JPH0338943B2 - - Google Patents
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- JPH0338943B2 JPH0338943B2 JP23479084A JP23479084A JPH0338943B2 JP H0338943 B2 JPH0338943 B2 JP H0338943B2 JP 23479084 A JP23479084 A JP 23479084A JP 23479084 A JP23479084 A JP 23479084A JP H0338943 B2 JPH0338943 B2 JP H0338943B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/19—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、スパツタリングによつて半導体デ
バイスの電極および配線を形成させるために使用
されるアルミニウム製またはアルミニウム合金製
のターゲツ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
料として使用されるアルミニウムおよびアルミニ
ウム合金（Al−Si、Al−Cu、Al−Si−Cu）は、
スパツタリングによつて半導体デバイスの電極お
よび配線材に供するために、ターゲツトに加工さ
れるが、そのスパツタリング中にターゲツトは過
熱されるので、それを防ぐため、これらのターゲ
ツ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
合金製のターゲツトは約350℃から再結晶を起こ
して結晶の粗大化及び合金成分の析出を生じ、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つたターゲツトを使用
してスパツタリングすると、生成した被膜の組成
や厚さが不均一になるので、前記ターゲツトと冷
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。 したがつて、アルミニウムとその合金の有力な
炉中ろう付け法として近年登場したGeneral
Electric社の真空ろう付け法や西独で開発された
VAW法は、フ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
料として使用されるターゲツトのろう付けに適し
ているけれども、これらの方法はいずれも約600
℃またはそれを越える温度において遂行されるも
のであるから、約350℃以上の温度に曝すことが
できないアルミニウム製またはアルミニウム合金
製のターゲツトのろう付けには不向きであり、し
たがつて、このようなターゲツトを銅製の冷却板
に接合するには、現在のところ、イオンプレーテ
イング等によつてターゲツ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
空蒸着によつて堆積させる一方、冷却板の表面に
錫の薄膜を被覆し、ついでこれらの錫の薄膜間に
シート状のろうを挟み込んだ後、加熱下にターゲ
ツトと冷却板とを圧接するという方法に頼つてい
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つてターゲ
ツ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、これら部材間の接合強
度が弱くなり、ターゲツトをスパツタリングして
いる間に受ける熱や荷重に起因する歪によつて、
その接合面が剥離するという問題があつた。 〔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
記ターゲツトと銅製冷却板との接合方法を得るべ
く種々探究した結果、アルミニウムおよびその合
金に対して極めて密着性のよい亜鉛をまずターゲ
ツト表面に約0.05μｍ被覆し、ついで亜鉛に対し
て極めて密着性のよいニツケルを被覆し、さらに
ニツケルと非常に密着性のよい銅を被覆し、最後
にろうとのぬれ性をよくするために錫を被覆する
と、そのターゲツトに対して極めて接合強度のす
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挟み込んだ後、真空中また
は不活性ガス雰囲気中、加熱下においてターゲツ
トと冷却板とを互に圧接すると、全体としてきわ
めて接合強度がすぐれ、かつその接合面に欠陥が
ない、冷却板付きのターゲツ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
であつて、 アルミニウム製またはアルミニウム合金製のス
パツタリング用ターゲツトを銅製冷却板に接合す
る方法において、そのターゲツトの表面に順次、
亜鉛、ニツケル、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
これらのターゲツ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挟み込んだ
後、真空中または不活性ガス雰囲気中、加熱下に
おいて前記ターゲツトと冷却板とを互に圧接する
ことによつて前記ターゲツ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。 このターゲツトの素材となるアルミニウムおよ
びアルミニウム合金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−１重量
％SiおよびAl−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）が挙げられ
る。 ターゲツトおよび冷却板に被覆される各金属の
薄層のうち、亜鉛層は亜鉛酸塩溶液に品物を浸漬
する無電解めつき（ジンケート処理）によつて形
成され、その他のニツケル層、銅層および錫層は
慣用の電気めつきによつて形成させるのが好都合
であり、通常これらのニツケル層、銅層および錫
層はそれぞれ１〜10μｍ、10〜30μｍ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Sn−3.5％Agのような錫をベース
にした厚さ約50μｍのシート状の軟ろうが有利に
使用され、そしてターゲツトと冷却板との接合
は、一般に荷重：1.8〜2.2Kg／cm2、温度：245〜
260℃、雰囲気：５×10-4Torr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つて説明する。 Al−１重量％Siの組成と、直径30cm×厚さ60
cmの寸法を有する円板状のスパツタリング用ター
ゲツ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つて、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、 スルフアミン酸ニツケル浴組成： Ni（NH2SO3）2・4H2O 450ｇ／ NiCl2・6H2O 10ｇ／ H3BO3 30ｇ／ 電流密度： 5A／ｄm2 時 間： 10分 液 温： 50℃ の条件下で、厚さ10μｍのニツケルめつきを施
し、さらにそのニツケル被膜の上に、 硫酸銅浴組成： CuSO4・5H2O 200ｇ／ H2SO4 50ｇ／ 電流密度： 5A／ｄm2 時 間： 20分 液 温： 室温 の条件下で、厚さ20μｍの銅めつきを施し、最後
にその銅被膜の上に、 硫酸錫浴組成： SnSO4 30ｇ／ H2SO4 100ml／ 電流密度： 1.5A／ｄm2 時 間： ３分 液 温： 室温 の条件下で、厚さ5μｍの錫めつきを施した。 一方、無酸素銅からなる直径30cm×厚さ60cmの
円板状冷却板に上記と同じ条件下で厚さ5μｍの
錫めつきを施した。 ついで、このように表面処理を施した円板状の
ターゲツトと冷却板との間に、ろうとして厚さ：
50μｍの純錫の箔を挟み込み、５×10-4Torrの真
空中、250℃に昇温して両者の間に２Kg／cm2の荷
重を15分間かけることによつて、ターゲツトを冷
却板に接合した。 つぎに、従来方法により、すなわち、上記と同
じ組成と寸法を有するターゲツトの表面に銅をイ
オンプレーテイングすることによつてそれを20μ
ｍ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つきを施すことによつて厚
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
めつきを施して厚さ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たターゲツトと
冷却板とを、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つてそれ
ぞれ接合したターゲツトと冷却板との接合面にお
いて生じた欠陥の割合をＸ線によつて調べたとこ
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、すなわち欠陥率は、本発明に
よつ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％であつ
た。 つぎに、本発明によつて接合したターゲツトと
冷却板との接合強度を引張試験によつて評価する
ために、外径28mm×高さ75mmの寸法を有する円柱
を上記のAl−１重量％Siおよび無酸素銅部材か
らそれぞれ採取し、それらの一方の端面にそれぞ
れねじ穴を穿つとともに、その他方の端面を互に
つき合わせてアルミニウム合金製の円柱と無酸素
銅製の円柱とを上記と同様な本発明方法および従
来方法によつてそれぞれ接合し、本発明によつて
接合した試験片と従来方法によつて接合した試験
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たところ、第１表に
示す結果が得られた。
バイスの電極および配線を形成させるために使用
されるアルミニウム製またはアルミニウム合金製
のターゲツ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
料として使用されるアルミニウムおよびアルミニ
ウム合金（Al−Si、Al−Cu、Al−Si−Cu）は、
スパツタリングによつて半導体デバイスの電極お
よび配線材に供するために、ターゲツトに加工さ
れるが、そのスパツタリング中にターゲツトは過
熱されるので、それを防ぐため、これらのターゲ
ツ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
合金製のターゲツトは約350℃から再結晶を起こ
して結晶の粗大化及び合金成分の析出を生じ、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つたターゲツトを使用
してスパツタリングすると、生成した被膜の組成
や厚さが不均一になるので、前記ターゲツトと冷
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。 したがつて、アルミニウムとその合金の有力な
炉中ろう付け法として近年登場したGeneral
Electric社の真空ろう付け法や西独で開発された
VAW法は、フ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
料として使用されるターゲツトのろう付けに適し
ているけれども、これらの方法はいずれも約600
℃またはそれを越える温度において遂行されるも
のであるから、約350℃以上の温度に曝すことが
できないアルミニウム製またはアルミニウム合金
製のターゲツトのろう付けには不向きであり、し
たがつて、このようなターゲツトを銅製の冷却板
に接合するには、現在のところ、イオンプレーテ
イング等によつてターゲツ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
空蒸着によつて堆積させる一方、冷却板の表面に
錫の薄膜を被覆し、ついでこれらの錫の薄膜間に
シート状のろうを挟み込んだ後、加熱下にターゲ
ツトと冷却板とを圧接するという方法に頼つてい
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つてターゲ
ツ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、これら部材間の接合強
度が弱くなり、ターゲツトをスパツタリングして
いる間に受ける熱や荷重に起因する歪によつて、
その接合面が剥離するという問題があつた。 〔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
記ターゲツトと銅製冷却板との接合方法を得るべ
く種々探究した結果、アルミニウムおよびその合
金に対して極めて密着性のよい亜鉛をまずターゲ
ツト表面に約0.05μｍ被覆し、ついで亜鉛に対し
て極めて密着性のよいニツケルを被覆し、さらに
ニツケルと非常に密着性のよい銅を被覆し、最後
にろうとのぬれ性をよくするために錫を被覆する
と、そのターゲツトに対して極めて接合強度のす
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挟み込んだ後、真空中また
は不活性ガス雰囲気中、加熱下においてターゲツ
トと冷却板とを互に圧接すると、全体としてきわ
めて接合強度がすぐれ、かつその接合面に欠陥が
ない、冷却板付きのターゲツ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
であつて、 アルミニウム製またはアルミニウム合金製のス
パツタリング用ターゲツトを銅製冷却板に接合す
る方法において、そのターゲツトの表面に順次、
亜鉛、ニツケル、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
これらのターゲツ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挟み込んだ
後、真空中または不活性ガス雰囲気中、加熱下に
おいて前記ターゲツトと冷却板とを互に圧接する
ことによつて前記ターゲツ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。 このターゲツトの素材となるアルミニウムおよ
びアルミニウム合金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−１重量
％SiおよびAl−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）が挙げられ
る。 ターゲツトおよび冷却板に被覆される各金属の
薄層のうち、亜鉛層は亜鉛酸塩溶液に品物を浸漬
する無電解めつき（ジンケート処理）によつて形
成され、その他のニツケル層、銅層および錫層は
慣用の電気めつきによつて形成させるのが好都合
であり、通常これらのニツケル層、銅層および錫
層はそれぞれ１〜10μｍ、10〜30μｍ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Sn−3.5％Agのような錫をベース
にした厚さ約50μｍのシート状の軟ろうが有利に
使用され、そしてターゲツトと冷却板との接合
は、一般に荷重：1.8〜2.2Kg／cm2、温度：245〜
260℃、雰囲気：５×10-4Torr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つて説明する。 Al−１重量％Siの組成と、直径30cm×厚さ60
cmの寸法を有する円板状のスパツタリング用ター
ゲツ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つて、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、 スルフアミン酸ニツケル浴組成： Ni（NH2SO3）2・4H2O 450ｇ／ NiCl2・6H2O 10ｇ／ H3BO3 30ｇ／ 電流密度： 5A／ｄm2 時 間： 10分 液 温： 50℃ の条件下で、厚さ10μｍのニツケルめつきを施
し、さらにそのニツケル被膜の上に、 硫酸銅浴組成： CuSO4・5H2O 200ｇ／ H2SO4 50ｇ／ 電流密度： 5A／ｄm2 時 間： 20分 液 温： 室温 の条件下で、厚さ20μｍの銅めつきを施し、最後
にその銅被膜の上に、 硫酸錫浴組成： SnSO4 30ｇ／ H2SO4 100ml／ 電流密度： 1.5A／ｄm2 時 間： ３分 液 温： 室温 の条件下で、厚さ5μｍの錫めつきを施した。 一方、無酸素銅からなる直径30cm×厚さ60cmの
円板状冷却板に上記と同じ条件下で厚さ5μｍの
錫めつきを施した。 ついで、このように表面処理を施した円板状の
ターゲツトと冷却板との間に、ろうとして厚さ：
50μｍの純錫の箔を挟み込み、５×10-4Torrの真
空中、250℃に昇温して両者の間に２Kg／cm2の荷
重を15分間かけることによつて、ターゲツトを冷
却板に接合した。 つぎに、従来方法により、すなわち、上記と同
じ組成と寸法を有するターゲツトの表面に銅をイ
オンプレーテイングすることによつてそれを20μ
ｍ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つきを施すことによつて厚
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
めつきを施して厚さ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たターゲツトと
冷却板とを、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つてそれ
ぞれ接合したターゲツトと冷却板との接合面にお
いて生じた欠陥の割合をＸ線によつて調べたとこ
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、すなわち欠陥率は、本発明に
よつ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％であつ
た。 つぎに、本発明によつて接合したターゲツトと
冷却板との接合強度を引張試験によつて評価する
ために、外径28mm×高さ75mmの寸法を有する円柱
を上記のAl−１重量％Siおよび無酸素銅部材か
らそれぞれ採取し、それらの一方の端面にそれぞ
れねじ穴を穿つとともに、その他方の端面を互に
つき合わせてアルミニウム合金製の円柱と無酸素
銅製の円柱とを上記と同様な本発明方法および従
来方法によつてそれぞれ接合し、本発明によつて
接合した試験片と従来方法によつて接合した試験
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たところ、第１表に
示す結果が得られた。
【表】
○：はんだ面 ×：メツキ母材間
はんだ付け条件：温度260℃、はんだ：Sn−
５％Ag時間、圧力は同じ
〔発明の効果〕 実施例で示した結果から、本発明方法は、従来
方法に比べて、ターゲツ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
によつて得られるターゲツトと冷却板との接合強
度は従来方法によつて得られ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、アルミニウム製またはアルミニウム合
金製のスパツタリング用ターゲツトを銅製冷却板
に接合した場合に、接合強度がすぐれ、かつ欠陥
のない接合面を得ることができる結果、スパツタ
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、長期間にわたつて安定したスパ
ツタリング操作を遂行することができる冷却板付
きのターゲツトを提供することができる。
はんだ付け条件：温度260℃、はんだ：Sn−
５％Ag時間、圧力は同じ
〔発明の効果〕 実施例で示した結果から、本発明方法は、従来
方法に比べて、ターゲツ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
によつて得られるターゲツトと冷却板との接合強
度は従来方法によつて得られ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、アルミニウム製またはアルミニウム合
金製のスパツタリング用ターゲツトを銅製冷却板
に接合した場合に、接合強度がすぐれ、かつ欠陥
のない接合面を得ることができる結果、スパツタ
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、長期間にわたつて安定したスパ
ツタリング操作を遂行することができる冷却板付
きのターゲツトを提供することができる。
Claims (1)
- １ アルミニウム製またはアルミニウム合金製の
スパツタリング用ターゲツトを銅製冷却板に接合
する方法において、そのターゲツトの表面に順
次、亜鉛、ニツケル、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ツ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挟み込ん
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ツトと冷却板とを互に圧接す
ることによつて前記ターゲツ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23479084A JPS61115667A (ja) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23479084A JPS61115667A (ja) | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61115667A JPS61115667A (ja) | 1986-06-03 |
| JPH0338943B2 true JPH0338943B2 (ja) | 1991-06-12 |
Family
ID=16976422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23479084A Granted JPS61115667A (ja) | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61115667A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0586462A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-04-06 | Mitsubishi Materials Corp | スパツタリング用ターゲツト及びその製造方法 |
| JP3983862B2 (ja) * | 1997-10-24 | 2007-09-26 | Ｄｏｗａホールディングス株式会社 | スパッタリングターゲットとその接合方法及び接合装置 |
| WO2008041350A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Joint with first and second members with a joining layer located therebetween containing sn metal and another metallic material; methods for forming the same joint |
| JP5546369B2 (ja) * | 2010-06-25 | 2014-07-09 | 千住金属工業株式会社 | 蓄電デバイス用電極、その製造方法及びその接続方法 |
| JP6854306B2 (ja) * | 2019-02-12 | 2021-04-07 | Ｊｘ金属株式会社 | スパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体 |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP23479084A patent/JPS61115667A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61115667A (ja) | 1986-06-03 |
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