JPH1136065A - ニッケルを主成分とする導体層の形成方法 - Google Patents
ニッケルを主成分とする導体層の形成方法Info
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- JPH1136065A JPH1136065A JP20708697A JP20708697A JPH1136065A JP H1136065 A JPH1136065 A JP H1136065A JP 20708697 A JP20708697 A JP 20708697A JP 20708697 A JP20708697 A JP 20708697A JP H1136065 A JPH1136065 A JP H1136065A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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- C23C14/34—Sputtering
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マグネトロンスパッタリングによって強磁性
体のＮｉターゲットを使用してＮｉ導体層を生産性良く
作ることができなかった。 【解決手段】 マグネトロンスパッタリングのターゲッ
ト１３としてバナジウムを数重量％含むニッケルを使用
する。基体上にはバナジウムを少量含むニッケルから成
る導体層が得られる。バナジウムは低温ではニッケルと
金属間化合物を形成しないので、ＮｉとＶの導体層はニ
ッケルのみの導体層とほぼ同様に良好な半田付け性を有
する。
体のＮｉターゲットを使用してＮｉ導体層を生産性良く
作ることができなかった。 【解決手段】 マグネトロンスパッタリングのターゲッ
ト１３としてバナジウムを数重量％含むニッケルを使用
する。基体上にはバナジウムを少量含むニッケルから成
る導体層が得られる。バナジウムは低温ではニッケルと
金属間化合物を形成しないので、ＮｉとＶの導体層はニ
ッケルのみの導体層とほぼ同様に良好な半田付け性を有
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子等の基体
上にマグネトロンスパッタリング法によってニッケルを
含む導体層を形成する方法に関する。
上にマグネトロンスパッタリング法によってニッケルを
含む導体層を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】マグネトロンスパッタリング装置は、陰
極スパッタリング装置における陰極の裏面に磁石を配置
した構成を有する。このマグネトロンスパッタリング装
置によれば、磁石によって電界に直交する成分の磁界が
与えられ、陰極上に配置されたターゲット（蒸発源）の
表面付近のプラズマ密度が高くなり、スパッタリング速
度（堆積速度）が著しく速くなる。堆積速度が速くなる
と、成膜の生産性が向上するばかりでなく、堆積中に膜
中に取り込まれる不純物が減少し、膜の高品質化が図れ
る。
極スパッタリング装置における陰極の裏面に磁石を配置
した構成を有する。このマグネトロンスパッタリング装
置によれば、磁石によって電界に直交する成分の磁界が
与えられ、陰極上に配置されたターゲット（蒸発源）の
表面付近のプラズマ密度が高くなり、スパッタリング速
度（堆積速度）が著しく速くなる。堆積速度が速くなる
と、成膜の生産性が向上するばかりでなく、堆積中に膜
中に取り込まれる不純物が減少し、膜の高品質化が図れ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体装置
等において半田付け性の良い導体層としてニッケル（Ｎ
ｉ）層をマグネトロンスパッタリング方法で形成したい
場合がある。しかし、強磁性体であるニッケル層を形成
する場合は、陰極上に配置されるニッケル板（ターゲッ
ト）がプラズマ密度を高めるための磁界の形成を妨害す
る。この問題を解決する方法として、ターゲット（ニッ
ケル板）をキュリー温度（約３７０℃）に加熱して磁気
特性を失わせる第１の方法と、非常に強い磁場を作り、
ターゲット材料（ニッケル板）を磁気飽和させ、磁力線
をターゲットの表面側に導く第２の方法がある。しか
し、第１の方法を採用すると、低温成膜が可能であると
いうスパッタリングの効果を得ることができない。ま
た、第２の方法を採用する場合において、Ｎｉターゲッ
トの飽和を容易にするためにＮｉターゲットを２〜３ｍ
ｍと非常に薄くすると、Ｎｉターゲットの寿命が短くな
り、Ｎｉターゲットの交換回数が多くなるため生産性が
悪くなる。また、第２の方法において、Ｎｉターゲット
を厚く形成し、強力な磁石を使用すると、ターゲットに
相対的に磁石を移動することが困難になるために、磁石
の移動によるＮｉターゲットのエロージョン（侵食）箇
所の制御が困難になり、Ｎｉターゲットの寿命が短くな
り、この交換回数が多くなる。なお、エロージョンによ
る溝が深くなるとスパッタリングの最適条件が変化する
ため、ターゲットが使用不可能になり、ターゲットの交
換が必要になる。上記の第２の方法において、ターゲッ
トを薄くした場合と厚くした場合のいずれにおいても、
例えば０．５μｍの厚さの膜を形成する時には４００〜
５００回のスパッタリング毎にターゲットの交換が必要
になる。
等において半田付け性の良い導体層としてニッケル（Ｎ
ｉ）層をマグネトロンスパッタリング方法で形成したい
場合がある。しかし、強磁性体であるニッケル層を形成
する場合は、陰極上に配置されるニッケル板（ターゲッ
ト）がプラズマ密度を高めるための磁界の形成を妨害す
る。この問題を解決する方法として、ターゲット（ニッ
ケル板）をキュリー温度（約３７０℃）に加熱して磁気
特性を失わせる第１の方法と、非常に強い磁場を作り、
ターゲット材料（ニッケル板）を磁気飽和させ、磁力線
をターゲットの表面側に導く第２の方法がある。しか
し、第１の方法を採用すると、低温成膜が可能であると
いうスパッタリングの効果を得ることができない。ま
た、第２の方法を採用する場合において、Ｎｉターゲッ
トの飽和を容易にするためにＮｉターゲットを２〜３ｍ
ｍと非常に薄くすると、Ｎｉターゲットの寿命が短くな
り、Ｎｉターゲットの交換回数が多くなるため生産性が
悪くなる。また、第２の方法において、Ｎｉターゲット
を厚く形成し、強力な磁石を使用すると、ターゲットに
相対的に磁石を移動することが困難になるために、磁石
の移動によるＮｉターゲットのエロージョン（侵食）箇
所の制御が困難になり、Ｎｉターゲットの寿命が短くな
り、この交換回数が多くなる。なお、エロージョンによ
る溝が深くなるとスパッタリングの最適条件が変化する
ため、ターゲットが使用不可能になり、ターゲットの交
換が必要になる。上記の第２の方法において、ターゲッ
トを薄くした場合と厚くした場合のいずれにおいても、
例えば０．５μｍの厚さの膜を形成する時には４００〜
５００回のスパッタリング毎にターゲットの交換が必要
になる。
【０００４】そこで、本発明は上述の従来方法の欠点を
解決することができるマグネトロンスパッタリング方法
による半田付け性の良いＮｉを含む導体層の形成方法を
提供することを目的とする。
解決することができるマグネトロンスパッタリング方法
による半田付け性の良いＮｉを含む導体層の形成方法を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するための本発明は、ニッケル又はニッケル
を主成分とする材料に対してバナジウムを添加して非磁
性体化した材料をターゲットとして使用してマグネトロ
ンスパッタリング法によって基体上に前記ターゲットと
実質的に同一材料の導体層を形成することを特徴とする
導体層の形成方法に係わるものである。
目的を達成するための本発明は、ニッケル又はニッケル
を主成分とする材料に対してバナジウムを添加して非磁
性体化した材料をターゲットとして使用してマグネトロ
ンスパッタリング法によって基体上に前記ターゲットと
実質的に同一材料の導体層を形成することを特徴とする
導体層の形成方法に係わるものである。
【０００６】
【発明の効果】ニッケルにバナジウム（Ｖ）を少量添加
したものは非磁性体となる。非磁性体ターゲットの場合
には、ターゲットと磁石との相対的位置関係の制御が容
易になり、エロージョン領域の制御が容易になり、ま
た、ターゲットを厚くすることができる。このため、Ｎ
ｉのみのターゲットに比べてバナジウムを含むＮｉのタ
ーゲットは長い寿命を有し、ターゲットの交換回数が低
減し、生産性が向上する。また、バナジウムは低温では
ニッケルと金属間化合物を形成しないので、基体上にマ
グネトロンスパッタリングで形成された導体層がニッケ
ルのみの導体層と大差のない良好な半田付け性を有す
る。従って、ニッケルの特性を損わない導体層をマグネ
トロンスパッタリングで容易に得ることができる。
したものは非磁性体となる。非磁性体ターゲットの場合
には、ターゲットと磁石との相対的位置関係の制御が容
易になり、エロージョン領域の制御が容易になり、ま
た、ターゲットを厚くすることができる。このため、Ｎ
ｉのみのターゲットに比べてバナジウムを含むＮｉのタ
ーゲットは長い寿命を有し、ターゲットの交換回数が低
減し、生産性が向上する。また、バナジウムは低温では
ニッケルと金属間化合物を形成しないので、基体上にマ
グネトロンスパッタリングで形成された導体層がニッケ
ルのみの導体層と大差のない良好な半田付け性を有す
る。従って、ニッケルの特性を損わない導体層をマグネ
トロンスパッタリングで容易に得ることができる。
【０００７】
【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例に係わ
る半導体装置のニッケルを含む導体層の形成方法を説明
する。図１に示すように、マグネトロンスパッタリング
装置は、陰極１と陽極２と直流電源３と永久磁石６、７
とを備えている。陰極１は非磁性体金属円板であって、
非磁性体の環状導体４に支持され、電源３の一端に接続
されている。陰極１に対向配置された円板状陽極２は導
体から成る支持体５に支持され、電源３の他端に接続さ
れている。陰極１と陽極２との間には数百ボルトの直流
電圧が印加される。陰極１の上側に電子を閉じ込めるた
めの数百ガウスの磁界を形成するために円柱状の第１の
磁石６と円環状の第２の磁石７とヨーク８とが設けられ
ている。第１の磁石６はそのＮ極が陰極１の下面中央に
対向し、そのＳ極がヨーク（継鉄）８に対向するように
配置されている。第２の磁石７は第１の磁石６を囲むよ
うに配置され、そのＳ極が陰極１の下面に対向し、その
Ｎ極がヨーク８に対向している。第１及び第２の磁石
６、７とヨーク８とから成る磁界形成部はホルダ９に支
持され、ホルダ９と共にエロ−ジョン発生位置の制御の
ために移動可能である。１０は容器であって、陰極１、
陽極２、磁石６、７等を収容している。容器１０内を
１．０〜０．０１ｍｍＨｇ程度に減圧するために排気装
置１１が設けられ、更に陰極１及びこの近傍をほぼ常温
に冷却するための冷却装置（図示せず）が設けられてい
る。
る半導体装置のニッケルを含む導体層の形成方法を説明
する。図１に示すように、マグネトロンスパッタリング
装置は、陰極１と陽極２と直流電源３と永久磁石６、７
とを備えている。陰極１は非磁性体金属円板であって、
非磁性体の環状導体４に支持され、電源３の一端に接続
されている。陰極１に対向配置された円板状陽極２は導
体から成る支持体５に支持され、電源３の他端に接続さ
れている。陰極１と陽極２との間には数百ボルトの直流
電圧が印加される。陰極１の上側に電子を閉じ込めるた
めの数百ガウスの磁界を形成するために円柱状の第１の
磁石６と円環状の第２の磁石７とヨーク８とが設けられ
ている。第１の磁石６はそのＮ極が陰極１の下面中央に
対向し、そのＳ極がヨーク（継鉄）８に対向するように
配置されている。第２の磁石７は第１の磁石６を囲むよ
うに配置され、そのＳ極が陰極１の下面に対向し、その
Ｎ極がヨーク８に対向している。第１及び第２の磁石
６、７とヨーク８とから成る磁界形成部はホルダ９に支
持され、ホルダ９と共にエロ−ジョン発生位置の制御の
ために移動可能である。１０は容器であって、陰極１、
陽極２、磁石６、７等を収容している。容器１０内を
１．０〜０．０１ｍｍＨｇ程度に減圧するために排気装
置１１が設けられ、更に陰極１及びこの近傍をほぼ常温
に冷却するための冷却装置（図示せず）が設けられてい
る。
【０００８】半導体基体１２にＮｉを主成分とする半田
付け性の良い導体層を形成する時には、半導体基体１２
を陽極２の下面に固着する。また、円板状ターゲット
（蒸発源）１３を陰極１の上に配置し、容器１０内を減
圧状態及び冷却状態として電源３から陰極１と陽極２間
に数百ボルトの電圧を印加する。ターゲット１３は陰極
１に接触しているので、陰極として機能し、ターゲット
１３と半導体基体１２を伴なった陽極２との間にグロー
放電が発生し、ガスイオンによってターゲット１３が衝
撃され、ターゲット１３からたたき出された物質が基体
１２上に堆積する。このマグネトロンスパッタリングに
おいては、ターゲット１３の近傍に破線で示すように環
状に広がった磁力線１４が生じ、これによってターゲッ
ト１３の近くの電子が閉じ込められ、ターゲット１３の
表面が強く負電位にバイアスされ、プラズマを高密度に
発生させることができ、スパッタリング速度（堆積速
度）が速くなる。
付け性の良い導体層を形成する時には、半導体基体１２
を陽極２の下面に固着する。また、円板状ターゲット
（蒸発源）１３を陰極１の上に配置し、容器１０内を減
圧状態及び冷却状態として電源３から陰極１と陽極２間
に数百ボルトの電圧を印加する。ターゲット１３は陰極
１に接触しているので、陰極として機能し、ターゲット
１３と半導体基体１２を伴なった陽極２との間にグロー
放電が発生し、ガスイオンによってターゲット１３が衝
撃され、ターゲット１３からたたき出された物質が基体
１２上に堆積する。このマグネトロンスパッタリングに
おいては、ターゲット１３の近傍に破線で示すように環
状に広がった磁力線１４が生じ、これによってターゲッ
ト１３の近くの電子が閉じ込められ、ターゲット１３の
表面が強く負電位にバイアスされ、プラズマを高密度に
発生させることができ、スパッタリング速度（堆積速
度）が速くなる。
【０００９】ところで、本実施例では、ターゲット１３
として１００重量部のＮｉ（ニッケル）に対して６．１
重量部のＶ（バナジウム）添加した材料（Ｎｉ１００モ
ル％とＶ７モル％の組成の材料）から成る厚さ約５ｍｍ
の非磁性金属板を使用する。Ｎｉはキュリー温度が約３
７０℃であるので常温では強磁性体であるが、バナジウ
ムを約７モル％添加すると、キュリー温度が約０℃とな
り、常温及びマグネトロンスパッタリング装置の陰極１
の近傍の温度範囲では非磁性体となり、磁束が通り易く
なる。この様にＮｉ−Ｖターゲット１３を使用すると、
磁束が通り易いので、磁石６、７を比較的弱くし、また
ターゲット１３を厚く形成してもターゲット１３の上方
に良好に磁界を形成することができる。また、ターゲッ
ト１３が非磁性体であれば、ターゲット１３と磁石６、
７との相対的位置関係を容易に制御できる。従って、磁
力線１４の分布と特定の位置関係を有するように発生す
るエロージョンの溝１５の位置をターゲット１３と磁石
６、７との相対的位置関係の制御によって変えることが
でき、ターゲット１３の寿命を長くすることができる。
また、バナジウムを含むニッケルは非磁性体であるの
で、ターゲット１３を厚く形成しても差し支えない。従
って、これによってもターゲット１３の寿命が長くな
る。この結果、ターゲット１３の交換回数を低減して生
産性を向上させることができる。また、ニッケルとバナ
ジウムは低温では金属間化合物を形成せず、且つニッケ
ルに対してバラジウムが少量混入されているのみである
から、半導体基体１２にマグネトロンスパッタリングで
形成された導体層はほとんどニッケルと同一の特性を有
し、良好な半田付け特性を有する。なお、ニッケルを非
磁性体化するのみであれば、ニッケルにシリコン（Ｓ
ｉ）を添加しても非磁性体になる。しかし、Ｓｉは３０
０℃程度の低温でニッケルと反応してＮｉシリサイドを
形成する。従って、ニッケルにシリコンを混入したター
ゲット材料を使用してマグネトロンスパッタリングで形
成した導体層は半田付け性の悪い電極となる。また、Ｃ
ｕやＰｄをニッケルに添加しても非磁性体になるが、添
加量が多くなり、Ｎｉの良好な特性を失う。
として１００重量部のＮｉ（ニッケル）に対して６．１
重量部のＶ（バナジウム）添加した材料（Ｎｉ１００モ
ル％とＶ７モル％の組成の材料）から成る厚さ約５ｍｍ
の非磁性金属板を使用する。Ｎｉはキュリー温度が約３
７０℃であるので常温では強磁性体であるが、バナジウ
ムを約７モル％添加すると、キュリー温度が約０℃とな
り、常温及びマグネトロンスパッタリング装置の陰極１
の近傍の温度範囲では非磁性体となり、磁束が通り易く
なる。この様にＮｉ−Ｖターゲット１３を使用すると、
磁束が通り易いので、磁石６、７を比較的弱くし、また
ターゲット１３を厚く形成してもターゲット１３の上方
に良好に磁界を形成することができる。また、ターゲッ
ト１３が非磁性体であれば、ターゲット１３と磁石６、
７との相対的位置関係を容易に制御できる。従って、磁
力線１４の分布と特定の位置関係を有するように発生す
るエロージョンの溝１５の位置をターゲット１３と磁石
６、７との相対的位置関係の制御によって変えることが
でき、ターゲット１３の寿命を長くすることができる。
また、バナジウムを含むニッケルは非磁性体であるの
で、ターゲット１３を厚く形成しても差し支えない。従
って、これによってもターゲット１３の寿命が長くな
る。この結果、ターゲット１３の交換回数を低減して生
産性を向上させることができる。また、ニッケルとバナ
ジウムは低温では金属間化合物を形成せず、且つニッケ
ルに対してバラジウムが少量混入されているのみである
から、半導体基体１２にマグネトロンスパッタリングで
形成された導体層はほとんどニッケルと同一の特性を有
し、良好な半田付け特性を有する。なお、ニッケルを非
磁性体化するのみであれば、ニッケルにシリコン（Ｓ
ｉ）を添加しても非磁性体になる。しかし、Ｓｉは３０
０℃程度の低温でニッケルと反応してＮｉシリサイドを
形成する。従って、ニッケルにシリコンを混入したター
ゲット材料を使用してマグネトロンスパッタリングで形
成した導体層は半田付け性の悪い電極となる。また、Ｃ
ｕやＰｄをニッケルに添加しても非磁性体になるが、添
加量が多くなり、Ｎｉの良好な特性を失う。
【００１０】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） マグネトロンスパッタリング装置は、周知の２
重磁極電磁石のカソードを有するものであってもよい。
また、永久磁石６、７を電磁石とすることができる。 （２） 半導体基体１２の代りに別の電子回路部品の基
板等にＶを含むＮｉ導体層を形成することができる。 （３） ニッケルに対するバナジウムの添加量を導体層
半田付け性が阻害されない範囲で種々変えることができ
る。バナジウムはごく少量でもＮｉの非磁性体化に寄与
するので、この添加量は０よりも多く、約１０モル％以
下（約８．８重量％以下）の範囲とすることが望まし
い。 （４） ニッケルの特性を阻害しない範囲でターゲット
１３にバナジウム以外の物質を少量添加することができ
る。
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） マグネトロンスパッタリング装置は、周知の２
重磁極電磁石のカソードを有するものであってもよい。
また、永久磁石６、７を電磁石とすることができる。 （２） 半導体基体１２の代りに別の電子回路部品の基
板等にＶを含むＮｉ導体層を形成することができる。 （３） ニッケルに対するバナジウムの添加量を導体層
半田付け性が阻害されない範囲で種々変えることができ
る。バナジウムはごく少量でもＮｉの非磁性体化に寄与
するので、この添加量は０よりも多く、約１０モル％以
下（約８．８重量％以下）の範囲とすることが望まし
い。 （４） ニッケルの特性を阻害しない範囲でターゲット
１３にバナジウム以外の物質を少量添加することができ
る。
【図１】本発明の実施例に係わるマグネトロンスパッタ
リング装置を示す断面図である。
リング装置を示す断面図である。
１ 陰極 ２ 陽極 ６、７ 磁石 １２ 半導体基体 １３ ターゲット
Claims (1)
- 【請求項１】 ニッケル又はニッケルを主成分とする材
料に対してバナジウムを添加して非磁性体化した材料を
ターゲットとして使用してマグネトロンスパッタリング
法によって基体上に前記ターゲットと実質的に同一材料
の導体層を形成することを特徴とする導体層の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20708697A JPH1136065A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | ニッケルを主成分とする導体層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20708697A JPH1136065A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | ニッケルを主成分とする導体層の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1136065A true JPH1136065A (ja) | 1999-02-09 |
Family
ID=16533973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20708697A Pending JPH1136065A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | ニッケルを主成分とする導体層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1136065A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1997
- 1997-07-16 JP JP20708697A patent/JPH1136065A/ja active Pending
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