(57)【要約】      （修正有）【課題】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スパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】Ｎｉ−Ｓｎ合金スパッタリングターゲットであって、下地層又はパッドとＳｎ−Ｐｂ系ハンダバンプとの間におけるＳｎ拡散を抑制することを特徴とす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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ−Ｓｎ合金スパッタリングターゲットであって、下地層又はパッドとＳｎ−Ｐｂ系ハンダバンプとの間におけるＳｎ拡散を抑制することを特徴とす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。
【請求項２】
Ｓｎ１０〜８０ｗｔ％、残部Ｎｉからなる合金であ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。
【請求項３】
Ｓｎ１５〜７３ｗｔ％、残部Ｎｉからなる合金であ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。
【請求項４】
添加元素として、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ボロン、バナジウム、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％含有することを特徴とする請求項２又は３記載のニッケル合金スパッタリングターゲット。
【請求項５】
溶製又は粉末冶金によるターゲットであることを特徴とする請求項１〜４のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリングターゲット。
【請求項６】
アトマイズ粉の焼結体であることを特徴とする請求項１〜５のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリングターゲット。
【請求項７】
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％）以上であることを特徴とする請求項５又は６に記載のニッケル合金スパッタリングターゲット。
【請求項８】
Ｎｉマトリックス中にＮｉ３Ｓｎ、Ｎｉ３Ｓｎ２又はＮｉ３Ｓｎ４が分散している組織を備えていることを特徴とする請求項１〜７のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリングターゲット。
【請求項９】
平均粒径が１００μｍ以下である組織を備えていることを特徴とする請求項１〜８のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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及び該ターゲットに最適な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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及び該ターゲットに最適な製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
１．Ｎｉ−Ｓｎ合金スパッタリングターゲットであって、下地層又はパッドとＳｎ−Ｐｂ系ハンダバンプとの間におけるＳｎ拡散を抑制することを特徴とす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
２．Ｓｎ１０〜８０ｗｔ％、残部Ｎｉからなる合金であることを特徴とする上記１記載のニッケル合金スパッタリングターゲット
３．Ｓｎ１５〜７３ｗｔ％、残部Ｎｉからなる合金であることを特徴とする上記１記載のニッケル合金スパッタリングターゲット
４．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％含有することを特徴とする上記２又は３記載のニッケル合金スパッタリングターゲット
５．溶製又は粉末冶金によるターゲットであることを特徴とする上記１〜４のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリングターゲット
６．アトマイズ粉の焼結体であることを特徴とする上記１〜５のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリングターゲット
７．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％）以上であることを特徴とする上記５又は６に記載のニッケル合金スパッタリングターゲット
８．Ｎｉマトリックス中にＮｉ３Ｓｎ、Ｎｉ３Ｓｎ２又はＮｉ３Ｓｎ４が分散している組織を備えていることを特徴とする上記１〜７のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリングターゲット
９．平均粒径が１００μｍ以下である組織を備えていることを特徴とする上記１〜８のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリングターゲット。
に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の、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及び該ターゲットに最適な製造方法は、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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のできる。
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。
【０００９】
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Ｎｉ３Ｓｎ、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ４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。
【００１０】
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。
【００１１】
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Ｎｉ３Ｓｎ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、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ４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。
【００１２】
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Ｎｉ３Ｓｎ、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ４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。
【実施例】
【００１３】
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。
実施例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。
【００１４】
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。
【００１５】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００１６】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００１７】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００１８】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００１９】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００２０】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００２１】
実施例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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００２２】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００２３】
実施例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／ｃｍ２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。
【００２４】
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／ｃｍ２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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
上記実施例１〜１１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。
【００３０】
【表１】
2008038249.tif 000003
【００３１】
（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１〜１１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１〜１１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。
【００３２】
【表２】
2008038249.tif 000004
【００３３】
（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、実施例１、２、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、実施例１、２、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。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の、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及び該ターゲットに最適な製造方法は、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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】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。
【図２】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。
【図１】
2008038249.tif 000005
【図２】
2008038249.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月13日(2007.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎ１０〜８０ｗｔ％、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Ｎｉ３Ｓｎ、Ｎｉ３Ｓｎ２又はＮｉ３Ｓｎ４が分散し、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。
【請求項２】
Ｓｎ１５〜７３ｗｔ％、残部Ｎｉからなる合金であ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。
【請求項３】
添加元素として、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ボロン、バナジウム、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％含有することを特徴とする請求項１又は２記載のニッケル合金スパッタリングターゲット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
１．Ｓｎ１０〜８０ｗｔ％、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Ｎｉ３Ｓｎ、Ｎｉ３Ｓｎ２又はＮｉ３Ｓｎ４が分散し、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．Ｓｎ１５〜７３ｗｔ％、残部Ｎｉからなる合金であることを特徴とする上記１記載のニッケル合金スパッタリングターゲット
３．添加元素として、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ボロン、バナジウム、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％含有することを特徴とする上記１又は２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。
【発明の効果】
【０００７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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Ｎｉ３Ｓｎ、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ４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。
【００１０】
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。
【００１１】
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Ｎｉ３Ｓｎ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、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ４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。
【００１２】
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Ｎｉ３Ｓｎ、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ４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。
【実施例】
【００１３】
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。
実施例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。
【００１４】
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。
【００１５】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００１６】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００１７】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００１８】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００１９】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００２０】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００２１】
実施例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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００２２】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００２３】
実施例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／ｃｍ２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。
【００２４】
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／ｃｍ２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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
上記実施例１〜１１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。
【００３０】
【表１】
2008038249.tif 000007
【００３１】
（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１〜１１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１〜１１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。
【００３２】
【表２】
2008038249.tif 000008
【００３３】
（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、実施例１、２、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、実施例１、２、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。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】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。
【図２】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。