JP3121587B2

JP3121587B2 - 金属を付着させる装置

Info

Publication number: JP3121587B2
Application number: JP11078131A
Authority: JP
Inventors: ドナルド・ルネ・ウォール; ゴヴィンダラジャン・ナタラジャン; スリニヴァーサ・エスエヌ・レディ
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: JPH11323554A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＣＶＤ（Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）に関
し、このＣＶＤでは、ニッケルまたはニッケル合金（例
えばＮｉ／Ｃｕ，Ｎｉ／Ｃｏ）のようなソース金属が、
ソース金属を受容することのできる金属（例えば、モリ
ブデン，タングステン，またはそれらの合金のような高
融点金属）の表面に付着され、これは、ヨウ化物ソー
ス、好ましくはヨウ化アンモニウムまたはヨウ化銅のよ
うなヨウ化物塩を用いて行われ、ソース金属と不活性材
（ソース金属と受容金属面との間を分離する）とは、１
つの構造に一体化されている。この発明は、基本的に、
モリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）のような
高融点金属上に、ニッケル（Ｎｉ）またはニッケル合金
のＣＶＤを可能にする。この場合、ニッケル・ソース
は、少なくとも１種の不活性材を用いて、メッキされる
高融点金属の表面から物理的に分離されている。この不
活性材は、ニッケルまたはニッケル合金よりなる少なく
とも１つの層で被覆されることが必要な高融点金属の表
面と物理的に浮き接触し、ニッケル・ソースと不活性材
とは、単一の接合構造に一体化されている。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロニクス産業では、既存の高融
点金属の表面を、ろう付け可能またはハンダ付け可能な
面で、被覆すなわちコーティングすることがしばしば望
まれている。このような方法に対する応用例は、例えば
Ｉ／Ｏパッド，ワイヤボンディング・パッド，Ｃ４（Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｏｌｌａｐｓｅＣｈｉｐＣ
ｏｎｎｅｃｔｉｏｎ），シールドバンドを含んでいる
が、これらに限られるものではない。

【０００３】既存の高融点金属の表面を、ろう付け可能
またはハンダ付け可能な面で、被覆すなわちコーティン
グするために、産業上多くの方法が利用され実施されて
いる。マイクロエレクトロニク・パッケージングの分野
において、高融点金属の表面を処理するために最も一般
的に用いられている方法は、室温または室温に近い水溶
液槽で、純粋またはほぼ純粋のＮｉ（ニッケル）膜を電
解メッキまたは無電解メッキする方法である。

【０００４】ニッケルは、一般に、高融点金属をメッキ
するために特に選ばれた金属である。というのは、ニッ
ケルはあらゆる高融点金属と良好に接合させることがで
きるからである。さらにＮｉは、ろう付けまたはハンダ
付けのような接合処理に、良好な濡れ特性を持ってお
り、およびＮｉは優れた腐食特性を有している。

【０００５】最近、モリブデンまたはタングステン上に
ニッケルをメッキするために、いくつかの高温ドライの
ハロゲン化物移行処理が開示され、その後、産業界で用
いられてきた。

【０００６】米国特許第４，５９０，０９５号（Ｐａｒ
ｋ）明細書に開示された１つの方法は、パック拡散浸透
の手法を用いている。パック拡散浸透の基本部材は、粉
末金属ソースと、活性剤と、メッキされる対象物とであ
る。基本的に、これら部材は、チャンバ内に配置され、
メッキ対象物は、粉末金属ソースと、活性剤と、アルミ
ナのような不活性セラミック粉末との混合物内に埋め込
まれ、高温に加熱されて、蒸発移行が行われる。このプ
ロセスは、ガス種の物質移行を可能にする。このＰａｒ
ｋの方法は、金属ソースとして純粋のニッケル粉末が用
いられ、用いられた活性剤は、ヨウ化アンモニウムであ
った。

【０００７】ヨウ化物移行プロセスのためのパック拡散
浸透手法から進歩した技術が、米国特許第４，６６４，
９４２号（Ｐａｒｋ）明細書に開示されている。このケ
ースにおいても、ヨウ化アンモニウムおよび純粋のニッ
ケルは、ハロゲン化物移行プロセスについて、依然とし
て重要な部材である。しかし、このケースでは、ニッケ
ル粉末よりもむしろニッケル・スクリーンが、金属ソー
スとして用いられている。高融点金属の露出面を含むメ
ッキ対象物は、積み重ねられて配置され、ニッケル・ス
クリーンは、反応容器すなわちワークボート内で、セパ
レータとして働く。このプロセスのためのヨウ化アンモ
ニウムは、ワークボート内の単独のるつぼに保持され
る。部材は、再び高温に加熱されて、蒸発移行が行われ
る。オープンなニッケル・スクリーンは、ガス種の物質
移行を許容し、ニッケルのソースとして働く。

【０００８】特に最近、他の改良が、米国特許出願第０
８／６６８，２９５号（Ｒｅｄｄｙ等）“ＣＶＤＯＦ
ＭＥＴＡＬＳＣＡＰＡＢＬＥＯＦＲＥＣＥＩＶ
ＩＮＧＮＩＣＫＥＬＯＲＡＬＬＯＹＳＴＨＥＲ
ＥＯＦＵＳＩＮＧＩＯＤＩＤＥ”に提案されてい
る。この米国特許は、現在、本出願人に譲渡されてお
り、その内容は本出願の内容として引用される。この米
国特許では、種々の効果を与える好適なヨウ化物活性剤
として、ＣｕＩが開示されている。

【０００９】１９９８年３月に出願された米国特許出願
明細書“ＣＶＤＯＦＭＥＴＡＬＳＣＡＰＡＢＬＥ
ＯＦＲＥＣＥＩＶＩＮＧＮＩＣＫＥＬＯＲＡ
ＬＬＯＹＳＴＨＥＲＥＯＦＵＳＩＮＧＩＮＥＲＴ
ＣＯＮＴＡＣＴ”に、他の改善が提案されている。こ
の米国出願は、本出願人に譲渡されており、その内容
は、本出願の内容として引用される。この米国特許出願
では、少なくとも１種の不活性材が、受容金属と浮き接
触しており、不活性材は、ソース金属と受容金属との間
に物理的分離を与える。

【００１０】ＤＰ（ＤｒｙＰｒｏｃｅｓｓ）ニッケル
・プロセスは、基本的にハロゲン化物移行プロセスであ
り、このプロセスでは固体ニッケル・ソースからニッケ
ル金属が気相で移行して、金属の表面に固体金属膜とし
て付着する。このケースで用いられるハロゲン化物は、
ヨウ化物であり、ヨウ化物はキャリア・ガスである。理
想的には、反応は一般に封止されていない閉じた容器内
で行われるようにしている。

【００１１】一般に、ハロゲン化物移行金属付着プロセ
スについては、金属ソース材料、好ましくはほぼ純粋な
固体ニッケル・ソースと、メッキすべき高融点金属の領
域とを、互いに物理的に近接するように保持することが
非常に望まれる。この近接状態は、プロセス中の金属付
着に適切な速度を維持するために必要である。

【００１２】上述した従来技術のハロゲン化物移行プロ
セスにおいて、金属ソースの材料，粉末またはスクリー
ンは、メッキされる高融点金属の表面に、物理的に近接
して保持されているが、さらに、各アセンブリの特定の
幾何学的構造の故に、金属ソース材料を、少なくともい
くつかの箇所に設け、また、メッキされる金属面と物理
的に直接接触させることができる。これらの既知のプロ
セスを用いる付着プロセスの際に、ソース金属とターゲ
ット領域とを互いに接触させると、ソース金属とターゲ
ット領域、すなわちソースとシンクとが互いに溶着し
て、接合を形成することが発見されている。付着プロセ
スが完了した後に、ニッケル・メッキされた部品および
他のアセンブリ材料が分離されると、付着ニッケル膜内
に欠陥が容易に観察される。この欠陥は、タフィーパー
ティ（ｔａｆｆｙｐｕｌｌ）の金属、または一片の金
属くず、または付着ニッケル膜の欠損などの形態をと
る。この状態は、通常、部品またはワークピースを不良
にする。

【００１３】この発明は、ニッケル金属が高融点金属面
上に無電解付着されるハロゲン化物移行プロセスにおい
て、ワークボートを構成する新しい方法を教示する。こ
の発明の方法によれば、金属ソースとメッキされる高融
点金属面とは、物理的に近接して保持され、急速な付着
速度を実現するが、少なくとも１種の不活性分離材が、
受容金属面と接触し、不活性分離材は、プロセスの際に
金属ソースに、一体化し、すなわち接合または接着し、
不活性分離材および金属ソースは、１つのユニットとし
て取り扱われる。不活性材は、ソース金属とメッキされ
る表面との間の完全な物理的分離を与え続けて、ソース
金属と受容金属とが接触し、溶着して、接合し、欠陥を
形成する機会が存在しないようにする。しかし、この発
明では、ソース金属と、分離を与える不活性材とが、単
一のユニットとして接合されて、これはＤＰタイルまた
はＤＰセッタと称することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
の目的は、ニッケル・ソースを物理的に分離するため
に、受容金属面と接触する少なくとも１種の不活性分離
材を用い、不活性分離材とニッケル・ソースとは互いに
接合されており、活性剤としてヨウ化物、好ましくはヨ
ウ化塩を用いて、ニッケルまたはニッケル合金を、高融
点金属の表面に付着する装置を提供することにある。

【００１５】この発明の他の目的は、ソースとシンクと
の接触に関係した欠陥を生じないようにすることにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は、ヨウ化物を
用いたＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）プロセスを使用し、およびニッケル・
ソースを物理的に分離するために、受容金属面と接触す
る少なくとも１種の不活性分離材を用いて、ニッケルま
たはニッケル合金を、高融点金属の表面に付着する新規
な装置であり、この場合に、ニッケル・ソースと不活性
分離材とは互いに一つのユニットに接合されている。

【００１７】本発明の一態様では、この発明は、接合さ
れた少なくとも１種の受容金属を有する少なくとも１種
のセラミック基板と、少なくとも１種のソース金属に固
着された少なくとも１種の不活性材とを含む容器を備
え、前記少なくとも１種の不活性材は、前記少なくとも
１種のソース金属を、少なくとも１種の受容金属から物
理的に分離する。

【００１８】さらに他の態様は、この発明は、少なくと
も１種の不活性材に固着された少なくとも１種のソース
金属を有する構造である。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明は、金属ソースと金属付
着の領域との間の物理的分離を与える高温ハロゲン化物
移行反応プロセスを開示するが、同時に金属ソースと金
属付着の領域とを非常に近接して保持して、移行プロセ
スの効率的で一様でタイムリーな進行を可能にし、金属
ソースと、ソースとシンクとの間の物理的分離手段、典
型的には分離材とが、互いに接合されて、単一のユニッ
トとして便利に取り扱うことができ、ＤＰタイルまたは
ＤＰセッタと称することができる。

【００２０】この発明では、移行され付着される好適な
金属は、ニッケルまたはニッケル合金である。ニッケル
でメッキされるターゲット領域は、タングステンまたは
モリブデンのような高融点金属であり、用いられるハロ
ゲン化物キャリアガスは、ヨウ化物である。しかし、こ
の発明の本来の目的は、同様の構造の他のハロゲン化物
移行プロセスに、直接に適用できる。

【００２１】１つの解決方法は、ソース金属とターゲッ
ト付着とが、物理的に直接に接触できないが、ソースと
シンクとが物理的に近接し、ソースとシンクとの間のガ
ス移行が、あまり阻止されない反応構造を与えることで
ある。これは、この発明によれば、少なくとも１種の不
活性分離材と、ソース・ニッケル金属との両方が、一体
となってＤＰセッタを形成して、ＤＰセッタを単一のユ
ニットとして取り扱うことができる。ＤＰセッタは、２
つの機能を与える。第１の機能は、ソース金属を受容金
属の表面に近接して与えて保持することであり、第２の
機能は、不活性材を用いて、ソース金属と受容金属との
間に物理的分離を与えることである。したがって、ソー
ス金属を与える部材は、また、その構造を、プロセス中
に金属ソースと受容金属との間の不活性分離材に一体化
させる。

【００２２】ＤＰセッタは、金属ソースと受容金属との
間のガスの通過があまり阻止されないように構成するこ
とが必要である。ガス種は、メッキを行うためには、ソ
ース金属と付着面との間の移動が許されなければならな
い。さらに、ＤＰセッタ構造に一体化された不活性材
は、ヨウ化物の雰囲気に対しては無反応であることが必
要であり、好ましくは、アルミナ，炭素（黒鉛），シリ
カ，ジルコニア，これらの混合物である。

【００２３】不活性分離材と金属ソースとを含み、上述
した他の必要な機能を与えるＤＰセッタまたはＤＰタイ
ルの作成は、いくつかの異なった方法のいずれかで行う
ことができる。

【００２４】１つの方法は、金属ソースを、最初に、粉
末として与えることである。この金属ソース粉末は、不
活性材と混合されて、グリーンシートのようにスラリー
を作成してキャストし、多層セラミック（ＭＬＣ）パッ
ケージを形成するのと同じように処理することができ、
あるいは金属ソース粉末は、不活性材と混合して、続い
てドライプレスすることができる。

【００２５】グリーンシート・プロセスが用いられる場
合には、ＤＰセッタを作成する個々のグリーンシート内
の金属の濃度を簡単に調整することによって、ＤＰセッ
タ内の金属相の濃度を調整することができる。このよう
にして、例えば、ＤＰセッタの実質上の表面の金属濃度
を、特定の応用例に応じて、ＤＰセッタ・コアよりも高
くするか、あるいは低くすることができる。

【００２６】ドライプレス・プロセスが用いられる場合
には、ＤＰセッタ内の金属相の濃度が、ＤＰセッタの容
積中に一様に分布するようになるであろう。

【００２７】ＭＬＣまたはドライプレスのいずれかの方
法を用いることによって、最終の結果を得るために、多
くの興味あるオプションを用いることができる。金属ソ
ース材料として、還元された純粋の金属粉末を用いる代
わりに、大半の応用例について好適なケースとなるであ
ろうが、酸化ニッケルのような金属酸化物の粉末で開始
して、焼結中の適当な時間に、小濃度の水素を炉内に導
入して、金属酸化物をその場還元して、純粋な金属形態
にする。この手法は、特定の系において、特定の処理お
よび寸法の調整の利点を有することができる。しかし、
最終結果は同様であり、ＤＰセッタは、不活性材および
還元された金属ソースとを含む。

【００２８】同様に、金属ソース粉末は、アルミン酸
塩、例えばアルミン酸ニッケルとして供給し、続いて焼
結工程中に還元することができる（前述した酸化物のケ
ースの場合と同じである）。しかしこの場合、金属は還
元され、還元工程の不活性な副生物も形成される。副生
物は、純粋のアルミナである。アルミナは、不活性分離
材の一部または全部として、ＤＰセッタ内に組込まれ
る。

【００２９】最後に、この第１の方法によって、ＤＰセ
ッタを十分に焼結して、ＤＰセッタから多孔を完全に除
去して、その強度を大きく増大させることができる。十
分に密なＤＰセッタを得るこの手法は、金属層が十分に
拡がり相互に連結されて、ＤＰセッタのその表面近傍で
かなりの大きさの濃度を占める限りにおいて、有効であ
る。したがって、ＤＰニッケル・プロセスにおいて金属
ソースとして働きながら、十分に密なＤＰセッタは、最
初にその表面でのヨウ化物雰囲気へのニッケルの接触を
与え、続いてメッキ・プロセスにおいてニッケル・ソー
ス原子の消失によって形成される多孔質通路を経て、そ
の表面下のヨウ化物雰囲気へのニッケルの接触を与え
る。

【００３０】したがって、この第１の方法を用いる１つ
の特定の装置は、図２に断面で表される。上述した第１
の方法の置換のいずれかを、図２の方法の特定のケース
として示されるように、最終の製品に表れるようにする
ことができる。

【００３１】ＤＰセッタを作成する他の方法は、金属ソ
ースを、薄いプレートまたは箔として準備することであ
る。このプレートまたは箔の表面に、適切なサイズの密
でない不活性粒子を付着する。このようにして、金属プ
レートまたは箔は、金属ソースとして働き、その表面に
付着した粒子は、不活性分離材として働く。

【００３２】ＤＰセッタを作成するさらに他の方法は、
金属ソースを、金属メッシュ・スクリーンまたは有孔金
属箔として準備することである。この場合、スクリーン
または箔は、ＭＬＣ基板を作成するために用いられるプ
ロセスに類似のグリーンシート・プロセスを用いて、薄
い積層体に構成される。この場合、適切な寸法の金属メ
ッシュ・スクリーンまたは有孔金属箔は、積層体コアと
表面グリーンシートとの間のＤＰセッタ内に積層され
る。グリーンシートの固体含有物は、好ましくは、アル
ミナ，ガラスなどのようなあらゆる不活性材よりなる。
積層の際に、材料はスクリーンまたは有孔箔のギャップ
内に注入され、増大した機械的支持を与える。外部グリ
ーンシートおよびＤＰセッタ・コアの厚さは、特定の応
用例に対して最適となるように調整できる。ＤＰセッタ
に複数のスクリーンを含ませて、特性を最適にすること
もできる。さらに、ＤＰセッタは、通常、上部と下部と
の間に鏡像のように形成して、焼結時の歪みを軽減す
る。積層体は、多孔性を保持するように焼成される。こ
のようにして、一体化された金属メッシュ・スクリーン
または有孔金属箔が、メッキ中の雰囲気に接触できるよ
うに、積層体への、または積層体からの気相物質移行の
手段が与えられる。

【００３３】ＤＰニッケル付着プロセスの際に、ニッケ
ル箔がニッケル・ソースとして用いられるときには、ニ
ッケル箔は、メッキされる高融点金属フィーチャに隣接
する領域内では、より重度にエッチングされる。このよ
うに、メッキされるフィーチャのパターンは、ソースと
して用いられるニッケル箔の表面に転写される。エッチ
ングされたニッケル箔が、ＤＰニッケル付着プロセスで
再使用されるときには、ニッケル箔表面に存在するエッ
チングされたパターンが、付着されたニッケル膜に、鏡
像モザイク・パターンとして、はっきりと表れることが
観察されている。これは、美感上の影響であり、メッキ
されるフィーチャが約２００〜約３００ミル（１ミル＝
２５．４ｍｍ／１０００）のサイズより小さいときに
は、一般にあまり顕著ではない。マイクロエレクトロニ
ク・セラミック基板に共通の最も外部のフィーチャは、
このサイズより小さい。しかし、例えばマイクロ波周波
数で動作するパッケージ・デバイスに用いられるＡｌＮ
基板に典型的に要求されるように、高融点金属の大きな
ランド領域がメッキされる場合には、用いられるニッケ
ル箔のエッチングされた表面像が、ニッケル膜付着に転
写される可能性があり、これらのパターンは、非常に顕
著になり、美感上の欠陥を構成する。

【００３４】コスト、および一定の品質と信頼性を抑制
するためには、多数回用いられるニッケル箔のようなソ
ース材料は、それが捨てられる前に、２０回以上使用で
きるのが望ましい。ＤＰセッタが用いられると、エッチ
ングされたモザイク・パターンの付着ニッケル膜への転
写は、かなり減少し、または完全に除去され、もはや関
係なくなる。したがって、以前に用いられたニッケル含
有ＤＰセッタを再使用して、ＤＰニッケル付着プロセス
において、高融点金属の表面の大きなランド領域をメッ
キすることができ、このとき付着されたニッケル膜に不
所望な不均一な外観を転写することがない。

【００３５】不活性分離材が、メッキすべき金属面と直
接に接触するすべての箇所では、金属付着が阻止または
部分的に阻止されて、かなりの量の金属が分離材の下で
付着せず、金属付着の少ないまたは金属付着のない潜在
的な領域を残し、付着金属の被覆が全体に不均一となる
ことが、本発明の前述した説明によって推定される。ハ
ロゲン化物移行プロセスに対しては、このことは真実で
はない。むしろ、ほとんど予測できないことであるが、
ガス状キャリア種は、不活性分離材の下側、すなわち分
離材とメッキされる高融点金属の表面との間に、金属原
子を移行し付着させた。このメッキは、メッキすべき全
表面上に金属が付着される程度に行われ、厚さが均一で
あることがわかった。さらに、驚くべきことに、メッキ
プロセス中に不活性分離材がどこに設けられたかの物理
的な痕跡が、メッキされた表面に残されなかった。

【００３６】プロセス中の金属原子の不所望な付着によ
って、不活性分離材、したがって金属ソースおよび不活
性分離材を与えるＤＰセッタが実際に浮き上がり、不活
性分離材が、金属ソースとメッキされる面との間の分離
材として、それらの目的を果たすことを可能にするが、
付着する金属膜の厚さまたは品質を低下させないこと
が、推測される。ワークボート内のアセンブリ全体の幾
何学的構造によって示される軽い負荷の下に金属ソース
および不活性分離材を与えるＤＰセッタがあるときに
も、この状態が存在することが発見された。

【００３７】金属ソースおよび不活性分離材を含むＤＰ
セッタの種々の構造を用いて、種々のテストを行った。
各ケースにおいて、モリブデンおよびタングステンの高
融点金属上に、ニッケルおよび／またはニッケル合金の
均一および良好な品質の付着が得られた。さらに各ケー
スにおいて、ＤＰセッタによってソースとシンクとが、
互いに全く分離されて保持され、金属ソースと受容金属
との間の物理的接触に関係した欠陥が完全に避けられ
た。

【００３８】図１は、本発明の好適な構造の断面図であ
り、この構造によれば、基板１０は、例えばタングステ
ン，モリブデンなどの少なくとも１種の高融点金属１２
を有し、この高融点金属は、少なくとも１層のニッケル
またはニッケル合金１４の少なくとも１つの層を有して
いる。

【００３９】図２は、ハロゲン化物移行プロセスに用い
られる反応容器の構造を示す。このプロセスでは、金属
ソースと、高融点金属パッドのようなメッキすべき領域
とが、分離されて保持され、金属ソースと、金属ソース
と受容金属との間に物理的な分離を与える手段とが、単
一の部材に組合わされて、ＤＰセッタまたはＤＰタイル
を形成する。

【００４０】図２〜図６は、ＤＰタイルまたはＤＰセッ
タ３０，４０，５０，６０，７０の例を示している。こ
れらＤＰセッタは、受容金属に対して、少なくとも１種
の分離材３３，４３，５３，６３，７３をそれぞれ与
え、少なくとも１種のソース金属材料３１，４１，５
１，６１，７１をそれぞれ有している。

【００４１】図２は、本発明の好適な装置を示してお
り、この装置では、ボートすなわち容器２５は、ボック
スすなわちチャンバ２８と、少なくとも１つの受け入れ
可能なパネル２９とからなる。ボックス２８は、特定の
形状，寸法，構造を有さないセラミック容器２６のよう
な少なくとも１つのるつぼ２６を有している。このるつ
ぼには、ヨウ化物２７、好ましくは固体ＣｕＩ塩２７、
またはヨウ化アンモニウム塩２７が入れられている。

【００４２】少なくとも１種のヨウ化物ソース２７を、
例えばＡｇＩ，ＣｏＩ_２，ＣｕＩ，ＦｅＩ_２，Ｍｎ
Ｉ_２，ＮＨ_４Ｉ，ＰｂＩ_２，ＶＩ_２よりなる群から選ぶ
のが好適である。

【００４３】セラミック・ボディ１０は、第１の面１６
上に、例えばＩ／Ｏパッド，またはワイヤボンディング
・パッド，またはシールバンド，またはライン、または
ターミナル・バイアのような少なくとも１種の受容金属
すなわち高融点金属フィーチャ１２、例えばＩ／Ｏパッ
ド，またはワイヤボンディング・パッド，またはシール
バンド，またはライン，またはターミナル・バイアのよ
うな少なくとも１種の受容金属すなわち高融点金属フィ
ーチャ１２を有している。

【００４４】図２ないし６において、付着金属ソース３
１，４１，５１，６１および／または７１の材料は、例
えば純粋Ｎｉ，Ｎｉ／コバルト合金，Ｎｉ／銅合金より
なる群から選ぶことができる。付着金属ソースの材料
は、粉末よりなるいかなる形状，寸法，構造とすること
ができるが、好適な実施例では、不活性材３３，４３，
５３，６３および／または７３内にランダムに分散され
たニッケル粒子である。

【００４５】好適な高融点金属１２は、モリブデン，タ
ングステン，これらの合金または化合物，他の材料との
混合物（例えばＷＣ−Ｃｏ）からなる群から選ばれる。

【００４６】ニッケルメッキを行うのに用いられる特定
のハロゲン化物移行プロセスは、現在用いられているい
くつかのプロセスのいずれかとすることができる。しか
し一般に、反応アセンブリの構造，金属ソースおよび不
活性分離材を組込んだ部材，活性剤，メッキすべき面
は、反応容器すなわちワークボート内に設けられ、金属
ソースをかなりの速度で気相移行するのに十分に高い温
度に加熱される。活性剤としてＣｕＩを、タングステン
またはモリブデンのような高融点金属面上に付着すべき
金属ソースとしてニッケル金属を用いる場合には、１つ
の好適な加熱プロファイルは、室温から約７００℃〜約
１０００℃に反応容器の内容物を加熱し、続いて、この
ピーク温度に、約１分〜約２００分の間、付着プロセス
を保持することである。

【００４７】分離および金属ソースとを与えるＤＰセッ
タを含む化学気相付着プロセスを用いると、Ｎｉおよび
／またはＮｉ合金の膜を、高融点金属１２の表面上に欠
陥なしに形成することができる。付着されたニッケル層
１４の厚さを、約０．０１ミクロンから、約１０〜１５
ミクロンを越える層厚さにできることがわかった。

【００４８】図２において、ＤＰセッタ３０は、少なく
とも１種のソース材料３１を有し、不活性粒子３３は、
ソース材料３１の露出表面にランダムに接着し、ソース
材料３１と高融点金属すなわち受容金属との間の分離材
として機能する。不活性粒子３３は、基本的に、高融点
金属１２の金属受容面と、ソース材料３１との間の物理
的接触を阻止する。

【００４９】この場合、ニッケル・ソースのような金属
ソース３１は、ニッケル金属３１よりなる固体シートで
あり、セラミック分離材３３のような不活性分離材３３
は、埋込まれており、ソース金属３１の表面から、セラ
ミック粒子３３として突出している。いくつかの応用例
に対しては、不活性材３３は、突出するセラミック・フ
ァイバ３３である。

【００５０】ＤＰセッタ３０を形成する１つの方法は、
ソース金属３１の表面上に粒子３３を散布する、あるい
はエーロゾルを用いて、粒子をソース金属３１の表面に
スプレーし、あるいはこれらの不活性粒子３３を、技術
上周知のプロセス、例えば溶射，グレージングなどによ
って、ソース金属３１の表面に埋込むことができる。

【００５１】しかし、粒子サイズまたは粒子分布は、ソ
ース材料３１と、高融点金属１２の表面との間に物理的
接触がない限りは、この発明を実施するには重要でない
ことに留意すべきである。半導体マイクロエレクトロニ
ク応用例の大半については、不活性粒子３３は、最大約
１００ミクロンの平均粒子サイズを有するのが好まし
い。

【００５２】図３は、この発明の他の実施例を示す。高
融点金属フィーチャ１２を被覆するプロセスは、次の点
を除いて、図２で既に説明したプロセスと同じである。
すなわち、ソース材料４１は、多孔質不活性材４３に挟
まれるか、あるいは埋込まれている。この場合におい
て、ソース金属４１の好適な形態は、簡単な金属メッシ
ュ・スクリーンである。不活性材４３は、ソース材料４
１と高融点金属すなわち受容金属１２との間の分離材と
して働く。

【００５３】ＤＰセッタ４０について、１つの構造で
は、不活性材４３は、アルミナをベースとしたグリーン
シートであり、約１ミルの厚さであった。積層体のコア
は、３枚の１１ミル厚さのアルミナ・グリーンシートよ
りなる。用いられる金属ソース材料４１は、１００メッ
シュの金属メッシュ・スクリーンであり、約４．５ミル
の線径を有する純粋のニッケルで作られている。ＤＰセ
ッタは、焼結されて、バインダが除去され、約４０％の
多孔率を有する。

【００５４】図４は、この発明のさらに他の実施例を示
す。高融点金属フィーチャ１２を被覆するプロセスは、
次の点を除いて、図２で既に説明したプロセスと同じで
ある。すなわち、ソース材料５１は、複数の不活性材５
３、好ましくは多孔質不活性材５３に挟まれあるいは埋
込まれて、ＤＰセッタ５０を形成する。この場合におい
て、ソース金属５１の好適な形態は、簡単な金属シート
または箔またはスクリーンである。不活性材５３は、も
ちろん、ソース材料５１と高融点金属すなわち受容金属
１２との間の分離材として働く。

【００５５】図５は、この発明のさらに他の実施例を示
す。高融点金属フィーチャ１２を被覆するプロセスは、
次の点を除いて、図２で既に説明したプロセスと同じで
ある。すなわち、ソース材料６１は、不活性材６３のシ
ート、好ましくは繊維状または多孔質不活性材６３によ
って挟まれるか、あるいは埋込まれている。この場合に
おいて、ソース金属６１の好適な形態は、簡単な金属シ
ートまたは箔またはスクリーンである。不活性材６３
は、ソース材料６１と高融点金属すなわち受容金属１２
との間の分離材として働く。

【００５６】図６は、この発明のさらに他の実施例を示
す。高融点金属フィーチャ１２を被覆するプロセスは、
次の点を除いて、図２で既に説明したプロセスと同じで
ある。すなわち、ソース材料７１は、複数の不活性材７
３、好ましくは多孔質または繊維状不活性材７３によっ
て保持されている。この場合において、ソース金属７１
の好適な形態は、簡単な金属タブレットまたはシートま
たは箔またはスクリーンである。不活性材７３は、ソー
ス材料７１と高融点金属すなわち受容金属１２との間の
分離材として働く。

【００５７】前述したように、不活性材３３，４３，５
３，６３および／または７３は、高融点金属１２の金属
受容面と、ソース材料３１，４１，５１，６１および／
または７１との間の物理的接触を阻止する。

【００５８】いくつかの応用例について、不活性材は、
例えば繊維状布，多孔質セラミック・タイル，コークス
炭素紙，セラミック被覆された金属スクリーン，離散粒
子，離散ファイバ，繊維状材料，スクリーン・メッシュ
よりなる群から選ぶことができる。

【００５９】一般的に言えば、この発明は、ニッケル・
ソースのようなソースと、メッキすべき金属面との間
に、どのようにして設けるかおよび／または構成するか
とは無関係に、不活性材と金属ソースとが互いに接合し
て、単一体として扱える限り、不活性材を存在させるこ
とを開示している。

【００６０】この発明の方法は、従来の方法に対して利
点を与える。最も重要なことは、この発明は、ハロゲン
化物移行付着プロセスで、金属ソースと金属面との間の
物理的接触に関係した欠陥が全くない均一な金属膜を付
着する方法を与えることである。

【００６１】さらに、この方法は、コスト効果的な方法
を与える。というのは、金属ソース材料と、金属ソース
と受容金属との間に分離を与える材料とは、単一体とし
て扱われ、この単一体は多数回にわたって再使用可能で
あるからである。

【００６２】この発明を、特定の好適な実施例に基づい
て説明したが、前述したことから当業者であれば、多く
の変形，変更が可能なことは明らかである。したがっ
て、請求項は、この発明の範囲と趣旨内にあるこのよう
な変形，変更を含むことを意図している。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の好適な構造の断面図である。

【図２】この発明の装置の断面図である。

【図３】この発明のＤＰセッタの実施例の断面図であ
る。

【図４】この発明のＤＰセッタの実施例の断面図であ
る。

【図５】この発明のＤＰセッタの実施例の断面図であ
る。

【図６】この発明のＤＰセッタの実施例の断面図であ
る。

【符号の説明】

１０基板１２高融点金属１４ニッケルまたはニッケル合金３０，４０，５０，６０，７０ＤＰタイルまたはＤＰ
セッタ３１，４１，５１，６１，７１ソース金属３３，４３，５３，６３，７３分離材２５容器２６るつぼ２７ヨウ化物２８チャンバ２９パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ゴヴィンダラジャン・ナタラジャンアメリカ合衆国 12569 ニューヨーク州プレザントヴァレイフォレストヴァレイ 26 (72)発明者スリニヴァーサ・エスエヌ・レディアメリカ合衆国 12540 ニューヨーク州ラグランジェヴィルボウレーン 17 (56)参考文献特開昭49−98867（ＪＰ，Ａ) 米国特許4664942（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/22 - 21/288 H01L 21/31

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】接合された少なくとも１種の受容金属を有
する少なくとも１種のセラミック基板と、少なくとも１
種のソース金属に固着された少なくとも１種の不活性材
とを含む容器を備え、前記少なくとも１種の不活性材
は、前記少なくとも１種のソース金属を、少なくとも１
種の受容金属から物理的に分離することを特徴とする装
置。
【請求項２】前記少なくとも１種の不活性材の少なくと
も１つは、多孔質であることを特徴とする請求項１載の
装置。
【請求項３】前記少なくとも１種の不活性材の少なくと
も１つは、多孔質であり、５０％〜９９％の多孔率を有
することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】前記少なくとも１種の不活性材の少なくと
も１つは、分離材であることを特徴とする請求項１記載
の装置。
【請求項５】前記少なくとも１種のソース金属の少なく
とも１つは、ニッケルまたはニッケル合金であることを
特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】前記ニッケル合金は、ニッケル−銅および
ニッケル−コバルトよりなる群から選ばれることを特徴
とする請求項５記載の装置。
【請求項７】前記少なくとも１種の不活性材の少なくと
も１つは、繊維状布，多孔質セラミック・タイル，コー
クス炭素紙，ガラス，セラミック被覆された金属スクリ
ーン，離散粒子，離散ファイバ，繊維状材料，スクリー
ン・メッシュよりなる群から選ばれることを特徴とする
請求項１記載の装置。
【請求項８】前記少なくとも１種のソース金属の少なく
とも１つは、ニッケル・シート，固体ニッケル箔，有孔
ニッケル・シート，前記容器内のニッケル内張り，ニッ
ケル粉末，ニッケル合金メッシュ・スクリーン，固体ニ
ッケル合金シート，固体ニッケル合金箔，有孔ニッケル
合金シート，前記容器内のニッケル合金内張り、ニッケ
ル合金粉末よりなる群から選ばれることを特徴とする請
求項５記載の装置。