本發(fā)明涉及一種例如在安裝半導體元件時使用的凸塊與接地電極之間，作為防止彼此的元素擴散的擴散防止層形成W-Ti膜的W-Ti濺射靶。

本申請主張基于2014年10月8日于日本申請的專利申請2014-207343號的優(yōu)先權，并將其內(nèi)容援用于此。

背景技術：

以往，將半導體芯片安裝到基板時，例如在Al電極或Cu電極上形成Au凸塊或焊錫凸塊等。

在此，例如在Al電極與Au凸塊直接接觸的情況下，因Al與Au彼此擴散而導致形成Al與Au的金屬間化合物，可能會使電阻上升或粘附性下降。并且，例如在Cu電極與焊錫凸塊直接接觸的情況下，因Cu與焊錫中的Sn彼此擴散而導致形成Cu與Sn的金屬間化合物，可能會使電阻上升或粘附性下降。

因此，例如使用專利文獻1、2中公開的W-Ti濺射靶，在接地電極與凸塊之間作為防止彼此的元素擴散的擴散防止層形成W-Ti膜。

另外，專利文獻1、2中記載的W-Ti濺射靶分別通過粉末燒結(jié)法制造。

在此，在接地電極與凸塊之間作為擴散防止層形成W-Ti膜時，在接地電極的整個面形成W-Ti膜之后形成凸塊，并通過蝕刻去除沒有形成凸塊的區(qū)域的W-Ti膜。但是，由于蝕刻速度非常遲緩，因此存在該W-Ti膜的生產(chǎn)效率較差的問題。

因此，專利文獻3中公開有使用微量添加Fe的W-Ti濺射靶，從而使所形成的W-Ti膜中含有Fe，并能夠改善蝕刻速度的技術。

專利文獻1：日本專利第2606946號公報

專利文獻2：日本特開平05-295531號公報

專利文獻3：日本專利第4747368號公報

然而，如上所述通過在W-Ti膜中微量添加Fe而其蝕刻速度得到改善，但是在W-Ti膜的Fe濃度產(chǎn)生偏差的情況下，會導致蝕刻速度在W-Ti膜內(nèi)局部變化，從而可能無法進行均勻的蝕刻。

因此，期待一種能夠形成Fe濃度的偏差較小且蝕刻速度均勻的W-Ti膜的W-Ti濺射靶。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠形成Fe濃度的偏差較小且蝕刻速度均勻的W-Ti膜的W-Ti濺射靶。

為了解決上述課題，作為本發(fā)明的一方式的W-Ti濺射靶的特征在于，具有如下組成：含有5質(zhì)量％以上且20質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)的Ti及25質(zhì)量ppm以上且100質(zhì)量ppm以下的范圍內(nèi)的Fe，且余量由W及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，在靶面內(nèi)的多處測定Fe濃度，并將所測定的Fe濃度的最大值設為Fe_max，將Fe濃度的最小值設為Fe_min的情況下，滿足如下關系式：

(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)≤0.25。

如此構(gòu)成的本發(fā)明的W-Ti濺射靶中，由于含有25質(zhì)量ppm以上且100質(zhì)量ppm以下的范圍內(nèi)的Fe，因此能夠改善所形成的W-Ti膜的蝕刻速度。

而且，在靶面內(nèi)的多處測定Fe濃度，所測定的Fe濃度的最大值(Fe_max)與Fe濃度的最小值(Fe_min)滿足上述關系式，因此靶面內(nèi)的Fe濃度的偏差得到抑制。因此，能夠形成Fe濃度的偏差較小且蝕刻速度均勻的W-Ti膜。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明可提供一種能夠形成Fe濃度的偏差較小且蝕刻速度均勻的W-Ti膜的W-Ti濺射靶。

附圖說明

圖1為表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的W-Ti濺射靶的制造方法的流程圖。

圖2為表示靶面呈圓形的W-Ti濺射靶的靶面中的Fe濃度的測定位置的說明圖。

圖3為表示靶面呈矩形的W-Ti濺射靶的靶面中的Fe濃度的測定位置的說明圖。

圖4為說明實施例中測定形成于基板上的W-Ti膜的蝕刻速度的部位的說明圖。

具體實施方式

以下，參考附圖對作為本發(fā)明的實施方式的W-Ti濺射靶進行說明。

本實施方式所涉及的W-Ti濺射靶例如在為了將液晶驅(qū)動IC接合到COF帶，而通過濺射在形成于液晶驅(qū)動IC上的Au凸塊與Al焊墊部(接地電極)之間作為擴散防止層形成W-Ti膜時使用。

本實施方式所涉及的W-Ti濺射靶具有如下組成：含有5質(zhì)量％以上且20質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)的Ti及25質(zhì)量ppm以上且100質(zhì)量ppm以下的范圍內(nèi)的Fe，且余量由W及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。

而且，在靶面內(nèi)的多處測定Fe濃度，并將所測定的Fe濃度的最大值設為Fe_max，將Fe濃度的最小值設為Fe_min的情況下，滿足如下關系：

(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)≤0.25

以下，對如上規(guī)定成分組成的理由進行說明。

＜Ti：5質(zhì)量％以上且20質(zhì)量％以下＞

在W-Ti濺射靶中的Ti含量小于5質(zhì)量％的情況下，可能使所形成的W-Ti膜與接地電極的粘附性下降。另一方面，在W-Ti濺射靶中的Ti含量超過20質(zhì)量％的情況下，會導致所形成的W-Ti膜的電阻上升，并且可能無法通過所形成的W-Ti膜充分防止構(gòu)成凸塊的元素(本實施方式中為Au)與構(gòu)成接地電極的元素(本實施方式中為Al)彼此的擴散。

因此，在本實施方式中，將W-Ti濺射靶中的Ti的含量規(guī)定在5質(zhì)量％以上且20質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)。另外，Ti的含量的下限優(yōu)選設為7質(zhì)量％以上，更優(yōu)選設為9質(zhì)量％以上。并且，Ti的含量的上限優(yōu)選設為15質(zhì)量％以下，更優(yōu)選設為13質(zhì)量％以下。

＜Fe：25質(zhì)量ppm以上且100質(zhì)量ppm以下＞

在W-Ti濺射靶中的Fe的含量小于25質(zhì)量ppm的情況下，可能無法充分改善所形成的W-Ti膜的蝕刻速度。另一方面，在W-Ti濺射靶中的Fe的含量超過100質(zhì)量ppm的情況下，可能無法通過所形成的W-Ti膜充分防止構(gòu)成凸塊的元素(本實施方式中為Au)與構(gòu)成接地電極的元素(本實施方式中為Al)的彼此的擴散。

因此，本實施方式中，將W-Ti濺射靶中的Fe的含量規(guī)定在25質(zhì)量ppm以上且100質(zhì)量ppm以下的范圍內(nèi)。

另外，F(xiàn)e的含量的下限優(yōu)選設為30質(zhì)量ppm以上，進一步優(yōu)選設為35質(zhì)量ppm以上。并且，F(xiàn)e的含量的上限優(yōu)選設為75質(zhì)量ppm以下，進一步優(yōu)選設為50質(zhì)量ppm以下。

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

在使用本實施方式的W-Ti濺射靶形成W-Ti膜的情況下，各個原子從W-Ti濺射靶的整個靶面濺射出來而形成膜。

在此，在靶面內(nèi)的多處測定Fe濃度且所測定的Fe濃度的最大值(Fe_max)與Fe濃度的最小值(Fe_min)滿足上述關系式的情況下，在靶面內(nèi)Fe濃度的偏差變小。因此，使用該W-Ti濺射靶而形成的W-Ti膜的Fe濃度的偏差也變小，且蝕刻速度變得均勻。

另外，(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)優(yōu)選設為0.2以下，更優(yōu)選設為0.15以下。另外(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)越低越好，但極度降低(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)會導致成本的增加。因此，(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)可以為0.005以上。

在此，本實施方式中，在W-Ti濺射靶的靶面呈圓形的情況下，如圖2所示，在圓的中心(1)及通過圓的中心并相互正交的2條直線上的外周部分(2)、(3)、(4)、(5)這5個點測定Fe濃度，并求出上述Fe濃度的最大值(Fe_max)與Fe濃度的最小值(Fe_min)。外周部分(2)、(3)、(4)、(5)例如可以是從靶的周緣向中心側(cè)約為10mm的位置。

并且，在W-Ti濺射靶的靶面呈矩形的情況下，如圖3所示，在對角線正交的交點(1)及各對角線上的角部(2)、(3)、(4)、(5)這5個點測定Fe濃度，并求出上述Fe濃度的最大值(Fe_max)與Fe濃度的最小值(Fe_min)。角部(2)、(3)、(4)、(5)例如可以是從頂點向交點側(cè)約為10mm的位置。

Fe濃度的測定部位個數(shù)可以是5個點以上且20個點以下。該情況下，測定部位可以是靶中心點、從通過其中心的直線與靶外周緣的交點向中心側(cè)約為10mm的點。

接著，參考圖1的流程圖對制造本實施方式所涉及的W-Ti濺射靶的一實施方式進行說明。

如圖1所示，本實施方式所涉及的W-Ti濺射靶的制造方法具備：混合粉碎工序S01，混合粉碎以規(guī)定的配料量進行配料的原料粉；燒結(jié)工序S02，加熱混合粉碎的原料粉而燒結(jié)；及加工工序S03，對所獲燒結(jié)體進行加工。

首先，作為原料粉，準備Ti粉末、W粉末及Fe粉末。在此，作為Ti粉末，優(yōu)選使用純度為99.999質(zhì)量％以上、平均粒徑為1μm以上且40μm以下的粉末。并且，作為W粉末，優(yōu)選使用純度為99.999質(zhì)量％以上、平均粒徑為0.5μm以上且20μm以下的粉末。此外，作為Fe粉末，優(yōu)選使用純度為99.999質(zhì)量％以上、平均粒徑為75μm以上且150μm以下的粉末。

＜混合粉碎工序S01＞

對這些原料粉進行稱量，使它們成為含有5質(zhì)量％以上且20質(zhì)量％以下范圍內(nèi)的Ti及25質(zhì)量ppm以上且100質(zhì)量ppm以下范圍內(nèi)的Fe，且余量由W及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的組成，并且混合粉碎該原料粉。本實施方式中，用球磨機混合已稱量的原料粉，接著利用硬質(zhì)合金制球，通過磨碎機裝置進行混合粉碎。

通過該混合粉碎工序S01，F(xiàn)e粉末被粉碎成平均粒徑為10μm以下。

＜燒結(jié)工序S02＞

接著，在真空或惰性氣體氣氛中或還原氣氛中對如上混合粉碎的原料粉(混合粉)進行燒結(jié)。該燒結(jié)工序S02中，粉碎成平均粒徑為10μm以下的Fe粉末均勻地擴散到W中。

在此，燒結(jié)工序中的燒結(jié)溫度優(yōu)選根據(jù)待制造的W-Ti合金的熔點Tm設定。

該燒結(jié)工序S02中，作為燒結(jié)方法，能夠應用常壓燒結(jié)、熱壓、熱等靜壓成型。

本實施方式中，向石墨制模具填充原料粉(混合粉)，通過將壓力設為10MPa以上且60MPa以下、將溫度設為1000℃以上且1500℃的真空熱壓進行了燒結(jié)。

＜加工工序S03＞

對在燒結(jié)工序S02中獲得的燒結(jié)體實施切削加工或磨削加工，從而加工成規(guī)定形狀的濺射靶。

通過如上工序，制造出作為本實施方式的W-Ti濺射靶。關于該W-Ti濺射靶，將In作為焊錫，接合在Cu或SUS(不銹鋼)或由其他金屬(例如Mo)構(gòu)成的墊板上而使用。

根據(jù)如上構(gòu)成的作為本實施方式的W-Ti濺射靶，由于含有25質(zhì)量ppm以上且100質(zhì)量ppm以下范圍內(nèi)的Fe，因此能夠改善所形成的W-Ti膜的蝕刻速度。

而且，在靶面內(nèi)的多處測定Fe濃度，且所測定的Fe濃度的最大值(Fe_max)與Fe濃度的最小值(Fe_min)滿足(Fe_max-Fe_min)/(Fe_max+Fe_min)≤0.25這一關系式，因此靶面內(nèi)的Fe濃度的偏差得到抑制。因此，能夠形成Fe濃度的偏差較小且蝕刻速度均勻的W-Ti膜。

并且，本實施方式中，通過混合粉碎Ti粉末、W粉末及Fe粉末，燒結(jié)前的Fe粉末的粒徑成為10μm以下，因此在燒結(jié)時，能夠使Fe粒子在成為母相的W中均勻地擴散，且能夠使Fe均勻地分散到整個燒結(jié)體。燒結(jié)前的Fe粉末的粒徑優(yōu)選為5μm以下，更優(yōu)選為2μm以下，但并不限于此。并且，燒結(jié)前的Fe粉末的粒徑越小越好，但極度減小燒結(jié)前的Fe粉末的粒徑會導致成本的增加。因此，燒結(jié)前的Fe粉末的粒徑可以是0.1μm以上。

另外，在直接使用50μm以下的粒子占整體的50％以上的微細的Fe粉末的情況下，需要將其視為危險物來操作，但本實施方式中，將平均粒徑為75μm以上且150μm以下的Fe粉末與其他原料粉(Ti粉末、W粉末)一起混合粉碎，從而將粒徑設為10μm以下，此外Fe粉末的比率足夠低，因此容易操作。

以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本發(fā)明并不限于此，在不脫離本發(fā)明的技術思想的范圍內(nèi)能夠適當變更。

例如，本實施方式中，對利用磨碎機裝置混合粉碎原料粉的方式進行了說明，但并不限于此，也可以通過其他方法混合粉碎原料粉。

另外，作為混合粉碎原料粉的方法，可舉出行星球磨機、振動球磨機等。

作為W-Ti濺射靶中的不可避免的雜質(zhì)，可舉出Na、K、Ca、Ni、Cr、Mn等。這些不可避免的雜質(zhì)優(yōu)選總計為0.01質(zhì)量％以下，但并不限于此。

實施例

以下，對評價本發(fā)明所涉及的W-Ti濺射靶的作用效果的評價測試的結(jié)果進行說明。

＜本發(fā)明例＞

作為原料粉末，準備純度為99.999質(zhì)量％且平均粒徑為15μm的Ti粉末、純度為99.999質(zhì)量％且平均粒徑為1μm的W粉末及純度為99.999質(zhì)量％且平均粒徑為100μm的Fe粉末，并以成為如表1所示的組成的方式對Ti粉末、Fe粉末及W粉末進行了稱量。

稱量的Ti粉末、Fe粉末及W粉末中，將W粉末和Fe粉末與直徑約為5mm的硬質(zhì)合金制球一起投入到磨碎機裝置(NIPPON COKE&ENGINEERING CO.,LTD.的MA1D)，并以轉(zhuǎn)速300ppm的條件在Ar氣氛下實施1小時的混合粉碎。另外，為了防止在粉碎混合時來自容器的雜質(zhì)混入，在該磨碎機的混合容器的內(nèi)側(cè)，實施了W箔的內(nèi)襯。在此，將硬質(zhì)合金制球的投入重量設為W粉末和Fe粉末的投入重量的約10倍。

通過滾動球磨機裝置對混合粉碎的W粉末及Fe粉末及Ti粉末進行混合，從而獲得混合粉末。在此，利用EPMA裝置觀察燒結(jié)前的混合粉末，并通過特征X射線的面分析圖像確定Fe粒子，并確認了其粒徑。在表1中示出該粒子粒徑。檢測出的Fe粒子均具有小于10μm的粒徑。

將所獲混合粉末填充到石墨制模具，在壓力：15MPa、溫度：1200℃、保持3小時的條件下通過真空熱壓，從而制作熱壓燒結(jié)體，并對所獲得熱壓燒結(jié)體進行機械加工，制作出了具有直徑：152.4mm、厚度：6mm的本發(fā)明例的W-Ti濺射靶。

＜比較例＞

作為原料粉末，準備純度為99.999質(zhì)量％且平均粒徑為15μm的Ti粉末、純度為99.999質(zhì)量％且平均粒徑為1μm的W粉末及純度為99.999質(zhì)量％且平均粒徑為100μm的Fe粉末，并以成為表1所示的組成的方式對Ti粉末、Fe粉末及W粉末進行了稱量。

通過滾動球磨機裝置對稱量的Ti粉末、Fe粉末及W粉末進行混合，以獲得混合粉末。即，比較例中，未實施原料粉的粉碎。在此，利用EPMA裝置觀察燒結(jié)前的混合粉末，通過特征X射線的面分析圖像確定Fe粒子，并確認了其粒徑。在表1示出該粒徑。檢測出的Fe粒子大致具有將表1所示的值作為最大值的粒徑。

將所獲混合粉末填充到石墨制模具中，在壓力：15MPa、溫度：1200℃、保持3小時的條件下進行真空熱壓，從而制作熱壓燒結(jié)體。對所獲熱壓燒結(jié)體進行機械加工，制作出了具有直徑：152.4mm、厚度：6mm的比較例的W-Ti濺射靶。

＜靶面內(nèi)的Fe濃度＞

在所獲W-Ti濺射靶的靶面為圓形(圓形靶)的情況下，如圖2所示，從圓的中心(1)及通過中心并相互正交的2條直線上的距離外周約為10mm的位置(2)、(3)、(4)、(5)的這5點使用硬質(zhì)合金制的鉆頭采集組成分析用樣本。

并且，在所獲W-Ti濺射靶的靶面為矩形(方型靶)的情況下，如圖3所示，從對角線交叉的交點(1)及各對角線上的距離角部約為10mm的位置(2)、(3)、(4)、(5)的這5點使用硬質(zhì)合金制的鉆頭采集組成分析用樣本。

通過ICP發(fā)射光譜分析法分析了這些樣本的Fe濃度。在表2示出測定結(jié)果。

＜W-Ti膜的形成＞

接著，將上述本發(fā)明例及比較例的W-Ti濺射靶焊接到無氧銅制的墊板，將其安裝到濺射裝置(株式會社愛發(fā)科制SIH-450H)，且在以下條件下實施了濺射成膜。

基板：直徑100mm的Si基板

極限真空度：＜5×10^-5Pa

基板與靶的距離：70mm

功率：直流600W

氣體壓力：Ar 1.0Pa

基板加熱：無

膜厚：300nm

＜W-Ti膜的蝕刻速度評價＞

在如此獲得的直徑100mm的Si基板中，從如圖4所示的三個部位的位置切出20mm方形樣本。進一步，將該樣本切割成為10mm×20mm的兩個部分，將切割的一側(cè)樣本在通過恒溫水槽設定為液溫30℃的31體積％過氧化氫水中浸漬5分鐘。從過氧化氫水取出之后，用純凈水充分清洗，進一步利用干燥空氣吹干所附著的純凈水液滴，使樣本干燥。

利用場發(fā)射式掃描電子顯微鏡(FE-SEM：Hitachi High-Technologies Corporation制SU-70)觀察該樣本的未在過氧化氫水中浸漬的一側(cè)與浸漬側(cè)這兩側(cè)，并測定W-Ti膜的膜厚。求出在過氧化氫水中浸漬的一側(cè)與未浸漬側(cè)的膜厚差，該膜厚差除以浸漬時間(5分鐘)，計算出了直徑100mm的基板的各位置上的蝕刻速度。在表3示出該結(jié)果。

[表1]

[表2]

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

Fe_max：靶面內(nèi)的Fe濃度最大值

Fe_min：靶面內(nèi)的Fe濃度最小值

[表3]

比較例1-6中，如表2所示，確認到靶面內(nèi)的Fe濃度的偏差變大。靶面內(nèi)的Fe濃度的偏差之所以變大，推測其原因在于未進行原料粉的粉碎就利用粒徑較大的Fe粒子進行了燒結(jié)。

尤其，在Fe濃度較低的比較例2、5中，F(xiàn)e濃度局部變低，且Fe濃度的最大差值也變大。

在使用該比較例1-6的W-Ti濺射靶形成的比較例11-16的W-Ti膜中，確認到蝕刻速度不均勻。

并且，在使用Fe濃度較低的比較例2、5的W-Ti濺射靶形成的比較例12、15的W-Ti膜中，局部確認到蝕刻速度變得非常慢。

而在本發(fā)明例1-6中，確認到靶面內(nèi)的Fe濃度的偏差變小。靶面內(nèi)的Fe濃度的偏差之所變小，推測其原因在于通過進行原料粉的混合粉碎，從而使用粒徑較小的Fe粒子來進行了燒結(jié)。

并且，在Fe濃度較低的本發(fā)明例2、5和Fe濃度較高的本發(fā)明例3、6中，F(xiàn)e濃度的偏差也較小且穩(wěn)定。

在使用該本發(fā)明例1-6的W-Ti濺射靶形成的本發(fā)明例11-16的W-Ti膜中，確認到蝕刻速度均勻。

尤其，在使用Fe濃度較低的本發(fā)明例2、5的W-Ti濺射靶形成的本發(fā)明例12、15的W-Ti膜中，也在W-Ti膜中可靠地添加有Fe，且蝕刻速度穩(wěn)定。

并且，在使用Fe濃度較高的本發(fā)明例3、6的W-Ti濺射靶形成的本發(fā)明例13、16的W-Ti膜中，蝕刻速度的偏差也充分得到抑制。

從以上確認實驗的結(jié)果確認到，根據(jù)本發(fā)明例，能夠形成Fe濃度的偏差較小且蝕刻速度均勻的W-Ti膜。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

根據(jù)本發(fā)明的W-Ti濺射靶，能夠形成Fe濃度的偏差較小且蝕刻速度均勻的W-Ti膜。本發(fā)明的W-Ti濺射靶適合于例如在安裝半導體元件時使用的凸塊與接地電極之間，形成作為防止彼此的元素的擴散的擴散防止層的W-Ti膜。