜を設けた。窒化アルミニウム基板の両面に金属薄膜を設けた。Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜の膜厚はそれぞれ０．１μｍに統一した。また、両面の金属薄膜上にＡｕＳｎ半田層を設けた。ＡｕＳｎ半田層の膜厚は２μｍに統一した。
（実施例１～５、比較例１～２）
セラミックス基板として、窒化アルミニウム基板を用意した。窒化アルミニウム基板は、熱伝導率１８０Ｗ／ｍ・Ｋ、３点曲げ強度４００ＭＰａのものを用いた。また、窒化アルミニウム基板は、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍのものを用いた。また、窒化アルミニウム基板は表面粗さＲａが０．０５μｍ以下のものを用いた。
窒化アルミニウム基板に、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜の３層構造をからなる金属薄膜を設けた。窒化アルミニウム基板の両面に金属薄膜を設けた。Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜の膜厚はそれぞれ０．１μｍに統一した。また、両面の金属薄膜上にＡｕＳｎ半田層を設けた。ＡｕＳｎ半田層の膜厚は２μｍに統一した。
【0029】
窒化アルミニウム基板→第一のアッシング工程→Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜を蒸着する工程→第二のアッシング工程（表面側）→ＡｕＳｎ半田層（表面側）を蒸着する工程→第三のアッシング工程（裏面側）→ＡｕＳｎ半田層（裏面側）を蒸着する工程、を行った。
なお、第二のアッシング工程（表面側）は、半導体素子を実装する面をアッシング工程したものである。半導体素子を実装する面は、必要に応じ、レジストを塗布して、パターン形状を付与するものとする。また、必要に応じ、水洗浄工程を行っても良いものである。
第一のアッシング工程、第二のアッシング工程、第三のアッシング工程を表に示した条件で行った。また、アッシング工程は酸素プラズマを利用したプラズマアッシング工程とした。また、酸素ガスは酸素純度が９９．９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下のものを用いた。
また、温度が「常温」とは、温度制御を行っていない状態を示している。また、圧力が「常圧」とは圧力制御を行っていない状態を示している。
なお、第二のアッシング工程（表面側）は、半導体素子を実装する面をアッシング工程したものである。半導体素子を実装する面は、必要に応じ、レジストを塗布して、パターン形状を付与するものとする。また、必要に応じ、水洗浄工程を行っても良いものである。
第一のアッシング工程、第二のアッシング工程、第三のアッシング工程を表に示した条件で行った。また、アッシング工程は酸素プラズマを利用したプラズマアッシング工程とした。また、酸素ガスは酸素純度が９９．９ｖｏｌ％以上１００ｖｏｌ％以下のものを用いた。
また、温度が「常温」とは、温度制御を行っていない状態を示している。また、圧力が「常圧」とは圧力制御を行っていない状態を示している。
【0030】
【表1】
【0031】
第一のアッシング工程を行った後に、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜を蒸着する工程を行った。金属薄膜を形成した際の歩留まりを測定した。歩留まりは、金属薄膜の接合強度を測定した。接合強度は、テープ試験により行った。金属薄膜の面積の８０％に相当するテープを用いて行った。テープを金属薄膜の中心に貼付けた。テープをはがした際に金属薄膜が面積率５％以上はがれたものを「不良品」と認定した。それぞれ１００個試験を行い不良発生率を求めた。その結果を表2に示す。
【0032】
【表2】
【0033】
次に、金属薄膜上に半田層を形成する工程を行った。表面側の金属薄膜へのアッシング工程を第二のアッシング工程、裏面側の金属薄膜へのアッシング工程を第三のアッシング工程、とした。また、表面側はリソグラフィー工程を行った。つまり、表面側はパターン形成を行ったものである。また、半田層はＡｕＳｎ合金とした。また、半田層上には酸化防止膜としてＡｕ膜を設けた。その条件は表に示した通りである。
【0034】
【表3】
【0035】
【表4】
【0036】
以上の工程により、サブマウントを製造した。得られたサブマウントに対し、半田層の接合強度を測定した。接合強度は、テープ試験により行った。半田層に対し、テープを貼り、はがした際の半田層が面積率５％以上はがれたものを「不良品」とした。それぞれ１００個のサブマウントを製造し、不良発生率を測定した。その結果を表５に示した。
【0037】
【表5】
【0038】
次に、得られたサブマントを縦５ｍｍ×横５ｍｍにダイシング加工を施した。ダイシング加工は、ダイサー（回転刃）を用いた。ダイシング加工により、膜はがれの発生した割合を測定した。その結果を表６に示した。
【0039】
【表6】
【0040】
表から分かる通り、実施例に係るサブマウントはダイシング加工時に膜はがれの発生を抑制できることが分かった。金属薄膜および半田層の密着性が優れていることが分かる。
それに対し、比較例１はセラミックス基板へのアッシング工程（第一のアッシング工程）を行っていないため、膜はがれの発生が増加した。また、比較例２のように、プラズマアッシングの条件が異なるものも膜はがれの発生が増加した。歩留まりを向上させるためには、実施形態の方法が有効であることが確認できた。
それに対し、比較例１はセラミックス基板へのアッシング工程（第一のアッシング工程）を行っていないため、膜はがれの発生が増加した。また、比較例２のように、プラズマアッシングの条件が異なるものも膜はがれの発生が増加した。歩留まりを向上させるためには、実施形態の方法が有効であることが確認できた。
【0041】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態はその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【0042】
１…サブマウント
２…セラミックス基板
３…Ｔｉ膜
４…Ｐｔ膜
５…Ａｕ膜
６…半田層
２…セラミックス基板
３…Ｔｉ膜
４…Ｐｔ膜
５…Ａｕ膜
６…半田層
【図1】
【図2】