JPH0475301B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0475301B2 JPH0475301B2 JP61123463A JP12346386A JPH0475301B2 JP H0475301 B2 JPH0475301 B2 JP H0475301B2 JP 61123463 A JP61123463 A JP 61123463A JP 12346386 A JP12346386 A JP 12346386A JP H0475301 B2 JPH0475301 B2 JP H0475301B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- content
- thin film
- ppm
- titanium material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/129—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds by dissociation, e.g. thermic dissociation of titanium tetraiodide, or by electrolysis or with the use of an electric arc
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1295—Refining, melting, remelting, working up of titanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
- C22B9/228—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by particle radiation, e.g. electron beams
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
- H10W20/01—Manufacture or treatment
- H10W20/031—Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections
- H10W20/032—Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections of conductive barrier, adhesion or liner layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
- H10W20/40—Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes
- H10W20/41—Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes characterised by their conductive parts
- H10W20/44—Conductive materials thereof
- H10W20/4403—Conductive materials thereof based on metals, e.g. alloys, metal silicides
- H10W20/4437—Conductive materials thereof based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being a transition metal
- H10W20/4441—Conductive materials thereof based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being a transition metal the principal metal being a refractory metal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は高純度チタン材に関し、更に詳しく
は、半導体素子の表面に配線網を形成する際に用
いる材料として有用な薄膜形成用高純度チタン
材、それを用いて形成されてなるターゲツトおよ
び薄膜に関する。 （従来の技術） 各種の半導体素子の表面には、その使用目的に
応じて、導電性金属材料を用いて複雑模様の配線
網が形成されている。この配線網を形成するため
には、通常、まず、半導体素子の表面に例えばス
パツタ法を適用してａ−Si、Al、Auなどの導電
性金属の薄膜を形成し、その後この薄膜に所定の
エツチング処理を施して所望する配線回路以外の
部分を除去して配線網を残置せしめるのである。 ところで、最近は素子の軽薄短小化が勧められ
ているが、その一環として配線網を濃密に形成す
る、つまり回路幅を狭小にしたり回路の厚みを薄
くしたりする努力がなされている。 このように半導体素子における集積度が向上し
ていくと、用いた配線材料の配線抵抗による信号
の遅延問題が生起したり、または、その材料が低
融点材料であつた場合には素子の作動時に配線網
における抵抗発熱によつて材料の融解現像が起る
という問題が生じはじめる。 このようなことから、配線材料としての薄膜と
しては、高融点であると同時に低抵抗であり、ま
たLSI、VLSI、ULSIのプロセスを大幅に変更す
ることが不要である材料が強く要望されている
が、そのような材料としては、Mo、Ｗ、Taと並
んでTiが注目されている。 一方、半導体素子の表面に配線網を形成する前
段の工程である導電性金属薄膜の形成工程には、
スパツタ法が適用されている。 この方法は、半導体素子の表面に形成すべき薄
膜の構成材料から成るターゲツトに所定のイオン
種を入射してターゲツト構成材料を叩き出しこれ
を半導体素子表面に被着せしめる方法である。 このスパツタ法の適用に際しては、上記したよ
うな金属材料でスパツタ用のターゲツトを製造す
ることが必要である。 すなわち、Tiの配線網を形成するときには、
ターゲツトにTi材を用いるのである。この場合
のTi材は高純度であることが必須条件となる。 例えば、Ti材に不純物として酸素が含有され
ている場合には、Ti材自体がもろくなり、形成
された薄膜の電気抵抗が大きくなつて配線網の溶
断等の自己が多発しはじめ、Fe、Ni、Crのよう
な重金属はVLSIなどと形成された薄膜との界面
接合部におけるリーク現象の原因を構成し、Na、
Ｋのようなアルカリ金属はVLSI等のSi中を容易
に遊動して素子特性を劣化させるからである。ま
た、Ｕ、Thはそれらの放射するα線により素子
がダメージを受け結局は素子の動作信頼性が著し
く低下するのである。 ところで、Ti材の製造方法としては現在のと
ころ次の３つの方法が広く適用されている。 その１つは、TiCl4のようなTi化合物をNa、
Ｋ、Mgのような活性金属で熱環元する方法で、
クロール（Kroll）法、フンター（Hunter）法と
呼ばれている。第２の方法は、TiI4のようなチア
ン化合物を熱分解する方法で、アイオダイド
（Iodide）法と呼ばれている。そして第３の方法
は、例えばTiCl4或いはK2TiF6等を溶融塩電解す
る方法である。 このようにして製造されたTi材は通常スポン
ジ状又は針状をしているので、一般には、次にこ
のTi材を例えば10-2〜10-3Torrの真空中でアー
ク溶解してインゴツトとし、それをターゲツト材
として使用する。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記した従来方法で製造された
Ti材は、いずれもその純度は2N〜3N（99％〜
99.9％）程度であり、64Kビツト用のスパツタタ
ーゲツトとしては使用できるが、しかし256Kビ
ツト、1Mビツト、更には4Mビツト以上の場合に
は配線材料などに用いられる薄膜のターゲツト材
としては不適当である。 すなわち、前述したようにTi材中の各不純物
は少なければ少ないほど配線材料としては好適で
あり、例えば4M以上のLSI用の配線材料を考え
た場合、酸素は250ppm以下、重金属は10ppm以
下、アルカリ金属は0.1ppm以下であることを必
要とすることが見出されたが、しかし、上記した
ような従来の工業的方法ではこのように高純度の
チタン材の製造が極めて困難である。さらに、従
来においては上記のように高純度チタン材の製造
が極めて困難であつたために、それを用いて形成
した薄膜においても十分な特性を有するものが得
られていなかつた。 本発明は、LSIの配線材料としてのTi材におけ
る上記した問題を解消し、素子機能に悪影響を及
ぼす不純物元素の含有量が極めて少なくしかも工
業的に容易に製造することができる、高純度チタ
ン材およびそれを用いて形成されてなるターゲツ
トおよび薄膜の影響を目的とする。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段・作用） 本発明者らは上記目的を達成すべく前述した各
製造法につき鋭意検討を加えた結果、鉱石から得
られたスポンジ状又は針状のTi材をアーク溶解
して鋳造すると、たとえそのTi材が高純度のも
のであつても得られたインゴツトにおいて酸素含
有量が増加するという事実を見出した。具体的に
は、１回のアーク溶解で200〜300ppmの増量であ
る。この新たな知見に基づき更に研究を進め、溶
解塩電解法で針状チタ材を製造し、このチタン材
をアーク溶解法に代えて電子線溶解法（EB法）
で５×10-5ｍbar以下の高真空下において溶解し
てインゴツトにすると、このインゴツトは、前述
した酸素の汚染はなく；Fe、Ni、Cr等の重金
属；Na、Ｋ等のアルカリ金属の含有量が極めて
少なくなり、それを用いて形成されてなるターゲ
ツトおよび薄膜はLSI、VLSI、ULSIなどの配線
材料として有用であるとの事実を見出し本発明の
高純度Ti材を開発するに到り、上記不純物が減
少した薄膜形成用高純度チタン材およびそれを用
いて形成されてなるターゲツトおよび薄膜を初め
て得るに至つた。 すなわち、本発明の薄膜形成用高純度Ti材は、
酸素含有量250ppm以下（好ましくは200ppm以
下）；Fe、Ni、Crの各元素の含有量10ppm以下；
Na、Ｋの各元素の含有量0.1ppm以下；残部がチ
タン及びその不可避不純物であることを特徴と
し、かつ工業的規模での大量製造が可能なTi材
であることを特徴とし、その製造方法は、溶融塩
電解法によつて得た粗チタン材を電子線溶解する
ことを特徴とする。 本発明のTi材は例えば次のようにして製造す
ることができる。 まず最初に、溶融塩電解法によつて針状Tiを
製造する。Ti原料としては例えばK2TiF6、
TiO2、TiCl4などを用いることが好ましい。電解
浴とては、K2TiF6−NaClなどが好ましく、また
電解温度は730〜755℃、電圧6.0〜8.0Vが好適で
ある。 このような条件下で溶融塩電解することによ
り、通常は、酸素100〜160ppm；Fe、Cr、Niが
それぞれ0.75〜6ppm；Na、Ｋがそれぞれ96〜
325ppmである針状Tiが得られる。 得られた針状Tiは次に、外部からの汚染を防
止しながらEB溶解炉に送入される。上記の溶融
塩電解法で得られた針状Tiを通常はプレスでコ
ンパクト化し、これを電極としてEB溶解するこ
とが考えられるが、しかし、その場合は工具との
接触、コンパクト成形時の変形で汚染するので、
本発明においては、この外部汚染を防止するため
に、針状Tiをそのまま真空中でバイブレーター
式グラニユー投入したのちEB溶解を実施するこ
とが必要である。 EB溶解炉においては、炉内を５×10-5ｍbar以
下、好ましくは２×10-5ｍbar以下の真空度に保
持し、かつフレオンバツフルで拡散ポンプオイル
の炉内への混入を防止しつつ、針状TiのEB溶解
を行なう。 EB溶解時における操作条件は格別限定される
ものではないが、Na、Ｋの精製効果や酸素の汚
染吸収を考慮して溶解速度を選定することが求め
られる。例えば、1.75〜2.3Kg／hrが好ましい条
件である。 この過程で、通常アーク溶解法を適用したとき
に生起する酸素含有量の増加という問題は真空排
気のコンダクタンスの大幅な改善によりなくな
り、得られたEB鋳造材において酸素は250ppm以
下に抑制されたままでNa及びＫが大幅に減少し、
また、他の不純物元素も減少することはあれ増量
することはなくなる。したがつて、本発明におい
ては上記のような高純度Ti材を初めて得るに至
り、それを用いて形成されたターゲツト、さらに
それを用いて形成されたLSI、VLSI、ULSI等の
配線材料として用いられる薄膜としても酸素の汚
染がなく、Fe、Ni、Cr等の重金属；Na、Ｋ等の
アルカリ金属の含有量が極めて少ない薄膜を得る
ことができる。 （実施例） 実施例 電解浴：K2TiF6−NaCl（重量比、K2TiF216
％、NaC184％）、電解温度755℃、電流200A、電
圧80Vで溶融塩電解して酸素含有量100〜
160ppm、Fe10ppm以下、Cr18ppm以下、Ni約
1ppm、Na約325ppm、Ｋ約175ppmの針状Ti材
を製造した。このTi材をそのままグラニユー投
入機に挿入し真空中で外部汚染を防止しながら真
空下でEB溶解炉に投入した。炉内を１×10-5ｍ
barの高真空にし、フレオンバツフルで拡散ポン
プオイルの混入を防ぎ、20KV、フイラメント電
流1.3〜1.5A、EB出力26〜30KW、溶解速度２
Kg／hrの条件でEB溶解して直径80mmのインゴツ
トを製造した。これを鋳造しスパツタターゲツト
とし、ULSI用薄膜に用いた。 得られたインゴツトの元素分析を行ないその結
果を表に示した。 同様の針状Ti材を真空度８×10-4ｍbarのアー
ク溶解で鋳造してインゴツト（比較例１）とし、
このインゴツトの分析結果も併記した。 また、四塩化チタン（TiCl4）をマグネシウム
で還元して得られたスポンジ状チタン、すなわち
クロール法により製造された粗チタンをアーク溶
解して得られたチタン材を用いて同様の分析を行
い、これを比較例２として表に示した。 更に、四ヨウ化チタン（TiI4）をアイオダイド
法を用いて熱分解し、得られたクリスタルチタン
を用いて同様の分析を行い、これを比較例３とし
て表に示した。
は、半導体素子の表面に配線網を形成する際に用
いる材料として有用な薄膜形成用高純度チタン
材、それを用いて形成されてなるターゲツトおよ
び薄膜に関する。 （従来の技術） 各種の半導体素子の表面には、その使用目的に
応じて、導電性金属材料を用いて複雑模様の配線
網が形成されている。この配線網を形成するため
には、通常、まず、半導体素子の表面に例えばス
パツタ法を適用してａ−Si、Al、Auなどの導電
性金属の薄膜を形成し、その後この薄膜に所定の
エツチング処理を施して所望する配線回路以外の
部分を除去して配線網を残置せしめるのである。 ところで、最近は素子の軽薄短小化が勧められ
ているが、その一環として配線網を濃密に形成す
る、つまり回路幅を狭小にしたり回路の厚みを薄
くしたりする努力がなされている。 このように半導体素子における集積度が向上し
ていくと、用いた配線材料の配線抵抗による信号
の遅延問題が生起したり、または、その材料が低
融点材料であつた場合には素子の作動時に配線網
における抵抗発熱によつて材料の融解現像が起る
という問題が生じはじめる。 このようなことから、配線材料としての薄膜と
しては、高融点であると同時に低抵抗であり、ま
たLSI、VLSI、ULSIのプロセスを大幅に変更す
ることが不要である材料が強く要望されている
が、そのような材料としては、Mo、Ｗ、Taと並
んでTiが注目されている。 一方、半導体素子の表面に配線網を形成する前
段の工程である導電性金属薄膜の形成工程には、
スパツタ法が適用されている。 この方法は、半導体素子の表面に形成すべき薄
膜の構成材料から成るターゲツトに所定のイオン
種を入射してターゲツト構成材料を叩き出しこれ
を半導体素子表面に被着せしめる方法である。 このスパツタ法の適用に際しては、上記したよ
うな金属材料でスパツタ用のターゲツトを製造す
ることが必要である。 すなわち、Tiの配線網を形成するときには、
ターゲツトにTi材を用いるのである。この場合
のTi材は高純度であることが必須条件となる。 例えば、Ti材に不純物として酸素が含有され
ている場合には、Ti材自体がもろくなり、形成
された薄膜の電気抵抗が大きくなつて配線網の溶
断等の自己が多発しはじめ、Fe、Ni、Crのよう
な重金属はVLSIなどと形成された薄膜との界面
接合部におけるリーク現象の原因を構成し、Na、
Ｋのようなアルカリ金属はVLSI等のSi中を容易
に遊動して素子特性を劣化させるからである。ま
た、Ｕ、Thはそれらの放射するα線により素子
がダメージを受け結局は素子の動作信頼性が著し
く低下するのである。 ところで、Ti材の製造方法としては現在のと
ころ次の３つの方法が広く適用されている。 その１つは、TiCl4のようなTi化合物をNa、
Ｋ、Mgのような活性金属で熱環元する方法で、
クロール（Kroll）法、フンター（Hunter）法と
呼ばれている。第２の方法は、TiI4のようなチア
ン化合物を熱分解する方法で、アイオダイド
（Iodide）法と呼ばれている。そして第３の方法
は、例えばTiCl4或いはK2TiF6等を溶融塩電解す
る方法である。 このようにして製造されたTi材は通常スポン
ジ状又は針状をしているので、一般には、次にこ
のTi材を例えば10-2〜10-3Torrの真空中でアー
ク溶解してインゴツトとし、それをターゲツト材
として使用する。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記した従来方法で製造された
Ti材は、いずれもその純度は2N〜3N（99％〜
99.9％）程度であり、64Kビツト用のスパツタタ
ーゲツトとしては使用できるが、しかし256Kビ
ツト、1Mビツト、更には4Mビツト以上の場合に
は配線材料などに用いられる薄膜のターゲツト材
としては不適当である。 すなわち、前述したようにTi材中の各不純物
は少なければ少ないほど配線材料としては好適で
あり、例えば4M以上のLSI用の配線材料を考え
た場合、酸素は250ppm以下、重金属は10ppm以
下、アルカリ金属は0.1ppm以下であることを必
要とすることが見出されたが、しかし、上記した
ような従来の工業的方法ではこのように高純度の
チタン材の製造が極めて困難である。さらに、従
来においては上記のように高純度チタン材の製造
が極めて困難であつたために、それを用いて形成
した薄膜においても十分な特性を有するものが得
られていなかつた。 本発明は、LSIの配線材料としてのTi材におけ
る上記した問題を解消し、素子機能に悪影響を及
ぼす不純物元素の含有量が極めて少なくしかも工
業的に容易に製造することができる、高純度チタ
ン材およびそれを用いて形成されてなるターゲツ
トおよび薄膜の影響を目的とする。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段・作用） 本発明者らは上記目的を達成すべく前述した各
製造法につき鋭意検討を加えた結果、鉱石から得
られたスポンジ状又は針状のTi材をアーク溶解
して鋳造すると、たとえそのTi材が高純度のも
のであつても得られたインゴツトにおいて酸素含
有量が増加するという事実を見出した。具体的に
は、１回のアーク溶解で200〜300ppmの増量であ
る。この新たな知見に基づき更に研究を進め、溶
解塩電解法で針状チタ材を製造し、このチタン材
をアーク溶解法に代えて電子線溶解法（EB法）
で５×10-5ｍbar以下の高真空下において溶解し
てインゴツトにすると、このインゴツトは、前述
した酸素の汚染はなく；Fe、Ni、Cr等の重金
属；Na、Ｋ等のアルカリ金属の含有量が極めて
少なくなり、それを用いて形成されてなるターゲ
ツトおよび薄膜はLSI、VLSI、ULSIなどの配線
材料として有用であるとの事実を見出し本発明の
高純度Ti材を開発するに到り、上記不純物が減
少した薄膜形成用高純度チタン材およびそれを用
いて形成されてなるターゲツトおよび薄膜を初め
て得るに至つた。 すなわち、本発明の薄膜形成用高純度Ti材は、
酸素含有量250ppm以下（好ましくは200ppm以
下）；Fe、Ni、Crの各元素の含有量10ppm以下；
Na、Ｋの各元素の含有量0.1ppm以下；残部がチ
タン及びその不可避不純物であることを特徴と
し、かつ工業的規模での大量製造が可能なTi材
であることを特徴とし、その製造方法は、溶融塩
電解法によつて得た粗チタン材を電子線溶解する
ことを特徴とする。 本発明のTi材は例えば次のようにして製造す
ることができる。 まず最初に、溶融塩電解法によつて針状Tiを
製造する。Ti原料としては例えばK2TiF6、
TiO2、TiCl4などを用いることが好ましい。電解
浴とては、K2TiF6−NaClなどが好ましく、また
電解温度は730〜755℃、電圧6.0〜8.0Vが好適で
ある。 このような条件下で溶融塩電解することによ
り、通常は、酸素100〜160ppm；Fe、Cr、Niが
それぞれ0.75〜6ppm；Na、Ｋがそれぞれ96〜
325ppmである針状Tiが得られる。 得られた針状Tiは次に、外部からの汚染を防
止しながらEB溶解炉に送入される。上記の溶融
塩電解法で得られた針状Tiを通常はプレスでコ
ンパクト化し、これを電極としてEB溶解するこ
とが考えられるが、しかし、その場合は工具との
接触、コンパクト成形時の変形で汚染するので、
本発明においては、この外部汚染を防止するため
に、針状Tiをそのまま真空中でバイブレーター
式グラニユー投入したのちEB溶解を実施するこ
とが必要である。 EB溶解炉においては、炉内を５×10-5ｍbar以
下、好ましくは２×10-5ｍbar以下の真空度に保
持し、かつフレオンバツフルで拡散ポンプオイル
の炉内への混入を防止しつつ、針状TiのEB溶解
を行なう。 EB溶解時における操作条件は格別限定される
ものではないが、Na、Ｋの精製効果や酸素の汚
染吸収を考慮して溶解速度を選定することが求め
られる。例えば、1.75〜2.3Kg／hrが好ましい条
件である。 この過程で、通常アーク溶解法を適用したとき
に生起する酸素含有量の増加という問題は真空排
気のコンダクタンスの大幅な改善によりなくな
り、得られたEB鋳造材において酸素は250ppm以
下に抑制されたままでNa及びＫが大幅に減少し、
また、他の不純物元素も減少することはあれ増量
することはなくなる。したがつて、本発明におい
ては上記のような高純度Ti材を初めて得るに至
り、それを用いて形成されたターゲツト、さらに
それを用いて形成されたLSI、VLSI、ULSI等の
配線材料として用いられる薄膜としても酸素の汚
染がなく、Fe、Ni、Cr等の重金属；Na、Ｋ等の
アルカリ金属の含有量が極めて少ない薄膜を得る
ことができる。 （実施例） 実施例 電解浴：K2TiF6−NaCl（重量比、K2TiF216
％、NaC184％）、電解温度755℃、電流200A、電
圧80Vで溶融塩電解して酸素含有量100〜
160ppm、Fe10ppm以下、Cr18ppm以下、Ni約
1ppm、Na約325ppm、Ｋ約175ppmの針状Ti材
を製造した。このTi材をそのままグラニユー投
入機に挿入し真空中で外部汚染を防止しながら真
空下でEB溶解炉に投入した。炉内を１×10-5ｍ
barの高真空にし、フレオンバツフルで拡散ポン
プオイルの混入を防ぎ、20KV、フイラメント電
流1.3〜1.5A、EB出力26〜30KW、溶解速度２
Kg／hrの条件でEB溶解して直径80mmのインゴツ
トを製造した。これを鋳造しスパツタターゲツト
とし、ULSI用薄膜に用いた。 得られたインゴツトの元素分析を行ないその結
果を表に示した。 同様の針状Ti材を真空度８×10-4ｍbarのアー
ク溶解で鋳造してインゴツト（比較例１）とし、
このインゴツトの分析結果も併記した。 また、四塩化チタン（TiCl4）をマグネシウム
で還元して得られたスポンジ状チタン、すなわち
クロール法により製造された粗チタンをアーク溶
解して得られたチタン材を用いて同様の分析を行
い、これを比較例２として表に示した。 更に、四ヨウ化チタン（TiI4）をアイオダイド
法を用いて熱分解し、得られたクリスタルチタン
を用いて同様の分析を行い、これを比較例３とし
て表に示した。
【表】
次に参考のため、実施例のTi材、比較例１の
Ti材、比較例３のTi材および市販のTi材（酸素
含有量約1000ppm）につき、それぞれ表面硬さ
（ヴイツカース硬さ：Hv）を測定し各値と酸素含
有量との関係を図に示した。 この表から明らかなように、本発明のチタン材
はLSI、VLSI、ULSIなどの配線材として必要な
柔らかさを有している。 本発明の高純度Tiの優れた特性を更に示すも
のとして、残留抵抗比RRR273が挙げられる。す
なわち、金属を低温に冷却すると、熱振動による
電気抵抗分が消えて本来なら抵抗は零になるはず
であるが、不純物によつて抵抗分ρ0が残る。これ
が残留抵抗である。Ｔ＝273〓のときのρ273との
比RRR273＝ρ273／ρ0が大きい程、残留抵抗が少
なく純度が優れていることを示す。 本発明ではこれらの関係についても試験を行
い、本発明の高純度チタンがRRR273≧45という
優れた値を示すことを見出した。この関係を第２
図に示す。 ［発明の効果］ 以上の結果から明らかなように、本発明の薄膜
形成用高純度のチタン材は、ターゲツトとしては
もとより、LSI、VLSI、ULSIなどの配線材料等
の薄膜材料としてみた場合にも、忌避すべき不純
物元素の含有量が非常に少ない。そして、その製
造方法も工業的に極めて能率的であり、そのこと
は、比較的不純物含有量の少ないアイオダイド法
が生産性の低い方法であることに比べて有用であ
るといえる。
Ti材、比較例３のTi材および市販のTi材（酸素
含有量約1000ppm）につき、それぞれ表面硬さ
（ヴイツカース硬さ：Hv）を測定し各値と酸素含
有量との関係を図に示した。 この表から明らかなように、本発明のチタン材
はLSI、VLSI、ULSIなどの配線材として必要な
柔らかさを有している。 本発明の高純度Tiの優れた特性を更に示すも
のとして、残留抵抗比RRR273が挙げられる。す
なわち、金属を低温に冷却すると、熱振動による
電気抵抗分が消えて本来なら抵抗は零になるはず
であるが、不純物によつて抵抗分ρ0が残る。これ
が残留抵抗である。Ｔ＝273〓のときのρ273との
比RRR273＝ρ273／ρ0が大きい程、残留抵抗が少
なく純度が優れていることを示す。 本発明ではこれらの関係についても試験を行
い、本発明の高純度チタンがRRR273≧45という
優れた値を示すことを見出した。この関係を第２
図に示す。 ［発明の効果］ 以上の結果から明らかなように、本発明の薄膜
形成用高純度のチタン材は、ターゲツトとしては
もとより、LSI、VLSI、ULSIなどの配線材料等
の薄膜材料としてみた場合にも、忌避すべき不純
物元素の含有量が非常に少ない。そして、その製
造方法も工業的に極めて能率的であり、そのこと
は、比較的不純物含有量の少ないアイオダイド法
が生産性の低い方法であることに比べて有用であ
るといえる。
第１図は、各種Ti材の酸素含有量（ppm）と
ヴイツカース硬さ（Hv）との関係を表わす図、
第２図は不純物、特に問題となる酸素含有量
（ppm）と残留抵抗比RRR273との関係を表す図
である。
ヴイツカース硬さ（Hv）との関係を表わす図、
第２図は不純物、特に問題となる酸素含有量
（ppm）と残留抵抗比RRR273との関係を表す図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸素含有量250ppm以下；鉄、ニツケル、ク
ロムの各元素の含有量10ppm以下；ナトリウム、
カリウムの各元素の含有量0.1ppm以下；残部が
チタン及びその他の不可避不純物であることを特
徴とする薄膜形成用高純度チタン材。 ２ その他の不可比不純物中のウラン、トリウム
の含有量が、いずれも0.001ppm以下である特許
請求の範囲第１項に記載の薄膜形成用高純度チタ
ン材。 ３ 溶融塩電解法によつて得た粗チタン材を５×
10-5ｍbar以下の高真空中で電子線溶解（EB溶
解）することを特徴とする酸素含有量250ppm以
下；鉄、ニツケル、クロムの各元素の含有量
10ppm以下；ナトリウム、カリウムの各元素の含
有量0.1ppm以下；残部がチタン及びその他の不
可避不純物である薄膜形成用高純度チタン材の製
造方法。 ４ 粗チタン材が針状チタン材である特許請求の
範囲第３項に記載の薄膜形成用高純度チタン材の
製造方法。 ５ 溶融塩電解法で針状チタン材を得、該針状チ
タン材をそのまま電子線溶解する特許請求の範囲
第３項または第４項に記載の薄膜形成用高純度チ
タン材の製造方法。 ６ 酸素含有量250ppm以下；鉄、ニツケル、ク
ロムの各元素の含有量10ppm以下；ナトリウム、
カリウムの各元素の含有量0.1ppm以下；残部が
チタン及びその他の不可避不純物である薄膜形成
用高純度チタン材を用いて形成されてなることを
特徴とするターゲツト。 ７ その他の不可避不純物中のウラン、トリウム
の含有量が、いずれも0.001ppm以下である特許
請求の範囲第６項に記載のターゲツト。 ８ 酸素含有量250ppm以下；鉄、ニツケル、ク
ロムの各元素の含有量10ppm以下；ナトリウム、
カリウムの各元素の含有量0.1ppm以下；残部が
チタン及びその他の不可避不純物である薄膜形成
用高純度チタン材を用いて形成されてなることを
特徴とする薄膜。 ９ その他の不可避不純物中のウラン、トリウム
の含有量が、いずれも0.001ppm以下である特許
請求の範囲第８項に記載の薄膜。 １０ 薄膜がLSI、VLSIまたはULSI用薄膜であ
る特許請求の範囲第８項または第９項に記載の薄
膜。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61123463A JPS62280335A (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 薄膜形成用高純度チタン材、それを用いて形成されてなるターゲットおよび薄膜、および薄膜形成用高純度チタン材の製造方法 |
| US07/051,772 US4793854A (en) | 1986-05-30 | 1987-05-20 | Highly pure titanium and process for producing the same |
| EP87107682A EP0248338B1 (en) | 1986-05-30 | 1987-05-26 | Highly pure titanium and process for producing the same |
| DE8787107682T DE3766160D1 (de) | 1986-05-30 | 1987-05-26 | Hochreines titan und verfahren zu seiner herstellung. |
| KR1019870005397A KR900007453B1 (ko) | 1986-05-30 | 1987-05-29 | 고순도 티타늄 재 및 그 제조방법 |
| US07/219,799 US4891066A (en) | 1986-05-30 | 1988-07-15 | Highly pure titanium |
| US07/815,762 USRE34598E (en) | 1986-05-30 | 1992-01-02 | Highly pure titanium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61123463A JPS62280335A (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 薄膜形成用高純度チタン材、それを用いて形成されてなるターゲットおよび薄膜、および薄膜形成用高純度チタン材の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5320830A Division JP2698752B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 薄膜形成用高純度チタン材、それを用いて形成されてなるターゲットおよび薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62280335A JPS62280335A (ja) | 1987-12-05 |
| JPH0475301B2 true JPH0475301B2 (ja) | 1992-11-30 |
Family
ID=14861251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61123463A Granted JPS62280335A (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 薄膜形成用高純度チタン材、それを用いて形成されてなるターゲットおよび薄膜、および薄膜形成用高純度チタン材の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US4793854A (ja) |
| EP (1) | EP0248338B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62280335A (ja) |
| KR (1) | KR900007453B1 (ja) |
| DE (1) | DE3766160D1 (ja) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2601843B2 (ja) * | 1987-10-19 | 1997-04-16 | 株式会社東芝 | 半導体素子およびその製造方法 |
| US5085830A (en) * | 1989-03-24 | 1992-02-04 | Comalco Aluminum Limited | Process for making aluminum-lithium alloys of high toughness |
| US5204057A (en) * | 1989-07-14 | 1993-04-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Highly purified titanium material and its named article, a sputtering target |
| US6400025B1 (en) | 1989-07-14 | 2002-06-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Highly purified titanium material, method for preparation of it and sputtering target using it |
| JPH07103432B2 (ja) * | 1989-07-14 | 1995-11-08 | 株式会社東芝 | 半導体素子形成用高純度チタン材、高純度チタン材の製造方法、それを用いたスパッタターゲットおよび高純度チタン膜 |
| KR940008936B1 (ko) * | 1990-02-15 | 1994-09-28 | 가부시끼가이샤 도시바 | 고순도 금속재와 그 성질을 이용한 반도체 장치 및 그 제조방법 |
| JP2921799B2 (ja) * | 1990-02-15 | 1999-07-19 | 株式会社 東芝 | 半導体素子形成用高純度スパッタターゲットの製造方法 |
| JP2651945B2 (ja) * | 1990-02-20 | 1997-09-10 | 株式会社ジャパンエナジー | チタンの脱酸方法 |
| JP2768109B2 (ja) * | 1992-01-16 | 1998-06-25 | 三菱マテリアル株式会社 | 高純度誘電体薄膜 |
| US5503655A (en) * | 1994-02-23 | 1996-04-02 | Orbit Technologies, Inc. | Low cost titanium production |
| EP0700685A3 (en) * | 1994-09-12 | 2000-01-12 | Japan Energy Corporation | Titanium implantation materials for the living body |
| US5700519A (en) * | 1995-01-06 | 1997-12-23 | Sony Corporation | Method for producing ultra high purity titanium films |
| US5749937A (en) | 1995-03-14 | 1998-05-12 | Lockheed Idaho Technologies Company | Fast quench reactor and method |
| US6821500B2 (en) | 1995-03-14 | 2004-11-23 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Thermal synthesis apparatus and process |
| US7576296B2 (en) * | 1995-03-14 | 2009-08-18 | Battelle Energy Alliance, Llc | Thermal synthesis apparatus |
| JP3413782B2 (ja) * | 1995-03-31 | 2003-06-09 | 日立金属株式会社 | スパッタリング用チタンタ−ゲットおよびその製造方法 |
| US5783487A (en) * | 1996-02-20 | 1998-07-21 | Motorola, Inc. | Method of coupling titanium to a semiconductor substrate and semiconductor device thereof |
| US6063254A (en) * | 1997-04-30 | 2000-05-16 | The Alta Group, Inc. | Method for producing titanium crystal and titanium |
| US6024847A (en) * | 1997-04-30 | 2000-02-15 | The Alta Group, Inc. | Apparatus for producing titanium crystal and titanium |
| US6309595B1 (en) * | 1997-04-30 | 2001-10-30 | The Altalgroup, Inc | Titanium crystal and titanium |
| US6521173B2 (en) * | 1999-08-19 | 2003-02-18 | H.C. Starck, Inc. | Low oxygen refractory metal powder for powder metallurgy |
| KR20020068535A (ko) | 1999-11-22 | 2002-08-27 | 가부시키 가이샤 닛코 마테리알즈 | 스퍼터링용 티타늄 타겟트 |
| US6395197B1 (en) * | 1999-12-21 | 2002-05-28 | Bechtel Bwxt Idaho Llc | Hydrogen and elemental carbon production from natural gas and other hydrocarbons |
| US6827828B2 (en) | 2001-03-29 | 2004-12-07 | Honeywell International Inc. | Mixed metal materials |
| US6824585B2 (en) * | 2002-12-03 | 2004-11-30 | Adrian Joseph | Low cost high speed titanium and its alloy production |
| US7354561B2 (en) * | 2004-11-17 | 2008-04-08 | Battelle Energy Alliance, Llc | Chemical reactor and method for chemically converting a first material into a second material |
| RU2370559C1 (ru) * | 2008-06-26 | 2009-10-20 | Вадим Георгиевич Глебовский | Способ получения высокочистого титана для распыляемых мишеней |
| US8591821B2 (en) * | 2009-04-23 | 2013-11-26 | Battelle Energy Alliance, Llc | Combustion flame-plasma hybrid reactor systems, and chemical reactant sources |
| AU2012358205B2 (en) | 2011-12-22 | 2017-10-12 | Universal Achemetal Titanium, Llc | A system and method for extraction and refining of titanium |
| EP2889386B1 (en) * | 2013-01-25 | 2018-04-11 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Titanium alloy having excellent corrosion resistance in environment containing bromine ions |
| US9171497B2 (en) * | 2013-05-06 | 2015-10-27 | Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd | Method for inspecting packaging effectiveness of OLED panel |
| CN103540772B (zh) * | 2013-09-12 | 2014-10-01 | 云南钛业股份有限公司 | 一种“两端设点”熔炼纯钛的方法 |
| AU2017385010B2 (en) | 2016-09-14 | 2023-04-20 | Universal Achemetal Titanium, Llc | A method for producing titanium-aluminum-vanadium alloy |
| WO2018186922A2 (en) | 2017-01-13 | 2018-10-11 | Universal Technical Resource Services, Inc. | Titanium master alloy for titanium-aluminum based alloys |
| JP6933255B2 (ja) * | 2017-08-03 | 2021-09-08 | 日本製鉄株式会社 | チタン塊およびその製造方法、ならびに、チタンスラブ |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2698267A (en) * | 1953-06-25 | 1954-12-28 | Roy A Halversen | Working of titanium |
| US2819158A (en) * | 1953-08-07 | 1958-01-07 | James H Johnston | Method of arc-melting titanium |
| US2813921A (en) * | 1954-05-10 | 1957-11-19 | Rem Cru Titanium Inc | Consumable electrode for melting of chemically reactive metals |
| US2878008A (en) * | 1955-07-22 | 1959-03-17 | Ishizuka Hiroshi | Apparatus for continuous vacuum refining of sponge metallic titanium |
| US2777763A (en) * | 1955-09-14 | 1957-01-15 | Ethyl Corp | Method of producing titanium |
| US3024102A (en) * | 1956-03-16 | 1962-03-06 | Union Carbide Corp | High-vacuum titanium a. c. arc melting |
| US2977219A (en) * | 1957-09-30 | 1961-03-28 | Edward J Chapin | Process for purifying titanium |
| FR1439859A (fr) * | 1964-11-17 | 1966-05-27 | Heurtey Sa | Perfectionnements apportés aux procédés et aux dispositifs de purification des métaux à point de fusion élevé |
| US4111686A (en) * | 1971-05-06 | 1978-09-05 | Rene Antoine Paris | Production of metals and metal alloys of high purity |
| US3784593A (en) * | 1972-03-22 | 1974-01-08 | P Taylor | Process for class iv-b metals ore reduction (improvement) |
| US3948637A (en) * | 1974-06-10 | 1976-04-06 | Paul Franklin Taylor | Process for class IV-B metals ore reduction |
| JPS6066425A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ｌｓｉ電極用の高純度モリブデンタ−ゲツトならびに高純度モリブデンシリサイドタ−ゲツトおよびその製造方法 |
| US4580066A (en) * | 1984-03-22 | 1986-04-01 | Sperry Corporation | Fast scan/set testable latch using two levels of series gating with two current sources |
| JPS61106731A (ja) * | 1984-10-30 | 1986-05-24 | Shinku Yakin Kk | 高融点活性金属合金の溶製法 |
| US4786962A (en) * | 1986-06-06 | 1988-11-22 | Hewlett-Packard Company | Process for fabricating multilevel metal integrated circuits and structures produced thereby |
| KR940008936B1 (ko) * | 1990-02-15 | 1994-09-28 | 가부시끼가이샤 도시바 | 고순도 금속재와 그 성질을 이용한 반도체 장치 및 그 제조방법 |
-
1986
- 1986-05-30 JP JP61123463A patent/JPS62280335A/ja active Granted
-
1987
- 1987-05-20 US US07/051,772 patent/US4793854A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-26 EP EP87107682A patent/EP0248338B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-26 DE DE8787107682T patent/DE3766160D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-29 KR KR1019870005397A patent/KR900007453B1/ko not_active Expired
-
1988
- 1988-07-15 US US07/219,799 patent/US4891066A/en not_active Ceased
-
1992
- 1992-01-02 US US07/815,762 patent/USRE34598E/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3766160D1 (de) | 1990-12-20 |
| US4891066A (en) | 1990-01-02 |
| EP0248338B1 (en) | 1990-11-14 |
| KR870011265A (ko) | 1987-12-22 |
| EP0248338A1 (en) | 1987-12-09 |
| USRE34598E (en) | 1994-05-03 |
| US4793854B1 (ja) | 1992-10-27 |
| KR900007453B1 (ko) | 1990-10-10 |
| US4793854A (en) | 1988-12-27 |
| JPS62280335A (ja) | 1987-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0475301B2 (ja) | ||
| US6958257B2 (en) | Tantalum sputtering target and method of manufacture | |
| US5584906A (en) | Highly purified titanium material, method for preparation of it and sputtering target using it | |
| KR20020068535A (ko) | 스퍼터링용 티타늄 타겟트 | |
| JPWO2001038598A1 (ja) | スパッタリング用チタンターゲット | |
| JP3031474B2 (ja) | 高純度タンタル材，タンタルターゲット，薄膜および半導体装置の製造方法 | |
| US5700519A (en) | Method for producing ultra high purity titanium films | |
| JPWO2005035809A1 (ja) | 高純度Ｎｉ−Ｖ合金、同Ｎｉ−Ｖ合金からなるターゲット及び同Ｎｉ−Ｖ合金薄膜並びに高純度Ｎｉ−Ｖ合金の製造方法 | |
| JP3974945B2 (ja) | チタンスパッタリングターゲット | |
| JP2000212678A (ja) | 薄膜形成用高純度タンタル及びその製造方法 | |
| JPH05214521A (ja) | チタンスパッタリングターゲット | |
| JP2000219922A (ja) | 高純度チタン及びその製造方法 | |
| JPH07103432B2 (ja) | 半導体素子形成用高純度チタン材、高純度チタン材の製造方法、それを用いたスパッタターゲットおよび高純度チタン膜 | |
| JP2601843B2 (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JP2698752B2 (ja) | 薄膜形成用高純度チタン材、それを用いて形成されてなるターゲットおよび薄膜 | |
| JPWO2007007498A1 (ja) | 高純度ハフニウム、高純度ハフニウムからなるターゲット及び薄膜並びに高純度ハフニウムの製造方法 | |
| JPH03177594A (ja) | 高純度チタンの製造方法及び装置 | |
| JPH0653954B2 (ja) | 高純度チタンの製造方法 | |
| CN116837421A (zh) | 一种初级铍电化学提纯制备高纯铍的方法 | |
| JPH0925522A (ja) | 高純度金属材料の製造方法 | |
| JP2001053024A (ja) | Ａｌ合金電極膜およびスパッタリング用ターゲット | |
| GB2343683A (en) | Method for preparation of target material for spattering | |
| JP2003138322A (ja) | 高純度金属の製造方法、高純度金属、同高純度金属からなるスパッタリングターゲット及び該スパッタリングターゲットにより形成した薄膜 | |
| JP4286367B2 (ja) | スパッタリングターゲット、配線膜および電子部品 | |
| JP4874471B2 (ja) | 高純度イリジウムスパッタリングターゲットの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |