JPS61115667A - スパツタリング用タ−ゲツトを冷却板に接合する方法 - Google Patents

スパツタリング用タ−ゲツトを冷却板に接合する方法

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JPS61115667A
JPS61115667A JP23479084A JP23479084A JPS61115667A JP S61115667 A JPS61115667 A JP S61115667A JP 23479084 A JP23479084 A JP 23479084A JP 23479084 A JP23479084 A JP 23479084A JP S61115667 A JPS61115667 A JP S61115667A
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cooling plate
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aluminum
copper
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暁 森
Hideaki Yoshida
秀昭 吉田
Masaki Morikawa
正樹 森川
Tsutomu Takahashi
務 高橋
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/19Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スパッタリングによって半導体デ゛バイス
の電極および配線を形成させるために使用さnるアルミ
ニウム製またはアルミニウム会合製のターゲットを銅製
の冷却板に接合する方法に関する。
〔従来の技術〕
半導体デバイス内における電極および配線の材料として
使用さnるアルミニウムおよびアルミニウム台% (A
J−8i、 Al−Cu、 AA!−8i−Cu)は、
スパッタリングによって半導体デバイスの電極および配
線材に供するために、ターゲットに加工されるが、その
スパッタリング中にターゲットは過熱さ詐るので、そn
を防ぐため、こnらのターゲットは一般に銅製の冷却板
に接合される。
このようなアルミニウム製およびアルミニウム会合製の
ターゲットは約350℃から再結晶を起こして結晶の粗
大化及び合台成分の析出を生じ、特に400℃以上の温
度ではこの現象が極めて顕著になり、このような状態に
なったターゲットを使用してスパッタリングすると、生
成し几被膜の組成や厚さが不均一になるので、前記ター
ゲットと冷却板との接合は350℃よりも低い温度にお
いて遂行しなければならない。
したがって、アルミニウムとその合雀の有力な炉中ろう
付は法として近年登場したGeneraJ EJe−c
tric社の真空ろう付は法や西独で開発されたVAW
法は、7ラツクスを使用しないで、しかもZn、Cdの
ような揮発し易い元素を含むろうを使用しないという点
では、極端に汚染を嫌う電子材料として使用さnるター
ゲットのろう付けに適しているけれども、こnらの方法
はいずnも約600℃ま、之ニそnを越える温度におい
て遂行されるものであるから、約350°C以上の温度
に拍子ことがでキナいアルミニウム製またはアルミニウ
ム合戴製のターゲットのろう付けには不向さであり、し
たがって、このようなターゲッ゛トを銅製の冷却板に接
合するには、現在のところ、イオンブレーティング等に
よってターゲット表面に直接銅の薄膜を堆積させてから
、その上に錫の薄膜を例えば真空蒸着によって堆積させ
る一万、冷却板の表面に錫の薄膜を被覆し、ついでこ九
らの錫の薄膜間にシート状のろ′5を挾み込んだ後、加
熱下にターゲットと冷却板とを圧接するという方法に頼
っている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述の従来方法によってターゲットを冷
却板に接合すると、アルミニウムと銅とは元来密着性に
乏しい上に、その接合面に欠陥(空洞)が生じ易いため
、こnら部材間の接合強度か弱<’zv、ターゲットを
スパッタリングしている間に受ける熱や荷重に起因する
歪によって、その接合面が剥離するという問題があった
〔問題点を解決するための手段〕
そこで本発明者等は、上述のような観点から、接合強度
が強く、かつ接合面に欠陥を生じない前記ターゲットと
銅製冷却板との接合方法を得るぺぐ種々探究した結果、
アルミニウムおよびその合釜に対して極めて密着性のよ
い亜鉛をまずターゲットi面に約0.05μm被覆し、
ついで亜鉛に対して極めて密着性のよいニッケルを被覆
し、さらにニッケルと非常に密着性のよい銅を被覆し、
最後にろうとのぬn性をよくするために錫を被覆すると
、そのターゲットに対して極めて接合強度の丁ぐれた複
合被膜が得られ、この被膜と、予め錫の薄膜が被覆され
ている銅製冷却板のその薄膜との間にシート状のろうを
挾み込んだ後、真空中草たは不活性ガス雰囲気中、加熱
下においてターゲットと冷却板とを互に圧接すると、全
体としてきわめて接合強度が丁ぐnlかつその接合面に
欠陥がない、冷却板付きのターゲットが得られることを
見出した。
この発明は、上記知見に基いて発明されたものであって
、 アルミニウム製またはアルミニウム合釜製のスパッタリ
ング用ターゲットを銅製冷却板に接合する方法において
、そのターゲットの表面に順次、亜鉛、ニッケル、銅お
よび錫の各薄膜を被覆する一万、冷却板の表面に錫の薄
膜を被覆し、ついでこれらのターゲットと冷却板にそれ
ぞれ被覆さnt錫の薄膜の間にシート状のろうを挾み込
んだ後、真空中または不活炸ガス雰囲気中、加熱下にお
いて前記ターゲットと冷却板とを互に圧接することによ
って前記ターゲットを前記冷却板に接合することを特徴
とするものである。
このターゲットの素材となるアルミニウムおよびアルミ
ニウム合骸の代表的な例として、純度99.999%以
上の高純度アルミニウム、Al一方重量%SiおよびA
l−0,5重量%Cuが挙げられ、一方冷却板の素材と
して例えば無酸素銅およびO,M、C。
(、Cu −0,15重量%Zr−0,45重量%Cr
 ) カ挙げられる。
ターゲットおよび冷却板に被覆さ汎る各釜属の薄層のう
ち、亜鉛層は亜鉛酸塩溶液に品物を浸漬する無電解めつ
@(ジンケート処理)によって形成され、その他のニッ
ケル層、銅層および錫層は慣用の電気めっきによって形
成させるのが好都合であり、通常こnらのニッケル層、
銅層および錫層はそnぞn1〜10μm110〜30μ
mおよび1〜5μmの厚さで被覆される。
ろう付けに使用されるろうとしては、普通、例えば純錫
または5n−3,5%Agのような錫をベースにし友厚
さ約50μmのシート状の軟ろうが有利に使用さnlそ
してターゲットと冷却板との接合は、一般に荷重: 1
.8〜2.2 KP /m1温度:245〜260°C
1雰囲気:5X10Torr以下の真空中またはアルゴ
ンのような不活性ガス中、圧接時間:15〜20分間の
条件の下で遂行される。
〔実施例〕
ついで、この発明を実施例によって説明する。
AJ一方重量%Siの組成と、直径30 an X厚さ
60cIrLの寸法を有する円板状のスパッタリング用
ターゲットを市販のジンケート処理用の亜鉛酸塩溶液に
1分間浸漬することによって、その表面に亜鉛被膜を形
成させ、ついでその亜鉛被膜の上に、スルファミン酸ニ
ッケル浴組成: Ni (NH2SO3)2−4H20450g/ lN
iCl2−6H,010g / I H3B0330F//1 電流密度:         5A/すm゛時間   
        10分 液温:           50°Cの条件下で、厚
さ10μmのニッケルめっきt施し、さらにそのニッケ
ル被膜の上に、 硫酸銅浴組成: CuSO4・5H202009/ I H,So、           509/1電流密度
’         5A/dm”時間:      
    20分 液温:          室温 の条件下で、厚さ20μmの銅めっキラ施し、最後にそ
の銅被膜の上に、 硫酸錫浴組成: 5nS0.          301/ lH,80
,100ml/ 1 電流密度:         1.5A/di’時間:
           3 分 液温二           室 温 の条件下で、厚さ5μmの錫めっきを施した。
一方、無酸素銅からなる直径30cIrL×厚さ60α
の円板状冷却板に上記と同じ条件下で厚さ5μmの錫め
っきを施した。
ついで、このように表面処理を施した円板状のターゲッ
トと冷却板との間に、ろうとして厚さ:50amの純錫
の箔を挾み込み、5 X 10 Torrの真空中、2
50℃に昇温して両者の間に2Ky/clの荷重を15
分間かけることによって、ターゲットを冷却板に接合し
た。
つぎに、従来方法により、丁なわち、上記と同じ組成と
寸法ビ有するターゲットの表面に銅をイオンブレーティ
ングすることによってそれヲ20μmの厚さに堆積させ
、さらにその銅被膜の上に、上記と同じ方法で錫めっき
を施工ことによって厚さ5μmの錫の被膜を形成させる
一方、上記と同じ寸法を有する無酸素銅の冷却板上にも
同様に錫めっきを施して厚さ5μmの錫の被膜を形成さ
せ、÷その後このように被覆処理を施し之ターゲットと
冷却板とt1上記と全く同じ方法および条件を用いて接
合した。
このように本発明および従来方法によってそれぞれ接合
したターゲットと冷却板との接合面において生じた欠陥
の割合をX線によって調べたところ、接合面全体の面積
に対する欠陥を生じていた部分の面積の割合、丁なわち
欠陥率は、本発明によって接合した接合面において0%
であるのに対し、従来方法による接合面においては20
%であった。
つぎに、本発明によって接合したターゲットと冷却板と
の接合強度を引張試験によって評価下るために、外径2
8 朋X高さ75正の寸法を有する円柱を上記のAl一
方重量%Siおよび無酸素銅部材からそnぞれ採取し、
そnらの一方の端面にそnぞれねじ穴ン穿つとともに、
その他方の端面を互につき合わせてアルミニウム合雀製
の円柱と無酸素銅製の円柱とt上記と同様な本発明方法
および従来方法によってそれぞれ接合し、本発明によっ
て接合し次試験片と従来方法によって接合した試験片を
それぞれ5個づつ製作した。
このようにして得られた各試験片を引張試験機にかけて
これらの接合面を剥離するのに要する引張強さを室温に
おいて測定し念ところ、第1表に示す結果が得られた。
第  1  表 O:はんだ面 ×:メッキ母材間 はんだ付は条件:温度260℃、はんだ:5n−5%A
g時間、圧力は同じ 〔発明の効果〕 実施例で示し念結果から、本発明方法は、従来方法に比
べて、ターゲットと冷却板との接合面において欠陥を生
ずることがなく、また本発明方法によって得らnるター
ゲットと冷却板との接合強度に従来方法によって得らn
るものよりも著しく大きいことがわかる。
以上述べた説明から明らかなように、この発明によると
、アルミニウム環またはアルミニウム合並製のスパッタ
リング用ターゲットを銅製冷却板に接合し几場合に、接
合強度が丁ぐれ、かつ欠陥のない接合面を得ることがで
きる結果、スパッタリングに際してこれらの部材が互に
剥離するのが防止されるので、長期間にわtって安定し
化スパッタリング操作を遂行することができる冷却板付
きのターゲットを提供するこ、とがでさる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルミニウム製またはアルミニウム合金製のスパッタリ
    ング用ターゲットを銅製冷却板に接合する方法において
    、そのターゲットの表面に順次、亜鉛、ニッケル、銅お
    よび錫の各薄膜を被覆する一方、冷却板の表面に錫の薄
    膜を被覆し、ついでこれらのターゲットと冷却板にそれ
    ぞれ被覆された錫の薄膜の間にシート状のろうを挾み込
    んだ後、真空中または不活性ガス雰囲気中、加熱下にお
    いて前記ターゲットと冷却板とを互に圧接することによ
    つて前記ターゲットを前記冷却板に接合することを特徴
    とする、上記接合方法。
JP23479084A 1984-11-07 1984-11-07 スパツタリング用タ−ゲツトを冷却板に接合する方法 Granted JPS61115667A (ja)

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