JP5069051B2 - ニッケル合金スパッタリングターゲット - Google Patents

ニッケル合金スパッタリングターゲット Download PDF

Info

Publication number
JP5069051B2
JP5069051B2 JP2007184471A JP2007184471A JP5069051B2 JP 5069051 B2 JP5069051 B2 JP 5069051B2 JP 2007184471 A JP2007184471 A JP 2007184471A JP 2007184471 A JP2007184471 A JP 2007184471A JP 5069051 B2 JP5069051 B2 JP 5069051B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
purity
powder
target
solder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007184471A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008038249A (ja
Inventor
健一 長田
了 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JX Nippon Mining and Metals Corp
Original Assignee
JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JX Nippon Mining and Metals Corp filed Critical JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority to JP2007184471A priority Critical patent/JP5069051B2/ja
Publication of JP2008038249A publication Critical patent/JP2008038249A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5069051B2 publication Critical patent/JP5069051B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/0401Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/05599Material
    • H01L2224/056Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05638Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/05647Copper [Cu] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013Alloys
    • H01L2924/0132Binary Alloys
    • H01L2924/01327Intermediate phases, i.e. intermetallics compounds

Description

本発明は、半導体ウエハや電子回路等の基板に形成された配線や電極等の下地層又はパッド、特に銅又は銅合金からなる下地層又はパッドと、この上に形成されたSn−Pb系ハンダバンプとの間の、該Sn−Pb系ハンダの成分であるSnの拡散を抑制することのできるバリヤー層形成用ニッケル合金スパッタリングターゲットに関する。
一般に、半導体ウエハや電子回路基板上にアルミニウムや銅の電極やパッドが形成され、さらにその上に導電性ハンダバンプ、金バンプ、ニッケルバンプ等が形成されている。なかでもハンダバンプが実装の容易さやリペア性が容易であることから、現在の主流な材料となっている。
しかし、銅等の電極下地層又はパッドがSn−Pb系ハンダと反応し易いため、ハンダバンプが形成された後、製造工程又は使用環境下の熱でハンダ中のSn拡散が生じ、下地層である銅等の電極下地層又はパッドと反応して、電極層又はパッドの剥離あるいは素子中へのハンダの拡散による特性劣化を起こすという問題があった。
このようなことから、銅等の電極下地層又はパッドとSn−Pb系ハンダバンプとの反応を防止できる中間のバリヤー層をスパッタリング法により形成するという提案がなされた。
この中間のバリヤー層は、銅等の電極下地層との接着性が良好であり、かつSn−Pb系ハンダバンプの濡れ性が良好であることが必要とされる。
このような材料として選ばれたのがニッケルである。しかし、このニッケルは強磁性体であるためスパッタ効率が悪く、このスパッタ効率を上げるためにはニッケルターゲットを極端に薄くしなければならず、このためターゲットの製造が複雑となり、製造コストも増大するという問題があった。
このため、Niターゲットの磁性を低下させてスパッタ効率を上げるための材料としてNi−V合金膜が提案された。しかし、このNi−V合金膜はSnのバリヤー性が必ずしも十分ではなく、下地膜と反応して電気抵抗が増加するなどの問題があった。
このように、中間層となるハンダ濡れ性が良く、かつ効果的なバリヤー層を形成することのできるスパッタリングターゲット材料が見出せないために、Sn−Pb系ハンダバンプを使用する場合には、しばしば下地銅層との反応が起きるという問題があった。
本発明は、半導体ウエハや電子回路等の基板に形成された配線や電極等の下地層又はパッド、特に銅又は銅合金からなる下地層又はパッドの上にSn−Pb系ハンダバンプを形成するに際し、該Sn−Pb系ハンダバンプとの濡れ性が良好であると共に、該Sn−Pb系ハンダの成分であるSnの拡散を抑制し、前記下地層との反応を効果的に防止することのできるバリヤー層を形成するためのニッケル合金スパッタリングターゲットを提供する。
本発明は、
1.Sn15〜73wt%、残部NiからなるNi−Sn合金スパッタリングターゲットであって、Niマトリックス中にNiSn、NiSn又はNiSnが分散し、酸素含有量が150wtppm以下、平均粒径が100μm以下の組織を備えていることを特徴とするニッケル合金スパッタリングターゲット
2.添加元素として、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、ネオジウムから選択した少なくとも1種類以上の元素を1〜10wt%含有することを特徴とする請求項1記載のニッケル合金スパッタリングターゲット、を提供する。
本発明のニッケル合金スパッタリングターゲットにより形成されたバリヤー層は、半導体ウエハや電子回路等の基板に形成された配線や電極等の下地層又はパッド、特に銅又は銅合金からなる下地層又はパッドの上にSn−Pb系ハンダバンプを形成するに際して、該Sn−Pb系ハンダバンプとの濡れ性が良好であり、かつ該Sn−Pb系ハンダの成分であるSnの拡散を抑制し、前記下地層との反応を効果的に防止することができるという優れた効果を有する。
Si基板上にCuをスパッタ成膜した後、Ni合金をスパッタ成膜し、さらにハンダ付けして、該ハンダの成分であるSnの拡散を調べるための概略説明図である。 実施例及び比較例のターゲットを使用して成膜した後の、Cuスパッタ成膜側からの深さ方向でのハンダ成分であるSnの強度を測定した結果を示す図である。
半導体ウエハや電子回路等の基板に形成された配線や電極等の下地層又はパッド、特に銅又は銅合金からなる下地層又はパッドの上に、Sn−Pb系ハンダバンプとの濡れ性が良好である、本発明のNi−Sn合金スパッタリングターゲットを用いてバリヤー層を形成する。このバリヤー層は1層のみである必要はなく、他の材料との複合層であっても良い。
本発明のNi−Sn合金スパッタリングターゲットを用いて形成したバリヤー層の上に、さらにSn−Pb系ハンダバンプが形成されるが、このハンダバンプの成分であるSnの拡散を、このバリヤー層によって効果的に抑制し、下地層である銅層との反応を効果的に防止することができる。
さらに、このNi−Sn合金バリヤー層は、上記の通りSn−Pb系ハンダバンプとの濡れ性が良好であるという特徴を有する。
上記Ni−Sn合金バリヤー層によるSnの拡散の抑止効果は、中間バリヤーであるNi−Sn膜中において、すでにSnが飽和しているため、Sn−Pb系ハンダバンプからのSn移動、拡散が防止されるとためと考えられる。
Ni−Sn合金バリヤー層を形成するためのニッケル合金スパッタリングターゲットの成分としては、Sn10〜80wt%、残部Niからなる合金であることが望ましい。Sn10wt%未満では、Niの持つ強磁性体としての磁性が持続し、薄膜層を形成するためのスパッタ効率が低いからである。
Ni−Sn合金中におけるSnは、固溶体として又はNiマトリックス中にNiSn、NiSn、NiSnのいずれか1又は2以上の金属間化合物として存在するが、Sn80wt%を超えるとフリーのSnが増加するので、これが成膜中を拡散し、下地銅層との反応を引き起こす原因となる可能性があるため、Sn80wt%以下とするのが望ましい。好ましくは、Sn15〜73wt%、残部Niからなる合金である。
本発明のNi−Sn合金は、さらに添加元素としてチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ボロン、ニオブ、タンタル、希土類から選択した少なくとも1種類以上の元素を1〜10wt%含有させることができる。
これによって、本発明のバリヤー膜によって、Sn−Pb系ハンダの成分であるSnの拡散をさらに効果的に抑制し、前記下地層との反応を防止することができる。したがって、バリヤー膜それ自体が通常の膜厚よりも薄くすることが可能であり、生産効率を高め、製造コストを下げることができる。
本発明のバリヤー層形成用ニッケル合金ターゲットは、溶製法、すなわちNi−Sn合金を溶解し、鋳造、鍛造、圧延等の工程を経て、ターゲットに形成する。
溶製ターゲット品は、合金中のSnが一部は、固溶体として及びSn含有量が少ない場合は、ニッケルマトリックス中にSnがNiSnの金属間化合物として存在し、Sn含有量が増加するにしたがって、NiSn、NiSn金属間化合物の量が増加する。そして、およそ73wt%を超えるとフリーのSnが増えてくる。
上記の通り、フリーのSnの増加は下地層であるCu層との反応が生じる虞があるので、Sn量を80wt%以下、好ましくは73wt%以下とする。
また、本発明のバリヤー層形成用ニッケル合金ターゲットは、粉末冶金によっても製造することができる。
この場合、アトマイズ法などの微粉化プロセスを用いて作製したニッケル合金粉を使用して焼結体ニッケル合金ターゲットとすることが有効である。このようなニッケル合金アトマイズ粉を使用した場合は、均一性に優れた焼結体が得られる。通常のニッケル粉、錫粉を用いて焼結体ターゲットとするよりも品質の良いターゲットが作製できる。
焼結工程においては、例えばHP又はHIPを用いてターゲットを製造する。このようなニッケル合金スパッタリングターゲットは、組成や製造プロセスによって、Snが固溶したNiやNiSn、NiSn、NiSn等の金属間化合物が分散した組織を備えている。
結晶組織は、平均粒径が100μm以下であることが望ましい。これによって、均一なバリヤー膜を形成することができる。半導体又はその他の電子部品への汚染を防止するため、ターゲットの原料となるニッケル及び錫並びに添加元素の純度が3N(99.9%)以上、好ましくは5N以上であることが望ましい。
次に、実施例に基づいて説明する。なお、これらは本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術思想の範囲にある、他の実施例又は変形はいずれも本発明の範囲に含まれる。
参考例1(溶製法)
原料として純度5N(99.999wt%)のNiブロックと純度4N(99.99wt%)のSnショットを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて15700gのNiを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に4300g(Sn含有量21.5wt%)を溶解した。
溶湯温度1400°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットを900°C〜1130°C未満で熱間鍛造・熱間圧延した。これらから、機械加工にてφ80mm×厚さ10mmのターゲットを作製した。
実施例2(溶製法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットと純度5NのZrブロックを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて15500gのNiと、200gのZrを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に4300g(Sn含有量21.5wt%、Zr含有量1wt%)を溶解した。
溶湯温度1400°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットを900°C〜1130°C未満で熱間鍛造・熱間圧延した。これらから、機械加工にてφ80mm×厚さ10mmのターゲットを作製した。
実施例3(アトマイズ、粉末冶金法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて15700gのNiを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に4300g(Sn含有量21.5wt%)を溶解した。
溶湯温度1400°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットをブロック状に切断して、ガスアトマイズ装置で溶解・噴霧して合金粉末を作製した。ガスアトマイズ装置のルツボとして、高純度アルミナ製ルツボを使用し、高周波加熱法にて溶解してからアルゴンガス(ゲージ圧40〜50kgf/cm)で噴霧して300μm以下の球状合金粉を作製した。
この合金から60μm以下の粉末を篩別し、ホットプレスでグラファイトダイスを用い、1100°C、面圧250kgf/cmで焼結した。この焼結体から浸炭層を機械加工で除去してφ80mm×厚さ5mmのターゲットを作製した。
実施例4(アトマイズ、粉末冶金法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて11800gのNiを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に8200g(Sn含有量41.0wt%)を溶解した。
溶湯温度1400°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットをブロック状に切断して、ガスアトマイズ装置で溶解・噴霧して合金粉末を作製した。ガスアトマイズ装置のルツボとして、高純度アルミナ製ルツボを使用し、高周波加熱法にて溶解してからアルゴンガス(ゲージ圧40〜50kgf/cm)で噴霧して300μm以下の球状合金粉を作製した。
この合金から60μm以下の粉末を篩別し、ホットプレスでグラファイトダイスを用い、900°C、面圧250kgf/cmで焼結した。この焼結体から浸炭層を機械加工で除去してφ80mm×厚さ5mmのターゲットを作製した。
実施例5(アトマイズ、粉末冶金法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットと純度5NのHfブロックを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて11200gのNiと600gのHfを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に8200g(Sn含有量41.0wt%、Hf含有量3.0wt%)を溶解した。
溶湯温度1500°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットをブロック状に切断して、ガスアトマイズ装置で溶解・噴霧して合金粉末を作製した。ガスアトマイズ装置のルツボとして、高純度マグネシア製ルツボを使用し、高周波加熱法にて溶解してからアルゴンガス(ゲージ圧40〜50kgf/cm)で噴霧して300μm以下の球状合金粉を作製した。
この合金から60μm以下の粉末を篩別し、ホットプレスでグラファイトダイスを用い、900°C、面圧250kgf/cmで焼結した。この焼結体から浸炭層を機械加工で除去してφ80mm×厚さ5mmのターゲットを作製した。
実施例6(アトマイズ、粉末冶金法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて8500gのNiを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に11500g(Sn含有量57.5wt%)を溶解した。
溶湯温度1400°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットをブロック状に切断して、ガスアトマイズ装置で溶解・噴霧して合金粉末を作製した。ガスアトマイズ装置のルツボとして、高純度アルミナ製ルツボを使用し、高周波加熱法にて溶解してからアルゴンガス(ゲージ圧40〜50kgf/cm)で噴霧して300μm以下の球状合金粉を作製した。
この合金から60μm以下の粉末を篩別し、ホットプレスでグラファイトダイスを用い、1200°C、面圧310kgf/cmで焼結した。この焼結体から浸炭層を機械加工で除去してφ80mm×厚さ5mmのターゲットを作製した。
実施例7(アトマイズ、粉末冶金法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットと純度5NのNbブロックを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて7700gのNiと800gのNbを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に11500g(Sn含有量57.5wt%、Nb含有量4.0wt%)を溶解した。
溶湯温度1450°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットをブロック状に切断して、ガスアトマイズ装置で溶解・噴霧して合金粉末を作製した。ガスアトマイズ装置のルツボとして、高純度アルミナ製ルツボを使用し、高周波加熱法にて溶解してからアルゴンガス(ゲージ圧40〜50kgf/cm)で噴霧して300μm以下の球状合金粉を作製した。
この合金から60μm以下の粉末を篩別し、ホットプレスでグラファイトダイスを用い、1200°C、面圧310kgf/cmで焼結した。この焼結体から浸炭層を機械加工で除去してφ80mm×厚さ5mmのターゲットを作製した。
実施例8(アトマイズ、粉末冶金法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットと純度3NのNd(ネオジウム)チップを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて8200gのNiと300gのNdを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に11500g(Sn含有量57.5wt%、Nd含有量1.5wt%)を溶解した。
溶湯温度1450°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットをブロック状に切断して、ガスアトマイズ装置で溶解・噴霧して合金粉末を作製した。ガスアトマイズ装置のルツボとして、高純度アルミナ製ルツボを使用し、高周波加熱法にて溶解してからアルゴンガス(ゲージ圧40〜50kgf/cm)で噴霧して300μm以下の球状合金粉を作製した。
この合金から60μm以下の粉末を篩別し、ホットプレスでグラファイトダイスを用い、1200°C、面圧310kgf/cmで焼結した。この焼結体から浸炭層を機械加工で除去してφ80mm×厚さ5mmのターゲットを作製した。
参考例9(アトマイズ、粉末冶金法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて5500gのNiを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に114500g(Sn含有量72.5wt%)を溶解した。
溶湯温度1350°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットをブロック状に切断して、ガスアトマイズ装置で溶解・噴霧して合金粉末を作製した。ガスアトマイズ装置のルツボとして、高純度アルミナ製ルツボを使用し、高周波加熱法にて溶解してからアルゴンガス(ゲージ圧40〜50kgf/cm)で噴霧して300μm以下の球状合金粉を作製した。
この合金から60μm以下の粉末を篩別し、ホットプレスでグラファイトダイスを用い、780°C、面圧310kgf/cmで焼結した。この焼結体から浸炭層を機械加工で除去してφ80mm×厚さ5mmのターゲットを作製した。
実施例10(アトマイズ、粉末冶金法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットと純度5NのVブロックを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて5200gのNiと300gのVを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に14500g(Sn含有量72.5wt%、V含有量1.5wt%)を溶解した。
溶湯温度1350°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットをブロック状に切断して、ガスアトマイズ装置で溶解・噴霧して合金粉末を作製した。ガスアトマイズ装置のルツボとして、高純度アルミナ製ルツボを使用し、高周波加熱法にて溶解してからアルゴンガス(ゲージ圧40〜50kgf/cm)で噴霧して300μm以下の球状合金粉を作製した。
この合金から60μm以下の粉末を篩別し、ホットプレスでグラファイトダイスを用い、780°C、面圧310kgf/cmで焼結した。この焼結体から浸炭層を機械加工で除去してφ80mm×厚さ5mmのターゲットを作製した。
参考例11(メカニカルアロイング、粉末冶金法)
原料として純度3NのNiパウダー(平均粒径200μm)と純度4NのSnパウダー(平均粒径20μm)を使用した。アルゴンガス雰囲気でハイブリタイザー(奈良機械製)にて、5500gのNiパウダーと14500gのSnパウダー(Sn含有量72.5wt%)を処理して、Ni粒子表面にSn粒子を付着させた。
この表面改質したパウダーをアルゴン置換したロッドミルにて、24時間メカニカルアロイングした。さらにホットプレスでグラファイトダイスに充填して、780°C、面圧300kgf/cmで焼結した。この焼結体から浸炭層を機械加工で除去してφ80mm×厚さ5mmのターゲットを作製した。
比較例1(粉末冶金法)
原料として純度3NのNiパウダー(粒径40μm以下)と純度4NのSnパウダー(粒径35μm以下)を使用した。アルゴンガス雰囲気で置換したボールミル中にて、800gのNiパウダーと200gのSnパウダー(Sn含有量20.0wt%)を1時間処理して十分混合した。
この混合粉をホットプレスでグラファイトダイスを用い、210°C、面圧250kgf/cmで固化した。その後、真空雰囲気で1050°C×5時間焼結した。これから、φ80mm×厚さ3mmのターゲットを作製した。
比較例2(溶製法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて13000gのNiを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に7000g(Sn含有量35.0wt%)を溶解した。
溶湯温度1400°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットを熱間鍛造・熱間圧延などの方法で塑性加工しようと試みたが、割れてしまってターゲットを作製することができなかった。
比較例3(溶製法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて11800gのNiを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に8200g(Sn含有量41.0wt%)を溶解した。
溶湯温度1400°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットを熱間鍛造・熱間圧延などの方法で塑性加工しようと試みたが、割れてしまってターゲットを作製することができなかった。
比較例4(溶製法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて8500gのNiを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に11500g(Sn含有量57.5wt%)を溶解した。
溶湯温度1400°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットを熱間鍛造・熱間圧延などの方法で塑性加工しようと試みたが、割れてしまってターゲットを作製することができなかった。
比較例5(溶製法)
原料として純度5NのNiブロックと純度4NのSnショットを使用した。水冷銅製ルツボを備えた真空高周波誘導炉で、真空雰囲気にて5500gのNiを溶解した。その中にSnを少量ずつ加えて、最終的に14500g(Sn含有量72.5wt%)を溶解した。
溶湯温度1400°Cで出湯して鋳造インゴットを作製した。このインゴットを熱間鍛造・熱間圧延などの方法で塑性加工しようと試みたが、割れてしまってターゲットを作製することができなかった。
上記実施例2〜8、10、参考例1、9、11及び比較例1〜5の製造方法、原料組成、不純物濃度の分析結果等を一覧表(表1)にして示す。
なお、表1において、符号ATはアトマイズ粉、符号MAはメカニカルアロイング粉を使用した場合を示す。また、−の表示は、割れが発生しターゲットに作製できなかったために、不純物濃度の分析しなかったことを示す。
Figure 0005069051
(評価結果)
(Sn−Pb(Sn:Pb=4:6)ハンダとの濡れ性評価試験)
Si基板上に1000ÅのTi膜をマグネトロンスパッタ成膜した後、実施例2〜8、10、参考例1、9、11及び比較例1のターゲット、並びにNi−7wt%Vターゲット(比較例6とする)及びNi−30wt%Cuターゲット(比較例7とする)を使用して、それぞれNi合金膜4000Åをマグネトロンスパッタ成膜した。スパッタ成膜開始時には、特に問題はなかった。
このスパッタ膜上に、直径0.60mmのSn−Pb(Sn:Pb=4:6)ハンダボールを置いて、大気中で240°Cに加熱し、ハンダボールの直径の広がりを測定した。
その結果を表2に示す。表2から明らかなように、本発明の実施例2〜8、10、参考例1、9、11では、加熱ハンダボールの平均直径が0.76〜1.36mmの範囲にあり、Sn−Pbハンダとの濡れ性が良好であることが分かる。
これに対し、比較例6及び7については、ハンダ濡れ性は不良であった。なお、比較例1は実施例と同等の良好なハンダ濡れ性を示した。
Figure 0005069051
(Snの拡散評価試験)
図1に示すように、Si基板上に6000ÅのCu膜をスパッタ成膜した後、参考例1、実施例、6、8と比較例1、6のターゲットを使用して、それぞれNi合金膜5000Åをスパッタ成膜した。
このスパッタ膜上に240°CでSn−Pb(Sn:Pb=4:6)ハンダ付けを行ってから、100°Cにて720時間保持した。その後、Si基板を除去して、2次イオン質量分析器(SIMS)でCu膜側から、深さ方向でのSnの強度を測定した。その結果を図2に示す。
図2から明らかなように、参考例1、実施例、6、8はいずれもSnの拡散が少なく抑えられているのが分かる。これに対して、比較例6はSnの拡散が著しい。比較例1は、ハンダ濡れ性が良好であり、またSnの拡散が抑えられているが、ターゲットにポアが多く存在し、スパッタ成膜中のパーティクルが多いという問題があった。このSnの拡散は、本実施例の全てに亘って良好な結果を示した。
本発明の、ニッケル合金スパッタリングターゲットにより形成されたバリヤー層は、半導体ウエハや電子回路等の基板に形成された配線や電極等の下地層又はパッド、特に銅又は銅合金からなる下地層又はパッドの上にSn−Pb系ハンダバンプを形成するに際して、該Sn−Pb系ハンダバンプとの濡れ性が良好であり、かつ該Sn−Pb系ハンダの成分であるSnの拡散を抑制し、前記下地層との反応を効果的に防止することができるという優れた効果を有する。そして、スパッタ成膜中のパーティクルが少なく、ニッケル合金スパッタリングターゲットとして有用である。

Claims (2)

  1. Sn15〜73wt%、残部NiからなるNi−Sn合金スパッタリングターゲットであって、Niマトリックス中にNiSn、NiSn又はNiSnが分散し、酸素含有量が150wtppm以下、平均粒径が100μm以下の組織を備えていることを特徴とするNi−Sn合金スパッタリングターゲット。
  2. 添加元素として、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、ネオジウムから選択した少なくとも1種類以上の元素を1〜10wt%含有することを特徴とする請求項1記載のNi−Sn合金スパッタリングターゲット。
JP2007184471A 2007-07-13 2007-07-13 ニッケル合金スパッタリングターゲット Expired - Fee Related JP5069051B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007184471A JP5069051B2 (ja) 2007-07-13 2007-07-13 ニッケル合金スパッタリングターゲット

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007184471A JP5069051B2 (ja) 2007-07-13 2007-07-13 ニッケル合金スパッタリングターゲット

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002108715A Division JP4421170B2 (ja) 2002-04-11 2002-04-11 Ni−Sn合金からなるバリヤー層を備えた回路基板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008038249A JP2008038249A (ja) 2008-02-21
JP5069051B2 true JP5069051B2 (ja) 2012-11-07

Family

ID=39173614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007184471A Expired - Fee Related JP5069051B2 (ja) 2007-07-13 2007-07-13 ニッケル合金スパッタリングターゲット

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5069051B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5401132B2 (ja) * 2009-01-20 2014-01-29 信越ポリマー株式会社 電波透過性装飾部材およびその製造方法
JP5384969B2 (ja) * 2009-02-25 2014-01-08 山陽特殊製鋼株式会社 スパッタリングターゲット材およびこれを用いて製造した薄膜
JP5346632B2 (ja) 2009-03-17 2013-11-20 信越ポリマー株式会社 電波透過性加飾フィルムおよびこれを用いた装飾部材
CN102150479B (zh) * 2009-06-30 2013-03-27 Jx日矿日石金属株式会社 印刷配线板用铜箔
CN104162434B (zh) * 2014-07-29 2016-05-18 中国计量学院 一种Ni3Sn合金空心球体的制备方法
CN107075667B (zh) * 2014-11-07 2019-08-20 住友金属矿山株式会社 铜合金靶
CN110640152A (zh) * 2018-06-26 2020-01-03 中南大学 一种镍基合金、其制备方法与一种制造物品

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4094761A (en) * 1977-07-25 1978-06-13 Motorola, Inc. Magnetion sputtering of ferromagnetic material
JP2794382B2 (ja) * 1993-05-07 1998-09-03 株式会社ジャパンエナジー スパッタリング用シリサイドターゲット及びその製造方法
JPH0790560A (ja) * 1993-09-27 1995-04-04 Japan Energy Corp 高純度チタニウムスパッタリングターゲット
JP3755552B2 (ja) * 1996-07-05 2006-03-15 株式会社日鉱マテリアルズ アルミニウムまたはアルミニウム合金スパッタリングターゲット
JP4017747B2 (ja) * 1998-06-04 2007-12-05 株式会社アルバック Bm膜製造方法
JP3628575B2 (ja) * 1999-02-25 2005-03-16 株式会社日鉱マテリアルズ Ni−P合金スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP4342639B2 (ja) * 1999-06-02 2009-10-14 株式会社東芝 スパッタリングターゲット、および電極膜の製造方法
US6620720B1 (en) * 2000-04-10 2003-09-16 Agere Systems Inc Interconnections to copper IC's

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008038249A (ja) 2008-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4271684B2 (ja) ニッケル合金スパッタリングターゲット及びニッケル合金薄膜
KR100731407B1 (ko) Al-Ni-희토류 원소 합금 스퍼터링 타겟
JP5069051B2 (ja) ニッケル合金スパッタリングターゲット
JP4377906B2 (ja) Al−Ni−La系Al基合金スパッタリングターゲット、およびその製造方法
KR101070185B1 (ko) 구리-망간 합금 스퍼터링 타겟트 및 반도체 배선
JP5329726B2 (ja) 高純度銅マンガン合金スパッタリングターゲット
JP2015061943A (ja) 高純度銅マンガン合金スパッタリングターゲット
JP2009046762A (ja) Al−Ni−La−Si系Al合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP5139134B2 (ja) Al−Ni−La−Cu系Al基合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP5638697B2 (ja) 高純度銅クロム合金スパッタリングターゲット
JP4421170B2 (ja) Ni−Sn合金からなるバリヤー層を備えた回路基板
KR102588050B1 (ko) 은 합금-기반 스퍼터링 표적
JP2004193546A (ja) 半導体装置配線シード層形成用銅合金スパッタリングターゲット
JP7014003B2 (ja) はんだ接合電極およびはんだ接合電極の被膜形成用銅合金ターゲット
Yoon et al. Phase analysis and kinetics of solid‐state ageing of Pb‐free Sn 3.5 Ag solder on electroless Ni P substrate
JP2007016294A (ja) スパッタリング用Ti−Wターゲット
KR20220128268A (ko) 스퍼터링 타겟 및 그 제조방법
JP5731770B2 (ja) スパッタリングターゲットの製造方法及びスパッタリングターゲット
JP2024500991A (ja) スパッタリングターゲット及びその製造方法
CN117535544A (zh) 低氧CuCr合金触头材料的制备方法
JP2010265507A (ja) 上部発光型有機EL素子および前記上部発光型有機EL素子の陽極層を構成する反射膜の形成に用いられるAl合金スパッタリングターゲット
JP2020007600A (ja) はんだ接合電極およびはんだ接合電極の被膜形成用錫合金ターゲット

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070713

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070717

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20100813

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110104

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111206

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120117

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120807

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120816

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150824

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5069051

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees