JPS6350468A - スパツタリング用タ−ゲツト材の製造方法 - Google Patents

スパツタリング用タ−ゲツト材の製造方法

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JPS6350468A
JPS6350468A JP19481786A JP19481786A JPS6350468A JP S6350468 A JPS6350468 A JP S6350468A JP 19481786 A JP19481786 A JP 19481786A JP 19481786 A JP19481786 A JP 19481786A JP S6350468 A JPS6350468 A JP S6350468A
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JP
Japan
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powder
silicide
sintering
sintered
temperature
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Pending
Application number
JP19481786A
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English (en)
Inventor
Kenichi Hijikata
土方 研一
Tadashi Sugihara
杉原 忠
Masashi Komabayashi
正士 駒林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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Publication of JPS6350468A publication Critical patent/JPS6350468A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スパッタリング用ターゲット材の製造方法
(=関し、特に酸素含有量の低減したチタンシリサイド
焼結体からなるスパッタリング用ターゲット材の製置方
法(ユ関するものである。
C従来の技術〕 近年、LSIからVS、L、Iへと半導体素子の高密度
(ヒ、高集積mlが進む(二つれて、それのパターン寸
法は微細イヒするとともに、配線長は著しく増大し、従
来半導体素子の配線材料として使用されてきた多結晶シ
リコンでは、上記の高集積1ヒに対処し難いほどの信号
伝播時間の遅延?もたらしており、そのため、例えば、
256K  MO8DRAMでは、多結晶シリコン(二
枚わる材料としてモリブデンシリサイドやタングステン
シリサイドが実用(ヒされ、さら(−高集積度のIM 
 DRAMにおいては一層抵抗値の低いチタンシリサイ
ドの使用も提案されている。
一般(二、配線材料として使用される種々の配線膜?ス
パッタリングによって形成する方法は、元来自動]ヒに
向いている上に、膜の組成制御性にすぐれているので、
広く利用されており、このスパツタリング法に供される
チタンシリサイド焼結体は、Ti粉末とSi粉末、ある
いはTi珪化物粉末とSi粉末と?、所定の割合に、す
なわちスパッタリング膜中の熱応力を緩和するため、S
i/Ti比〉2(Si / Ti比はSi対Tiの原子
比を意味する、以下同様)となるように混合した後、こ
の混合粉末の成形体?、液相が発生しない程度の高温、
すなわち一般に1000〜1320℃において常圧焼結
あるいはホットプレスすることによって、製造している
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のように焼結されたチタンシリサイ
ドは、Ti粉末、Si粉末のような原料粉末中の5i0
2、または原料粉末の各粒子表面に形成されていた酸(
ヒ層に由来する酸素?約0.1〜0.3重@%含有し、
このようなターゲット材からつくられたチタンシリサイ
ド膜は、抵抗が上昇して、前記高集積(ヒ半導体素子の
配線材料としての性能が低下するという問題があった。
〔研究(二基づく知見事項〕
そこで、本発明者等は、このような問題を解決するため
に種々研究を重ねた結果、 チタンシリサイド焼結体を製造するに半り、Ti粉末お
よびTi珪fヒ物粉末のうちの1種または2種以上とS
i粉末とからなる混合粉末、またはTi珪化物とSiと
からなる合金粉末Y[形後、この成形体中で液相乞生じ
、かつ所定の形状を維持できる温度、すなわちTi珪化
物とSiとの共晶温度以上〜Ti珪化物の融点よりも低
い温度、したがって、1330〜15000Gで焼結す
ると、酸素含有lの低減したチタンシリサイド焼結体が
得られること、 を見出した。
焼結している間、成形体中に液相が発生すると、得られ
た焼結材料中の酸素含有Iが低下する理由は不明である
が、成形体中の酸fヒ物または原料粉末粒子表面に吸着
していた酸素が、前記液相中の成分と反応して、例えば
SiOのような易揮発性物質に変(ヒし、これが系外に
除去されるためと考えられる。
〔問題At解決するための手段〕
この発明は、上記知見に基づいて発明されたもので、酸
素含有lの低減したチタンシリサイド焼結体の製造方法
?提供することを目的とし、いずれも、2.1≦Si/
Ti≦4.0(lDsi対Ti原子比?有する、チタン
粉末およびチタン珪化物粉末のうちの1種または2種以
上と珪素粉末とからなる混合粉末、またはチタン珪化物
と珪素とからなる合金粉末?成形後、温度:1330〜
1500’Cにおいて焼結すること?特徴とする、チタ
ンシリサイド焼結体からなるスパッタリング用ターゲッ
ト材の製造方法、 に係るものである。
〔発明の詳細な説明〕
以下、この発明の構成について具体的に説明する。
1、 原料粉末 この発明によって製造されるチタンシリサイド焼結体の
原料粉末としては、前記の混合粉末または合金粉末のい
ずれがが使用され、その一方の混合粉末を調製するのに
必要なTi珪化物としては、Ti5Si3 * TiS
i * TiSi2のような公知のTi珪化物乞使用す
ることができ、したがってこの混合粉末中には、上記の
ような種々のTi珪fヒ物?2種以上含有させてもよい
。 また、他方のTi珪化物とSiとからなる合金粉末
は、不活性雰囲気の下で遂行される通常の合金粉末製造
法、例えば、真空溶解炉中で所定割合のTiとSiと?
溶解混合して得たTi珪化物とSiどからなる合金イン
ゴット?、例えばスタンプミルで粉砕することによって
調製される。
これら原料粉末の平均粒径は、十分な成形性?得るため
には50C141m以下にすることが必要である一方、
粒子表面に形成される酸(ヒ層の割合?なるべく少なく
すること乞考慮すると、2/Jm以上であるのが望まし
いことから、一般に2〜500μmであり、そして好ま
しくは10〜150/1mである。
原料粉末中のSi / Ti比が2,1未満であると、
それから製造したターゲット材のスパッタリングによっ
て生成した膜の中には、その膜の熱処理(例えば、Ar
中、1000℃(=30分間保持)後に熱応力が残って
、膜が基板より剥離し、一方、前記のSi/Ti比が4
.0?越えると、膜中のSi駄が多過ぎてその抵抗値が
高くなり、その膜が特に募密度半導体素子の配線材料と
して好ましくなくなるところから、この発明では、前記
Si/Ti比の値?2.1〜4.0と定めた。
2、 51!2形方法 この発明では、従来焼結体を製造する場合(−利用され
ていた種々の成形方法(二よって原料粉末?成形するこ
とができるが、通常の冷間ブレス、あるいは成形体中(
二液相が生じない温度:すなわち1330℃未満の温度
で熱開成形するのが、一般に好都合である。
3、焼結方法 この発明は、その焼結方法(=特徴があって、成形体中
に液相が生ずる温度、すなわち1330°C以上の温度
で焼結し、液相2介して焼結を進行させるところに特徴
な有する。
したがって、焼結中は、液相を出現させるのに必要な最
低温度であるTi珪fヒ物とSiの共晶温度:1330
°C1以上に成形体乞加熱する必要があり、一方二珪(
ヒチタン(TiSi2 )の融点(1540°C)以上
(−加熱すると、成形体がすべて溶解してしまって、焼
結体に所定の形状を保つことができなくなり、この所定
形状、すなわちターゲットとして必要な形状を保つこと
ができる最高焼結温度:Tは、本発明者等の研究による
と、次の近似式、すなわち T (’C) = 1647− (Si /Ti )X
70で表わされ、例えばSi/Ti比−2,1,2,5
および4.0のとき、それぞれT=1500°C,14
72℃および1370°Cであるところから、この発明
では焼結温度Y1330〜1500℃と定めた。
この発明では、焼結中(二加圧すると、融液が成形体の
外にしみ出して焼結が進行しなくなるので、一般に無加
圧の下で焼結が遂行され、また、この発明は、元来酸素
含有駄がなるべく少ないチタンシリナイド焼結材料を得
ること2目的としているので、原料粉末の調製、成形お
よび焼結中は、酸素と遮断された雰囲気、すなわち真空
または不活性ガス雰囲気?利用するのが当然好ましい。
〔実施例および実侮例(二基づ〈発明の効果〕ついで、
この発明?実施例によって説明する。
実施例中の百分率は、別に明記されていなければ、すべ
て電歇百分率?意味する。
実施例1 まず、原料粉末として、粒度:100メツシユ以下のS
i粉末(酸素含有@:o、05%)および高純度スポン
ジチタンの粒度:30メツシユ以下の粗粉砕粉末(同0
.05%)を用意し、両者を所定l秤歌したもの?ボー
ルミル?用いて30分間トルエン中で混合粉砕し、乾燥
して、Si/Ti比:2.3および平均粒径:10μm
Y有する混合粉末(同0.1%):25Q9y調製した
ついで、この混合粉末?、−軸ブレスにヨリ、プレス王
: 1.+ ton /−で成形して、30 m X 
30mn X 10 mmの寸法と1.60 y/cm
3の密度2有する多数の試験片?作製した。
その後、このように成形された試験片?、真空度: I
 X 1O−5Torrの真空の下に200℃/hrの
昇温速度で1330°Cまで昇温し、この温度に10分
間保持する熱処理によって焼結してから、室温まで炉冷
した。
この結果得られたチタンシリサイド焼結体の密度は3.
70 V 7cm3で、その充填率は理論密度に対して
95%であった。 また、この焼結体の酸素濃度は、融
解熱伝導法によって定電分析したところ50ppmであ
った。
さらに、前記試験片?、焼結温度だけ?変えて上記と同
様な方法(二よって焼結?繰り返し、得られた各焼結体
の酸素濃度を測定して、これらの焼結温度と酸素濃度と
の関係を第1図に示した。
第1図(二足された結果によると、この発明の範囲内の
焼結温度、すなわち1330’Cおよび1450℃にお
いて焼結して得られた焼結体の酸素濃度は、それぞれ5
0 ppm CA点〕および60ppm (B点)であ
ったのに対し、この発明の範囲(二人らない低い焼結温
度、すなわち1000°C11180°Cおよび130
0℃で焼結した場合の暁給体中の酸素濃度はそれぞれ1
300 ppm (0点)、1500 ppm (D点
)および1400 ppm(E点)となり、この発明に
よって酸素濃度の著しく低いチタンシリサイド焼結体が
得られることがわかる。
実施例2 原料粉末におけるSi/Ti比および焼結温度乞それぞ
れ第1表に示されるように変えて、実施例1と同様な手
順?繰り返し、それによって得られた各焼結体の酸素酸
?比抵抗?測定するとともに、これらの焼結体からなる
ターゲット?スパッタリングして、酸(ヒ処理したシリ
コン基板上に付着させた嗅(二、アルゴン中、温度:1
000°Cに30分間保持の熱処理ヲ旌した後、それら
の膜の剥離の耳無乞調べ、これらの結果?第1表に示し
た。
第1表(二足される結果から、5iZTi比が1.9と
小さ過ぎた場合は、スパッタリング嘆が熱処理後基板か
ら剥離し、またそれが4.2と大き過ぎた場合はシート
抵抗が高くなったのに対し、Si/Ti比がこの発明の
範囲内(=ある場合は、膜の剥離?起すことなく、しか
も膜のシート抵抗も比較的低い第  1  表 ことがわかる。
実施例3 Si/Ti比:2.5’r有する混合粉末を実施例1と
同様な方法によって調製し、この混合粉末(−1真空度
: I X 10−3Torrの真空中、温度:1oo
℃、プレス圧力=100Kg/−の条件のホットプレス
を旌して、直径:30+mX厚さニアMの寸法を有する
円板状のプレス体?製鞭し、このプレス体の密度および
酸素含有限乞測定したところ、それぞれ2.302/c
rfL3および1500 ppmであった。
ついで、このプレス体乞、真空度: I X 1O−5
Torrの下に、温度:1340℃で10分間焼結した
ところ、得られた焼結体の密度は3.65f/の3と上
昇して、その相対密度は96%であり、また定置分析に
よると、この焼結体の酸素含有量は70ppmであった
この実施例は、酸素含有lの多い成形体でも、この発明
の方法によって焼結すれば、酸素含有量の著しく低下し
たチタンシリサイド焼結体が得られること2示している
実施例4 原料粉末として、粒径:5mm〜3mm間(二組粉砕し
た高純度チタンおよび同2!+ll11〜2cm程度の
シリコン粗粒馨用意し、両者を所定割合で混合したもの
を真空アーク溶解炉で繰り返し3回溶解することによっ
て、S i / T i比= 2.5 ’f有する、均
一な組成のチタン珪化物と珪素とからなる合金インゴッ
ト500f乞鋳命じた。
ついで、このインゴットをスタンプミルで粗粉砕してか
ら#100メツシュの師乞通して、最大径=150μ+
nY有する合金粉末?回収し、それの酸素@?測測定た
ところ、400ppmであった。
この合金粉末?実施例3と同様(=ホットプレスして、
直径:30mmX厚さニア喘の寸法と2.7017ノの
密度?有するプレス体?製造した後、このプレス体?真
空度: I X 1O−5Torr 、温度:1340
°C1保持時間=10分間の条件下で焼結したところ、
密度: 3.50 f/crn3および酸素@:80 
ppm !有する焼結体が得られた。
この実施例によれば、チタン珪化物と珪素とからなる合
金の粉末によっても、この発明の目ざしている酸素含有
量の低いチタンシリサイド焼結体が得られることがわか
る。
〔発明の総合的効果〕
以上述べた説明から明らかなように、この発明(=よる
と、酸素含有量が低減したチタンシリサイド焼結体を製
造することができ、したがって半導体素子の配線材料と
してすぐれた特性?有するチタンシリナイド嘆をスパッ
タリング(=よって形成させるのに好適なターゲット材
を提供できるという産業上宵用な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は焼結温度と、その焼結温度において得られたチ
タンシリサイド焼結体中の酸素濃度との関係を示すグラ
フである。 出、願人  三菱金属株式会社 代理人  富 1)和 夫 外1名 り1図 訳 1OOO1500 次B濁/I(’C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. いずれも、2.1≦Si/Ti≦4.0のSi対Ti原
    子比を有する、チタン粉末およびチタン珪化物粉末のう
    ちの1種または2種以上と珪素粉末とからなる混合粉末
    、またはチタン珪化物と珪素とからなる合金粉末を形成
    後、温度:1330〜1500℃において焼結すること
    を特徴とする、チタンシリサイド焼結体からなるスパッ
    タリング用ターゲット材の製造方法。
JP19481786A 1986-08-20 1986-08-20 スパツタリング用タ−ゲツト材の製造方法 Pending JPS6350468A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111136265A (zh) * 2020-03-07 2020-05-12 北京安泰六九新材料科技有限公司 一种钛硅合金靶材及其制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6158866A (ja) * 1984-08-30 1986-03-26 三菱マテリアル株式会社 高融点金属珪化物基複合材料の製造法
JPS61108132A (ja) * 1984-11-01 1986-05-26 Mitsubishi Metal Corp 金属珪化物基複合材料の製造法

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