W‑Ti溅射靶的制作方法

本发明涉及一种例如在安装半导体元件时使用的凸块与接地电极之间，作为防止彼此的元素扩散的扩散防止层形成W-Ti膜的W-Ti溅射靶。

本申请主张基于2014年10月8日于日本申请的专利申请2014-207343号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术：

以往，将半导体芯片安装到基板时，例如在Al电极或Cu电极上形成Au凸块或焊锡凸块等。

在此，例如在Al电极与Au凸块直接接触的情况下，因Al与Au彼此扩散而导致形成Al与Au的金属间化合物，可能会使电阻上升或粘附性下降。并且，例如在Cu电极与焊锡凸块直接接触的情况下，因Cu与焊锡中的Sn彼此扩散而导致形成Cu与Sn的金属间化合物，可能会使电阻上升或粘附性下降。

因此，例如使用专利文献1、2中公开的W-Ti溅射靶，在接地电极与凸块之间作为防止彼此的元素扩散的扩散防止层形成W-Ti膜。

另外，专利文献1、2中记载的W-Ti溅射靶分别通过粉末烧结法制造。

在此，在接地电极与凸块之间作为扩散防止层形成W-Ti膜时，在接地电极的整个面形成W-Ti膜之后形成凸块，并通过蚀刻去除没有形成凸块的区域的W-Ti膜。但是，由于蚀刻速度非常迟缓，因此存在该W-Ti膜的生产效率较差的问题。

因此，专利文献3中公开有使用微量添加Fe的W-Ti溅射靶，从而使所形成的W-Ti膜中含有Fe，并能够改善蚀刻速度的技术。

专利文献1：日本专利第2606946号公报

专利文献2：日本特开平05-295531号公报

专利文献3：日本专利第4747368号公报

然而，如上所述通过在W-Ti膜中微量添加Fe而其蚀刻速度得到改善，但是在W-Ti膜的Fe浓度产生偏差的情况下，会导致蚀刻速度在W-Ti膜内局部变化，从而可能无法进行均匀的蚀刻。

因此，期待一种能够形成Fe浓度的偏差较小且蚀刻速度均匀的W-Ti膜的W-Ti溅射靶。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够形成Fe浓度的偏差较小且蚀刻速度均匀的W-Ti膜的W-Ti溅射靶。

为了解决上述课题，作为本发明的一方式的W-Ti溅射靶的特征在于，具有如下组成：含有5质量％以上且20质量％以下的范围内的Ti及25质量ppm以上且100质量ppm以下的范围内的Fe，且余量由W及不可避免的杂质构成，在靶面内的多处测定Fe浓度，并将所测定的Fe浓度的最大值设为Fe_max，将Fe浓度的最小值设为Fe_min的情况下，满足如下关系式：

(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)≤0.25。

如此构成的本发明的W-Ti溅射靶中，由于含有25质量ppm以上且100质量ppm以下的范围内的Fe，因此能够改善所形成的W-Ti膜的蚀刻速度。

而且，在靶面内的多处测定Fe浓度，所测定的Fe浓度的最大值(Fe_max)与Fe浓度的最小值(Fe_min)满足上述关系式，因此靶面内的Fe浓度的偏差得到抑制。因此，能够形成Fe浓度的偏差较小且蚀刻速度均匀的W-Ti膜。

如上所述，根据本发明可提供一种能够形成Fe浓度的偏差较小且蚀刻速度均匀的W-Ti膜的W-Ti溅射靶。

附图说明

图1为表示本发明的一实施方式所涉及的W-Ti溅射靶的制造方法的流程图。

图2为表示靶面呈圆形的W-Ti溅射靶的靶面中的Fe浓度的测定位置的说明图。

图3为表示靶面呈矩形的W-Ti溅射靶的靶面中的Fe浓度的测定位置的说明图。

图4为说明实施例中测定形成于基板上的W-Ti膜的蚀刻速度的部位的说明图。

具体实施方式

以下，参考附图对作为本发明的实施方式的W-Ti溅射靶进行说明。

本实施方式所涉及的W-Ti溅射靶例如在为了将液晶驱动IC接合到COF带，而通过溅射在形成于液晶驱动IC上的Au凸块与Al焊垫部(接地电极)之间作为扩散防止层形成W-Ti膜时使用。

本实施方式所涉及的W-Ti溅射靶具有如下组成：含有5质量％以上且20质量％以下的范围内的Ti及25质量ppm以上且100质量ppm以下的范围内的Fe，且余量由W及不可避免的杂质构成。

而且，在靶面内的多处测定Fe浓度，并将所测定的Fe浓度的最大值设为Fe_max，将Fe浓度的最小值设为Fe_min的情况下，满足如下关系：

(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)≤0.25

以下，对如上规定成分组成的理由进行说明。

＜Ti：5质量％以上且20质量％以下＞

在W-Ti溅射靶中的Ti含量小于5质量％的情况下，可能使所形成的W-Ti膜与接地电极的粘附性下降。另一方面，在W-Ti溅射靶中的Ti含量超过20质量％的情况下，会导致所形成的W-Ti膜的电阻上升，并且可能无法通过所形成的W-Ti膜充分防止构成凸块的元素(本实施方式中为Au)与构成接地电极的元素(本实施方式中为Al)彼此的扩散。

因此，在本实施方式中，将W-Ti溅射靶中的Ti的含量规定在5质量％以上且20质量％以下的范围内。另外，Ti的含量的下限优选设为7质量％以上，更优选设为9质量％以上。并且，Ti的含量的上限优选设为15质量％以下，更优选设为13质量％以下。

＜Fe：25质量ppm以上且100质量ppm以下＞

在W-Ti溅射靶中的Fe的含量小于25质量ppm的情况下，可能无法充分改善所形成的W-Ti膜的蚀刻速度。另一方面，在W-Ti溅射靶中的Fe的含量超过100质量ppm的情况下，可能无法通过所形成的W-Ti膜充分防止构成凸块的元素(本实施方式中为Au)与构成接地电极的元素(本实施方式中为Al)的彼此的扩散。

因此，本实施方式中，将W-Ti溅射靶中的Fe的含量规定在25质量ppm以上且100质量ppm以下的范围内。

另外，Fe的含量的下限优选设为30质量ppm以上，进一步优选设为35质量ppm以上。并且，Fe的含量的上限优选设为75质量ppm以下，进一步优选设为50质量ppm以下。

＜(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)≤0.25＞

在使用本实施方式的W-Ti溅射靶形成W-Ti膜的情况下，各个原子从W-Ti溅射靶的整个靶面溅射出来而形成膜。

在此，在靶面内的多处测定Fe浓度且所测定的Fe浓度的最大值(Fe_max)与Fe浓度的最小值(Fe_min)满足上述关系式的情况下，在靶面内Fe浓度的偏差变小。因此，使用该W-Ti溅射靶而形成的W-Ti膜的Fe浓度的偏差也变小，且蚀刻速度变得均匀。

另外，(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)优选设为0.2以下，更优选设为0.15以下。另外(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)越低越好，但极度降低(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)会导致成本的增加。因此，(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)可以为0.005以上。

在此，本实施方式中，在W-Ti溅射靶的靶面呈圆形的情况下，如图2所示，在圆的中心(1)及通过圆的中心并相互正交的2条直线上的外周部分(2)、(3)、(4)、(5)这5个点测定Fe浓度，并求出上述Fe浓度的最大值(Fe_max)与Fe浓度的最小值(Fe_min)。外周部分(2)、(3)、(4)、(5)例如可以是从靶的周缘向中心侧约为10mm的位置。

并且，在W-Ti溅射靶的靶面呈矩形的情况下，如图3所示，在对角线正交的交点(1)及各对角线上的角部(2)、(3)、(4)、(5)这5个点测定Fe浓度，并求出上述Fe浓度的最大值(Fe_max)与Fe浓度的最小值(Fe_min)。角部(2)、(3)、(4)、(5)例如可以是从顶点向交点侧约为10mm的位置。

Fe浓度的测定部位个数可以是5个点以上且20个点以下。该情况下，测定部位可以是靶中心点、从通过其中心的直线与靶外周缘的交点向中心侧约为10mm的点。

接着，参考图1的流程图对制造本实施方式所涉及的W-Ti溅射靶的一实施方式进行说明。

如图1所示，本实施方式所涉及的W-Ti溅射靶的制造方法具备：混合粉碎工序S01，混合粉碎以规定的配料量进行配料的原料粉；烧结工序S02，加热混合粉碎的原料粉而烧结；及加工工序S03，对所获烧结体进行加工。

首先，作为原料粉，准备Ti粉末、W粉末及Fe粉末。在此，作为Ti粉末，优选使用纯度为99.999质量％以上、平均粒径为1μm以上且40μm以下的粉末。并且，作为W粉末，优选使用纯度为99.999质量％以上、平均粒径为0.5μm以上且20μm以下的粉末。此外，作为Fe粉末，优选使用纯度为99.999质量％以上、平均粒径为75μm以上且150μm以下的粉末。

＜混合粉碎工序S01＞

对这些原料粉进行称量，使它们成为含有5质量％以上且20质量％以下范围内的Ti及25质量ppm以上且100质量ppm以下范围内的Fe，且余量由W及不可避免的杂质构成的组成，并且混合粉碎该原料粉。本实施方式中，用球磨机混合已称量的原料粉，接着利用硬质合金制球，通过磨碎机装置进行混合粉碎。

通过该混合粉碎工序S01，Fe粉末被粉碎成平均粒径为10μm以下。

＜烧结工序S02＞

接着，在真空或惰性气体气氛中或还原气氛中对如上混合粉碎的原料粉(混合粉)进行烧结。该烧结工序S02中，粉碎成平均粒径为10μm以下的Fe粉末均匀地扩散到W中。

在此，烧结工序中的烧结温度优选根据待制造的W-Ti合金的熔点Tm设定。

该烧结工序S02中，作为烧结方法，能够应用常压烧结、热压、热等静压成型。

本实施方式中，向石墨制模具填充原料粉(混合粉)，通过将压力设为10MPa以上且60MPa以下、将温度设为1000℃以上且1500℃的真空热压进行了烧结。

＜加工工序S03＞

对在烧结工序S02中获得的烧结体实施切削加工或磨削加工，从而加工成规定形状的溅射靶。

通过如上工序，制造出作为本实施方式的W-Ti溅射靶。关于该W-Ti溅射靶，将In作为焊锡，接合在Cu或SUS(不锈钢)或由其他金属(例如Mo)构成的垫板上而使用。

根据如上构成的作为本实施方式的W-Ti溅射靶，由于含有25质量ppm以上且100质量ppm以下范围内的Fe，因此能够改善所形成的W-Ti膜的蚀刻速度。

而且，在靶面内的多处测定Fe浓度，且所测定的Fe浓度的最大值(Fe_max)与Fe浓度的最小值(Fe_min)满足(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)≤0.25这一关系式，因此靶面内的Fe浓度的偏差得到抑制。因此，能够形成Fe浓度的偏差较小且蚀刻速度均匀的W-Ti膜。

并且，本实施方式中，通过混合粉碎Ti粉末、W粉末及Fe粉末，烧结前的Fe粉末的粒径成为10μm以下，因此在烧结时，能够使Fe粒子在成为母相的W中均匀地扩散，且能够使Fe均匀地分散到整个烧结体。烧结前的Fe粉末的粒径优选为5μm以下，更优选为2μm以下，但并不限于此。并且，烧结前的Fe粉末的粒径越小越好，但极度减小烧结前的Fe粉末的粒径会导致成本的增加。因此，烧结前的Fe粉末的粒径可以是0.1μm以上。

另外，在直接使用50μm以下的粒子占整体的50％以上的微细的Fe粉末的情况下，需要将其视为危险物来操作，但本实施方式中，将平均粒径为75μm以上且150μm以下的Fe粉末与其他原料粉(Ti粉末、W粉末)一起混合粉碎，从而将粒径设为10μm以下，此外Fe粉末的比率足够低，因此容易操作。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于此，在不脱离本发明的技术思想的范围内能够适当变更。

例如，本实施方式中，对利用磨碎机装置混合粉碎原料粉的方式进行了说明，但并不限于此，也可以通过其他方法混合粉碎原料粉。

另外，作为混合粉碎原料粉的方法，可举出行星球磨机、振动球磨机等。

作为W-Ti溅射靶中的不可避免的杂质，可举出Na、K、Ca、Ni、Cr、Mn等。这些不可避免的杂质优选总计为0.01质量％以下，但并不限于此。

实施例

以下，对评价本发明所涉及的W-Ti溅射靶的作用效果的评价测试的结果进行说明。

＜本发明例＞

作为原料粉末，准备纯度为99.999质量％且平均粒径为15μm的Ti粉末、纯度为99.999质量％且平均粒径为1μm的W粉末及纯度为99.999质量％且平均粒径为100μm的Fe粉末，并以成为如表1所示的组成的方式对Ti粉末、Fe粉末及W粉末进行了称量。

称量的Ti粉末、Fe粉末及W粉末中，将W粉末和Fe粉末与直径约为5mm的硬质合金制球一起投入到磨碎机装置(NIPPON COKE&ENGINEERING CO.,LTD.的MA1D)，并以转速300ppm的条件在Ar气氛下实施1小时的混合粉碎。另外，为了防止在粉碎混合时来自容器的杂质混入，在该磨碎机的混合容器的内侧，实施了W箔的内衬。在此，将硬质合金制球的投入重量设为W粉末和Fe粉末的投入重量的约10倍。

通过滚动球磨机装置对混合粉碎的W粉末及Fe粉末及Ti粉末进行混合，从而获得混合粉末。在此，利用EPMA装置观察烧结前的混合粉末，并通过特征X射线的面分析图像确定Fe粒子，并确认了其粒径。在表1中示出该粒子粒径。检测出的Fe粒子均具有小于10μm的粒径。

将所获混合粉末填充到石墨制模具，在压力：15MPa、温度：1200℃、保持3小时的条件下通过真空热压，从而制作热压烧结体，并对所获得热压烧结体进行机械加工，制作出了具有直径：152.4mm、厚度：6mm的本发明例的W-Ti溅射靶。

＜比较例＞

作为原料粉末，准备纯度为99.999质量％且平均粒径为15μm的Ti粉末、纯度为99.999质量％且平均粒径为1μm的W粉末及纯度为99.999质量％且平均粒径为100μm的Fe粉末，并以成为表1所示的组成的方式对Ti粉末、Fe粉末及W粉末进行了称量。

通过滚动球磨机装置对称量的Ti粉末、Fe粉末及W粉末进行混合，以获得混合粉末。即，比较例中，未实施原料粉的粉碎。在此，利用EPMA装置观察烧结前的混合粉末，通过特征X射线的面分析图像确定Fe粒子，并确认了其粒径。在表1示出该粒径。检测出的Fe粒子大致具有将表1所示的值作为最大值的粒径。

将所获混合粉末填充到石墨制模具中，在压力：15MPa、温度：1200℃、保持3小时的条件下进行真空热压，从而制作热压烧结体。对所获热压烧结体进行机械加工，制作出了具有直径：152.4mm、厚度：6mm的比较例的W-Ti溅射靶。

＜靶面内的Fe浓度＞

在所获W-Ti溅射靶的靶面为圆形(圆形靶)的情况下，如图2所示，从圆的中心(1)及通过中心并相互正交的2条直线上的距离外周约为10mm的位置(2)、(3)、(4)、(5)的这5点使用硬质合金制的钻头采集组成分析用样本。

并且，在所获W-Ti溅射靶的靶面为矩形(方型靶)的情况下，如图3所示，从对角线交叉的交点(1)及各对角线上的距离角部约为10mm的位置(2)、(3)、(4)、(5)的这5点使用硬质合金制的钻头采集组成分析用样本。

通过ICP发射光谱分析法分析了这些样本的Fe浓度。在表2示出测定结果。

＜W-Ti膜的形成＞

接着，将上述本发明例及比较例的W-Ti溅射靶焊接到无氧铜制的垫板，将其安装到溅射装置(株式会社爱发科制SIH-450H)，且在以下条件下实施了溅射成膜。

基板：直径100mm的Si基板

极限真空度：＜5×10^-5Pa

基板与靶的距离：70mm

功率：直流600W

气体压力：Ar 1.0Pa

基板加热：无

膜厚：300nm

＜W-Ti膜的蚀刻速度评价＞

在如此获得的直径100mm的Si基板中，从如图4所示的三个部位的位置切出20mm方形样本。进一步，将该样本切割成为10mm×20mm的两个部分，将切割的一侧样本在通过恒温水槽设定为液温30℃的31体积％过氧化氢水中浸渍5分钟。从过氧化氢水取出之后，用纯净水充分清洗，进一步利用干燥空气吹干所附着的纯净水液滴，使样本干燥。

利用场发射式扫描电子显微镜(FE-SEM：Hitachi High-Technologies Corporation制SU-70)观察该样本的未在过氧化氢水中浸渍的一侧与浸渍侧这两侧，并测定W-Ti膜的膜厚。求出在过氧化氢水中浸渍的一侧与未浸渍侧的膜厚差，该膜厚差除以浸渍时间(5分钟)，计算出了直径100mm的基板的各位置上的蚀刻速度。在表3示出该结果。

[表1]

[表2]

※Fe浓度的偏差：(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)

Fe_max：靶面内的Fe浓度最大值

Fe_min：靶面内的Fe浓度最小值

[表3]

比较例1-6中，如表2所示，确认到靶面内的Fe浓度的偏差变大。靶面内的Fe浓度的偏差之所以变大，推测其原因在于未进行原料粉的粉碎就利用粒径较大的Fe粒子进行了烧结。

尤其，在Fe浓度较低的比较例2、5中，Fe浓度局部变低，且Fe浓度的最大差值也变大。

在使用该比较例1-6的W-Ti溅射靶形成的比较例11-16的W-Ti膜中，确认到蚀刻速度不均匀。

并且，在使用Fe浓度较低的比较例2、5的W-Ti溅射靶形成的比较例12、15的W-Ti膜中，局部确认到蚀刻速度变得非常慢。

而在本发明例1-6中，确认到靶面内的Fe浓度的偏差变小。靶面内的Fe浓度的偏差之所变小，推测其原因在于通过进行原料粉的混合粉碎，从而使用粒径较小的Fe粒子来进行了烧结。

并且，在Fe浓度较低的本发明例2、5和Fe浓度较高的本发明例3、6中，Fe浓度的偏差也较小且稳定。

在使用该本发明例1-6的W-Ti溅射靶形成的本发明例11-16的W-Ti膜中，确认到蚀刻速度均匀。

尤其，在使用Fe浓度较低的本发明例2、5的W-Ti溅射靶形成的本发明例12、15的W-Ti膜中，也在W-Ti膜中可靠地添加有Fe，且蚀刻速度稳定。

并且，在使用Fe浓度较高的本发明例3、6的W-Ti溅射靶形成的本发明例13、16的W-Ti膜中，蚀刻速度的偏差也充分得到抑制。

从以上确认实验的结果确认到，根据本发明例，能够形成Fe浓度的偏差较小且蚀刻速度均匀的W-Ti膜。

产业上的可利用性

根据本发明的W-Ti溅射靶，能够形成Fe浓度的偏差较小且蚀刻速度均匀的W-Ti膜。本发明的W-Ti溅射靶适合于例如在安装半导体元件时使用的凸块与接地电极之间，形成作为防止彼此的元素的扩散的扩散防止层的W-Ti膜。