窒化珪素配線基板及びその製造方法
【課題】 製造条件を厳しくすることなく、高い生産性で、高強度、高熱伝導で、かつ高靭性の窒化珪素配線基板を提供し、熱抵抗が低く、信頼性の高い窒化珪素配線基板を提供する。
【解決手段】 開示される窒化珪素配線基板１は、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板１１の表面に金属からなる配線回路パターン１３がろう材により接合されるとともに、配線回路パターン１３の表面にめっき層が形成されて構成されている。この場合、窒化珪素基板１１の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下である。
【解決手段】 開示される窒化珪素配線基板１は、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板１１の表面に金属からなる配線回路パターン１３がろう材により接合されるとともに、配線回路パターン１３の表面にめっき層が形成されて構成されている。この場合、窒化珪素基板１１の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）質焼結体からなる窒化珪素基板の表面に金属からなる配線回路パターンが形成されて構成され、各種配線基板や半導体素子収納用パッケージ等に適用される窒化珪素配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、電動車両用インバータとして高電圧、大電流動作が可能なパワー半導体モジュール（ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等）が用いられている。パワー半導体モジュールに使用される配線基板としては、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面に配線回路パターンが形成される金属箔又は金属板を接合した窒化珪素配線基板が、高い熱伝導率を有し、かつ機械的強度、破壊靭性及び耐熱疲労特性に優れていることから最近注目されている。金属箔又は金属板としては、銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）等が使用されている。
【０００３】
窒化珪素基板と金属箔又は金属板との接合は、例えば、活性金属ろう付け法等が用いられている。ここで、活性金属ろう付け法とは、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）又はハフニウム（Ｈｆ）等の活性金属と低融点合金を作る銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の金属を混合又は合金としたろう材を用いて金属箔又は金属板を窒化珪素基板の表面にろう材相を介して不活性ガス又は真空雰囲気中で加熱圧着接合するものである。その後、金属箔又は金属板をエッチング処理して配線回路パターンを形成した後、配線回路パターン上にニッケル（Ｎｉ）−リン（Ｐ）等からなる無電解めっき層を形成し、窒化珪素配線基板が作製される。さらに、無電解めっき層の表面に半導体素子等が搭載されてパワー半導体モジュールが作製される。
【０００４】
ところが、このような窒化珪素配線基板における配線回路パターンの表面に無電解めっき層を形成する場合、めっき前に配線回路パターンに対して、活性パラジウム（Ｐｄ）を塗布し洗浄するが、その際に、活性パラジウム（Ｐｄ）が配線回路パターンの表面のみならず、窒化珪素基板の表面の柱状の結晶がランダムに配列した表面組織内にトラップされてしまい、その結果、その後の無電解めっき時に、配線回路パターンの表面のみならず、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面にまでめっきされてしまい、めっき付着による黒ずみ斑点等の外観不良、さらには配線回路パターン間でショートするといった不具合が発生するという問題があった。黒ずみ斑点は、配線回路パターンの絶縁抵抗を低下させてしまう。
【０００５】
そこで、上記した不都合を解決するために、従来の窒化珪素配線基板には、窒化珪素基板の表面における少なくとも隣接する配線回路パターン間の窒化珪素基板表面の表面粗さＲｚを１〜３μｍとし、かつ、窒化珪素基板の厚みを０．３〜０．７ｍｍとしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１２７３８８号公報（請求項１，［００１０］〜［００４２］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載された窒化珪素配線基板では、（１）窒化珪素基板の表面における少なくとも隣接する配線回路パターン間の窒化珪素基板表面の表面粗さＲｚが１〜３μｍである必要がある、（２）窒化珪素質焼結体のブラスト処理後の表面において窒化珪素結晶粒子の平均アスペクト比が５以下である必要がある、（３）（２）の条件を満たすためには窒化珪素質焼結体が１８００℃以下の温度で焼成可能であることが必要であるなど、条件が厳しく、低温での焼結性を確保するために原料の粒度、焼結助剤成分が限定されるなど生産性が低いという課題があった。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載された窒化珪素配線基板では、上記（３）で示すように低温焼成可能とするため、熱伝導において抵抗となる粒界相の量が多く、熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ程度に留まってしまうという課題があった。さらに、低温で焼成することにより、窒化珪素質焼結体中の窒化珪素粒子が小さいため、高強度を有する反面、靱性が低く、冷熱繰り返し等によって生じる損傷に対して十分な耐久性がなく高い信頼性を維持できないという課題があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、上述のような課題を解決することができる窒化珪素配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係る窒化珪素配線基板は、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面に金属からなる配線回路パターンがろう材により接合されるとともに、前記配線回路パターンの表面にめっき層が形成されて構成された窒化珪素配線基板であって、前記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下であることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の窒化珪素配線基板に係り、前記窒化珪素基板の厚さは、０．３ｍｍより厚く２．０ｍｍ以下であることを特徴としている。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の窒化珪素配線基板に係り、前記配線回路パターン間の前記窒化珪素基板の表面に残留するパラジウム（Ｐｄ）が０．０５ｐｐｍ以下であることを特徴としている。
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の窒化珪素配線基板に係り、前記配線回路パターン間の前記窒化珪素基板の表面に存在する１０μｍ径以上の斑点が前記表面の５００μｍ四方あたり１０個以下であることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は上記した窒化珪素配線基板を得るための望ましい製造方法にも係る。即ち、請求項５記載の発明に係る窒化珪素配線基板の製造方法は、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面を表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下となるように処理する表面処理工程と、前記窒化珪素基板の表面に活性金属ろう材を用いて金属を接合する接合工程と、前記金属の所定箇所を除去して所定の配線回路パターンを形成する配線回路パターン形成工程と、前記窒化珪素基板をパラジウム（Ｐｄ）を含有する活性液に浸漬するパラジウム（Ｐｄ）付与程と、前記窒化珪素基板の表面に残留する前記パラジウム（Ｐｄ）を除去するパラジウム（Ｐｄ）除去工程と、前記配線回路パターンの表面にめっきを施すめっき処理工程とを有することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の窒化珪素配線基板の製造方法に係り、前記窒化珪素基板の厚さは、０．３ｍｍより厚く２．０ｍｍ以下であることを特徴としている。
また、請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の窒化珪素配線基板の製造方法に係り、前記パラジウム（Ｐｄ）付与工程では、前記活性液における前記パラジウム（Ｐｄ）の濃度は０．５ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下であることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項８記載の発明は、請求項５乃至７の何れかに記載の窒化珪素配線基板の製造方法に係り、前記パラジウム（Ｐｄ）付与工程では、浸漬時間は３０秒以上１０分以下であることを特徴としている。
また、請求項９記載の発明は、請求項５乃至８の何れかに記載の窒化珪素配線基板の製造方法に係り、前記パラジウム（Ｐｄ）除去工程では、除去時間は１５秒以上５分以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造条件を厳しくすることなく、高い生産性で、高強度、高熱伝導で、かつ高靭性の窒化珪素配線基板を得ることができる。このため、熱抵抗が低く、信頼性の高い窒化珪素配線基板を提供することができる。また、そのような窒化珪素配線基板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係る窒化珪素配線基板は、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面に金属からなる配線回路パターンがろう材により接合されるとともに、上記配線回路パターンの表面にめっき層が形成されて構成されたものである。この場合、窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下である。
以下、さらに詳しく本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る窒化珪素配線基板１を適用した半導体モジュール２の概略構成の一例を示す断面図である。窒化珪素配線基板１は、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板１１の表面及び裏面に金属箔又は金属板からなる配線回路パターン１３及び放熱板１６がろう材１２を介してそれぞれ接合されるとともに、配線回路パターン１３及び放熱板１６の表面に無電解めっき層１４がそれぞれ形成されて構成されている。この窒化珪素配線基板１の無電解めっき層１４の表面にＭＯＳＦＥＴ等からなる半導体素子１５がはんだ層１７により接合されて半導体モジュール２が構成されている。金属箔又は金属板としては、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）及び金（Ａｕ）の群から選択される少なくとも１種の低抵抗金属からなり、厚さが０．１ｍｍ以上、特に０．２ｍｍ以上であることが望ましい。
【００１６】
本発明の実施の形態では、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下であることに特徴がある。上記特許文献１には、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍよりも大きいと、無電解めっき処理を施した場合に、配線回路パターン間及び沿面部に位置する窒化珪素配線基板の表面において、活性液が窒化珪素結晶粒子間にトラップされてめっきが付着してしまい、配線回路パターン間の絶縁抵抗が低下したり、場合によっては、ショートするなどの問題が発生したりする旨記載されている。
【００１７】
しかし、本発明の発明者らが鋭意検討した結果、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下（熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・Ｋである場合にはＲｚが３．１μｍより大きく９．５μｍ以下）である場合であっても、上記めっき付着現象を防止することを可能とするに至った。
これは、以下に示す理由による。
まず、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが２０μｍより大きくなると、窒化珪素基板をパラジウム（Ｐｄ）を含有する活性液に浸漬した後にその窒化珪素基板に残留しているパラジウム（Ｐｄ）を除去することが困難であるため、最終的に窒化珪素配線基板の配線回路パターン間に残留するパラジウム（Ｐｄ）が多くなる。そして、配線回路パターンの表面に無電解めっき層を形成する際に、配線回路パターン間に残留するパラジウム（Ｐｄ）の部分を核としてめっき成分であるニッケル（Ｎｉ）が堆積するため、窒化珪素配線基板の配線回路パターン間に黒ずみ斑点が多く生じることになる。この点、上記窒化珪素配線基板の表面粗さＲｚが２０μｍ以下である場合には、窒化珪素配線基板の配線回路パターン間に残留するパラジウム（Ｐｄ）を、不具合を生じない範囲までに除去することが可能であるため、上記黒い斑点による不具合を抑制することができる。
【００１８】
一方、窒化珪素質焼結体中の窒化珪素粒子を小さくすることにより、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚを３μｍ以下とすれば、最終的に窒化珪素配線基板の配線回路パターン間に残留するパラジウム（Ｐｄ）量を低減することは可能である。しかし、窒化珪素質焼結体中の窒化珪素粒子を小さくした場合、パワー半導体モジュール等に使用される窒化珪素基板に要求される熱伝導性が低下してしまうとともに、冷熱繰り返し等に対する実装信頼性に影響を与える破壊靱性が低下してしまう。何故なら、窒化珪素基板の熱伝導率は、窒化珪素粒子の純度、大きさ及び粒界相量（焼結助剤）の影響を受け、窒化珪素粒子径の低下、粒界相量の増大により低減するからである。また、破壊靱性は、窒化珪素粒子の大きさ、形状（アスペクト比）及び粒界相成分の影響を受け、窒化珪素粒子径の低下、アスペクト比の低下により減少するからである。この点、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きい場合には、高い熱伝導率が得られるとともに、破壊靱性が高く、冷熱繰り返し等に対する実装信頼性が高い。
【００１９】
また、本発明の実施の形態で用いられる窒化珪素基板は、実装信頼性及び冷熱繰り返し特性の観点から、特に厚さ方向に対する高靭性を有し、かつ、高強度であって、放熱性の観点から高熱伝導性を備えたものが望ましい。この場合、窒化珪素基板の表面におけるβ型窒化珪素結晶粒子の長軸径と短軸径との平均比率である平均アスペクト比が５より大きく１０以下であることが望ましい。これは、窒化珪素配線基板の製造上の観点から、後述するように、窒化珪素配線基板の配線回路パターン間に残留するパラジウム（Ｐｄ）量を制御することができるからである。また、窒化珪素配線基板の機能上の観点から、上記した破壊靱性、熱伝導率が優れているからである。
【００２０】
ここで、上記アスペクト比と窒化珪素基板の表面粗さとの間にある因果関係について説明する。窒化珪素基板に含有されるβ型窒化珪素粒子の結晶系は、斜方晶に属し形状異方性を有している。このβ型窒化珪素粒子は、焼結過程において粒成長するが、焼結過程では、短軸（ａ軸）方向と比較して長軸（ｃ軸）方向の成長度合いが高く、その最終的な結晶形状は針状となる。この最終的な結晶形状は、焼結温度、原料粒度、焼結助剤組成が大きく関与しているが、窒化珪素基板の表面性状は、特に、粒子サイズ及びアスペクト比が関与している。このため、窒化珪素粒子の粒子サイズが大きいほど、またアスペクト比が大きいほど、基板表面粗さは増大する傾向にある。
【００２１】
以下、本発明者らが先に提案した窒化珪素基板を一例として以下に示す。
（ａ）マグネシウム（Ｍｇ）とルテチウム（Ｌｕ）及びイットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の希土類元素（ＲＥ）を焼結助剤として添加する窒化珪素質焼結体であって、焼結体中にマグネシウム（Ｍｇ）を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）換算で０．０３〜８．０ｍｏｌ％、ルテチウム（Ｌｕ）を酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）換算で０．１４〜１．３０ｍｏｌ％、希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の元素を酸化物（ＲＥｘＯｙ）換算で０．１２〜１．３０ｍｏｌ％含有し、残部がβ窒化珪素からなる窒化珪素質焼結体を用いた窒化珪素基板。
【００２２】
（ｂ）マグネシウム（Ｍｇ）とルテチウム（Ｌｕ）及びイットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の希土類元素を焼結助剤として添加する窒化珪素質焼結体であって、焼結体中にマグネシウム（Ｍｇ）を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）換算で０．０３〜８．０ｍｏｌ％、ルテチウム（Ｌｕ）を酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）換算で０．１４〜１．３０ｍｏｌ％、希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の元素を酸化物（ＲＥｘＯｙ）換算で０．１２〜１．３０ｍｏｌ％含有し、残部がβ窒化珪素からなり、当該焼結体中の総酸素量が２．５質量％以下である窒化珪素質焼結体を用いた窒化珪素基板。
【００２３】
（ｃ）マグネシウム（Ｍｇ）とルテチウム（Ｌｕ）及びイットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の希土類元素を焼結助剤として添加する窒化珪素質焼結体であって、焼結体中にマグネシウム（Ｍｇ）を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）換算で０．０３〜８．０ｍｏｌ％、ルテチウム（Ｌｕ）を酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）換算で０．１４〜１．３０ｍｏｌ％、希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の元素を酸化物（ＲＥｘＯｙ）換算で０．１２〜１．３０ｍｏｌ％含有し、残部がβ窒化珪素からなり、当該焼結体は窒化珪素粒子と粒界相とからなり、当該粒界相に少なくとも（ＲＥ、Ｌｕ）４Ｓｉ２Ｏ７Ｎ２結晶が析出している窒化珪素質焼結体を用いた窒化珪素基板。
【００２４】
（ｄ）上記（ａ）〜（ｃ）の窒化珪素基板において、希土類元素がガドリウム（Ｇｄ）であり、酸化ガドリウム（Ｇｄ２Ｏ３）換算で０．１２〜１．３０ｍｏｌ％含有している窒化珪素質焼結体を用いた窒化珪素基板。
（ｅ）上記（ｃ）又は（ｄ）の窒化珪素基板において、焼結体中の総酸素量が２．５質量％以下である窒化珪素焼結体を用いた窒化珪素基板。
【００２５】
また、平均粒子径が０．２〜４μｍのα型窒化珪素粉末９９〜５０重量部と、マグネシウム（Ｍｇ）と、イットリウム（Ｙ）及び希土類元素（ＲＥ）からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素とを含む焼結助剤とを配合し、１８００〜２０００℃の温度、０．５〜０．９２ＭＰａの窒素加圧雰囲気にて焼結することにより製造した窒化珪素素質焼結体を用いても良い。このような窒化珪素素質焼結体は、当該焼結体が含有するマグネシウム（Ｍｇ）を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に換算し、同じく含有するランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）及びイッテルビウム （Ｙｂ）を含む希土類元素を希土類酸化物（ＲＥｘＯｙ）に換算したとき、これら酸化物に換算した酸化物含有量の合計が０．６〜１０ｗｔ％で、かつ、（ＭｇＯ）／（ＲＥｘＯｙ）＞１であるものが良く、このような窒化珪素質焼結体を用いた窒化珪素基板がある。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態で用いられる窒化珪素基板では、窒化珪素焼結体の切断面における窒化珪素結晶粒子の平均長軸径が３．０μｍより大きいことが望ましい。これは、以下に示す理由による。まず、窒化珪素基板の強度（σｆ）と破壊靭性（Ｋ１ｃ）との関係は、式（１）で表すことができる。
σｆ＝α・Ｋ１ｃ／（π・ｃ）０．５ ・・・（１）
式（１）において、ｃは窒化珪素基板中に存在する欠陥のサイズを表している。欠陥としては、例えば、気孔や窒化珪素粗大粒子がある。また、式（１）において、αは、欠陥の形状又は欠陥の存在位置に基づく欠陥同士の相互干渉の度合いにより定まる定数を表している。
式（１）から、窒化珪素基板の強度（σｆ）の増大には、欠陥のサイズｃ、例えば、気孔や窒化珪素粗大粒子の径の寄与分よりも、破壊靭性（Ｋ１ｃ）の寄与分の方が大きいことが分かる。つまり、破壊靭性（Ｋ１ｃ）を向上させれば、窒化珪素基板自体の強度（σｆ）を増大させることが可能となる。
【００２７】
これに対し、冷熱繰り返し等に対する実装信頼性の向上には、窒化珪素基板の強度（σｆ）の寄与分よりも、破壊靭性（Ｋ１ｃ）の寄与分の方が大きい。以下、その理由を示す。まず、窒化珪素基板の強度（σｆ）は、金属箔又は金属板と窒化珪素基板との界面に、数μｍの微細クラックが生じる確率に影響を与える要素である。一方、破壊靭性（Ｋ１ｃ）は、この微細クラックが冷熱繰り返しの条件下において、クラックの進展を抑制することができるか否かを示す尺度である。
【００２８】
例えば、窒化珪素基板の強度（σｆ）が８００ＭＰａの高強度を保持する場合においても、特に１．０〜２．０ｍｍの範囲にある厚い金属板を接合した窒化珪素配線基板では、冷熱繰り返しにおいて金属板と窒化珪素基板との界面における微細クラックの発生を無くすことはできない。この場合、破壊靭性（Ｋ１ｃ）が低いと、更なる冷熱繰り返しにおいて、この微細クラックは容易に進展して、金属板と窒化珪素基板との界面において致命的な破壊が生じることになる。一方、破壊靭性（Ｋ１ｃ）を高めることにより、この微細クラックの進展を抑制することでき、ひいては窒化珪素配線基板の実装信頼性を高めることができる。破壊靭性（Ｋ１ｃ）は、窒化珪素粒子の大きさ、形状（アスペクト比）及び粒界相成分に影響されるが、窒化珪素粒子径及びアスペクト比が大きいほど増大する傾向にある。以上のことから、窒化珪素結晶粒子の平均長軸径が３．０μｍ以上であることが望ましい。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態に係る窒化珪素配線基板について、図２に示す製造工程図を参照して説明する。まず、上記窒化珪素基板の製造方法の一例について説明する（プロセスＰ１）。上記焼結助剤を所定の窒化珪素原料粉に添加する。この原料粉に有機バインダー、可塑剤等を混入しボールミル等で均一に混合する。混合した原料スラリーを脱泡・増粘した後、これを従来公知のドクターブレード法で所定板厚にシート成形して成形体を得る。このシート成形体を焼結炉内で１８００〜２０００℃の温度、０．５〜１ＭＰａの窒素加圧雰囲気中で焼結する。焼成温度は、１５００℃以下の場合には、緻密化不足を起こし、２０００℃より高い場合には、粒成長が進みすぎてどちらにしても強度不足となる。最終的な焼成温度は、望ましくは１８５０〜１９５０℃である。また、焼成雰囲気に関しては、窒化珪素の分解を抑えるため、窒素圧が高い方が好ましいが１ＭＰａ以上では焼成炉の設備上のコスト負担が大きく好ましくない。他方０．５ＭＰａ以下では窒化珪素の分解が起きる。それ以上であれば良いが０．６〜０．９５ＭＰａの窒素加圧中が望ましい。
【００３０】
このようにして作製される窒化珪素基板の厚さは、０．３ｍｍより厚く２．０ｍｍ以下であることが望ましい。以下、その理由について説明する。まず、窒化珪素基板の厚さが０．３ｍｍ以下である場合には、金属からなる配線回路パターンと窒化珪素基板との接合界面における接合信頼性が低下してしまう。また、金属からなる配線回路パターンと窒化珪素基板の裏面に接合される金属放熱板との間、即ち、窒化珪素基板表裏間における絶縁耐圧が低下するため、窒化珪素配線基板としての使用範囲が限定されてしまう。
これに対し、窒化珪素基板の厚さが２．０ｍｍより厚い場合には、窒化珪素基板自体の熱伝導率は、金属からなる配線回路パターンの熱伝導率（銅（Ｃｕ）：３９０Ｗ／ｍ・Ｋ、アルミニウム（Ａｌ）：２２０Ｗ／ｍ・Ｋ）に比較して、９０Ｗ／ｍ・Ｋと低いため、この窒化珪素基板の厚さを２．０ｍｍより厚くすると、窒化珪素配線基板としての放熱性を低下させてしまう。
【００３１】
次に、上記プロセスＰ１において作製された窒化珪素基板を表面処理する（プロセスＰ２：表面処理工程）。即ち、上記窒化珪素基板にブラスト処理を施し、窒化珪素基板の表面粗さＲｚを３μｍより大きく２０μｍ以下に制御する。ブラスト処理には、コンプレッサーエアーで酸化アルミニウム（アルミナ）（Ａｌ２Ｏ３）等の研磨材を被研磨品に吹き付ける乾式ブラスト処理やコンプレッサーエアーで研磨材と溶液の混合物を被研磨品に吹き付ける湿式ブラスト処理がある。従って、上記特許文献１に記載された窒化珪素配線基板の製造方法のように、バレル研磨処理を施す必要がないので、処理時間を短縮することができるとともに、高価な設備を設置する必要がない。
【００３２】
次に、上記プロセスＰ２において表面処理された窒化珪素基板の表面に活性金属ろう材を用いて金属を接合する（プロセスＰ３：接合工程）。ろう材としては、例えば、銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）−チタン（Ｔｉ）系、銅（Ｃｕ）−金（Ａｕ）−チタン（Ｔｉ）系など、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）又はハフニウム（Ｈｆ）等の活性金属と低融点合金を作る銀（Ａｇ）、銅等の金属を混合又は合金としたものを用いる。窒化珪素基板の所定箇所に上記ろう材のペーストを例えば、用いるろう材粉末の粒度に依存するが、厚さ１０〜５０μｍ程度塗布する。次に、上記ろう材の表面に厚さ０．１ｍｍ以上の金属箔又は金属板を載置し、例えば、８００〜９００℃で加圧しながら接合する。接合後に窒化珪素基板と金属との接合界面に発生する残留応力を低減させるために、ろう材の溶融温度を下げることが有用であるが、この場合に選定するろう材としては、上記、銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）−チタン（Ｔｉ）系、銅（Ｃｕ）−金（Ａｕ）−チタン（Ｔｉ）系に低融点金属のインジウム（Iｎ）及び錫（Ｓｎ）を添加したものを用いる。この場合の接合温度は、６８０〜８００℃である。
【００３３】
次に、上記プロセスＰ３において金属箔又は金属板が接合された窒化珪素基板の上記金属箔又は金属板の所定箇所を除去して所定の配線回路パターンを形成する（プロセスＰ４：配線回路パターン形成工程）。即ち、まず、上記金属箔又は金属板の全面にフォトレジストを塗布し、マスクアライナーで上記金属箔又は金属板の全面に塗布されたフォトレジストを露光した後、現像液で現像するフォトリソグラフィ（photolithography）技術を使用して、上記金属箔又は金属板のうち、不要な領域を除去するために、フォトレジストパターンを形成する。次に、ウェットエッチング技術を使用して、所定のエッチング液で上記金属箔又は金属板のうち不要な部分を除去した後、上記したフォトレジストパターン及び上記金属箔又は金属板の全面に塗布したフォトレジストを除去して、所定の配線回路パターンを得る。
【００３４】
次に、上記プロセスＰ４において所定の配線回路パターンが形成された窒化珪素基板の上記所定の配線回路パターンからはみ出しているろう材を除去する（プロセスＰ５）。この処理は、例えば、上記プロセスＰ４を経た窒化珪素基板を所定温度（例えば、４５℃）を有する所定のエッチング液に２時間程度浸漬して行う。所定のエッチング液としては、例えば、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）と過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）との混合液が挙げられる。
【００３５】
次に、上記プロセスＰ３において金属箔又は金属板を窒化珪素基板に接合することにより窒化珪素基板の端部に残留している応力を化学的に除去する（プロセスＰ６）。この処理は、例えば、上記プロセスＰ５を経た窒化珪素基板を強酸に浸漬して行う。次に、例えば、銅（Ｃｕ）からなる金属箔又は金属板の表面に形成された酸化膜を除去するために、上記プロセスＰ６を経た窒化珪素基板を、例えば、塩酸（ＨＣｌ）等の酸性溶液に浸漬して超音波洗浄する（プロセスＰ７）。
【００３６】
次に、上記プロセスＰ５において、ろう材を除去することにより金属箔又は金属板からなる所定の配線回路パターンの表面が若干粗くなるため、上記表面の滑らかさを回復させるために化学研磨を行う（プロセスＰ８）。この処理は、例えば、上記プロセスＰ７を経た窒化珪素基板を所定温度（例えば、５０℃）を有する所定の研磨液に３〜１０分程度浸漬して行う。所定の研磨液としては、例えば、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）との混合液が挙げられる。
【００３７】
次に、例えば、銅（Ｃｕ）からなる配線回路パターンの表面に形成された酸化皮膜を除去するために、上記プロセスＰ８を経た窒化珪素基板を、例えば、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）等の酸性溶液に浸漬する（プロセスＰ９）。
次に、後述するプロセスＰ１２において無電解めっきを施す配線回路パターンの表面にパラジウム（Ｐｄ）を析出させて活性化させるために、上記プロセスＰ９を経た窒化珪素基板をパラジウム（Ｐｄ）を含有する活性（触媒）液に浸漬する（プロセスＰ１０：パラジウム（Ｐｄ）付与工程）。この処理は、例えば、室温において、上記プロセスＰ９を経た窒化珪素基板を、パラジウム（Ｐｄ）の濃度が０．５ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下である活性液に３０秒以上１０分以下の時間だけ浸漬して行う。活性液としては、例えば、硫酸パラジウム（ＰｄＳＯ４）を含むものがある。なお、活性液の詳細については、例えば、特開２００５−１４６３７２号公報、特開２００４−３３２０３６号公報、あるいは特開平７−１０６７３６号公報を参照されたい。
【００３８】
パラジウム（Ｐｄ）の濃度が０．５ｐｐｍより低い場合には、後述するプロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができない。一方、パラジウム（Ｐｄ）の濃度が１０ｐｐｍより高い場合には、めっき付着による黒ずみ斑点等の外観不良が発生してしまう。また、窒化珪素基板の活性液への浸漬時間が３０秒より短い場合には、後述するプロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができない。一方、窒化珪素基板の活性液への浸漬時間が５分より長い場合には、めっき付着による黒ずみ斑点等の外観不良が発生してしまう。
【００３９】
次に、窒化珪素基板の表面に残留しているパラジウム（Ｐｄ）を除去するために、上記プロセスＰ１０を経た窒化珪素基板を、例えば、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）等の酸性溶液に浸漬する（プロセスＰ１１：パラジウム（Ｐｄ）除去工程）。この処理は、例えば、室温において、上記プロセスＰ１０を経た窒化珪素基板を、所定濃度（例えば、濃度１％）の硫酸（Ｈ２ＳＯ４）等の酸性溶液に５秒以上５分以下の時間だけ浸漬して、パラジウム（Ｐｄ）を硫酸パラジウム（ＰｄＳＯ４）として析出させることにより行う。この場合、超音波洗浄を付加するとより効果が得られる。
【００４０】
窒化珪素基板の酸性溶液への浸漬時間が１５秒より短い場合には、窒化珪素基板の表面に残留しているパラジウム（Ｐｄ）を除去することができない。一方、窒化珪素基板の酸性溶液への浸漬時間が５分より長い場合には、後述するプロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができない。
【００４１】
次に、窒化珪素基板を構成する配線回路パターンの表面にめっきを施す（プロセスＰ１２：めっき処理工程）。この処理は、例えば、上記プロセスＰ１１を経た窒化珪素基板を、所定温度（例えば、８５℃）を有する無電解めっき液中に所定時間（例えば、２０〜３０分）浸漬して行う。無電解めっき液は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分としてリン（Ｐ）等を含有し、リン（Ｐ）の濃度は、例えば、３〜１１％である。無電解めっき液は、リン（Ｐ）の濃度が３％であるものが低リン（Ｐ）タイプ、リン（Ｐ）の濃度が６〜８％であるものが中リン（Ｐ）タイプ、リン（Ｐ）の濃度が１１％であるものが高リン（Ｐ）タイプとそれぞれ呼ばれている。本発明の実施の形態では、これら何れのタイプの無電解めっき液も利用することができる。
【００４２】
（実施例）
以下、本発明の実施例について説明する。ただし、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
窒化珪素基板の表面粗さ、パラジウム（Ｐｄ）付与工程における活性液のパラジウム（Ｐｄ）濃度及び浸漬時間、パラジウム（Ｐｄ）除去工程における除去時間をパラメータとして窒化珪素配線基板を製造した場合の実施例１〜２６の製造条件及び評価結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
以下、表１について説明する。まず、左から２番目及び３番目の列「Ｒａ」及び「Ｒｚ」における各数値は、窒化珪素基板の表面の中心線平均粗さＲａ及び最大粗さＲｚをマイクロメートル単位で表している。また、左から４番目の列「Ｐｄ溶液濃度（ｐｐｍ）」における数値は、パラジウム（Ｐｄ）付与工程における活性液のパラジウム（Ｐｄ）濃度を百万分率（ｐｐｍ：parts per million）で表している。また、左から５番目の列「浸漬時間（ｍｉｎ）」における数値は、パラジウム（Ｐｄ）付与工程における活性液への窒化珪素基板の浸漬時間を分単位で表している。また、左から６番目の列「Ｐｄ除去時間（ｓｅｃ）」における数値は、パラジウム（Ｐｄ）除去工程における除去時間を秒単位で表している。
【００４５】
また、左から７番目の列「基板での残留Ｐｄ量（ｐｐｍ）」における数値は、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面に残留するパラジウム（Ｐｄ）の量を百万分率（ｐｐｍ）で表している。この実施例では、残留パラジウム（Ｐｄ）量は、以下に示す定量方法により定量化した。即ち、上記プロセスＰ１１（パラジウム（Ｐｄ）除去工程）を経た窒化珪素基板を、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）水溶液に浸漬して窒化珪素基板の表面に残留しているパラジウム（Ｐｄ）成分を溶解させる。この処理を行うのは、以下に示す理由による。即ち、上記したプロセスＰ１０（パラジウム（Ｐｄ）付与工程）で窒化珪素配線基板に付与されたパラジウム（Ｐｄ）触媒は、例えば、銅（Ｃｕ）からなる配線回路パターンの表面及び配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面にそれぞれ付着する。しかし、上記硫酸（Ｈ２ＳＯ４）水溶液を用いた溶解処理では、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面に残留するパラジウム（Ｐｄ）だけが選択的に除去されるのである。そして、この溶解したパラジウム（Ｐｄ）成分を高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法を用いて測定することにより、窒化珪素基板の表面に残留しているパラジウム（Ｐｄ）の量を定量化する。
【００４６】
なお、パラジウム（Ｐｄ）除去効果を高めるために、加温した硫酸（Ｈ２ＳＯ４）水溶液を用いたり、超音波振動器を併用したりすることが望ましい。さらには、チオシアン酸塩、チオ硫酸塩、シアン化合物、亜硫酸塩及び過マンガン酸塩から選ばれる少なくとも一種を主成分とするパラジウム（Ｐｄ）除去液（例えば、特開平８−１３９４３５号公報参照）や含窒素（Ｎ）脂肪族有機化合物と含ヨウ素（Ｉ）無機化合物を含有する水溶液からなる無電解めっき用パラジウム（Ｐｄ）触媒除去剤（例えば、特開２０００−１７８７５２号公報参照）を用いてパラジウム（Ｐｄ）を除去する方法を採用しても良い。
【００４７】
上記した含窒素（Ｎ）脂肪族有機化合物としては、パラジウム（Ｐｄ）と水溶性の配位化合物を形成できる化合物であればよく、その具体例としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等のエチレンアミン系化合物、１，３−トリメチレンジアミン、１，４−テトラメチレンジアミン、１，６−ヘキサメチレンジアミン等のアルキルジアミン系化合物、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン系化合物、グリシン、アラニン、タウリン等のアミノ酸類等が挙げられる。含窒素（Ｎ）脂肪族有機化合物は、一種単独又は二種以上混合して用いることができる。
【００４８】
次に、左から８番目の列「黒色化部個数」における数値は、窒化珪素基板表面の５００μｍ四方を観察視野とした場合において、最大径が１０μｍ以上の黒ずみ斑点の個数を表している。実験によれば、黒ずみ斑点としては、最大径１１〜４０μｍのものが存在した。また、左から９番目の列「回路間抵抗」の「初期値」における評価結果（○：合格、×：不合格）は、上記窒化珪素基板を用いて作製した直後の窒化珪素配線基板を構成する配線回路パターンの回路間抵抗に関するものである。また、左から１０番目の列「回路間抵抗」の「３０００繰り返し後」における評価結果（○：合格、×：不合格）は、上記窒化珪素基板を用いて作製した窒化珪素配線基板を、−４０℃での冷却を１５分、室温での保持を１０分及び１２５℃における加熱を１５分とする昇温／降温繰り返しを１繰り返しとし、これを３０００繰り返し繰り返し付与した後の窒化珪素配線基板を構成する配線回路パターンの回路間抵抗に関するものである。この信頼性評価では、配線回路パターン間に１０００Ｖの直流電圧を印加した場合に回路間抵抗が１００ＭΩ以上のものを合格（○）と評価した。
【００４９】
また、実施例１〜５は活性液浸漬工程における活性液のパラジウム（Ｐｄ）濃度に注目して、実施例６〜１１は窒化珪素基板の表面の中心線平均粗さＲａ及び最大粗さＲｚに注目して、それぞれ窒化珪素配線基板を製造した場合の製造条件及び製造結果を示している。一方、実施例１２〜２１はパラジウム（Ｐｄ）除去工程における除去時間に注目して、実施例２２〜２６は活性液浸漬工程における活性液への窒化珪素基板の浸漬時間に注目して、それぞれ窒化珪素配線基板を製造した場合の製造条件及び製造結果を示している。
【００５０】
（比較例）
上記実施例１〜２６と比較するために、表１の比較例１〜１１に示す製造条件に基づいて窒化珪素配線基板を作成し、対応する製造結果を得た。また、評価方法も実施例１〜２６と同様に行った。以上の製造条件により製造された試料の評価結果を、表１の比較例１〜１１に示す。
【００５１】
比較例１及び２は活性液浸漬工程における活性液のパラジウム（Ｐｄ）濃度に注目して、比較例３及び４は活性液浸漬工程における活性液への窒化珪素基板の浸漬時間に注目して、それぞれ窒化珪素配線基板を製造した場合の製造条件及び製造結果を示している。また、比較例５〜７はパラジウム（Ｐｄ）除去工程における除去時間に注目して、比較例８〜１１は窒化珪素基板の表面の中心線平均粗さＲａ及び最大粗さＲｚに注目して、それぞれ窒化珪素配線基板を製造した場合の製造条件及び製造結果を示している。
【００５２】
表１において、実施例１は、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が１０ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０３ｐｐｍ、黒色化部個数；５、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００５３】
窒化珪素基板の表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである場合であっても、活性液浸漬工程における活性液のパラジウム（Ｐｄ）濃度及び浸漬時間並びにパラジウム（Ｐｄ）除去工程における除去時間を適宜設定することにより、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量が０．０３ｐｐｍであって、黒ずみ斑点の個数が５個と少ないため、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面における外観不良が生じていない。また、初期状態でも３０００繰り返しの冷熱繰り返し後でも回路間抵抗が十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合は発生していない。従って、本発明によれば、製造条件を厳しくすることなく、高い生産性で、高強度、９０Ｗ／ｍ・Ｋを超える高熱伝導で、かつ高靭性の窒化珪素配線基板を得ることができる。このため、熱抵抗が低く、信頼性の高い窒化珪素配線基板を提供することができる。
【００５４】
上記したように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量が０．０３ｐｐｍであり、０．０５ｐｐｍ以下であるので、残留パラジウム（Ｐｄ）の部分を核としてめっき成分であるニッケル（Ｎｉ）が堆積することにより発生する窒化珪素基板の表面の黒ずみ斑点の発生を抑制することができ、配線回路パターン間の抵抗劣化を防止することができる。また、配線回路パターンの表面に存在する１０μｍ径以上の斑点が表面の観察視野５００μｍ四方あたり５個であり、１０個以下であるので、配線回路パターン間の絶縁抵抗及び耐圧が低下したり、冷熱繰り返しテスト及び高温・高湿下での信頼性試験における低サイクルでのニッケル（Ｎｉ）成分同士がつながるマイグレーション現象が発生して絶縁抵抗が急激に低下したりするという不具合が生じにくくなる。
このように、残留パラジウム（Ｐｄ）量を０．０５ｐｐｍ以下とすることにより黒ずみ斑点の発生を抑制するとともに、発生する黒ずみ斑点の個数を１０個以下とすることにより、配線回路パターン間の抵抗劣化を防止することができる。
【００５５】
実施例２は、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０２ｐｐｍ、黒色化部個数；３、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００５６】
実施例３は、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００８ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例４は、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００６ｐｐｍ、黒色化部個数；１、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００５７】
実施例５は、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が１ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例６は、表面の中心線平均粗さＲａが０．７μｍであって、最大粗さＲｚが４．５μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００３ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００５８】
実施例７は、表面の中心線平均粗さＲａが０．７μｍであって、最大粗さＲｚが４．５μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例８は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００５９】
実施例９は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例１０は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４５μｍであって、最大粗さＲｚが３．５μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６０】
実施例１１は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４５μｍであって、最大粗さＲｚが３．５μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例１２は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を１０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０１ｐｐｍ、黒色化部個数；３、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６１】
実施例１３は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を２０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００８ｐｐｍ、黒色化部個数；３、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例１４は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００８ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６２】
実施例１５は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を６０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００４ｐｐｍ、黒色化部個数；１、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例１６は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を１２０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６３】
実施例１７は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を１０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００７ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例１８は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を２０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００７ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６４】
実施例１９は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００６ｐｐｍ、黒色化部個数；１、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例２０は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を６０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００４ｐｐｍ、黒色化部個数；１、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６５】
実施例２１は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を１２０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例２２は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に３０秒間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６６】
実施例２３は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に１分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例２４は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００３ｐｐｍ、黒色化部個数；１、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６７】
実施例２５は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に３分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００４ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例２６は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に５分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００６ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６８】
これに対し、比較例１は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が１５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を２０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０９ｐｐｍ、黒色化部個数；７４、回路間抵抗の初期値；不合格（×）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度が１５ｐｐｍと高いため、黒色化部個数が７４個と非常に多く、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面における外観不良が発生している。また、初期状態及び３０００繰り返しの冷熱繰り返し後の何れの場合でも回路間抵抗が不十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合が発生する危険性が極めて高い。
【００６９】
比較例２は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が１５ｐｐｍである活性液に１分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０７ｐｐｍ、黒色化部個数；３５、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
比較例２では、比較例１に比べて窒化珪素基板の活性液への浸漬時間を短くするとともに、パラジウム（Ｐｄ）の除去時間を長くしているため、黒色化部個数が３５個と半減し、初期状態での回路間抵抗は十分である。しかし、３０００繰り返しの冷熱繰り返し後の回路間抵抗が不十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合が発生する危険性が高いままである。
【００７０】
比較例３は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が１０ｐｐｍである活性液に１５分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０９ｐｐｍ、黒色化部個数；６８、回路間抵抗の初期値；不合格（×）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
比較例３では、比較例１に比べて活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度が低いが、窒化珪素基板の活性液への浸漬時間が非常に長いため、黒色化部個数が６８個と非常に多く、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面における外観不良が発生している。また、初期状態及び３０００繰り返しの冷熱繰り返し後の何れの場合でも回路間抵抗が不十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合が発生する危険性が極めて高い。
【００７１】
比較例４は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に１５分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０７ｐｐｍ、黒色化部個数；３２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
比較例４では、活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度を実施例２、１２〜１６等と同一としたが、窒化珪素基板の活性液への浸漬時間が非常に長いため、黒色化部個数が３２個と多い。従って、初期状態での回路間抵抗は十分であるが、３０００繰り返しの冷熱繰り返し後の回路間抵抗が不十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合が発生する危険性が高いままである。
【００７２】
比較例５は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３６０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；検出限界、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
比較例５では、活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度及び浸漬時間を実施例１７〜２１と同一としたが、窒化珪素基板の酸性溶液への浸漬時間が３６０秒と長いため、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量は検出されなかった。しかし、プロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができないという不具合が発生した。
【００７３】
比較例６は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；検出限界、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
比較例６では、活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度及び浸漬時間を実施例１７〜２１と同一としたが、窒化珪素基板の酸性溶液への浸漬時間が３３０秒と長いため、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量は検出されなかった。しかし、プロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができないという不具合が発生した。
【００７４】
比較例７は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；検出限界、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
比較例７では、活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度及び浸漬時間を実施例１７〜２１と同一としたが、窒化珪素基板の酸性溶液への浸漬時間が３３０秒と長いため、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量は検出されなかった。しかし、プロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができないという不具合が発生した。
【００７５】
比較例８は、表面の中心線平均粗さＲａが０．２μｍであって、最大粗さＲｚが２．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
また、比較例９は、表面の中心線平均粗さＲａが０．２μｍであって、最大粗さＲｚが２．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
比較例８及び９では、表面の中心線平均粗さＲａ及び最大粗さＲｚが実施例よりも小さい窒化珪素基板を用いているため、良好な結果が得られているが、窒化珪素基板自体の熱伝導率が低く、窒化珪素配線基板の熱抵抗が大きいという不具合がある。
【００７６】
比較例１０は、表面の中心線平均粗さＲａが５．２μｍであって、最大粗さＲｚが２０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０９、黒色化部個数；８１、回路間抵抗の初期値；不合格（×）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
また、比較例１１は、表面の中心線平均粗さＲａが５．２μｍであって、最大粗さＲｚが２０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０８、黒色化部個数；４７、回路間抵抗の初期値；不合格（×）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
比較例１０及び１１では、表面の中心線平均粗さＲａ及び最大粗さＲｚが実施例よりも大きい窒化珪素基板を用いているため、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量及び黒色化部個数が何れも非常に多く、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面における外観不良が発生している。また、初期状態及び３０００繰り返しの冷熱繰り返し後の何れの場合でも回路間抵抗が不十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合が発生する危険性が極めて高い。
【００７７】
ここで、図３に実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面の光学顕微鏡観察写真の一例を示す。この例の窒化珪素配線基板は、実施例９であり、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。また、図４に比較例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面の光学顕微鏡観察写真の一例を示す。この例の窒化珪素配線基板は、比較例４であり、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に１５分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。
【００７８】
図３と図４を比較して分かるように、実施例９に係る窒化珪素配線基板では、黒ずみ斑点が見られないのに対し、比較例４に係る窒化珪素配線基板では黒ずみ斑点が見られ、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面における外観不良が発生している。
【００７９】
また、図５〜図７に実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察写真の一例を示す。図５の例の窒化珪素配線基板は、実施例３であり、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力を０．０５ＭＰａ（窒化珪素配線基板表面に存在する窒化ホウ素（ＢＮ）粉末離形材を除去する程度の圧力、窒化珪素結晶粒子には影響しない程度の圧力）でブラスト処理を行った後、配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。また、図６の例の窒化珪素配線基板は、実施例１２であり、表面の中心線平均粗さＲａが０．４０μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力を０．２ＭＰａ（標準仕様）でブラスト処理を行った後、配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を１０秒間だけ行うことにより作製した。さらに、図７の例の窒化珪素配線基板は、実施例１０であり、表面の中心線平均粗さＲａが０．４５μｍであって、最大粗さＲｚが３．５μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力を０．３ＭＰａ（限界値）でブラスト処理を行った後、配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。
【００８０】
一方、図８に比較例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す。この例の窒化珪素配線基板は、比較例８であり、表面の中心線平均粗さＲａが０．２０μｍであって、最大粗さＲｚが２．１μｍである窒化珪素基板について配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。また、図９に比較例に係る窒化アルミニウム（ＡｌＮ）配線基板の配線回路パターン間の窒化アルミニウム基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す。この例の窒化アルミニウム配線基板は、表面の中心線平均粗さＲａが０．２３μｍであって、最大粗さＲｚが２．５μｍである窒化アルミニウム基板について配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。
【００８１】
図５〜図７に示す実施例では、平均結晶粒子径が０．２〜４μｍのα型窒化珪素粉末９５重量部と、焼結助剤として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を３重量部と、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を２重量部とを配合し、その混合粉末に対してアクリル樹脂バインダーとエタノール及びブタノール混合溶液を溶媒として添加し、混練、脱泡及び増粘工程を経て、ドクターブレード法により０．１２〜０．８ｍｍ厚さのグリーンシートを成形し、適宜積層、切断して、焼成後の大きさが１５０ｍｍ×１５０ｍｍの基板成形体を作製した。得られた基板成形体を弱酸化性雰囲気中、所定温度で脱バインダーした後、１８５０℃の温度で５時間、０．９２ＭＰａの窒素加圧雰囲気にて焼結することにより窒化珪素質基板を得た。回路基板用としてレーザー加工により、５０ｍｍ×４０ｍｍサイズに切断した。なお、基板厚さは０．３２ｍｍである。
このようにして作製された窒化珪素基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力をそれぞれ０．０５ＭＰａ、０．２ＭＰａ（標準仕様）及び０．３ＭＰａとしてブラスト処理を行い、表面粗さの異なる基板表面性状に仕上げ、プロセスＰ３〜Ｐ１２の工程を経た後、プロセスＰ１２においてめっき処理を行った。
【００８２】
一方、図８に示す比較例は、平均結晶粒子径が０．２〜１μｍのα型窒化珪素粉末８３重量部と、焼結助剤として酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）を３．５重量部、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を１３．５重量部添加混合し、その後、図５〜図７に示す実施例について説明した条件でドクターブレード法により基板成形体を得た。次に、図５〜図７に示す実施例について説明した条件と同様の条件で脱バインダーした後、常圧窒素雰囲気中１７５０℃の温度で５時間焼成して窒化珪素質基板を得た。
このようにして作製された窒化珪素基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力を０．２ＭＰａとしてブラスト処理を行った。その後、プロセスＰ３〜Ｐ１２の工程を経た後、プロセスＰ１２においてめっき処理を行った。
【００８３】
図８に示す窒化珪素配線基板は、低温焼成により粒成長が抑制され、基板表面粗さが小さくなり、平均表面粗さＲａが０．２２μｍ、最大粗さＲｚが２．１μｍとなる。この場合、パラジウム（Ｐｄ）残留量が低減できるため、黒ずみ斑点の不具合は生じないものの、粒界相量が多く、また窒化珪素粒子サイズが小さいため、パワー半導体モジュール等に使用されるセラミックス基板に要求される熱伝導性が低下してしまう。さらに、微細組織のため破壊靱性が低く、これにより実装信頼性が低下する不具合がある。
【００８４】
図９に示す比較例は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板の表面観察像である。平均結晶粒子径が０．２〜２μｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末９５重量部と、焼結助剤として酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を５重量部とを配合して、図５〜図７に示す実施例について説明した条件でドクターブレード法により基板成形体を得た。次に、図５〜図７に示す実施例について説明した条件と同様の条件で脱バインダーした後、常圧窒素雰囲気中１７００℃の温度で５時間にて焼結することにより窒化アルミニウム基板を得た。
このようにして作製された窒化アルミニウム基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力を０．２ＭＰａとしてブラスト処理を行った。その後、プロセスＰ３〜Ｐ１２の工程を経た後、プロセスＰ１２においてめっき処理を行った。
【００８５】
窒化アルミニウム結晶は、異方性を持たないため粒界間に気孔が形成されにくい。また、粒子形状も等方性のため基板表面粗さが小さくなり、平均表面粗さＲａが０．２０μｍ、最大粗さＲｚが２．３μｍとなる。この場合、パラジウム（Ｐｄ）残留量が低減できるため、黒ずみ斑点の不具合は生じないものの、窒化アルミニウム基板自体の破壊靱性が窒化珪素基板より劣るため、パワー半導体モジュール等に使用されるセラミックス基板に要求される実装信頼性が低下するという不具合がある。特に、厚い配線回路パターンを形成する場合には、窒化アルミニウム基板に金属板を接合する時点で窒化アルミニウム基板側に応力集中が生じ、強度及び破壊靱性の低い窒化アルミニウム基板の表面にクラックが生じてしまう。
【００８６】
以上、この実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態に係る窒化珪素配線基板を適用した半導体モジュールの概略構成の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す窒化珪素配線基板の製造工程を示す製造工程図である。
【図３】実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面の光学顕微鏡観察写真の一例を示す図である。
【図４】比較例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面の光学顕微鏡観察写真の一例を示す図である。
【図５】実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す図である。
【図６】実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す図である。
【図７】実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す図である。
【図８】比較例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す図である。
【図９】比較例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 窒化珪素配線基板
２ 半導体モジュール
１１ 窒化珪素基板
１２ ろう材
１３ 配線回路パターン
１４ 無電解めっき層
１５ 半導体素子
１６ 放熱板
１７ はんだ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）質焼結体からなる窒化珪素基板の表面に金属からなる配線回路パターンが形成されて構成され、各種配線基板や半導体素子収納用パッケージ等に適用される窒化珪素配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、電動車両用インバータとして高電圧、大電流動作が可能なパワー半導体モジュール（ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等）が用いられている。パワー半導体モジュールに使用される配線基板としては、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面に配線回路パターンが形成される金属箔又は金属板を接合した窒化珪素配線基板が、高い熱伝導率を有し、かつ機械的強度、破壊靭性及び耐熱疲労特性に優れていることから最近注目されている。金属箔又は金属板としては、銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）等が使用されている。
【０００３】
窒化珪素基板と金属箔又は金属板との接合は、例えば、活性金属ろう付け法等が用いられている。ここで、活性金属ろう付け法とは、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）又はハフニウム（Ｈｆ）等の活性金属と低融点合金を作る銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の金属を混合又は合金としたろう材を用いて金属箔又は金属板を窒化珪素基板の表面にろう材相を介して不活性ガス又は真空雰囲気中で加熱圧着接合するものである。その後、金属箔又は金属板をエッチング処理して配線回路パターンを形成した後、配線回路パターン上にニッケル（Ｎｉ）−リン（Ｐ）等からなる無電解めっき層を形成し、窒化珪素配線基板が作製される。さらに、無電解めっき層の表面に半導体素子等が搭載されてパワー半導体モジュールが作製される。
【０００４】
ところが、このような窒化珪素配線基板における配線回路パターンの表面に無電解めっき層を形成する場合、めっき前に配線回路パターンに対して、活性パラジウム（Ｐｄ）を塗布し洗浄するが、その際に、活性パラジウム（Ｐｄ）が配線回路パターンの表面のみならず、窒化珪素基板の表面の柱状の結晶がランダムに配列した表面組織内にトラップされてしまい、その結果、その後の無電解めっき時に、配線回路パターンの表面のみならず、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面にまでめっきされてしまい、めっき付着による黒ずみ斑点等の外観不良、さらには配線回路パターン間でショートするといった不具合が発生するという問題があった。黒ずみ斑点は、配線回路パターンの絶縁抵抗を低下させてしまう。
【０００５】
そこで、上記した不都合を解決するために、従来の窒化珪素配線基板には、窒化珪素基板の表面における少なくとも隣接する配線回路パターン間の窒化珪素基板表面の表面粗さＲｚを１〜３μｍとし、かつ、窒化珪素基板の厚みを０．３〜０．７ｍｍとしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１２７３８８号公報（請求項１，［００１０］〜［００４２］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載された窒化珪素配線基板では、（１）窒化珪素基板の表面における少なくとも隣接する配線回路パターン間の窒化珪素基板表面の表面粗さＲｚが１〜３μｍである必要がある、（２）窒化珪素質焼結体のブラスト処理後の表面において窒化珪素結晶粒子の平均アスペクト比が５以下である必要がある、（３）（２）の条件を満たすためには窒化珪素質焼結体が１８００℃以下の温度で焼成可能であることが必要であるなど、条件が厳しく、低温での焼結性を確保するために原料の粒度、焼結助剤成分が限定されるなど生産性が低いという課題があった。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載された窒化珪素配線基板では、上記（３）で示すように低温焼成可能とするため、熱伝導において抵抗となる粒界相の量が多く、熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ程度に留まってしまうという課題があった。さらに、低温で焼成することにより、窒化珪素質焼結体中の窒化珪素粒子が小さいため、高強度を有する反面、靱性が低く、冷熱繰り返し等によって生じる損傷に対して十分な耐久性がなく高い信頼性を維持できないという課題があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、上述のような課題を解決することができる窒化珪素配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係る窒化珪素配線基板は、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面に金属からなる配線回路パターンがろう材により接合されるとともに、前記配線回路パターンの表面にめっき層が形成されて構成された窒化珪素配線基板であって、前記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下であることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の窒化珪素配線基板に係り、前記窒化珪素基板の厚さは、０．３ｍｍより厚く２．０ｍｍ以下であることを特徴としている。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の窒化珪素配線基板に係り、前記配線回路パターン間の前記窒化珪素基板の表面に残留するパラジウム（Ｐｄ）が０．０５ｐｐｍ以下であることを特徴としている。
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の窒化珪素配線基板に係り、前記配線回路パターン間の前記窒化珪素基板の表面に存在する１０μｍ径以上の斑点が前記表面の５００μｍ四方あたり１０個以下であることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は上記した窒化珪素配線基板を得るための望ましい製造方法にも係る。即ち、請求項５記載の発明に係る窒化珪素配線基板の製造方法は、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面を表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下となるように処理する表面処理工程と、前記窒化珪素基板の表面に活性金属ろう材を用いて金属を接合する接合工程と、前記金属の所定箇所を除去して所定の配線回路パターンを形成する配線回路パターン形成工程と、前記窒化珪素基板をパラジウム（Ｐｄ）を含有する活性液に浸漬するパラジウム（Ｐｄ）付与程と、前記窒化珪素基板の表面に残留する前記パラジウム（Ｐｄ）を除去するパラジウム（Ｐｄ）除去工程と、前記配線回路パターンの表面にめっきを施すめっき処理工程とを有することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の窒化珪素配線基板の製造方法に係り、前記窒化珪素基板の厚さは、０．３ｍｍより厚く２．０ｍｍ以下であることを特徴としている。
また、請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の窒化珪素配線基板の製造方法に係り、前記パラジウム（Ｐｄ）付与工程では、前記活性液における前記パラジウム（Ｐｄ）の濃度は０．５ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下であることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項８記載の発明は、請求項５乃至７の何れかに記載の窒化珪素配線基板の製造方法に係り、前記パラジウム（Ｐｄ）付与工程では、浸漬時間は３０秒以上１０分以下であることを特徴としている。
また、請求項９記載の発明は、請求項５乃至８の何れかに記載の窒化珪素配線基板の製造方法に係り、前記パラジウム（Ｐｄ）除去工程では、除去時間は１５秒以上５分以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造条件を厳しくすることなく、高い生産性で、高強度、高熱伝導で、かつ高靭性の窒化珪素配線基板を得ることができる。このため、熱抵抗が低く、信頼性の高い窒化珪素配線基板を提供することができる。また、そのような窒化珪素配線基板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係る窒化珪素配線基板は、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面に金属からなる配線回路パターンがろう材により接合されるとともに、上記配線回路パターンの表面にめっき層が形成されて構成されたものである。この場合、窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下である。
以下、さらに詳しく本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る窒化珪素配線基板１を適用した半導体モジュール２の概略構成の一例を示す断面図である。窒化珪素配線基板１は、窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板１１の表面及び裏面に金属箔又は金属板からなる配線回路パターン１３及び放熱板１６がろう材１２を介してそれぞれ接合されるとともに、配線回路パターン１３及び放熱板１６の表面に無電解めっき層１４がそれぞれ形成されて構成されている。この窒化珪素配線基板１の無電解めっき層１４の表面にＭＯＳＦＥＴ等からなる半導体素子１５がはんだ層１７により接合されて半導体モジュール２が構成されている。金属箔又は金属板としては、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）及び金（Ａｕ）の群から選択される少なくとも１種の低抵抗金属からなり、厚さが０．１ｍｍ以上、特に０．２ｍｍ以上であることが望ましい。
【００１６】
本発明の実施の形態では、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下であることに特徴がある。上記特許文献１には、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍよりも大きいと、無電解めっき処理を施した場合に、配線回路パターン間及び沿面部に位置する窒化珪素配線基板の表面において、活性液が窒化珪素結晶粒子間にトラップされてめっきが付着してしまい、配線回路パターン間の絶縁抵抗が低下したり、場合によっては、ショートするなどの問題が発生したりする旨記載されている。
【００１７】
しかし、本発明の発明者らが鋭意検討した結果、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下（熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・Ｋである場合にはＲｚが３．１μｍより大きく９．５μｍ以下）である場合であっても、上記めっき付着現象を防止することを可能とするに至った。
これは、以下に示す理由による。
まず、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが２０μｍより大きくなると、窒化珪素基板をパラジウム（Ｐｄ）を含有する活性液に浸漬した後にその窒化珪素基板に残留しているパラジウム（Ｐｄ）を除去することが困難であるため、最終的に窒化珪素配線基板の配線回路パターン間に残留するパラジウム（Ｐｄ）が多くなる。そして、配線回路パターンの表面に無電解めっき層を形成する際に、配線回路パターン間に残留するパラジウム（Ｐｄ）の部分を核としてめっき成分であるニッケル（Ｎｉ）が堆積するため、窒化珪素配線基板の配線回路パターン間に黒ずみ斑点が多く生じることになる。この点、上記窒化珪素配線基板の表面粗さＲｚが２０μｍ以下である場合には、窒化珪素配線基板の配線回路パターン間に残留するパラジウム（Ｐｄ）を、不具合を生じない範囲までに除去することが可能であるため、上記黒い斑点による不具合を抑制することができる。
【００１８】
一方、窒化珪素質焼結体中の窒化珪素粒子を小さくすることにより、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚを３μｍ以下とすれば、最終的に窒化珪素配線基板の配線回路パターン間に残留するパラジウム（Ｐｄ）量を低減することは可能である。しかし、窒化珪素質焼結体中の窒化珪素粒子を小さくした場合、パワー半導体モジュール等に使用される窒化珪素基板に要求される熱伝導性が低下してしまうとともに、冷熱繰り返し等に対する実装信頼性に影響を与える破壊靱性が低下してしまう。何故なら、窒化珪素基板の熱伝導率は、窒化珪素粒子の純度、大きさ及び粒界相量（焼結助剤）の影響を受け、窒化珪素粒子径の低下、粒界相量の増大により低減するからである。また、破壊靱性は、窒化珪素粒子の大きさ、形状（アスペクト比）及び粒界相成分の影響を受け、窒化珪素粒子径の低下、アスペクト比の低下により減少するからである。この点、上記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きい場合には、高い熱伝導率が得られるとともに、破壊靱性が高く、冷熱繰り返し等に対する実装信頼性が高い。
【００１９】
また、本発明の実施の形態で用いられる窒化珪素基板は、実装信頼性及び冷熱繰り返し特性の観点から、特に厚さ方向に対する高靭性を有し、かつ、高強度であって、放熱性の観点から高熱伝導性を備えたものが望ましい。この場合、窒化珪素基板の表面におけるβ型窒化珪素結晶粒子の長軸径と短軸径との平均比率である平均アスペクト比が５より大きく１０以下であることが望ましい。これは、窒化珪素配線基板の製造上の観点から、後述するように、窒化珪素配線基板の配線回路パターン間に残留するパラジウム（Ｐｄ）量を制御することができるからである。また、窒化珪素配線基板の機能上の観点から、上記した破壊靱性、熱伝導率が優れているからである。
【００２０】
ここで、上記アスペクト比と窒化珪素基板の表面粗さとの間にある因果関係について説明する。窒化珪素基板に含有されるβ型窒化珪素粒子の結晶系は、斜方晶に属し形状異方性を有している。このβ型窒化珪素粒子は、焼結過程において粒成長するが、焼結過程では、短軸（ａ軸）方向と比較して長軸（ｃ軸）方向の成長度合いが高く、その最終的な結晶形状は針状となる。この最終的な結晶形状は、焼結温度、原料粒度、焼結助剤組成が大きく関与しているが、窒化珪素基板の表面性状は、特に、粒子サイズ及びアスペクト比が関与している。このため、窒化珪素粒子の粒子サイズが大きいほど、またアスペクト比が大きいほど、基板表面粗さは増大する傾向にある。
【００２１】
以下、本発明者らが先に提案した窒化珪素基板を一例として以下に示す。
（ａ）マグネシウム（Ｍｇ）とルテチウム（Ｌｕ）及びイットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の希土類元素（ＲＥ）を焼結助剤として添加する窒化珪素質焼結体であって、焼結体中にマグネシウム（Ｍｇ）を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）換算で０．０３〜８．０ｍｏｌ％、ルテチウム（Ｌｕ）を酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）換算で０．１４〜１．３０ｍｏｌ％、希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の元素を酸化物（ＲＥｘＯｙ）換算で０．１２〜１．３０ｍｏｌ％含有し、残部がβ窒化珪素からなる窒化珪素質焼結体を用いた窒化珪素基板。
【００２２】
（ｂ）マグネシウム（Ｍｇ）とルテチウム（Ｌｕ）及びイットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の希土類元素を焼結助剤として添加する窒化珪素質焼結体であって、焼結体中にマグネシウム（Ｍｇ）を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）換算で０．０３〜８．０ｍｏｌ％、ルテチウム（Ｌｕ）を酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）換算で０．１４〜１．３０ｍｏｌ％、希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の元素を酸化物（ＲＥｘＯｙ）換算で０．１２〜１．３０ｍｏｌ％含有し、残部がβ窒化珪素からなり、当該焼結体中の総酸素量が２．５質量％以下である窒化珪素質焼結体を用いた窒化珪素基板。
【００２３】
（ｃ）マグネシウム（Ｍｇ）とルテチウム（Ｌｕ）及びイットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の希土類元素を焼結助剤として添加する窒化珪素質焼結体であって、焼結体中にマグネシウム（Ｍｇ）を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）換算で０．０３〜８．０ｍｏｌ％、ルテチウム（Ｌｕ）を酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）換算で０．１４〜１．３０ｍｏｌ％、希土類元素（ＲＥ）から選択された少なくとも１種の元素を酸化物（ＲＥｘＯｙ）換算で０．１２〜１．３０ｍｏｌ％含有し、残部がβ窒化珪素からなり、当該焼結体は窒化珪素粒子と粒界相とからなり、当該粒界相に少なくとも（ＲＥ、Ｌｕ）４Ｓｉ２Ｏ７Ｎ２結晶が析出している窒化珪素質焼結体を用いた窒化珪素基板。
【００２４】
（ｄ）上記（ａ）〜（ｃ）の窒化珪素基板において、希土類元素がガドリウム（Ｇｄ）であり、酸化ガドリウム（Ｇｄ２Ｏ３）換算で０．１２〜１．３０ｍｏｌ％含有している窒化珪素質焼結体を用いた窒化珪素基板。
（ｅ）上記（ｃ）又は（ｄ）の窒化珪素基板において、焼結体中の総酸素量が２．５質量％以下である窒化珪素焼結体を用いた窒化珪素基板。
【００２５】
また、平均粒子径が０．２〜４μｍのα型窒化珪素粉末９９〜５０重量部と、マグネシウム（Ｍｇ）と、イットリウム（Ｙ）及び希土類元素（ＲＥ）からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素とを含む焼結助剤とを配合し、１８００〜２０００℃の温度、０．５〜０．９２ＭＰａの窒素加圧雰囲気にて焼結することにより製造した窒化珪素素質焼結体を用いても良い。このような窒化珪素素質焼結体は、当該焼結体が含有するマグネシウム（Ｍｇ）を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に換算し、同じく含有するランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）及びイッテルビウム （Ｙｂ）を含む希土類元素を希土類酸化物（ＲＥｘＯｙ）に換算したとき、これら酸化物に換算した酸化物含有量の合計が０．６〜１０ｗｔ％で、かつ、（ＭｇＯ）／（ＲＥｘＯｙ）＞１であるものが良く、このような窒化珪素質焼結体を用いた窒化珪素基板がある。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態で用いられる窒化珪素基板では、窒化珪素焼結体の切断面における窒化珪素結晶粒子の平均長軸径が３．０μｍより大きいことが望ましい。これは、以下に示す理由による。まず、窒化珪素基板の強度（σｆ）と破壊靭性（Ｋ１ｃ）との関係は、式（１）で表すことができる。
σｆ＝α・Ｋ１ｃ／（π・ｃ）０．５ ・・・（１）
式（１）において、ｃは窒化珪素基板中に存在する欠陥のサイズを表している。欠陥としては、例えば、気孔や窒化珪素粗大粒子がある。また、式（１）において、αは、欠陥の形状又は欠陥の存在位置に基づく欠陥同士の相互干渉の度合いにより定まる定数を表している。
式（１）から、窒化珪素基板の強度（σｆ）の増大には、欠陥のサイズｃ、例えば、気孔や窒化珪素粗大粒子の径の寄与分よりも、破壊靭性（Ｋ１ｃ）の寄与分の方が大きいことが分かる。つまり、破壊靭性（Ｋ１ｃ）を向上させれば、窒化珪素基板自体の強度（σｆ）を増大させることが可能となる。
【００２７】
これに対し、冷熱繰り返し等に対する実装信頼性の向上には、窒化珪素基板の強度（σｆ）の寄与分よりも、破壊靭性（Ｋ１ｃ）の寄与分の方が大きい。以下、その理由を示す。まず、窒化珪素基板の強度（σｆ）は、金属箔又は金属板と窒化珪素基板との界面に、数μｍの微細クラックが生じる確率に影響を与える要素である。一方、破壊靭性（Ｋ１ｃ）は、この微細クラックが冷熱繰り返しの条件下において、クラックの進展を抑制することができるか否かを示す尺度である。
【００２８】
例えば、窒化珪素基板の強度（σｆ）が８００ＭＰａの高強度を保持する場合においても、特に１．０〜２．０ｍｍの範囲にある厚い金属板を接合した窒化珪素配線基板では、冷熱繰り返しにおいて金属板と窒化珪素基板との界面における微細クラックの発生を無くすことはできない。この場合、破壊靭性（Ｋ１ｃ）が低いと、更なる冷熱繰り返しにおいて、この微細クラックは容易に進展して、金属板と窒化珪素基板との界面において致命的な破壊が生じることになる。一方、破壊靭性（Ｋ１ｃ）を高めることにより、この微細クラックの進展を抑制することでき、ひいては窒化珪素配線基板の実装信頼性を高めることができる。破壊靭性（Ｋ１ｃ）は、窒化珪素粒子の大きさ、形状（アスペクト比）及び粒界相成分に影響されるが、窒化珪素粒子径及びアスペクト比が大きいほど増大する傾向にある。以上のことから、窒化珪素結晶粒子の平均長軸径が３．０μｍ以上であることが望ましい。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態に係る窒化珪素配線基板について、図２に示す製造工程図を参照して説明する。まず、上記窒化珪素基板の製造方法の一例について説明する（プロセスＰ１）。上記焼結助剤を所定の窒化珪素原料粉に添加する。この原料粉に有機バインダー、可塑剤等を混入しボールミル等で均一に混合する。混合した原料スラリーを脱泡・増粘した後、これを従来公知のドクターブレード法で所定板厚にシート成形して成形体を得る。このシート成形体を焼結炉内で１８００〜２０００℃の温度、０．５〜１ＭＰａの窒素加圧雰囲気中で焼結する。焼成温度は、１５００℃以下の場合には、緻密化不足を起こし、２０００℃より高い場合には、粒成長が進みすぎてどちらにしても強度不足となる。最終的な焼成温度は、望ましくは１８５０〜１９５０℃である。また、焼成雰囲気に関しては、窒化珪素の分解を抑えるため、窒素圧が高い方が好ましいが１ＭＰａ以上では焼成炉の設備上のコスト負担が大きく好ましくない。他方０．５ＭＰａ以下では窒化珪素の分解が起きる。それ以上であれば良いが０．６〜０．９５ＭＰａの窒素加圧中が望ましい。
【００３０】
このようにして作製される窒化珪素基板の厚さは、０．３ｍｍより厚く２．０ｍｍ以下であることが望ましい。以下、その理由について説明する。まず、窒化珪素基板の厚さが０．３ｍｍ以下である場合には、金属からなる配線回路パターンと窒化珪素基板との接合界面における接合信頼性が低下してしまう。また、金属からなる配線回路パターンと窒化珪素基板の裏面に接合される金属放熱板との間、即ち、窒化珪素基板表裏間における絶縁耐圧が低下するため、窒化珪素配線基板としての使用範囲が限定されてしまう。
これに対し、窒化珪素基板の厚さが２．０ｍｍより厚い場合には、窒化珪素基板自体の熱伝導率は、金属からなる配線回路パターンの熱伝導率（銅（Ｃｕ）：３９０Ｗ／ｍ・Ｋ、アルミニウム（Ａｌ）：２２０Ｗ／ｍ・Ｋ）に比較して、９０Ｗ／ｍ・Ｋと低いため、この窒化珪素基板の厚さを２．０ｍｍより厚くすると、窒化珪素配線基板としての放熱性を低下させてしまう。
【００３１】
次に、上記プロセスＰ１において作製された窒化珪素基板を表面処理する（プロセスＰ２：表面処理工程）。即ち、上記窒化珪素基板にブラスト処理を施し、窒化珪素基板の表面粗さＲｚを３μｍより大きく２０μｍ以下に制御する。ブラスト処理には、コンプレッサーエアーで酸化アルミニウム（アルミナ）（Ａｌ２Ｏ３）等の研磨材を被研磨品に吹き付ける乾式ブラスト処理やコンプレッサーエアーで研磨材と溶液の混合物を被研磨品に吹き付ける湿式ブラスト処理がある。従って、上記特許文献１に記載された窒化珪素配線基板の製造方法のように、バレル研磨処理を施す必要がないので、処理時間を短縮することができるとともに、高価な設備を設置する必要がない。
【００３２】
次に、上記プロセスＰ２において表面処理された窒化珪素基板の表面に活性金属ろう材を用いて金属を接合する（プロセスＰ３：接合工程）。ろう材としては、例えば、銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）−チタン（Ｔｉ）系、銅（Ｃｕ）−金（Ａｕ）−チタン（Ｔｉ）系など、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）又はハフニウム（Ｈｆ）等の活性金属と低融点合金を作る銀（Ａｇ）、銅等の金属を混合又は合金としたものを用いる。窒化珪素基板の所定箇所に上記ろう材のペーストを例えば、用いるろう材粉末の粒度に依存するが、厚さ１０〜５０μｍ程度塗布する。次に、上記ろう材の表面に厚さ０．１ｍｍ以上の金属箔又は金属板を載置し、例えば、８００〜９００℃で加圧しながら接合する。接合後に窒化珪素基板と金属との接合界面に発生する残留応力を低減させるために、ろう材の溶融温度を下げることが有用であるが、この場合に選定するろう材としては、上記、銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）−チタン（Ｔｉ）系、銅（Ｃｕ）−金（Ａｕ）−チタン（Ｔｉ）系に低融点金属のインジウム（Iｎ）及び錫（Ｓｎ）を添加したものを用いる。この場合の接合温度は、６８０〜８００℃である。
【００３３】
次に、上記プロセスＰ３において金属箔又は金属板が接合された窒化珪素基板の上記金属箔又は金属板の所定箇所を除去して所定の配線回路パターンを形成する（プロセスＰ４：配線回路パターン形成工程）。即ち、まず、上記金属箔又は金属板の全面にフォトレジストを塗布し、マスクアライナーで上記金属箔又は金属板の全面に塗布されたフォトレジストを露光した後、現像液で現像するフォトリソグラフィ（photolithography）技術を使用して、上記金属箔又は金属板のうち、不要な領域を除去するために、フォトレジストパターンを形成する。次に、ウェットエッチング技術を使用して、所定のエッチング液で上記金属箔又は金属板のうち不要な部分を除去した後、上記したフォトレジストパターン及び上記金属箔又は金属板の全面に塗布したフォトレジストを除去して、所定の配線回路パターンを得る。
【００３４】
次に、上記プロセスＰ４において所定の配線回路パターンが形成された窒化珪素基板の上記所定の配線回路パターンからはみ出しているろう材を除去する（プロセスＰ５）。この処理は、例えば、上記プロセスＰ４を経た窒化珪素基板を所定温度（例えば、４５℃）を有する所定のエッチング液に２時間程度浸漬して行う。所定のエッチング液としては、例えば、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）と過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）との混合液が挙げられる。
【００３５】
次に、上記プロセスＰ３において金属箔又は金属板を窒化珪素基板に接合することにより窒化珪素基板の端部に残留している応力を化学的に除去する（プロセスＰ６）。この処理は、例えば、上記プロセスＰ５を経た窒化珪素基板を強酸に浸漬して行う。次に、例えば、銅（Ｃｕ）からなる金属箔又は金属板の表面に形成された酸化膜を除去するために、上記プロセスＰ６を経た窒化珪素基板を、例えば、塩酸（ＨＣｌ）等の酸性溶液に浸漬して超音波洗浄する（プロセスＰ７）。
【００３６】
次に、上記プロセスＰ５において、ろう材を除去することにより金属箔又は金属板からなる所定の配線回路パターンの表面が若干粗くなるため、上記表面の滑らかさを回復させるために化学研磨を行う（プロセスＰ８）。この処理は、例えば、上記プロセスＰ７を経た窒化珪素基板を所定温度（例えば、５０℃）を有する所定の研磨液に３〜１０分程度浸漬して行う。所定の研磨液としては、例えば、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）との混合液が挙げられる。
【００３７】
次に、例えば、銅（Ｃｕ）からなる配線回路パターンの表面に形成された酸化皮膜を除去するために、上記プロセスＰ８を経た窒化珪素基板を、例えば、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）等の酸性溶液に浸漬する（プロセスＰ９）。
次に、後述するプロセスＰ１２において無電解めっきを施す配線回路パターンの表面にパラジウム（Ｐｄ）を析出させて活性化させるために、上記プロセスＰ９を経た窒化珪素基板をパラジウム（Ｐｄ）を含有する活性（触媒）液に浸漬する（プロセスＰ１０：パラジウム（Ｐｄ）付与工程）。この処理は、例えば、室温において、上記プロセスＰ９を経た窒化珪素基板を、パラジウム（Ｐｄ）の濃度が０．５ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下である活性液に３０秒以上１０分以下の時間だけ浸漬して行う。活性液としては、例えば、硫酸パラジウム（ＰｄＳＯ４）を含むものがある。なお、活性液の詳細については、例えば、特開２００５−１４６３７２号公報、特開２００４−３３２０３６号公報、あるいは特開平７−１０６７３６号公報を参照されたい。
【００３８】
パラジウム（Ｐｄ）の濃度が０．５ｐｐｍより低い場合には、後述するプロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができない。一方、パラジウム（Ｐｄ）の濃度が１０ｐｐｍより高い場合には、めっき付着による黒ずみ斑点等の外観不良が発生してしまう。また、窒化珪素基板の活性液への浸漬時間が３０秒より短い場合には、後述するプロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができない。一方、窒化珪素基板の活性液への浸漬時間が５分より長い場合には、めっき付着による黒ずみ斑点等の外観不良が発生してしまう。
【００３９】
次に、窒化珪素基板の表面に残留しているパラジウム（Ｐｄ）を除去するために、上記プロセスＰ１０を経た窒化珪素基板を、例えば、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）等の酸性溶液に浸漬する（プロセスＰ１１：パラジウム（Ｐｄ）除去工程）。この処理は、例えば、室温において、上記プロセスＰ１０を経た窒化珪素基板を、所定濃度（例えば、濃度１％）の硫酸（Ｈ２ＳＯ４）等の酸性溶液に５秒以上５分以下の時間だけ浸漬して、パラジウム（Ｐｄ）を硫酸パラジウム（ＰｄＳＯ４）として析出させることにより行う。この場合、超音波洗浄を付加するとより効果が得られる。
【００４０】
窒化珪素基板の酸性溶液への浸漬時間が１５秒より短い場合には、窒化珪素基板の表面に残留しているパラジウム（Ｐｄ）を除去することができない。一方、窒化珪素基板の酸性溶液への浸漬時間が５分より長い場合には、後述するプロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができない。
【００４１】
次に、窒化珪素基板を構成する配線回路パターンの表面にめっきを施す（プロセスＰ１２：めっき処理工程）。この処理は、例えば、上記プロセスＰ１１を経た窒化珪素基板を、所定温度（例えば、８５℃）を有する無電解めっき液中に所定時間（例えば、２０〜３０分）浸漬して行う。無電解めっき液は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分としてリン（Ｐ）等を含有し、リン（Ｐ）の濃度は、例えば、３〜１１％である。無電解めっき液は、リン（Ｐ）の濃度が３％であるものが低リン（Ｐ）タイプ、リン（Ｐ）の濃度が６〜８％であるものが中リン（Ｐ）タイプ、リン（Ｐ）の濃度が１１％であるものが高リン（Ｐ）タイプとそれぞれ呼ばれている。本発明の実施の形態では、これら何れのタイプの無電解めっき液も利用することができる。
【００４２】
（実施例）
以下、本発明の実施例について説明する。ただし、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
窒化珪素基板の表面粗さ、パラジウム（Ｐｄ）付与工程における活性液のパラジウム（Ｐｄ）濃度及び浸漬時間、パラジウム（Ｐｄ）除去工程における除去時間をパラメータとして窒化珪素配線基板を製造した場合の実施例１〜２６の製造条件及び評価結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
以下、表１について説明する。まず、左から２番目及び３番目の列「Ｒａ」及び「Ｒｚ」における各数値は、窒化珪素基板の表面の中心線平均粗さＲａ及び最大粗さＲｚをマイクロメートル単位で表している。また、左から４番目の列「Ｐｄ溶液濃度（ｐｐｍ）」における数値は、パラジウム（Ｐｄ）付与工程における活性液のパラジウム（Ｐｄ）濃度を百万分率（ｐｐｍ：parts per million）で表している。また、左から５番目の列「浸漬時間（ｍｉｎ）」における数値は、パラジウム（Ｐｄ）付与工程における活性液への窒化珪素基板の浸漬時間を分単位で表している。また、左から６番目の列「Ｐｄ除去時間（ｓｅｃ）」における数値は、パラジウム（Ｐｄ）除去工程における除去時間を秒単位で表している。
【００４５】
また、左から７番目の列「基板での残留Ｐｄ量（ｐｐｍ）」における数値は、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面に残留するパラジウム（Ｐｄ）の量を百万分率（ｐｐｍ）で表している。この実施例では、残留パラジウム（Ｐｄ）量は、以下に示す定量方法により定量化した。即ち、上記プロセスＰ１１（パラジウム（Ｐｄ）除去工程）を経た窒化珪素基板を、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）水溶液に浸漬して窒化珪素基板の表面に残留しているパラジウム（Ｐｄ）成分を溶解させる。この処理を行うのは、以下に示す理由による。即ち、上記したプロセスＰ１０（パラジウム（Ｐｄ）付与工程）で窒化珪素配線基板に付与されたパラジウム（Ｐｄ）触媒は、例えば、銅（Ｃｕ）からなる配線回路パターンの表面及び配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面にそれぞれ付着する。しかし、上記硫酸（Ｈ２ＳＯ４）水溶液を用いた溶解処理では、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面に残留するパラジウム（Ｐｄ）だけが選択的に除去されるのである。そして、この溶解したパラジウム（Ｐｄ）成分を高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法を用いて測定することにより、窒化珪素基板の表面に残留しているパラジウム（Ｐｄ）の量を定量化する。
【００４６】
なお、パラジウム（Ｐｄ）除去効果を高めるために、加温した硫酸（Ｈ２ＳＯ４）水溶液を用いたり、超音波振動器を併用したりすることが望ましい。さらには、チオシアン酸塩、チオ硫酸塩、シアン化合物、亜硫酸塩及び過マンガン酸塩から選ばれる少なくとも一種を主成分とするパラジウム（Ｐｄ）除去液（例えば、特開平８−１３９４３５号公報参照）や含窒素（Ｎ）脂肪族有機化合物と含ヨウ素（Ｉ）無機化合物を含有する水溶液からなる無電解めっき用パラジウム（Ｐｄ）触媒除去剤（例えば、特開２０００−１７８７５２号公報参照）を用いてパラジウム（Ｐｄ）を除去する方法を採用しても良い。
【００４７】
上記した含窒素（Ｎ）脂肪族有機化合物としては、パラジウム（Ｐｄ）と水溶性の配位化合物を形成できる化合物であればよく、その具体例としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等のエチレンアミン系化合物、１，３−トリメチレンジアミン、１，４−テトラメチレンジアミン、１，６−ヘキサメチレンジアミン等のアルキルジアミン系化合物、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン系化合物、グリシン、アラニン、タウリン等のアミノ酸類等が挙げられる。含窒素（Ｎ）脂肪族有機化合物は、一種単独又は二種以上混合して用いることができる。
【００４８】
次に、左から８番目の列「黒色化部個数」における数値は、窒化珪素基板表面の５００μｍ四方を観察視野とした場合において、最大径が１０μｍ以上の黒ずみ斑点の個数を表している。実験によれば、黒ずみ斑点としては、最大径１１〜４０μｍのものが存在した。また、左から９番目の列「回路間抵抗」の「初期値」における評価結果（○：合格、×：不合格）は、上記窒化珪素基板を用いて作製した直後の窒化珪素配線基板を構成する配線回路パターンの回路間抵抗に関するものである。また、左から１０番目の列「回路間抵抗」の「３０００繰り返し後」における評価結果（○：合格、×：不合格）は、上記窒化珪素基板を用いて作製した窒化珪素配線基板を、−４０℃での冷却を１５分、室温での保持を１０分及び１２５℃における加熱を１５分とする昇温／降温繰り返しを１繰り返しとし、これを３０００繰り返し繰り返し付与した後の窒化珪素配線基板を構成する配線回路パターンの回路間抵抗に関するものである。この信頼性評価では、配線回路パターン間に１０００Ｖの直流電圧を印加した場合に回路間抵抗が１００ＭΩ以上のものを合格（○）と評価した。
【００４９】
また、実施例１〜５は活性液浸漬工程における活性液のパラジウム（Ｐｄ）濃度に注目して、実施例６〜１１は窒化珪素基板の表面の中心線平均粗さＲａ及び最大粗さＲｚに注目して、それぞれ窒化珪素配線基板を製造した場合の製造条件及び製造結果を示している。一方、実施例１２〜２１はパラジウム（Ｐｄ）除去工程における除去時間に注目して、実施例２２〜２６は活性液浸漬工程における活性液への窒化珪素基板の浸漬時間に注目して、それぞれ窒化珪素配線基板を製造した場合の製造条件及び製造結果を示している。
【００５０】
（比較例）
上記実施例１〜２６と比較するために、表１の比較例１〜１１に示す製造条件に基づいて窒化珪素配線基板を作成し、対応する製造結果を得た。また、評価方法も実施例１〜２６と同様に行った。以上の製造条件により製造された試料の評価結果を、表１の比較例１〜１１に示す。
【００５１】
比較例１及び２は活性液浸漬工程における活性液のパラジウム（Ｐｄ）濃度に注目して、比較例３及び４は活性液浸漬工程における活性液への窒化珪素基板の浸漬時間に注目して、それぞれ窒化珪素配線基板を製造した場合の製造条件及び製造結果を示している。また、比較例５〜７はパラジウム（Ｐｄ）除去工程における除去時間に注目して、比較例８〜１１は窒化珪素基板の表面の中心線平均粗さＲａ及び最大粗さＲｚに注目して、それぞれ窒化珪素配線基板を製造した場合の製造条件及び製造結果を示している。
【００５２】
表１において、実施例１は、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が１０ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０３ｐｐｍ、黒色化部個数；５、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００５３】
窒化珪素基板の表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである場合であっても、活性液浸漬工程における活性液のパラジウム（Ｐｄ）濃度及び浸漬時間並びにパラジウム（Ｐｄ）除去工程における除去時間を適宜設定することにより、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量が０．０３ｐｐｍであって、黒ずみ斑点の個数が５個と少ないため、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面における外観不良が生じていない。また、初期状態でも３０００繰り返しの冷熱繰り返し後でも回路間抵抗が十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合は発生していない。従って、本発明によれば、製造条件を厳しくすることなく、高い生産性で、高強度、９０Ｗ／ｍ・Ｋを超える高熱伝導で、かつ高靭性の窒化珪素配線基板を得ることができる。このため、熱抵抗が低く、信頼性の高い窒化珪素配線基板を提供することができる。
【００５４】
上記したように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量が０．０３ｐｐｍであり、０．０５ｐｐｍ以下であるので、残留パラジウム（Ｐｄ）の部分を核としてめっき成分であるニッケル（Ｎｉ）が堆積することにより発生する窒化珪素基板の表面の黒ずみ斑点の発生を抑制することができ、配線回路パターン間の抵抗劣化を防止することができる。また、配線回路パターンの表面に存在する１０μｍ径以上の斑点が表面の観察視野５００μｍ四方あたり５個であり、１０個以下であるので、配線回路パターン間の絶縁抵抗及び耐圧が低下したり、冷熱繰り返しテスト及び高温・高湿下での信頼性試験における低サイクルでのニッケル（Ｎｉ）成分同士がつながるマイグレーション現象が発生して絶縁抵抗が急激に低下したりするという不具合が生じにくくなる。
このように、残留パラジウム（Ｐｄ）量を０．０５ｐｐｍ以下とすることにより黒ずみ斑点の発生を抑制するとともに、発生する黒ずみ斑点の個数を１０個以下とすることにより、配線回路パターン間の抵抗劣化を防止することができる。
【００５５】
実施例２は、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０２ｐｐｍ、黒色化部個数；３、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００５６】
実施例３は、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００８ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例４は、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００６ｐｐｍ、黒色化部個数；１、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００５７】
実施例５は、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が１ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例６は、表面の中心線平均粗さＲａが０．７μｍであって、最大粗さＲｚが４．５μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００３ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００５８】
実施例７は、表面の中心線平均粗さＲａが０．７μｍであって、最大粗さＲｚが４．５μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例８は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００５９】
実施例９は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例１０は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４５μｍであって、最大粗さＲｚが３．５μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６０】
実施例１１は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４５μｍであって、最大粗さＲｚが３．５μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例１２は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を１０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０１ｐｐｍ、黒色化部個数；３、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６１】
実施例１３は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を２０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００８ｐｐｍ、黒色化部個数；３、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例１４は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００８ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６２】
実施例１５は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を６０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００４ｐｐｍ、黒色化部個数；１、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例１６は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を１２０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６３】
実施例１７は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を１０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００７ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例１８は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を２０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００７ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６４】
実施例１９は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００６ｐｐｍ、黒色化部個数；１、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例２０は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を６０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００４ｐｐｍ、黒色化部個数；１、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６５】
実施例２１は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を１２０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００２ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例２２は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に３０秒間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６６】
実施例２３は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に１分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１ｐｐｍ、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例２４は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００３ｐｐｍ、黒色化部個数；１、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６７】
実施例２５は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に３分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００４ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
実施例２６は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に５分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００６ｐｐｍ、黒色化部個数；２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
【００６８】
これに対し、比較例１は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が１５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を２０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０９ｐｐｍ、黒色化部個数；７４、回路間抵抗の初期値；不合格（×）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度が１５ｐｐｍと高いため、黒色化部個数が７４個と非常に多く、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面における外観不良が発生している。また、初期状態及び３０００繰り返しの冷熱繰り返し後の何れの場合でも回路間抵抗が不十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合が発生する危険性が極めて高い。
【００６９】
比較例２は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が１５ｐｐｍである活性液に１分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０７ｐｐｍ、黒色化部個数；３５、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
比較例２では、比較例１に比べて窒化珪素基板の活性液への浸漬時間を短くするとともに、パラジウム（Ｐｄ）の除去時間を長くしているため、黒色化部個数が３５個と半減し、初期状態での回路間抵抗は十分である。しかし、３０００繰り返しの冷熱繰り返し後の回路間抵抗が不十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合が発生する危険性が高いままである。
【００７０】
比較例３は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が１０ｐｐｍである活性液に１５分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０９ｐｐｍ、黒色化部個数；６８、回路間抵抗の初期値；不合格（×）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
比較例３では、比較例１に比べて活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度が低いが、窒化珪素基板の活性液への浸漬時間が非常に長いため、黒色化部個数が６８個と非常に多く、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面における外観不良が発生している。また、初期状態及び３０００繰り返しの冷熱繰り返し後の何れの場合でも回路間抵抗が不十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合が発生する危険性が極めて高い。
【００７１】
比較例４は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に１５分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０７ｐｐｍ、黒色化部個数；３２、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
比較例４では、活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度を実施例２、１２〜１６等と同一としたが、窒化珪素基板の活性液への浸漬時間が非常に長いため、黒色化部個数が３２個と多い。従って、初期状態での回路間抵抗は十分であるが、３０００繰り返しの冷熱繰り返し後の回路間抵抗が不十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合が発生する危険性が高いままである。
【００７２】
比較例５は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３６０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；検出限界、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
比較例５では、活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度及び浸漬時間を実施例１７〜２１と同一としたが、窒化珪素基板の酸性溶液への浸漬時間が３６０秒と長いため、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量は検出されなかった。しかし、プロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができないという不具合が発生した。
【００７３】
比較例６は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；検出限界、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
比較例６では、活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度及び浸漬時間を実施例１７〜２１と同一としたが、窒化珪素基板の酸性溶液への浸漬時間が３３０秒と長いため、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量は検出されなかった。しかし、プロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができないという不具合が発生した。
【００７４】
比較例７は、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；検出限界、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
比較例７では、活性液のパラジウム（Ｐｄ）の濃度及び浸漬時間を実施例１７〜２１と同一としたが、窒化珪素基板の酸性溶液への浸漬時間が３３０秒と長いため、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量は検出されなかった。しかし、プロセスＰ１２におけるめっき処理工程において、配線回路パターンの表面にめっきすることができないという不具合が発生した。
【００７５】
比較例８は、表面の中心線平均粗さＲａが０．２μｍであって、最大粗さＲｚが２．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
また、比較例９は、表面の中心線平均粗さＲａが０．２μｍであって、最大粗さＲｚが２．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．００１、黒色化部個数；０、回路間抵抗の初期値；合格（○）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；合格（○）がそれぞれ得られた。
比較例８及び９では、表面の中心線平均粗さＲａ及び最大粗さＲｚが実施例よりも小さい窒化珪素基板を用いているため、良好な結果が得られているが、窒化珪素基板自体の熱伝導率が低く、窒化珪素配線基板の熱抵抗が大きいという不具合がある。
【００７６】
比較例１０は、表面の中心線平均粗さＲａが５．２μｍであって、最大粗さＲｚが２０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０９、黒色化部個数；８１、回路間抵抗の初期値；不合格（×）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
また、比較例１１は、表面の中心線平均粗さＲａが５．２μｍであって、最大粗さＲｚが２０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ３〜Ｐ９の工程を経ることにより配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行った。その結果、表１に示すように、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量；０．０８、黒色化部個数；４７、回路間抵抗の初期値；不合格（×）、回路間抵抗の３０００繰り返し後；不合格（×）がそれぞれ得られた。
比較例１０及び１１では、表面の中心線平均粗さＲａ及び最大粗さＲｚが実施例よりも大きい窒化珪素基板を用いているため、基板での残留パラジウム（Ｐｄ）量及び黒色化部個数が何れも非常に多く、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面における外観不良が発生している。また、初期状態及び３０００繰り返しの冷熱繰り返し後の何れの場合でも回路間抵抗が不十分あり、配線回路パターン間がショートするといった不具合が発生する危険性が極めて高い。
【００７７】
ここで、図３に実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面の光学顕微鏡観察写真の一例を示す。この例の窒化珪素配線基板は、実施例９であり、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が２ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。また、図４に比較例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面の光学顕微鏡観察写真の一例を示す。この例の窒化珪素配線基板は、比較例４であり、表面の中心線平均粗さＲａが０．４μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に１５分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。
【００７８】
図３と図４を比較して分かるように、実施例９に係る窒化珪素配線基板では、黒ずみ斑点が見られないのに対し、比較例４に係る窒化珪素配線基板では黒ずみ斑点が見られ、配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面における外観不良が発生している。
【００７９】
また、図５〜図７に実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察写真の一例を示す。図５の例の窒化珪素配線基板は、実施例３であり、表面の中心線平均粗さＲａが１．４２μｍであって、最大粗さＲｚが１０μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力を０．０５ＭＰａ（窒化珪素配線基板表面に存在する窒化ホウ素（ＢＮ）粉末離形材を除去する程度の圧力、窒化珪素結晶粒子には影響しない程度の圧力）でブラスト処理を行った後、配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が５ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。また、図６の例の窒化珪素配線基板は、実施例１２であり、表面の中心線平均粗さＲａが０．４０μｍであって、最大粗さＲｚが３．１μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力を０．２ＭＰａ（標準仕様）でブラスト処理を行った後、配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を１０秒間だけ行うことにより作製した。さらに、図７の例の窒化珪素配線基板は、実施例１０であり、表面の中心線平均粗さＲａが０．４５μｍであって、最大粗さＲｚが３．５μｍである窒化珪素基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力を０．３ＭＰａ（限界値）でブラスト処理を行った後、配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。
【００８０】
一方、図８に比較例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す。この例の窒化珪素配線基板は、比較例８であり、表面の中心線平均粗さＲａが０．２０μｍであって、最大粗さＲｚが２．１μｍである窒化珪素基板について配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。また、図９に比較例に係る窒化アルミニウム（ＡｌＮ）配線基板の配線回路パターン間の窒化アルミニウム基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す。この例の窒化アルミニウム配線基板は、表面の中心線平均粗さＲａが０．２３μｍであって、最大粗さＲｚが２．５μｍである窒化アルミニウム基板について配線回路パターンの形成等を行い、パラジウム（Ｐｄ）濃度が７ｐｐｍである活性液に２分間浸漬させた後、パラジウム（Ｐｄ）除去を３０秒間だけ行うことにより作製した。
【００８１】
図５〜図７に示す実施例では、平均結晶粒子径が０．２〜４μｍのα型窒化珪素粉末９５重量部と、焼結助剤として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を３重量部と、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を２重量部とを配合し、その混合粉末に対してアクリル樹脂バインダーとエタノール及びブタノール混合溶液を溶媒として添加し、混練、脱泡及び増粘工程を経て、ドクターブレード法により０．１２〜０．８ｍｍ厚さのグリーンシートを成形し、適宜積層、切断して、焼成後の大きさが１５０ｍｍ×１５０ｍｍの基板成形体を作製した。得られた基板成形体を弱酸化性雰囲気中、所定温度で脱バインダーした後、１８５０℃の温度で５時間、０．９２ＭＰａの窒素加圧雰囲気にて焼結することにより窒化珪素質基板を得た。回路基板用としてレーザー加工により、５０ｍｍ×４０ｍｍサイズに切断した。なお、基板厚さは０．３２ｍｍである。
このようにして作製された窒化珪素基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力をそれぞれ０．０５ＭＰａ、０．２ＭＰａ（標準仕様）及び０．３ＭＰａとしてブラスト処理を行い、表面粗さの異なる基板表面性状に仕上げ、プロセスＰ３〜Ｐ１２の工程を経た後、プロセスＰ１２においてめっき処理を行った。
【００８２】
一方、図８に示す比較例は、平均結晶粒子径が０．２〜１μｍのα型窒化珪素粉末８３重量部と、焼結助剤として酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）を３．５重量部、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を１３．５重量部添加混合し、その後、図５〜図７に示す実施例について説明した条件でドクターブレード法により基板成形体を得た。次に、図５〜図７に示す実施例について説明した条件と同様の条件で脱バインダーした後、常圧窒素雰囲気中１７５０℃の温度で５時間焼成して窒化珪素質基板を得た。
このようにして作製された窒化珪素基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力を０．２ＭＰａとしてブラスト処理を行った。その後、プロセスＰ３〜Ｐ１２の工程を経た後、プロセスＰ１２においてめっき処理を行った。
【００８３】
図８に示す窒化珪素配線基板は、低温焼成により粒成長が抑制され、基板表面粗さが小さくなり、平均表面粗さＲａが０．２２μｍ、最大粗さＲｚが２．１μｍとなる。この場合、パラジウム（Ｐｄ）残留量が低減できるため、黒ずみ斑点の不具合は生じないものの、粒界相量が多く、また窒化珪素粒子サイズが小さいため、パワー半導体モジュール等に使用されるセラミックス基板に要求される熱伝導性が低下してしまう。さらに、微細組織のため破壊靱性が低く、これにより実装信頼性が低下する不具合がある。
【００８４】
図９に示す比較例は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板の表面観察像である。平均結晶粒子径が０．２〜２μｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末９５重量部と、焼結助剤として酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を５重量部とを配合して、図５〜図７に示す実施例について説明した条件でドクターブレード法により基板成形体を得た。次に、図５〜図７に示す実施例について説明した条件と同様の条件で脱バインダーした後、常圧窒素雰囲気中１７００℃の温度で５時間にて焼結することにより窒化アルミニウム基板を得た。
このようにして作製された窒化アルミニウム基板について、上記プロセスＰ２においてコンプレッサーエアーの圧力を０．２ＭＰａとしてブラスト処理を行った。その後、プロセスＰ３〜Ｐ１２の工程を経た後、プロセスＰ１２においてめっき処理を行った。
【００８５】
窒化アルミニウム結晶は、異方性を持たないため粒界間に気孔が形成されにくい。また、粒子形状も等方性のため基板表面粗さが小さくなり、平均表面粗さＲａが０．２０μｍ、最大粗さＲｚが２．３μｍとなる。この場合、パラジウム（Ｐｄ）残留量が低減できるため、黒ずみ斑点の不具合は生じないものの、窒化アルミニウム基板自体の破壊靱性が窒化珪素基板より劣るため、パワー半導体モジュール等に使用されるセラミックス基板に要求される実装信頼性が低下するという不具合がある。特に、厚い配線回路パターンを形成する場合には、窒化アルミニウム基板に金属板を接合する時点で窒化アルミニウム基板側に応力集中が生じ、強度及び破壊靱性の低い窒化アルミニウム基板の表面にクラックが生じてしまう。
【００８６】
以上、この実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態に係る窒化珪素配線基板を適用した半導体モジュールの概略構成の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す窒化珪素配線基板の製造工程を示す製造工程図である。
【図３】実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面の光学顕微鏡観察写真の一例を示す図である。
【図４】比較例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面の光学顕微鏡観察写真の一例を示す図である。
【図５】実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す図である。
【図６】実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す図である。
【図７】実施例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す図である。
【図８】比較例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化珪素基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す図である。
【図９】比較例に係る窒化珪素配線基板の配線回路パターン間の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板の表面のＳＥＭ観察写真の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 窒化珪素配線基板
２ 半導体モジュール
１１ 窒化珪素基板
１２ ろう材
１３ 配線回路パターン
１４ 無電解めっき層
１５ 半導体素子
１６ 放熱板
１７ はんだ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面に金属からなる配線回路パターンがろう材により接合されるとともに、前記配線回路パターンの表面にめっき層が形成されて構成された窒化珪素配線基板であって、
前記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下であることを特徴とする窒化珪素配線基板。
【請求項２】
前記窒化珪素基板の厚さは、０．３ｍｍより厚く２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の窒化珪素配線基板。
【請求項３】
前記配線回路パターン間の前記窒化珪素基板の表面に残留するパラジウム（Ｐｄ）が０．０５ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の窒化珪素配線基板。
【請求項４】
前記配線回路パターン間の前記窒化珪素基板の表面に存在する１０μｍ径以上の斑点が前記表面の５００μｍ四方あたり１０個以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の窒化珪素配線基板。
【請求項５】
窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面を表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下となるように処理する表面処理工程と、
前記窒化珪素基板の表面に活性金属ろう材を用いて金属を接合する接合工程と、
前記金属の所定箇所を除去して所定の配線回路パターンを形成する配線回路パターン形成工程と、
前記窒化珪素基板をパラジウム（Ｐｄ）を含有する活性液に浸漬するパラジウム（Ｐｄ）付与工程と、
前記窒化珪素基板の表面に残留する前記パラジウム（Ｐｄ）を除去するパラジウム（Ｐｄ）除去工程と、
前記配線回路パターンの表面にめっきを施すめっき処理工程と
を有することを特徴とする窒化珪素配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記窒化珪素基板の厚さは、０．３ｍｍより厚く２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の窒化珪素配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記パラジウム（Ｐｄ）付与工程では、前記活性液における前記パラジウム（Ｐｄ）の濃度は０．５ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項５又は６記載の窒化珪素配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記パラジウム（Ｐｄ）付与工程では、浸漬時間は３０秒以上１０分以下であることを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の窒化珪素配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記パラジウム（Ｐｄ）除去工程では、除去時間は１５秒以上５分以下であることを特徴とする請求項５乃至８の何れかに記載の窒化珪素配線基板の製造方法。
【請求項１】
窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面に金属からなる配線回路パターンがろう材により接合されるとともに、前記配線回路パターンの表面にめっき層が形成されて構成された窒化珪素配線基板であって、
前記窒化珪素基板の表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下であることを特徴とする窒化珪素配線基板。
【請求項２】
前記窒化珪素基板の厚さは、０．３ｍｍより厚く２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の窒化珪素配線基板。
【請求項３】
前記配線回路パターン間の前記窒化珪素基板の表面に残留するパラジウム（Ｐｄ）が０．０５ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の窒化珪素配線基板。
【請求項４】
前記配線回路パターン間の前記窒化珪素基板の表面に存在する１０μｍ径以上の斑点が前記表面の５００μｍ四方あたり１０個以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の窒化珪素配線基板。
【請求項５】
窒化珪素質焼結体からなる窒化珪素基板の表面を表面粗さＲｚが３μｍより大きく２０μｍ以下となるように処理する表面処理工程と、
前記窒化珪素基板の表面に活性金属ろう材を用いて金属を接合する接合工程と、
前記金属の所定箇所を除去して所定の配線回路パターンを形成する配線回路パターン形成工程と、
前記窒化珪素基板をパラジウム（Ｐｄ）を含有する活性液に浸漬するパラジウム（Ｐｄ）付与工程と、
前記窒化珪素基板の表面に残留する前記パラジウム（Ｐｄ）を除去するパラジウム（Ｐｄ）除去工程と、
前記配線回路パターンの表面にめっきを施すめっき処理工程と
を有することを特徴とする窒化珪素配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記窒化珪素基板の厚さは、０．３ｍｍより厚く２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の窒化珪素配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記パラジウム（Ｐｄ）付与工程では、前記活性液における前記パラジウム（Ｐｄ）の濃度は０．５ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項５又は６記載の窒化珪素配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記パラジウム（Ｐｄ）付与工程では、浸漬時間は３０秒以上１０分以下であることを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の窒化珪素配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記パラジウム（Ｐｄ）除去工程では、除去時間は１５秒以上５分以下であることを特徴とする請求項５乃至８の何れかに記載の窒化珪素配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−８８１９６（Ｐ２００７−８８１９６Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７４９７３（Ｐ２００５−２７４９７３）
【出願日】平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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