JPH0616412A - 高融点金属シリサイドの製造方法 - Google Patents

高融点金属シリサイドの製造方法

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JPH0616412A
JPH0616412A JP4169532A JP16953292A JPH0616412A JP H0616412 A JPH0616412 A JP H0616412A JP 4169532 A JP4169532 A JP 4169532A JP 16953292 A JP16953292 A JP 16953292A JP H0616412 A JPH0616412 A JP H0616412A
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JP
Japan
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refractory metal
metal silicide
particle size
firing
target
Prior art date
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Pending
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JP4169532A
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English (en)
Inventor
Terushi Mishima
昭史 三島
Fumio Noda
文男 納田
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/06Metal silicides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高融点金属シリサイドの粒径を微細化する。 【構成】 平均粒径が5μm以下の高融点金属と、平均
粒径が100μm以下のSi粉末を混合して焼成し、粉
砕する高融点金属シリサイドの製造方法であって、Si
粉末の添加混合と焼成,粉砕を複数回繰り返す。 【効果】 焼成に長時間を要することなく、得られる高
融点金属シリサイドの粒子を微細化できる。従って、こ
の高融点金属シリサイドを使用してターゲットを製造す
れば、遊離Siの凝集を抑制し、パーティクルの生成を
防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高融点金属シリサイドの
製造方法に関するもので、特にスパッタリングターゲッ
トに使用するものに関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、LSIデバイスのゲート電極や
ソース電極またはドレイン電極を製造するには、高度の
薄膜成形技術が必要である。薄膜を成形する技術には、
スパッタ法や電子ビーム蒸着法等がある。スパッタ法は
ターゲット板にアルゴンイオン等を衝突させてターゲッ
ト板から所望の金属を放出させ、その放出された金属を
該ターゲット板に対向する基板上に堆積させて薄膜を得
るものである。電子ビーム蒸着法は電子ビームによりイ
ンゴット蒸着源を溶解し、蒸着を行なう方法である。い
ずれにせよ、生成膜の純度その他の特性は、ターゲット
板あるいは蒸着源の純度、組成、スパッタリング特性等
に左右されるものである。ところで、例えば前記LSI
のゲート電極やソース電極またはドレイン電極の薄膜は
高融点金属シリサイドで形成することが要求されてい
る。高融点金属シリサイドとしては、例えば、モリブテ
ンシリサイド(MoSix)やタングステンシリサイド
(WSi)等がある。ターゲットを製造するには、一般
に、高純度のSi粉と、高純度のMo粉またはW粉を所
定の配合比で混合し、その混合物を真空中で加熱し、あ
るいはSiCl4気流中で加熱して金属シリサイドを合
成する。合成されたシリサイド塊は粉砕し、さらに必要
に応じてSi粉を加えて組成調整する。その後、成形お
よび真空中で焼結または加圧焼結し、シリサイドの焼結
体を製造してターゲットとなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】こうして製造された高
融点金属シリサイドからなるターゲットは、その平均粒
径が大きく、かつその粒径にばらつきが生じてしまうも
のであった。測定結果を図1,2に示す。図1はターゲ
ット中の高融点金属シリサイドの粒径とその個数の関係
を示すものであり、図2は同じくターゲット中の遊離S
iの粒径とその個数の関係を示すものである。図1,2
からも明らかであるが、高融点金属シリサイドは、その
平均粒径は17μmと大きく、しかも個数のピークが2
つ以上存在し、平均粒径に対するばらつきは、−60〜
110%である。また、遊離Siも、その平均粒径は4
8μmと大きく、しかも個数のピークは2つ以上存在
し、その平均粒径に対するばらつきは−70〜220%
にもなるものであった。こうした高融点金属シリサイド
粒および遊離Si粒の平均粒径が大きいこと、また粒径
のばらつきが大きいことは製造されるターゲットに巨大
なパーティクルを生じさせてしまうものであった。こう
した巨大パーティクルの生成は品質の著しい低下をきた
し、製造歩留りを大幅に悪化させてしまうものであっ
た。例えば、ターゲットを6インチウエハ上に製造して
みたところ、0.3μm以上のパーティクルの数は300
〜1000個と非常に多かった。そこで、凝集した遊離
のSiはふるいにより取り除かなければならなかった。
その為に、および組成の調整の為に、さらにSi粉ある
いは別途に用意した組成の異なる原料粉を使用しなけら
ばならなかった。
【0004】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、高融点金属シリサイドの粒径をより微細化す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の高融点金属シリ
サイドの製造方法は、平均粒径が5μm以下の高融点金
属と、平均粒径が100μm以下のSi粉末を混合して
焼成し、粉砕する高融点金属シリサイドの製造方法であ
って、Si粉末の添加混合と焼成,粉砕を複数回繰り返
すことを特徴とするものである。
【0006】
【作用】本発明の高融点金属シリサイドは、原料として
使用する高融点金属とSiの粒径を限定して製造される
ものである。高融点金属の粒径を5μm以下とすること
で、生成される高融点金属シリサイドの粒子を微細化す
ることのできる。Siの粒径を100μm以下とするこ
とで、焼成に要する時間を短縮することができる。さら
に、製造過程で生成される中間物質である金属間化合物
に、Siの添加混合および焼成を繰り返すことで、反応
を完結し、余剰の遊離Siの凝集を抑制することができ
る。
【0007】
【実施例】高融点金属シリサイドを製造するにあたっ
て、まず、材料を即ち高融点金属とSiを正確に秤量す
る。このとき使用する高融点金属は、その粒径が5μm
以下のものを使用し、Siはその粒径が100μm以下
のものを使用する。尚、高融点金属には、Mo(モリブ
テン)やW(タングステン)の他、Ti(チタン)、N
b(ニオブ)、Ta(タンタル)、Zr(ジルコニウ
ム)、Cr(クロム)、Hf(ハフニウム)、Ni(ニ
ッケル)等を使用できる。秤量した高融点金属とSiを
よく混合した後、1250℃〜1350℃で30分〜4
時間焼成し、焼成後、粉砕する。この粉砕したものにさ
らにSiを加え、よく混合して焼成し、再び粉砕する。
このSiの添加,混合、焼成、粉砕の工程は5回程度繰
り返すことが望ましく、また十分である。5回程行なえ
ば、それ以上繰り返してもさらなる効果は得られないと
考えられるからである。こうして、微細な粒子からなる
高融点金属シリサイド粒が製造される。
【0008】さらに、この得られた高融点金属シリサイ
ドをふるいに分け、温度1400℃〜1415℃、圧力
100〜200kg/cm2で1〜5時間加圧焼結し、研削、
ボンディングをしてスパッタリングのターゲット用の高
融点金属シリサイドが製造される。加圧焼結において、
加熱はSiの融点直下で行なえば、Siが塑性変形する
ので、その塑性変形されたSiがジシリサイド粒子間を
埋め、焼結強度を高めることができる。また、加圧力は
Siに塑性変形を与える程度で良く、上記100〜20
0kg/cm2、より好ましくは、130〜180kg/cm2が適
当である。さらにまた、焼結に要する時間は、30分〜
4時間、より好ましくは、1〜3時間が適当である。
【0009】本発明では、高融点金属として、その粒径
が5μm以下であること、Siの粒径が100μm以下で
あること、Siの添加混合と焼成および粉砕を複数回繰
り返すことを特徴とするものである。高融点金属の粒径
を5μm以下としたのは、粒径が5μmよりも大きいと、
最終生成物である高融点金属シリサイド(MSi2
M:高融点金属)の生成中間物質である金属間化合物で
あって、MxSiy(x,yはそれぞれ任意の整数)で示さ
れる粒子が粗粒となり、微細組織が得られないからであ
る。また、Siの粒径を100μm以下としたのは、粒
径が100μmよりも大きいと、焼成の進行が遅くな
り、焼成に長時間を要してしまうからである。また、S
iの添加混合および焼成が従来のように1回きりだと、
反応が不完全であったが、複数回繰り返すことで、反応
を完結し、もって余剰の遊離Siの巨大凝集を防止する
ことができるものである。尚、原料として使用する高融
点金属の粒径は0.3μm以上、Siは0.2μm以上であ
ることが好ましい。これらの粒径がそれ以下であると、
2含有量が多くなり過ぎて、スパッタで成膜された膜
の品質が低下してしまうからである。よって、本発明の
高融点金属シリサイドの製造方法では、その原料として
使用する高融点金属およびSiの粒径を限定し、かつS
iの添加混合、焼成および粉砕を繰り返すことから、得
られる高融点金属シリサイドの粒径を小さく均一化し、
かつ遊離Siの粒径も小さく均一化することのできるも
のである。従って、製造されるターゲット中の、巨大な
パーティクルの生成を抑制することができる。また、本
実施例の方法であれば、組成を調整するためのSiある
いは別途に用意した組成の異なる原料粉を使用すること
なく、高融点金属シリサイドを製造することができる。
【0010】高融点金属であるWと、Siの粒径を変え
て各種金属シリサイドを製造し、かつその得られた金属
シリサイドを使用してターゲットを製造し、その製造さ
れたターゲット中のWSi2と遊離Siの粒径を測定し
た。用いたW(タングステン)は、その平均粒径(μ
m)が、本実施例に該当する0.3、0.5、1.3、1.
7、2.2のものと、比較例に該当する6.5、7.9の
ものを使用した。実験に使用した高融点金属シリサイド
の製造は、まず、純度が5NのWを7.0kgと、純度が
6NのSiを3.1kg用意し、これらをV型混合器で3
0分混合した。その後、真空度2×10-3Torr以下、1
280℃の雰囲気中で2時間焼成した。焼成後、ボール
ミルで1時間粉砕し、250μm以下(60メッシュア
ンダー)の乾式でふるい分けし、5×10-4Torr以下、
1410℃に雰囲気中で、圧力140kg/cm2、2時間加
圧焼結した。その後、研削し、Pb−40%Snハンダ
でボンディングしてターゲットを得た。得られたターゲ
ット中の高融点金属シリサイドWSi2と遊離Siの平
均粒径を測定した。測定結果を表1に示す。
【0011】
【表1】
【0012】表1から明らかな通り、粒径が5μm以下
のWを使用したものは、得られた高融点金属シリサイド
WSi2及び遊離Siの粒径が小さいが、5μmよりも大
きい粒径のWを使用したものは、得られた高融点金属シ
リサイドのWSi2の粒径および遊離Siの粒径が非常
に大きくなってしまっていることがわかる。
【0013】
【発明の効果】本発明の高融点金属シリサイドの製造方
法は、平均粒径が5μm以下の高融点金属と、平均粒径
が100μm以下のSi粉末を混合して焼成し、粉砕す
る高融点金属シリサイドの製造方法であって、Si粉末
の添加混合、焼成および粉砕を複数回繰り返すことを特
徴とするもので、焼成に長時間を要することなく、得ら
れる高融点金属シリサイドの粒子を微細化することので
きるものである。従って、本発明の高融点金属シリサイ
ドを使用してターゲットを製造すれば、遊離Siの凝集
を抑制し、パーティクルの生成を防止するものである。
従って、品質の低下を招くことなく、製造歩留りを向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例のターゲット中の高融点金属ジシリサイ
ドの粒径分布を示すグラフである。
【図2】従来例のターゲット中の遊離Siの粒径分布を
示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 14/34 9046−4K

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒径が5μm以下の高融点金属と、
    平均粒径が100μm以下のSi粉末を混合して焼成
    し、粉砕する高融点金属シリサイドの製造方法であっ
    て、Si粉末の添加混合と焼成,粉砕を複数回繰り返す
    ことを特徴とする高融点金属シリサイドの製造方法。
JP4169532A 1992-06-26 1992-06-26 高融点金属シリサイドの製造方法 Pending JPH0616412A (ja)

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