DE69428672T2

DE69428672T2 - Verfahren zur herstellung eines hochschmelzenden metallischen silizidtargets

Info

Publication number: DE69428672T2
Application number: DE69428672T
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Fukasawa; Tohru Komatsu; Toshihiro Maki; Michio Sato; Hiromi Shizu; Noriaki Yagi; Takashi Yamanobe
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Materials Co Ltd
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: US20010037938A1; WO1995004167A1; US6352628B2; EP0666336A1; EP0666336A4; DE69428672D1; EP1118690A3; KR950703668A; EP0666336B1; US6309593B1; EP1118690A2; KR0184725B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Targets aus Silicid von hochschmelzendem Metall und insbesondere ein Verfahren zur einfachen Herstellung eines Targets aus Silicid von hochschmelzendem Metall, bei dem die Erzeugung von Teilchen beim Sputtern vermindert wird und eine dünne Schicht mit hoher Qualität durch Verdichten oder Läutern einer gemischten Struktur gebildet wird, und bei dem eine einheitliche Zusammensetzung und ferner eine hohe Dichte und ein hoher Reinheitsgrad erzielt wird.
Das Sputterverfahren wird als eines der effektiven Verfahren zur Bildung einer Dünnschicht von Silicid aus hochschmelzendem Metall eingesetzt, die für eine Gateelektrode, eine Sourceelektrode oder eine Drainelektrode von Halbleitervorrichtungen wie z.B. MOS, LSI- Vorrichtungen und dergleichen und für die Verdrahtung verwendet wird. Das Sputterverfahren, das bezüglich der Massenherstellung und der Stabilität der gebildeten Schicht hervorragend ist, ist ein Verfahren, bei dem man Argonionen mit einem scheibenförmigen Target aus Silicid von hochschmelzendem Metall zusammenstoßen lässt und diese ein das Target aufbauendes Metall abtragen, das als Dünnschicht auf einem Substrat abgeschieden wird, das gegenüber dem Target angeordnet ist. Demgemäß hängen die Eigenschaften der durch das Sputtern gebildeten Silicid-Dünnschicht von den Eigenschaften des Targets ab.
Seit kurzem ist es erforderlich, das ein zur Bildung einer Dünnschicht aus Silicid von hoch- schmelzendem Metall verwendetes Sputtertarget eine geringere Menge an Teilchen (feinen Körnern) erzeugt, da Halbleitervorrichtungen hoch integriert und miniaturisiert sind. Teilchen, die von einem Target während des Sputterns erzeugt werden, weisen eine sehr geringe Korngröße von etwa 0,1 bis 10 um auf, so dass sie dann, wenn sie sich mit einer Dünnschicht mischen, die abgeschieden wird, zu einem ernstzunehmenden Problem dahingehend führen, dass die Ausbeute der Halbleitervorrichtungen durch das Auftreten von Kurzschlüssen zwischen den Drähten einer Schaltung und durch eine unzureichende Öffnung der Drähte stark vermindert wird. Folglich ist die Verringerung der Teilchenmenge dringend erforderlich.
Da es effektiv sein kann, eine Target-Struktur zu verkleinern, d.h., die Größe der MSi&sub2;-Körner und freie Si-Körner so klein wie möglich zu machen, um die von dem Target erzeugte Menge an Teilchen zu vermindern, gibt es verschiedene bekannte Herstellungsverfahren zur Verkleinerung der Struktur.
Beispielsweise beschreibt die Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Sho 63(1988)-219580, dass ein Target mit hoher Dichte, das eine feine Struktur aufweist und eine geringe Menge Sauerstoff enthält, dadurch erhalten werden kann, das ein gemischtes Pulver, das durch Mischen eines Pulvers von hochreinem hochschmelzendem Metall mit einem hochreinen Siliciumpulver erhalten wird, im Hochvakuum einer Silicid-Reaktion unterworfen wird, wobei ein halbgesinterter Körper gebildet wird, und dass dann der erhaltene halbgesinterte Körper ohne zerkleinert zu werden in ein druckdichtes Verschlussgefäß eingebracht wird und das druckdichte Verschlussgefäß, nachdem es evakuiert und verschlossen worden ist, mit einer heißisostatischen Presse gesintert wird. In diesem Fall weist das so erhaltene Target eine feine Struktur mit einer maximalen Korngröße des MSi&sub2; von nicht mehr als 20 um und einer maximalen Korngröße des freien Si von nicht mehr als 50 um auf. Ferner enthält das Target nicht mehr als 200 ppm Sauerstoff bei einem Dichteverhältnis von nicht weniger als 99%.
Ferner beschreibt die Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Hei 2(1990)-47261, dass ein Target mit hoher Dichte, das eine feine Struktur aufweist, dadurch erhalten werden kann, das ein gemischtes Pulver aus einem Pulver von hochreinem, hochschmelzenden Metall und einem hochreinen Siliciumpulver, im Hochvakuum einer Silicid- Reaktion unterworfen wird, wobei ein halbgesinterter Körper gebildet wird, und dass dann der erhaltene halbgesinterte Körper, der auf nicht mehr als 150 um zerkleinert wird und weiter mit einem hochreinen Siliciumpulver gemischt wird, in ein druckdichtes Verschlussgefäß eingebracht wird und das druckdichte Verschlussgefäß, nachdem es evakuiert und verschlossen worden ist, mit einer heißisostatischen Presse gesintert wird. In diesem Fall weist das so erhaltene Target eine maximale Korngröße des MSi&sub2; von nicht mehr als 20 um und ein Dichteverhältnis von nicht weniger als 99% auf, wobei nur freies Si in einer Korngrenze vorliegt.
Seit kurzem ist ein hochreines Target, das eine sehr kleine Menge an Verunreinigungen enthält, welche die Eigenschaften der Halbleitervorrichtung verschlechtern, als Sputtertarget erforderlich, das zur Bildung einer Dünnschicht von Silicid aus hochschmelzendem Metall verwendet wird, da Halbleitervorrichtungen hoch integriert und miniaturisiert sind. Insbesondere ist es in hohem Maß erforderlich, die Sauerstoffmenge in einem Target zu minimieren, da Sauerstoff, der sich an der Grenzfläche zwischen einer Silicidschicht und einer unteren Schicht konzentriert und den Schichtwiderstand erhöht, Signale verzögert und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung vermindert.
Da eine Desoxidation durch Erhitzen eines halbgesinterten Körpers als Material im Vakuum und Verflüchtigen des Sauerstoffs in Form von Siliciumoxid (SiO oder SiO&sub2;) ein effektives Verfahren zur Verminderung des Sauerstoffgehalts ist, werden die nachstehenden Herstellungsverfahren zur Verminderung des Sauerstoffgehalts im Stand der Technik vorgeschlagen.
Beispielsweise beschreibt die Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Sho 62(1987)-171911, dass Mo-Silicid oder W-Silicid, die jeweils eine kleine Sauerstoffmenge enthalten, dadurch erhalten werden, dass ein gemischtes Pulver, das durch Mischen eines Mo- oder W-Pulvers mit einem Si-Pulver erhalten wird, im Vakuum bei einer Temperatur von weniger als 800 bis 1300ºC erhitzt wird und dass dabei ein Mo-Silicidpulver oder ein W- Silicidpulver synthetisiert wird. Anschließend wird das erhaltene Pulver im Vakuum bei 1300 bis 1500ºC gehalten, um Sauerstoff durch überschüssiges Si als SiO zu entfernen.
Andererseits führt ein Versuch zur Optimierung der Korngröße eines Materialpulvers unter Heißpressbedingungen zu der Annahme, dass die Kondensation von freiem Si zu einer Erhöhung der erzeugten Teilchenzahl führt. Das nachstehende Herstellungsverfahren wurde vorgeschlagen.
Beispielsweise beschreibt die Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Sho 63(1988)-74967, dass ein Target, aus dem kondensiertes Silicium entfernt worden ist, dadurch erhalten wird, dass ein gemischtes Pulver, das durch Zugeben eines synthetisierten Silicidpulvers mit -100 mesh zu einem Siliciumpulver mit -42 mesh erhalten wird, auf 1300 bis 1400ºC erhitzt wird, während ein Vordruck von 60 bis 170 kg/cm² angewandt wird, anschließend mit einem Pressdruck von 200 bis 400 kg/cm² gepresst und dann nach dem Pressen gehalten wird.
Ferner beschreibt die Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Sho 64(1989)-39374, dass ein Target, aus dem kondensiertes Silicium entfernt worden ist, dadurch erhalten wird, dass zwei Arten von synthetisierten Silicidpulvern mit -100 mesh, die eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen, hergestellt werden, und dass ein gemischtes Pulver, das auf eine gewünschte Zusammensetzung eingestellt wird, unter den vorstehend genannten Bedingungen heißgepresst wird.
Es besteht jedoch ein Problem dahingehend, dass dann, wenn die gesamte Menge eines gemischten Pulvers, die zur Bildung eines einzelnen Targets erforderlich ist, in den vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren auf einmal einer Silicidsynthese im Hochvakuum unterworfen wird, die erhaltenen MSi&sub2;-Körner schnell wachsen und grob werden. Zudem treten an dem gesamten halbgesinterten Körper durch die schnell ansteigende Temperatur in einer Silicidreaktion Risse auf, da die Silicidreaktion eine exotherme Reaktion ist, und wenn der halbgesinterte Körper durch Pressen in dem vorliegenden Zustand gesintert wird, kann der Sinterkörper aufgrund der verbleibenden Risse nicht verwendet werden.
Es besteht auch ein Problem dahingehend, dass ein gemischtes Materialpulver aus einem Gefäß durch die schnelle Temperaturerhöhung bei der Silicidreaktion austritt und dass eine Zusammensetzung aufgrund der Verflüchtigung des sehr flüchtigen Si außerhalb einer gewünschten Zusammensetzung liegt. Wenn folglich der halbgesinterte Körper durch Pressen in dem vorliegenden Zustand gesintert wird, kann kein Target mit der gewünschten Zusammensetzung erhalten werden.
Ferner besteht ein Problem dahingehend, dass selbst dann, wenn ein halbgesinterter Körper zerkleinert und zu einem Pulver verarbeitet wird, ein Target mit einer einheitlichen und feinen Struktur nicht erhalten werden kann und das Ausmaß der Kontamination, die durch Verunreinigungen hervorgerufen wird, durch das Zerkleinern erhöht wird und insbesondere die Sauerstoffmenge stark erhöht wird, da harte MSi&sub2;-Teilchen vorliegen, die gewachsen und grob geworden sind, ohne zerkleinert zu werden.
Wenn andererseits, wie es in der Japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Sho 62(1987)-171911 beschrieben ist, ein gemischtes Pulver einer Silicid-Synthese bei 800 bis 1300ºC unterworfen und ferner durch Erhitzen auf eine hohe Temperatur desoxidiert wird, um die Sauerstoffverunreinigung zu verringern, besteht ein Problem dahingehend, dass aufgrund der stark verbesserten Sintereigenschaften eines erhaltenen halbgesinterten Körpers der halbgesinterte Körper in einem anschließenden Zerkleinerungsverfahren nicht ausreichend zerkleinert werden kann und als getrennte Struktur gebildet wird, in der MSi&sub2; und Si unregelmäßig dispergiert sind. Insbesondere dann, wenn die Heiztemperatur einen Temperaturbereich oberhalb von 1400ºC erreicht, tritt diese Tendenz deutlicher hervor.
Obwohl der halbgesinterte Körper in einer Ar-Atmosphäre (Argongas) zerkleinert wird, um einen Anstieg des Sauerstoffgehalts zu verhindern, ist es schwierig, beim Zerkleinern des halbgesinterten Körpers die Kontamination mit Sauerstoff vollständig zu verhindern. Ferner besteht auch dann ein Problem, wenn ein zerkleinertes Pulver von einem Gefäß, wie z.B. einer Kugelmühle oder dergleichen entnommen wird, und das Pulver sicherlich Sauerstoff absorbiert, wodurch der Sauerstoffgehalt des Pulvers erhöht wird. Ein fein zerkleinertes Pulver hat eine vergrößerte Oberfläche und die von dem Pulver absorbierte Sauerstoffmenge erhöht sich beträchtlich.
Selbst wenn jedoch ein synthetisiertes Pulver während des Anlegens eines Vordrucks von 60 bis 170 kg/cm² gemäß den Verfahren der Japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Sho 63(1988)-74967 und der Japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Sho 64(1989)-39374 heißgepresst wurde, wurde in nachteiliger Weise kondensiertes Silicium erzeugt und es konnte kein Target mit einer feinen und einheitlichen Struktur erhalten werden.
Wenn ferner ein synthetisiertes Pulver ohne Vordruck heißgepresst wurde, wuchsen die durch Synthese erhaltenen MSi&sub2;-Körner und die Zusammensetzung hatte in dem Target eine veränderte Verteilung. Dabei war es schwierig, ein Target mit einer feinen und einheitlichen Struktur zu erhalten.
Die Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Sho 62(1987)-70270 beschreibt ein Target aus Silicid von hochschmelzendem Metall mit einem Dichteverhältnis von nicht weniger als 97%. Ferner beschreibt die Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Sho 62(1987)-230676 Verfahren zur Herstellung eines Targets aus Silicid von hochschmelzendem Metall. Dabei wird ein Target durch Ein-Achsen-Pressen bei hoher Temperatur, unter Hochvakuum und hohem Pressdruck geformt.
Der vorstehend genannte Stand der Technik beschreibt jedoch lediglich, dass ein Target durch Heißpressen eines Materialpulvers für das Target hergestellt wird. Es wird jedoch keine feine und einheitliche Struktur beschrieben. Folglich kann der zitierte Stand der Technik die Aufgabe der effektiven Teilchenunterdrückung nicht lösen.
Andererseits beschreibt die PCT-Anmeldung WO91/18125 ein Silicid-Target mit 400 · 10&sup4; Silicidteilchen mit einer Korngröße von 0,5 bis 30 um, die in einem Querschnitt der gemischten Struktur des Targets von 1 mm² vorliegen, wobei die maximale Korngröße von Si nicht größer als 30 um ist. Ferner beschreibt diese PCT-Anmeldung ein Silicid-Target mit einer durchschnittlichen Korngröße des Silicids von 2 bis 15 um und einer durchschnittlichen Korngröße des Si von 2 bis 10 um.
Da das im Stand der Technik beschriebene Herstellungsverfahren beschriebene Herstellungsverfahren nicht ausreichend ist, um eine feine einheitliche Targetstruktur zu erhalten, konnte die Aufgabe, das Auftreten von Teilchen zu unterdrücken, nicht ausreichend gelöst werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Targets aus Silicid von hochschmelzendem Metall mit hoher Dichte und Reinheit, das eine feine, gemischte Struktur und eine einheitliche Zusammensetzung aufweist, und das eine geringere Menge an Verunreinigungen, wie z.B. Sauerstoff und dergleichen enthält.
Als Ergebnis intensiver Studien bezüglich der Erzeugung von Teilchen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung erstmals die nachstehenden Erkenntnisse erlangt:
(1) da freies Si eine Sputtergeschwindigkeit aufweist, die größer als die von MSi&sub2; ist, wird bei fortschreitendem Sputtern das MSi&sub2; auf einer Erosionsoberfläche freigelegt und MSi&sub2;-Körner, die zu benachbarten Körnern eine schwache Bindungskraft aufweisen, unterliegen einer Entfernung von der Erosionsoberfläche. Insbesondere zeigen sehr feine MSi&sub2;- Körner diese Tendenz stark.
(2) obwohl die Erosionsform in einem freien Si-Abschnitt wellenförmig ist, wenn sich der Si-abschnitt vergrößert, wird das distale Ende der Wellenform spitz und die Höhe der Wellenform steigt an. Folglich geht das distale Ende des Si durch die thermischen Schwankungen beim Sputtern zurück, so dass das Si zur Umwandlung in Teilchenform neigt.
(3) wenn in der Grenzfläche zwischen MSi&sub2; und freiem Si eines Targets oder im inneren von freiem Si Poren zurückbleiben, bilden sich um die Poren Vorsprünge und an den Abschnitten, bei denen die Vorsprünge vorliegen, findet beim Sputtern eine abnorme Elektroerosion statt, wodurch die Vorsprünge zurückgehen und in Teilchen umgewandelt werden, und dergleichen.
Ferner haben die Erfinder gefunden, dass die Erzeugung der Teilchen sehr effektiv unterdrück werden kann, wenn
(1) eine feine gemischte Struktur derart gebildet wird, dass die Anzahl der MSi&sub2;- Körner (M: hochschmelzendes Metall), die auf einer willkürlichen Fläche oder in einem Querschnitt von 0,01 mm² der gemischten Struktur vorliegen, nicht mehr als 15 ist, dass das MSi&sub2; eine durchschnittliche Korngröße von nicht mehr als 10 um aufweist und dass freies Si, das in den Zwischenräumen des MSi&sub2; vorliegt, eine maximale Korngröße von nicht mehr als 20 um aufweist;
(2) die gemischte Struktur derart angeordnet ist, dass ein Si/M-Atomverhältnis X in 1 mm² der gemischten Struktur eine Dispersion von X ± 0,02 aufweist und freies Si gleichförmig dispergiert ist; und
(3) ein Dichteverhältnis einen Wert von nicht weniger als 99,5% über die gesamte Oberfläche des Targets aufweist, und dergleichen.
Ferner haben die Erfinder gefunden, dass das Wachstum der erzeugten MSi&sub2;-Körner unterdrückt werden kann und eine starke Änderung (Dispersion eines Zusammensetzungsverhältnisses) einer Zusammensetzung ohne die Verflüchtigung von nahezu dem gesamten Si verhindert werden kann, dass dann, wenn das Silicid auf einmal in einem Silicid- Syntheseverfahren hergestellt wird, gemischte Pulver jeweils in kleine Mengen aufgeteilt werden, die in eine Verdichtungsform eingebracht werden, d.h., eine Tiefe der Verdichtungsform, in welche die gemischten Pulver eingebracht werden, wird auf einen Wert von nicht tiefer als 20 mm eingestellt und die gemischten Pulver werden im Vakuum erhitzt und Silicid wird synthetisiert.
Um die Verunreinigungen in einem Target zu verringern und dessen Reinheit zu erhöhen, haben die Erfinder ferner gefunden, dass
(1) ein halbgesinterter Körper aus Silicid von hochschmelzendem Metall, der eine geringe Sauerstoffmenge von nicht mehr als 200 ppm enthält, der nicht mit den Verfahren des Standes der Technik erhalten werden kann, derart erhalten werden kann, dass ein durch Synthetisieren von Silicid erhaltener halbgesinterter Körper einmal zerkleinert wird und das erhaltene zerkleinerte Pulver durch Erhitzen im Vakuum oder in einer druckverminderten Wasserstoffatmosphäre desoxidiert wird, anstelle eines Desoxidierens des halbgesinterten Körpers in dem Zustand, in dem er vorliegt;
(2) dann, wenn eine Vielzahl von Pulverbeschickungsgefäßen mit identischem Innendurchmesser hergestellt werden und zerkleinerte Pulver derart desoxidiert werden, dass die halbgesinterten Körper in einer Form gesintert werden können, in der sie nach einem heißisostatischen Pressverfahren oder dergleichen vorliegen, eine Vielzahl der halbgesinterten Körper gleichzeitig gesintert werden kann und ein Vorteil dahingehend besteht, dass die Produktivität bei der Herstellung der Targets erhöht werden kann, da die halbgesinterten Körper die gleiche Form aufweisen;
(3) dann, wenn die Silicid-Synthese in einem Vakuumofen durchgeführt wird, bei dem eine Graphitheizeinrichtung und ein Graphitisolator verwendet wird, ein durch die Synthese erhaltener halbgesinterter Körper mit Kohlenstoff und Eisen gemischt und damit verunreinigt ist. Wenn im Gegensatz dazu die Silicid-Synthese in einem Vakuumofen mit einer Heizeinrichtung und einem Isolator durchgeführt wird, die beide aus einem hochreinen, hochschmelzenden Material zusammengesetzt sind, kann die Kontamination effektiv verhindert werden; und
(4) die durch die in einem Material enthaltenen Verunreinigungen verursachte Kontamination durch Zerkleinern eines halbgesinterten Körpers in einer Kugelmühle effektiv verhindert werden kann, die einen Kugelmühlenhauptkörper aufweist, dessen Inneres mit einem hochreinen Material ausgekleidet ist und die Zerkleinerungsmedien (Kugeln) enthält, die aus einem hochreinen Material ausgebildet sind, und dergleichen.
Ferner haben die Erfinder als Ergebnis intensiver Studien der Heißpressbedingungen, die von der Verwendung eines synthetischen Pulvers beeinflusst werden, gefunden, dass die Größe der erzeugten MSi&sub2;-Körner abhängig von der Temperatur ist, bei der ein Pressdruck ausgeübt wird und davon abhängig ist, wie die Temperatur erhöht wird, und dass die Zusammensetzung in einem Target gemäß den Temperatur- und Druckbedingungen eine veränderte Verteilung aufweist. Insbesondere haben die Erfinder gefunden, dass dann, wenn ein synthetisiertes Pulver bis direkt unter eine eutektische Temperatur erhitzt wird und dann mit einem Pressdruck beaufschlagt wird, MSi&sub2;-Körner, die durch Synthese gebildet worden sind, erneut wachsen und dass freies Si in Richtung des Endes eines Targets fließt und dass die Zusammensetzung des Targets eine andere unregelmäßige Zusammensetzung aufweist, wenn die MSi&sub2;-Körner wachsen.
Ferner haben die Erfinder die Erkenntnis erlangt, dass dann, wenn ein gewisses Maß an Pressdruck bei einer Temperaturstufe unterhalb von 1200ºC ausgeübt wird und dann das Erhitzen stufenweise oder mit einer geringen Geschwindigkeit bis direkt unter die eutektische Temperatur durchgeführt wird und weiter ein großer Pressdruck ausgeübt wird, das Wachstum der MSi&sub2;-Körner effektiv verhindert wird, die Zusammensetzung in einem Target vereinheitlicht wird und die Dichte des Targets erstmals erhöht wird.
Die vorliegende Erfindung beruht auf diesen Erkenntnissen.
Insbesondere ist ein erfindungsgemäß hergestelltes Target aus Silicid von hochschmelzendem Metall dadurch gekennzeichnet, dass es eine feine, gemischte Struktur aufweist, die aus MSi&sub2;-Körnern (wobei M ein hochschmelzendes Metall ist) und Si-Körnern zusammengesetzt ist, wobei die Anzahl der MSi&sub2;-Körner, die unabhängig in einem Querschnitt von 0,01 mm² der gemischten Struktur vorliegen, nicht größer als 15 ist, die MSi&sub2;-Körner eine durchschnittliche Korngröße von nicht mehr als 10 um aufweisen, wobei freie Si-Körner in den Zwischenräumen der MSi&sub2;-Körner vorliegen, die eine maximale Korngröße von nicht mehr als 20 um aufweisen. Insbesondere werden als das Metall (M), das ein Bestandteil des vorstehend genannten Metallsilicids (MSi&sub2;) ist, W, Mo, Ti, Ta, Zr, Hf, Nb, V, Co, Cr und Ni verwendet.
Es sollte beachtet werden, dass die Gestalt und die Anzahl der MSi&sub2;-Körner und der Si- Körner in der vorstehend genannten gemischten Struktur wie folgt gemessen werden. Die maximale Korngröße, die durchschnittliche Korngröße und die Anzahl der MSi&sub2;-Körner werden derart gemessen, dass eine Photographie, welche die Struktur eines gesinterten Targetkörpers zeigt, durch Photographieren einer Bruchoberfläche des Sinterkörpers unter einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) bei 1000-facher Vergrößerung erhalten wird, und dass die so erhaltene Photographie dann mit einer Bildanalysevorrichtung analysiert wird. Ein sichtbares Feld, das mit der Bildanalysevorrichtung analysiert werden soll, muss 10 Punkte abdekken.
Andererseits werden die maximale Korngröße, die durchschnittliche Korngröße, die Anzahl der freien Si-Körner und die Anzahl der kettenförmigen (mit Bindung ausgebildeten) Si- Körner derart gemessen, dass eine Photographie, welche die Struktur eines gesinterten Targetkörpers zeigt, durch Photographieren einer polierten Oberfläche des Sinterkörpers unter einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) bei 1000-facher Vergrößerung erhalten wird, und dass die erhaltene Photographie mit einer Bildanalysevorrichtung analysiert wird. In diesem Fall wurden 5 Querschnitte gemessen, die durch gleichmäßiges Aufteilen der polierten Oberfläche in der Dickenrichtung mit einer Steigung von 10 um erhalten wurden. Wenn Si- Körner von anderen Si-Körnern freigesetzt worden sind, werden sie als freies Si betrachtet. Wenn Si-Körner mit anderen Si-Körnern an einem beliebigen Abschnitt davon gekoppelt werden, werden sie als kettenförmiges Si betrachtet. Ein sichtbares Feld muss 20 Punkte in jedem Querschnitt abdecken.
Da Si durch Sputtern der vorstehend genannten gemischten Struktur tiefer abgetragen wird als MSi&sub2;, ist eine Struktur vorzugsweise derart angeordnet, dass MSi&sub2;-Körner wie eine Kette miteinander gekoppelt sind und dass Si-Körner in den Zwischenräumen der MSi&sub2;-Körner vorliegen, um die in einem Target erzeugten Teilchen zu verringern, da MSi&sub2;-Körner dazu neigen, von einer erodierten Oberfläche in einem Abschnitt entfernt oder abgetragen zu werden, in dem MSi&sub2; unabhängig in einer Si-Phase vorliegt.
Wenn die Größe der MSi&sub2;-Körner erhöht wird, dann wird Si selektiv von MSi&sub2; gestreut und bildet vorsprungartige Körner. Da diese Vorsprünge freigesetzt werden und sich in Teilchen umwandeln, ist die durchschnittliche Korngröße von MSi&sub2; vorzugsweise nicht größer als 10 um und mehr bevorzugt nicht größer als 5 um, um das Auftreten der Vorsprünge zu verhindern. Andererseits wird Si durch Sputtern zu einer Wellenform abgetragen und wenn die Größe des Si erhöht wird, dann wird die Wellenform spitz und tief und das Si neigt dazu, abgetragen zu werden. Folglich beträgt die maximale Korngröße von Si vorzugsweise nicht mehr als 20 um, mehr bevorzugt nicht mehr als 15 um und insbesondere nicht mehr als 10 um.
Wenn der durchschnittliche Wert eines Si/M-Atomverhältnisses in dem gesamten Target mit X bezeichnet wird, dann ist es bevorzugt, dass die Dispersion des Si/M-Atomverhältnisses in einem willkürlichen Querschnitt von 1 mm² in der gemischten Struktur vorzugsweise innerhalb des Bereichs von X ± 0,02 eingestellt wird. D.h., dass dann, wenn MSi&sub2; und Si selbst bei einem Target mit einer feinen Struktur unregelmäßig dispergiert sind, insbesondere dann, wenn freies Si lokal konzentriert und unregelmäßig verteilt vorliegt, da die Struktur in dem Target stark verändert wird, wenn eine elektrische Plasmaentladung instabil ausgeführt wird und Teilchen induziert werden, die Dispersion des Si/M-Atomverhältnisses X in einem Bereich von 1 mm² vorzugsweise einen Wert von X ± 0,02 und insbesondere einen Wert von X ± 0,01 hat.
Es ist bevorzugt, ein Silicid-Target mit hoher Dichte zu bilden, bei dem das Dichteverhältnis nicht weniger als 99,5% über das gesamte Target beträgt. Wenn aufgrund einer unzureichenden Dichte eines Targets viele Poren (Löcher) bestehen bleiben, dann liegen die Poren in einer Grenzfläche zwischen MSi&sub2; und Si oder im Inneren von Si vor, beim Sputtern bilden sich Vorsprünge um die Poren, in dem Abschnitt der Projektionen wird eine abnorme Elektroerosion verursacht und die Vorsprünge werden durch die Erosion zerbrochen und freigesetzt, was zum Auftreten von Teilchen führt. Folglich müssen die Poren auf die kleinstmögliche Zahl verringert werden. Zu diesem Zweck beträgt das Dichteverhältnis des Targets vorzugsweise nicht weniger als 99,5%, mehr bevorzugt nicht weniger als 99,7% und insbesondere nicht weniger als 99,8% über das gesamte Target.
Es ist bevorzugt, dass der Gehalt an Sauerstoff als Verunreinigung auf einen Wert von nicht mehr als 200 ppm und ein Gehalt an Kohlenstoff als Verunreinigung auf einen Wert von nicht mehr als 50 ppm eingestellt wird. Wenn Sauerstoff durch Sputtern eines Sauerstoffenthaltenden Targets in eine abgeschiedene Dünnschicht aufgenommen wird, bildet sich an der Grenzfläche der Dünnschicht Siliciumoxid und der Widerstand der Schicht wird durch das Siliciumoxid erhöht. Um folglich den Widerstand der Schicht weiter zu verringern, wird der Sauerstoffgehalt in dem Target vorzugsweise auf einen Wert von nicht mehr als 200 ppm und mehr bevorzugt auf einen Wert von nicht mehr als 100 ppm eingestellt. Ferner wird der Kohlenstoffgehalt in dem Target vorzugsweise auf einen Wert von nicht mehr als 50 ppm und mehr bevorzugt auf einen Wert von nicht mehr als 30 ppm eingestellt, um den Widerstand der Schicht zu verringern, da Kohlenstoff durch die Bildung von Siliciumcarbid ebenso den Widerstand der Schicht erhöht.
Der Gehalt an Eisen und Aluminium als Verunreinigungen wird auf nicht mehr als jeweils 1 ppm eingestellt. Wenn Eisen und Aluminium in eine abgeschiedene Dünnschicht eingemischt werden, dann bildet sich in der Grenzfläche ein tieferes Niveau und führt zu einer Verbindungslücke, wodurch ein Halbleiter schlecht betrieben werden kann und wodurch sich seine Eigenschaften verschlechtern. Demgemäß wird der Gehalt an Eisen und Aluminium in dem Target vorzugsweise auf nicht mehr als jeweils 1 ppm und mehr bevorzugt auf nicht mehr als jeweils 0,5 ppm eingestellt.
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Targets aus Silicid von hochschmelzendem Metall beschrieben.
In einem Verfahren 1 (Schritt 1) wird ein hochschmelzendes Metallpulver mit einer maximalen Korngröße von nicht mehr als 15 um mit einem Siliciumpulver mit einer maximalen Korngröße von nicht mehr als 30 um derart gemischt, dass das Si/M-Atomverhältnis (der Wert x in MSiX) 2 bis 4 beträgt. Diese Pulver werden im trockenen Zustand mit einer Kugelmühle, einem V-Mischer oder dergleichen ausreichend gemischt, so dass das Siliciumpulver gleichförmig in dem hochschmelzenden Metallpulver dispergiert wird. Das ungleichmäßige Mischen der Pulver ist nicht bevorzugt, da dann die Struktur und die Zusammensetzung eines Targets unregelmäßig werden und die Eigenschaften der Schicht, die unter Verwendung des Targets hergestellt wird, verschlechtern sich. Die Pulver werden vorzugsweise in einem Vakuum von nicht mehr als 1 · 103 Torr oder in einer Inertgasatmosphäre, wie z.B. Argongas gemischt, um eine Kontamination durch Sauerstoff zu verhindern. Insbesondere dann, wenn eine Zerkleinerungsvorrichtung oder ein Pulverzerkleinerungsmischer, wie z.B. eine Kugelmühle oder dergleichen verwendet wird, kann die Kontamination mit Verunreinigungen durch Ausführen des Mischvorgangs in trockenem Zustand unter Verwendung einer Kugelmühle effektiv verhindert werden, die einen Hauptkörper aufweist, dessen Innenseite mit einem hochreinen Material von nicht weniger als 5 N (99,999%) ausgekleidet ist, und bei der die Zerkleinerungsmedien (Kugeln) aus einem hochreinen Material zusammengesetzt sind, so dass eine Kontamination, die durch Verunreinigungen von einem Hauptkörper einer Zerkleinerungsvorrichtung verursacht werden, verhindert werden können.
Als das vorstehend genannte hochreine Material wird vorzugsweise das hochschmelzende Metall (M) verwendet, das ein Bestandteil der Targets ist. Beispielsweise wird W, Mo, Ti, Ta, Zr, Hf, Nb, V, Co, Cr, Ni, usw., verwendet.
Als Verfahren zur Auskleidung des Hauptkörpers der Zerkleinerungsvorrichtung mit dem hochreinen Material kann ein Verfahren zum Aufbringen eines Flächenkörpers aus einem hochreinen Material, ein Verfahren zum einstückigen Ausbilden einer Schicht aus dem hochreinen Material auf der Innenfläche des Hauptkörpers mit verschiedenen Abscheideverfahren, wie z.B. CVD, Plasmaaufdampfen und dergleichen, eingesetzt werden.
Das hochschmelzende Metallpulver und das Siliciumpulver, die als Targetmaterialien verwendet werden, enthalten Verunreinigungen, welche die Eigenschaften einer Halbleitervorrichtung verschlechtern, vorzugsweise in einer kleinstmöglichen Menge und weisen vorzugsweise eine Reinheit von nicht weniger als 5 N (99,999%) auf. Da ferner grobe Pulver gebildete MSi&sub2;-Körner und Si-Körner gröber machen und die Dispersionseigenschaften von Si absenken, weist das hochschmelzende Metallpulver vorzugsweise eine Korngröße von nicht mehr als 15 um auf und das Si-Pulver weist vorzugsweise eine Korngröße von nicht mehr als 30 um auf. Ferner hat das hochschmelzende Metallpulver vorzugsweise eine Korngröße von nicht mehr als 10 um und das Si-Pulver hat vorzugsweise eine Korngröße von nicht mehr als 20 um. Ferner hat das hochschmelzende Metallpulver vorzugsweise eine Korngröße von nicht mehr als 5 um und das Si-Pulver hat vorzugsweise eine Korngröße von nicht mehr als 10 um.
Der Grund dafür, warum der Wert X des Si/M-Atomverhältnisses auf 2 · 4 begrenzt ist, wird nachstehend erläutert. Wenn der Wert X kleiner als 2 ist, verringert sich der Anteil an freiem Si und sinkt in dem Silicid-Target weiter ab. Dadurch kann die gewünschte Struktur nicht erhalten werden. Wenn andererseits der Wert X größer als 4 ist, wird aufgrund des nach wie vor vorliegenden Si eine Struktur erhalten, bei der MSi&sub2;-Körner in einer Si-Matrix vorliegen. Demgemäß kann die Struktur, bei der MSi&sub2;-Körner in der Art einer Kette aneinandergekoppelt sind und Si-Körner in den Zwischenräumen der MSi&sub2;-Körner vorliegen, nur schwer erhalten werden. Wenn der Wert X kleiner als 2 ist, werden die Kontakteigenschaften einer Schicht mit einem Substrat verschlechert und die Schicht neigt zur Abschälung oder Ablösung von dem Substrat, da in der gebildeten Silicidschicht eine große Zugfestigkeit erzeugt wird. Wenn der Wert X andererseits größer als 4 ist, ist die erhaltene Schicht als Elektrodenverdrahtungsschicht nicht geeignet, da der Schichtwiderstand zunimmt. Wenn ferner aus einem gemischten Pulver, dessen X-Wert nicht kleiner als 2 ist, ein Silicid synthetisiert wird, besteht ein Vorteil dahingehend, dass die Zerkleinerungseigenschaften in dem nachstehend beschriebenen Verfahren III aufgrund der Gegenwart von freiem Si verbessert werden.
Si wird vorzugsweise in einer Menge zugemischt, die einen geringen Überschuss der Menge einer gewünschten Zusammensetzung darstellt, um einen Verlust zu berücksichtigen, der durch die Verflüchtigung der Si- und SiO&sub2;-Schicht verursacht wird, welche die Oberfläche von Si-Pulvern bedecken.
Das Verfahren II ist ein Verfahren zur Synthese des Silicids von hochschmelzendem Metall und zur Ausbildung eines halbgesinterten Körpers durch Einbringen des in dem Verfahren I gebildeten gemischten Pulvers in eine Verdichtungsform und Erhitzen des Pulvers in einem Hochvakuum oder in einer Inertgasatmosphäre. In dem Verfahren II ist es bevorzugt, die Menge des gemischten Pulvers, die auf einmal eingebracht wird, auf eine Tiefe von nicht mehr als 20 mm einzustellen, da die Menge des gemischten Pulvers, die in die Verdichtungsform auf einmal eingebracht werden soll und einem Synthesevorgang unterworfen wird, die Größe der zu erzeugenden MSi&sub2;-Körner und die Menge des zu verflüchtigenden Si beeinflusst. Wenn die Tiefe der Beschickung mehr als 20 mm beträgt, vergröbern sich die gebildeten MSi&sub2;-Körner, und zwar aufgrund eines Temperaturanstiegs, der durch die Silicidreaktion verursacht wird, und das Pulver kann in einer explosionsartigen Reaktion aus dem Gefäß herausgeschleudert werden. Wenn andererseits das in das Gefäß einzubringende gemischte Pulver eine Tiefe von nicht mehr als 1 mm aufweist, wird die Anzahl von Gefäßen, die für ein einzelnes Target verwendet werden, stark erhöht, und die Produktionsmenge pro Synthesevorgang wird stark vermindert, wodurch die Produktivität sinkt. Demgemäß ist eine bevorzugte Beschickungstiefe 1 bis 10 mm. Wenn als hochschmelzendes Metallpulver Mo verwendet wird, wird die Menge des in ein Gefäß einzubringenden gemischten Pulvers vorzugsweise auf eine Tiefe von nicht mehr als 10 mm und mehr bevorzugt auf eine Tiefe von nicht mehr als 5 mm eingestellt, da bei der Silicidreaktion besonders viel Wärme erzeugt wird.
Das hier verwendete Gefäß ist vorzugsweise aus hochreinen Mo, W, Ta und Nb-Materialien oder dergleichen zusammengesetzt, um die Kontamination des gemischten Pulvers mit Verunreinigungen, die von dem Gefäß erzeugt werden, und eine thermische Verformung zu verhindern. Ferner ist es bevorzugt, dasselbe Metallmaterial zu verwenden wie das hochschmelzende Metall (M), das einen Bestandteil des gewünschten Silicids von hochschmelzendem Metall bildet. Ferner kann der flache Abschnitt des Gefäßes in eine Form und Größe gebracht werden, so dass das Gefäß in eine Kalziniervorrichtung eingebracht werden kann, wie z.B. in einen Sinterofen.
Als Heizschema ist es bevorzugt, das Erhitzen schrittweise von einer Temperatur von 200ºC niedriger als der Starttemperatur der Silicidreaktion durchzuführen, um das Wachstum der MSi&sub2;-Körner zu unterdrücken und die Änderung der Zusammensetzung zu minimieren. Der Bereich der Temperaturerhöhung beträgt vorzugsweise 20 bis 200ºC. Wenn der Bereich der Temperaturerhöhung kleiner als 20ºC ist, dann wird eine lange Zeit zur Synthese benötigt und die Produktivität sinkt. Wenn der Bereich 200ºC übersteigt, wachsen MSi&sub2;-Körner und das Pulver wird aufgrund einer plötzlichen Temperaturerhöhung aus dem Gefäß herausgeschleudert. Dabei ändert sich die Zusammensetzung und das innere des Ofens wird kontaminiert.
Ferner wird jede Temperatur vorzugsweise 0,1 bis 3 Stunden gehalten. Wenn die Haltezeit weniger als 0,1 Stunden beträgt, wird die Temperatur des Pulvers in dem Gefäß nicht vereinheitlicht, die Temperaturdifferenz steigt abrupt an und die MSi&sub2;-Körner werden gröber. Wenn die Haltezeit andererseits 3 Stunden übersteigt, ist eine lange Zeit für die Synthese erforderlich und die Produktivität sinkt. Es sollte beachtet werden, dass der Temperaturerhöhungsbereich vorzugsweise auf 20 bis 200ºC und mehr bevorzugt auf 50 bis 100ºC eingestellt wird und dass die Haltezeit mehr bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 2 Stunden eingestellt wird. Insbesondere dann, wenn die Temperatur auf einen Wert von 100ºC oder mehr über der Starttemperatur dar Silicidreaktion eingestellt wird, ist es bevorzugt, bei der Silicidstarttemperatur oder innerhalb der Starttemperatur + 50ºC eine lange Haltezeit einzustellen, die vorzugsweise nicht kürzer als 1 Stunde ist. Die Starttemperatur der Silicidreaktion kann durch den Grad des Absinkens des Vakuums in dem Ofen detektiert werden, das durch die Verflüchtigung von Si oder Siliciumoxid (SiO oder SiO&sub2;) durch die Reaktionswärme verursacht wird.
Ferner kann der gleiche Effekt durch langsames Durchführen des Heizvorgangs anstelle eines schrittweisen Erhitzens erreicht werden. In diesem Fall wird die Aufheizgeschwindigkeit vorzugsweise auf 5ºC/min oder weniger eingestellt. Wenn die Aufheizgeschwindigkeit übermäßig hoch ist, wachsen die MSi&sub2;-Körner und das Pulver wird aus dem Gefäß herausgeschleudert, die Zusammensetzung ändert sich und das Innere des Ofens wird durch die abrupte Temperaturerhöhung kontaminiert.
Die maximale Heiztemperatur bei der Synthese wird vorzugsweise auf 1100ºC erhöht, so dass die Silicidreaktion beginnt und die Synthese abgeschlossen wird. Da die Reaktionstemperatur von der in dem gemischten Pulver enthaltenen Sauerstoffmenge abhängig ist, wird die maximale Heiztemperatur jedoch vorzugsweise auf etwa 1300ºC erhöht, um die Verringerung des Sauerstoffgehalts zu berücksichtigen. Wenn die Temperatur auf mehr als 1300ºC erhöht wird, schreitet das Sintern des durch eine Silicidreaktion gebildeten halbgesinterten Körpers fort und das Zerkleinern des halbgesinterten Körpers in dem Verfahren III wird erschwert. Ferner wird freies Si geschmolzen und die MSi&sub2;-Körner wachsen durch eine eutektische Reaktion und werden dadurch gröber. Folglich wird eine Struktur erhalten, bei der MSi&sub2;-Körner und Si-Körner unregelmäßig dispergiert werden. Als Folge davon kann ein Silicid-Target mit der beabsichtigten Kristallstruktur nicht erhalten werden. Wenn die maximale Heiztemperatur andererseits nicht höher als 1000ºC ist, beginnt die Silicidreaktion nicht und die Synthese wird unmöglich, ausgenommen für den Fall, bei dem M Nickel ist. Demgemäß ist ein mehr bevorzugter Temperaturbereich 1150 bis 1250ºC.
Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn die vorstehend genannte maximale Heiztemperatur im Fall von M = Ni übermäßig hoch ist, das Sintern verglichen mit dem Fall, bei dem M von Nickel verschieden ist, weiterläuft. Folglich wird die Temperatur nur dann auf bis zu etwa 800ºC und mehr bevorzugt auf einen Bereich von 700 bis 800ºC erhöht, wenn Nickel verwendet wird.
Wenn in dem Verfahren II ein Silicid von hochschmelzendem Metall synthetisiert und ein halbgesinterter Körper gebildet wird, ist für das Heizen ein Vakuumofen bevorzugt, wie z.B. ein Vakuumofen, bei dem eine Heizeinrichtung aus hochreinem Mo oder eine Heizeinrichtung aus hochreinem W und ein Isolator aus einem hochreinen Material mit hohem Schmelzpunkt eingesetzt wird. Dadurch kann der durch Synthese erhaltene halbgesinterte Körper effektiv vor einer Kontamination geschützt werden, die durch Verunreinigungen von der Heizeinrichtung und dem Isolator verursacht werden.
In dem Verfahren III wird ein halbgesinterter Körper aus einem Silicid von hochschmelzendem Metall, der durch die Synthese eines Silicids erhalten wird und ein Atomverhältnis X von 2 ≤ X ≤ 4 aufweist, zerkleinert oder pulverisiert und ein zerkleinertes Pulver wird hergestellt. Ein Pulverklumpen, in dem freies Si vorliegt, das von einer bei der Synthese gebildeten Aggregation von MSi&sub2; getrennt vorliegt, wird durch das Zerkleinerungsverfahren fein zerkleinert und gleichförmig dispergiert. Wenn dieser Dispergiervorgang nicht gleichförmig durchgeführt wird, da die Dispersion von MSi&sub2; und freiem Si abgesenkt ist, sind die Struktur und die Zusammensetzung des Targets nicht gleichförmig und die Schichteigenschaften verschlechtern sich. Deshalb sollte die Zerkleinerungszeit vorzugsweise nicht weniger als 24 Stunden betragen. Obwohl sich mit längerer Zerkleinerungszeit die Zerkleinerungseffizienz verbessert, sollte die Zerkleinerungszeit vorzugsweise nicht mehr als 72 Stunden betragen, da ansonsten die Produktivität sinkt und der Kontaminationsgrad durch Sauerstoff erhöht wird. Die maximale Korngröße eines durch das Zerkleinern erhaltenen Pulvers ist ein wichtiger Faktor, um eine feine gleichförmige Struktur zu erhalten. Daher ist die maximale Korngröße vorzugsweise nicht größer als 20 um und mehr bevorzugt nicht größer als 15 um, um eine Struktur zu erhalten, bei der MSi&sub2;-Körner eine durchschnittliche Korngröße von nicht größer als 10 um und freie Si-Körner eine maximale Korngröße von nicht größer als 20 um aufweisen.
Das Zerkleinern wird wie im Verfahren I vorzugsweise im Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt, um eine Kontamination durch Sauerstoff zu verhindern. Insbesondere dann, wenn ein Zerkleinerungsmischer wie z.B. eine Kugelmühle oder dergleichen verwendet wird, kann eine Kontamination durch Verunreinigungen effektiv dadurch verhindert werden, dass der Mischvorgang in einem trockenen Zustand unter Verwendung einer Kugelmühle, die einen Hauptkörper aufweist, dessen Inneres mit einem hochreinen Material ausgekleidet ist, und von Zerkleinerungsmedien (Kugeln) durchgeführt wird, die aus einem hochreinen Material zusammengesetzt sind, so dass eine Kontamination, die durch Verunreinigungen von dem Hauptkörper der Zerkleinerungsvorrichtung verursacht werden, verhindert werden können.
Ferner ist es bevorzugt, dass das nachstehende Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen nach dem Verfahren III durchgeführt wird, um Verunreinigungen, die in dem zerkleinerten Pulver enthalten sind, wie z.B. Sauerstoff, Kohlenstoff, usw., zu entfernen. Das Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen ist ein Verfahren, bei dem das in dem Verfahren III hergestellte zerkleinerte Pulver erhitzt wird und dabei ein hochreines Pulver und ein hochreiner halbgesinterter Körper hergestellt wird, und zwar durch Entfernung von Verunreinigungen, wie insbesondere Sauerstoff und dergleichen von dem hochreinen Pulver. Die Heiztemperatur wird vorzugsweise auf 1150 bis 1300ºC eingestellt, um an dem zerkleinertem Pulver absorbierten Sauerstoff effektiv zu entfernen. Insbesondere ist es bei einer Heiztemperatur von weniger als 1150ºC schwierig, durch Verflüchtigen und Entfernen des Sauerstoffs als Siliciumoxid (SiO oder SiO&sub2;) ein Target mit niedrigem Sauerstoffgehalt zu erhalten, das Sauerstoff in einer Menge von nicht mehr als 200 ppm enthält. Wenn die Heiztemperatur andererseits 1300ºC übersteigt, entsteht ein Problem dahingehend, dass freies Si in hohem Maß verflüchtigt wird und verlorengeht und es ist dann schwierig, ein Target mit einer vorbestimmten Zusammensetzung zu erhalten. Ferner entstehen dann in dem halbgesinterten Körper Risse, das Sintern schreitet fort, das Schrumpfen wird stärker und der halbgesinterte Körper kann in dem Zustand, in dem er dann vorliegt, nicht heißgepresst werden. Folglich liegt ein mehr bevorzugter Temperaturbereich bei 1200 bis 1250ºC.
Insbesondere dann, wenn die Heiztemperatur ansteigt, ist es bevorzugt, dass der halbgesinterte Körper unter Ausüben eines niedrigen Pressdrucks auf den halbgesinterten Körper verarbeitet wird, da der halbgesinterte Körper zur Ausbildung von Rissen neigt. Der Druck liegt vorzugsweise im Bereich von nicht mehr als 10 kg/cm².
Ferner wird die vorstehend genannte Heiztemperatur vorzugsweise 1 bis 8 Stunden gehalten. Wenn die Haltezeit weniger als 1 Stunde beträgt, wird der Sauerstoff unzureichend entfernt, wohingegen dann, wenn die Zeit 8 Stunden übersteigt, eine lange Zeit erforderlich ist und die Produktivität abgesinkt. Außerdem wird dabei eine große Menge Si verflüchtigt und geht so verloren und die Änderung der Zusammensetzung eines Silicid-Targets verstärkt sich. Folglich wird die Haltezeit mehr bevorzugt auf einen Bereich von 2 bis 5 Stunden eingestellt.
Das Vakuum wird vorzugsweise auf nicht höher als 10&supmin;³ Torr und weiter auf nicht höher als 10&supmin;&sup4; Torr eingestellt, um den Sauerstoffgehalt durch Verflüchtigen von Siliciumoxid effektiver zu verringern. Ein weiterer Desoxidationseffekt und ein Target, das eine geringere Sauerstoffmenge enthält kann dadurch erhalten werden, dass nach dem Einstellen des Vakuums Wasserstoff in den Heizofen eingeführt wird und dass das Target in einer druckverminderten Wasserstoffatmosphäre erhitzt wird.
Ein Gefäß, das mit dem zerkleinerten Pulver beschickt wird, kann eine Gestalt und eine Größe aufweisen, die der einer Verdichtungsform entspricht, die in einem Sinterfahren wie z.B. Heißpressen oder dergleichen verwendet wird, wie es nachstehend beschrieben wird. Das Gefäß kann in einer Größe ausgebildet werden, die durch die Berücksichtigung des Schrumpfausmaßes des halbgesinterten Körpers durch die Kalzinierung bestimmt wird. Als Folge ergibt sich ein Vorteil dahingehend, dass ein desoxidierter halbgesinterter Körper einfach in die Verdichtungsform eingebracht werden kann und dass eine Vielzahl von halbgesinterten Körpern gleichzeitig gesintert werden kann. Dadurch kann die Produktivität stark verbessert werden. Das Gefäß ist vorzugsweise aus einem hochreinen Mo-, W-, Ta-, Nb- Material oder dergleichen zusammengesetzt, um die Kontamination des zerkleinerten Pulvers durch Verunreinigungen und eine thermische Verformung zu verhindern.
Das in das Gefäß eingebrachte zerkleinerte Pulver wird vorzugsweise mit einem zweckbestimmten Muster geglättet und durch Vor- und Zurückbewegen und Drehen des Pulvers abgeflacht, so dass der desoxididerte halbgesinterte Körper in dem Zustand, in dem er vorliegt, heißgepresst werden kann.
In dem Verfahren IV wird das in dem Verfahren III hergestellte zerkleinerte Pulver oder der halbgesinterte Körper, das/der dem Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen unterworfen worden ist, wird einem Hauptsintervorgang oder einer Verdichtung unterworfen. Das zerkleinerte Pulver oder der halbgesinterte Körper, das/der dem Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen unterworfen worden ist, dessen Si/M-Atomverhältnis auf 2 bis 4 eingestellt worden ist und das/der aus MSi&sub2; und überschüssigem Si zusammengesetzt ist, wird in die Verdichtungsform eingebracht, gesintert und verdichtet, während die Temperatur und der Druck in zwei Stufen eingestellt werden.
Die hier zu verwendende Verdichtungsform ist vorzugsweise eine Graphitverdichtungsform, die derart ausgebildet ist, dass beispielsweise ein BN-Pulver oder dergleichen mit Hochtemperatur-Ablösebeständigkeit auf die Innenfläche der Form durch Sprühen oder Streichen als Formentrennmittel aufgebracht ist und dass ferner eine Trennplatte an der Innenfläche mit einem doppelt beschichteten Klebeband, einem Klebstoff oder dergleichen befestigt ist. Das Formentrennmittel wird aufgebracht, um zu verhindern, dass der Hauptkörper der Verdichtungsform beim Heißpressen mit der Trennplatte verschmilzt. Die Trennplatte ist bereitgestellt, um den direkten Kontakt des halbgesinterten Körpers mit dem Formentrennmittel zu verhindern und den halbgesinterten Körper von dem Formentrennmittel zu isolieren. Als Trennplatte wird ein hochschmelzendes Metall, wie z.B. Mo, W, Ta, Nb, usw., das beim Sintern eine hohe Temperatur übersteht und Ni, Ti, usw., die hervorragend bearbeitet und verarbeitet werden können, verwendet, indem diese zu einer Dicke von 0,1 bis 0,2 mm verarbeitet werden. Wenn die Trennplatte zu dick ist, verschlechtert sich die Formbarkeit der Platte, wenn diese auf die Verdichtungsform aufgebracht wird, und auch deren Bearbeitbarkeit, da sich die Festigkeit der Trennplatte erhöht. Da die Trennplatte an einem Sinterkörper haftet, ist die Entfernung der Trennplatte durch Schleifen oder dergleichen dann mit einem hohen Zeitaufwand verbunden. Wenn die Trennplatte andererseits zu dünn ist, ist die Platte nur schwer handhabbar und auch die Bearbeitbarkeit verschlechtert sich, da deren Festigkeit zu gering ist.
Durch Aufbringen des Formentrennmittels auf die Innenfläche der Form und ferner durch die Verwendung der Verdichtungsform, auf welcher die Trennplatte aufgebracht ist, wird das Verschmelzen der Verdichtungsform mit der Trennplatte verhindert. Ferner wird dadurch das Formentrennmittel nicht abgelöst und entfernt und das Mischen von Verunreinigungen, die in dem Formentrennmittel enthalten sind, mit dem Sinterkörper kann effektiv verhindert werden.
Insbesondere kann die Kontamination eines Targets, die durch Verunreinigungen verursacht werden, die nicht vermieden werden können, wie z.B. Aluminium, Eisen, usw., selbst bei Verwendung von BN als Formentrennmittel effektiv verhindert werden.
Als nächstes wird das Sintern durch Ausüben eines niedrigen Pressdrucks von 10 bis 50 kg/cm² in einem Hochvakuum von nicht höher als 103 Torr und schrittweises Erhöhen der Temperatur oder mit einer geringen Temperaturanstiegsgeschwindigkeit bis direkt unter die eutektische Temperatur durchgeführt.
Der Pressdruck wird in einer ersten Stufe vorzugsweise auf 10 bis 50 kg/cm² eingestellt, da der Druck das Zurückbleiben von aggregiertem Silicium und die Korngröße des MSi&sub2; beeinflusst. Wenn der Pressdruck unter 10 kg/cm² liegt, wachsen die MSi&sub2;-Körner und die Zusammensetzung ist nicht gleichförmig verteilt. Wenn der Druck andererseits nicht unter 50 kg/cm² liegt, wird das Verformungsfließen von freiem Si unterdrückt und es bleibt aggregiertes Si zurück. Dabei wird eine Struktur erhalten, in der Si nicht gleichförmig dispergiert ist. Der Druck liegt mehr bevorzugt bei 20 bis 30 kg/cm².
Wenn das Sintern durch Erhöhen der Temperatur bis direkt unter die eutektische Temperatur durchgeführt wird, während Druck ausgeübt wird, dann wird das Erhitzen vorzugsweise stufenweise oder mit einer niedrigen Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit durchgeführt, um das Wachstum von MSi&sub2;-Körnern zu unterdrücken. Ein Temperaturerhöhungsbereich liegt vorzugsweise bei 20 bis 200ºC. Wenn der Temperaturerhöhungsbereich kleiner als 20ºC ist, wird zum Sintern eine lange Zeit benötigt und die Produktivität sinkt, wohingegen dann, wenn der Bereich größer als 200ºC ist, die MSi&sub2;-Körner durch eine abrupte Temperaturerhöhung wachsen und die Zusammensetzung in einer Target-Ebene aufgrund des Fließens von freiem Si eine veränderte Verteilung aufweist. Ferner wird jede Temperatur vorzugsweise 0,1 bis 3 Stunden gehalten. Wenn die Haltezeit weniger als 0,5 Stunden beträgt, ist die Temperatur des Sinterkörpers in einer Form nicht gleichmäßig verteilt, wohingegen dann, wenn die Zeit 2 Stunden übersteigt, eine lange Zeit erforderlich ist und die Produktivität sinkt. Folglich ist es mehr bevorzugt, dass der Temperaturerhöhungsbereich auf 50 bis 100ºC und die Haltezeit im Bereich von 0,5 bis 2 Stunden eingestellt wird.
Wenn ferner die Heizgeschwindigkeit bei einem mit niedriger Geschwindigkeit durchgeführten Erhitzen 20ºC/min übersteigt, werden die MSi&sub2;-Körner gröber. Folglich wird die Heizgeschwindigkeit vorzugsweise auf nicht mehr als 20ºC/min eingestellt. Wenn darüber hinaus die Heizgeschwindigkeit kleiner als 3ºC/min ist, dann ist es bevorzugt, den Bereich auf 3 bis 20ºC/min und mehr bevorzugt auf 5 bis 10ºC/min einzustellen, da ansonsten für den Sintervorgang eine lange Zeit erforderlich ist und die Produktivität sinkt.
Die Endsintertemperatur T wird vorzugsweise bis direkt unter die eutektische Temperatur eingestellt, d.h., in einem Bereich von Ts - 50 ≤ T < Ts. Wenn z.B. W, Mo, Ti, Ta als M verwendet werden, liegt die eutektische Temperatur Ts bei 1400ºC, 1410ºC, 1330ºC bzw. 1385ºC. Es sollte beachtet werden, dass die eutektische Temperatur Ts einfach durch Nachschlagen in der Literatur erhalten werden kann, wie z.B. "Constitution of Binary Alloys" (Dr. phil. Max Hansen und Dr. Kurt Anderko; McGraw-Hill Book Company, 1958) und dergleichen. Wenn T nicht höher als (Ts - 50) ist, verbleiben Poren und das gewünschte Target mit hoher Dichte kann nicht erhalten werden. Wenn dagegen T nicht unter Ts liegt, wird freies Si geschmolzen und fließt aus der Verdichtungsform heraus und ein Target mit einer veränderten Zusammensetzung wird erhalten.
Da der Pressdruck in dem zweiten Schritt die Dichte eines resultierenden Sinterkörpers beeinflusst, wird der Druck vorzugsweise auf 200 bis 500 kg/cm² eingestellt. Wenn der Pressdruck unter 200 kg/cm² liegt, kann ein Sinterkörper mit einer Dichte von nicht weniger als 99 % nicht erhalten werden. Wenn der Pressdruck dagegen nicht unter 500 kg/cm² liegt, kann die Graphit-Verdichtungsform zerbrochen werden. Folglich wird der Pressdruck mehr bevorzugt in einem Bereich von 300 bis 400 kg/cm² eingestellt.
Der Pressdruck wird vorzugsweise 1 bis 5 Stunden nach dem Erreichen der Endtemperatur ausgeübt. Wenn der Zeitraum weniger als 1 Stunde beträgt, ist die Temperatur des halbgesinterten Körpers in der Form nicht gleichförmig und wenn der Pressdruck in diesem Zustand ausgeübt wird, entsteht ein Problem dahingehend, dass aufgrund einer unregelmäßigen Temperaturverteilung eine gleichförmige Dichteverteilung und eine gleichförmige Struktur nicht erhalten werden kann. Wenn die Zeit andererseits 5 Stunden übersteigt, senkt das Halten des halbgesinterten Körpers länger als diese Zeit die Produktivität, obwohl die Temperatur des halbgesinterten Körpers in der Form vollständig gleichförmig ist. Folglich liegt die Haltezeit vorzugsweise bei 2 bis 3 Stunden.
Ferner wird der Pressdruck vorzugsweise 1 bis 8 Stunden gehalten. Wenn die Haltezeit weniger als 1 Stunde beträgt, verbleiben viele Poren und ein Target mit hoher Dichte kann nicht erhalten werden. Wenn dagegen die Haltezeit nicht weniger als 8 Stunden beträgt, sinkt die Herstellungseffizienz des Targets, da die Verdichtung nicht weiter voranschreitet. Folglich liegt die Haltezeit mehr bevorzugt bei 3 bis 5 Stunden. Das Sintern zum Verdichten wird vorzugsweise in einem Vakuum durchgeführt, um die Kontamination zu verhindern, die durch das Gemisch von Verunreinigungen verursacht wird.
Ein gewünschtes Sputter-Target kann schließlich durch Bearbeiten eines erhaltenen Sinterkörpers zu einer gewünschten Form hergestellt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist es bevorzugt, den Sinterkörper durch ein Bearbeitungsverfahren fertigzustellen, das auf der Oberfläche des Targets keine Oberflächendefekte verursacht.
Durch Sputtern unter Verwendung des Targets kann eine hochreine Silicid-Dünnschicht ausgebildet werden. Ferner können verschiedene Elektroden, wie z.B. Gate-Elektroden, Source- Elektroden und Drain-Elektroden sowie eine Dünnschicht für eine Halbleitervorrichtung und eine Dünnschicht für Verdrahtungsmaterialien durch Ätzen der Dünnschicht und dergleichen hergestellt werden.
Fig. 1A und 1B sind elektronenmikroskopische Photographien, welche die Metallstrukturen der polierten Oberfläche bzw. der Bruchoberfläche eines Targets gemäß Beispiel 1 zeigen;
Fig. 2A und 2B sind elektronenmikroskopische Photographien, welche die Metallstrukturen der polierten Oberfläche bzw. der Bruchoberfläche eines Targets gemäß Beispiel 6 zeigen;
Fig. 3A und 3B sind elektronenmikroskopische Photographien, welche die Metallstrukturen der polierten Oberfläche bzw. der Bruchoberfläche eines Targets gemäß Vergleichsbeispiel 1 zeigen;
Fig. 4A und 4B sind elektronenmikroskopische Photographien, welche die Metallstrukturen der polierten Oberfläche bzw. der Bruchoberfläche eines Targets gemäß Vergleichsbeispiel 4 zeigen;
Fig. 5 ist eine elektronenmikroskopische Photographie, welche die Metallstruktur der Oberfläche eines halbgesinterten Target-Körpers gemäß Beispiel 11 zeigen;
Fig. 6 ist eine elektronenmikroskopische Photographie, welche die Metallstruktur der Oberfläche eines halbgesinterten Target-Körpers gemäß Vergleichsbeispiel 7 zeigen;
Fig. 7 ist eine elektronenmikroskopische Photographie, welche die Metallstruktur der Oberfläche eines halbgesinterten Target-Körpers gemäß Vergleichsbeispiel 8 zeigen;
Fig. 8 ist eine elektronenmikroskopische Photographie, welche die Metallstruktur der Oberfläche eines halbgesinterten Target-Körpers gemäß Beispiel 12 zeigen;
Fig. 9 ist eine elektronenmikroskopische Photographie, welche die Metallstruktur der Oberfläche eines halbgesinterten Target-Körpers gemäß Vergleichsbeispiel 9 zeigen; und
Fig. 10 ist eine elektronenmikroskopische Photographie, welche die Metallstruktur der Oberfläche eines halbgesinterten Target-Körpers gemäß Vergleichsbeispiel 10 zeigen;
Eine Ausführungsform und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die nachstehenden Beispiele genauer beschrieben.

Beispiele 1 bis 10

Ein hochreines M-Pulver (M: W, Mo gemäß Tabelle 1) mit einer maximalen Korngröße von 15 um und ein hochreines Si-Pulver mit einer maximalen Korngröße von 30 um wurden hergestellt und die jeweiligen Pulver wurden in eine Kugelmühle eingebracht, deren Innenseite mit hochreinem Mo ausgekleidet war und die mit hochreinen Mo-Kugeln beschickt worden war. Anschließend wurden die Pulver 48 Stunden unter Ar-Gas gemischt. Jedes der erhaltenen gemischten Pulver wurde in ein Gefäß aus hochreinem Mo eingebracht, wobei die Beschickungstiefe auf 3 mm eingestellt wurde, wenn M = Mo (die eingebrachte Menge betrug etwa 250 g) und auf 10 mm, wenn M = W (die eingebrachte Menge betrug etwa 750 g). Das Silicid wurde derart synthetisiert, dass die Temperatur des Gefäßes mit einem Temperaturbereich von 50ºC in jeder Stufe in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr stufenweise von 950ºC auf 1300ºC gebracht wurde. Dabei wurde ein Vakuumofen mit einer Mo- Heizeinrichtung und einem Mo-Isolator mit einer Haltezeit bei jeder Temperaturstufe von 1 Stunde verwendet. Die verwendeten hochreinen Materialien hauen eine Reinheit von nicht weniger als 5 N (nicht weniger als 99,999%).
Als nächstes wurde jeder durch Synthese des Silicids erhaltene halbgesinterte Körper in eine Kugelmühle eingebracht, deren Innenseite mit hochreinem Mo ausgekleidet war und die mit hochreinen Mo-Kugeln beschickt worden war, und 72 Stunden zerkleinert und pulverisiert, wobei die Innenatmosphäre der Kugelmühle durch Ar-Gas ersetzt wurde. Das erhaltene zerkleinerte Pulver wurde in ein Gefäß aus hochreinem Mo mit einem Durchmesser von 280 mm eingebracht und durch Erhitzen des Gefäßes bei 1250ºC für 4 Stunden in einem Vakuum von nicht höher als 10~ Torr desoxidiert.
Dann wurde der erhaltene halbgesinterte Körper (etwa 280 mm Durchmesser und 40 mm Dicke) in eine mit einer Ta-Folie ausgekleidete Graphit-Verdichtungsform eingebracht, in einem Vakuum von nicht höher als 10''' Torr auf 1000ºC und anschließend stufenweise auf bis zu 1380ºC erhitzt, wobei in jeder Stufe ein Temperaturbereich von 50ºC eingesetzt wurde und ein Pressdruck von 20 kg/cm² mit einer Haltezeit bei jeder Temperaturstufe von 1 Stunde ausgeübt wurde. Anschließend wurde der halbgesinterte Körper mit einem darauf ausgeübten Pressdruck von 300 kg/cm² 2 Stunden, nachdem die Temperatur des halbgesinterten Körpers 1380ºC erreicht hatte, heißgepresst. Dabei wurde ein Sinterkörper mit einem Durchmesser von 280 mm und einer Dicke von 14 mm hergestellt.
Der erhaltene Sinterkörper wurde geschliffen, poliert, Elektroerosionsverfahren unterworfen und zu einem Target mit einem Durchmesser von 258 mm und einer Dicke von 10 mm fertigbearbeitet.

Vergleichsbeispiele 1 bis 6

Als Vergleichsbeispiele 1 bis 6 wurde ein M-Pulver entsprechend dem Pulver der Beispiele 1 bis 10 mit einem Si-Pulver mit einer maximalen Korngröße von 50 um gemischt. Ein Silicid wurde dadurch dargestellt, dass jedes der erhaltenen gemischten Pulver in ein Vakuumgefäß mit einer herkömmlichen Kohlenstoff- (C) Heizeinrichtung und einem Kohlenstoff- (C) Isolator eingebracht wurde und mit einer Geschwindigkeit von 10ºC/min in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr bei einer auf 6 mm für M = Mo und 20 mm für M = W eingestellten Beschickungstiefe auf 1300ºC erhitzt wurde.
Dann wurde das zerkleinerte Pulver ohne desoxidiert zu werden in eine Graphit- Verdichtungsform eingebracht und in einem Vakuum auf 1000ºC erhitzt. Anschließend wurde es auf 1380ºC erhitzt, während ein Pressdruck von 200 kg/cm² darauf ausgeübt wurde, 2 Stunden dabei gehalten und dann entsprechend Beispiel 1 heißgepresst, so dass jeweils Sinterkörper mit einem Durchmesser von 280 mm und einer Dicke von 14 mm erhalten wurden.
Die Querschnittsstrukturen der Beispiele 1 bis 10 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 wurden unter einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) beobachtet und die Anzahl der MSi&sub2;-Körner, die unabhängig in einem Querschnitt von 0,01 mm² vorliegen, die durchschnittliche Korngröße von MSi&sub2; und die maximale Korngröße von Si wurden gemessen. Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse. Ferner zeigen die Fig. 1A, 2A, 3A und 4A elektronenmikroskopische Photographien der Metallstrukturen der polierten Oberflächen von Target-Sinterkörpern gemäß der Beispiele 1 und 6 bzw. der Vergleichsbeispiele 1 und 4. Die Fig. 1B, 2B, 3B und 4B zeigen elektronenmikroskopische Photographien der Metallstrukturen der Bruchoberflächen der vorstehend genannten Target-Sinterkörper. Es sollte beachtet werden, dass die gemessenen Werte Durchschnittswerte sind, die durch Prüfen eines Querschnitts bei 20 Positionen bestimmt worden sind. Ferner entspricht die Korngröße dem Durchmesser eines Minimalkreises, der ein Korn umschreibt. Tabelle 1
Wie es aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen und den Fig. 1 bis 4 ersichtlich ist, weisen die Beispiele 1 bis 10 eine feine gleichförmige Struktur auf, in der MSi&sub2;-körner miteinander wie in einer Kette verbunden oder gekoppelt sind, je geringer die Anzahl von MSi&sub2;-Körner ist, die unabhängig vorliegen, und das Si ist in den Zwischenräumen des MSi&sub2; dispergiert. Weiteres MSi&sub2; und Si hat im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 eine geringere Korngröße. Insbesondere wird gefunden, dass in den Metallstrukturen der Targets der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiele eine gemischte Struktur gebildet worden ist, und zwar derart, dass feine MSi&sub2;-Körner, die durch graue Abschnitte gezeigt sind, miteinander in der Art einer Kette gekoppelt sind, und dass feine Si-Körner, die durch schwarze Abschnitte gezeigt sind, unter diesen dispergiert sind. In den Metallstrukturen der Targets der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Vergleichsbeispiele wachsen dagegen grobe MSi&sub2;-Körner (graue Abschnitte) und grobe Si-Körner (schwarze Abschnitte) und das Verhältnis von feinen MSi&sub2;-Körnern, die unabhängig in der Si-Phase vorliegen, ist erhöht. Folglich haben die Targets eine Struktur, in der Teilchen erzeugt werden können.
Tabelle 1 zeigt auch das Ergebnis einer Analyse des Si/W-Atomverhältnisses in einem Querschnitt von 1 mm² der gemischten Struktur jedes Targets, die mit einem Oberflächenanalysegerät (Röntgenmikroanalysegerät: EPMA) durchgeführt worden ist. Das Ergebnis der Analyse zeigt, dass die Beispiele 1 bis 10 Zusammensetzungen aufweisen, die im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 näher an der gewünschten Zusammensetzung liegen, und dass sie ferner gleichförmige Zusammensetzungen aufweisen.
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse einer Messung der Dichten der jeweiligen Targets und die Ergebnisse einer Sauerstoff-, Kohlenstoff-, Eisen- und Aluminiumanalyse. Tabelle 2
Wie es aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, wird gefunden, dass die Beispiele 1 bis 10 verglichen mit den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 einen sehr geringen Gehalt an Verunreinigungen aufweisen, da das Target der Beispiele 1 bis 10 ein Dichteverhältnis von nicht weniger als 99,5% aufweist.
Die jeweiligen Sputter-Targets entsprechend den Beispielen 1 bis 10 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 wurden in eine Magnetron-Sputtervorrichtung eingesetzt und unter einem Argondruck von 2, 3 · 10&supmin;³ Torr gesputtert. Dabei wurde eine Silicidschicht bis zu einer Dicke von etwa 3000 Å auf einem 15,24 em (6-Inch) -Si-Wafer abgeschieden. Der gleiche Vorgang wurde zehnmal durchgeführt und die Menge an gemischten Teilchen mit einer Teilchengröße von nicht weniger als 0,2 um wurde gemessen. Tabelle 2 zeigt auch die Ergebnisse dieser Messung. Wie es aus den Ergebnissen in Tabelle 2 ersichtlich ist, wird gefunden, dass die Anzahl der gemischten Teilchen auf dem 15,24 cm (6-Inch) -Wafer bei den Targets der Beispiele 1 bis 10 nicht größer als 33 und damit sehr klein ist. Dagegen werden gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 etwa zehnmal so viele Teilchen erzeugt wie bei den Beispielen 1 bis 10.

Beispiel 11

4658 g eines hochreinen (5 N) W-Pulvers mit einer maximalen Korngröße von 8 um und 1992 g eines hochreinen (5 N) Si-Pulvers mit einer maximalen Korngröße von 30 um wurden hergestellt, die jeweiligen Pulver wurden in eine Kugelmühle eingebracht, deren Innenseite mit hochreinem Mo ausgekleidet war und die mit hochreinen Mo-Kugeln beschickt worden war. Anschließend wurden die Pulver 48 Stunden gemischt, wobei die Innenatmosphäre der Kugelmühle durch Ar-Gas ersetzt worden war. Das erhaltene gemischte Pulver mit einem Si/W- Atomverhältnis von 2,80 wurde jeweils mit einer Beschickungstiefe von 3 mm aufgeteilt (Beschickungsmenge betrug etwa 250 g) und in ein Gefäß aus hochreinem Mo eingebracht. Das Silicid wurde derart synthetisiert, dass die Temperatur des Gefäßes mit einem Temperaturbereich in jeder Stufe von 50ºC in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr stufenweise von 950ºC auf 1300ºC gebracht wurde. Dabei wurde ein Vakuumofen mit einer Mo- Heizeinrichtung und einem Mo-Isolator mit einer Haltezeit bei jeder Temperatur von 1 Stunde verwendet, wobei die halbgesinterten Körper von Beispiel 11 erhalten wurden.

Vergleichsbeispiele 7 und 8

Andererseits wurde ein halbgesinterter Körper als Vergleichsbeispiel 7 durch Erhitzen der Gesamtmenge des gemischten Pulvers für einen einzelnen Flächenkörper eines in Beispiel 11 hergestellten Targets von 950ºC bis 1300ºC in einem Vakuum bei einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 10ºC/min hergestellt. Darüber hinaus wurde ein halbgesinterter Körper als Vergleichsbeispiel 8 durch Aufteilen eines gemischten Pulvers entsprechend dem von Beispiel 11 jeweils in eine Beschickungstiefe von 3 mm und anschließend kontinuierliches Erhitzen des Pulvers bis zu 1300ºC bei einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 10ºC/min in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr hergestellt.
Die Oberflächenmetallstrukturen der jeweiligen halbgesinterten Target-Körper von Beispiel 11 und von den Vergleichsbeispielen 7 und 8 wurden unter einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) vergrößert und beobachtet, wobei die in den Fig. 5, 6 und 7 gezeigten Mikrophotographien erhalten wurden. Als Ergebnis der Untersuchung der maximalen Korngröße der WSi&sub2;-Körner und der Si-Körner, welche die jeweiligen Metallstrukturen in den Fig. 5 bis 7 aufbauen, kann bestätigt werden, dass die Korngrößen der jeweiligen Körner in Beispiel 11 geringer sind als diejenigen der Vergleichsbeispiele 7 und 8 und dass in Beispiel 11 eine feine Struktur gebildet worden ist und die Erzeugung von Teilchen geringer ist.
Tabelle 3 zeigt das Ergebnis der Analyse der Zusammensetzungen der durch Synthese erhaltenen halbgesinterten Körper. Es zeigt sich, dass der Grad der Veränderung der Zusammensetzung in Beispiel 11 geringer ist als derjenige in den Vergleichsbeispielen 7 und 8.

Beispiel 12

2850 g eines hochreinen (5 N) Mo-Pulvers mit einer maximalen Korngröße von 5 um und 2250 g eines hochreinen (5 N) Si-Pulvers mit einer maximalen Korngröße von 30 um wurden hergestellt, die jeweiligen Pulver wurden in eine Kugelmühle eingebracht, deren Innenseite mit hochreinem Mo ausgekleidet war und die mit hochreinen Mo-Kugeln beschickt worden war. Anschließend wurden die Pulver 48 Stunden gemischt, wobei die Innenatmosphäre der Kugelmühle durch Ar-Gas ersetzt worden war. Das erhaltene gemischte Pulver mit einem Si/W-Atomverhältnis von 2,70 wurde jeweils mit einer Beschickungstiefe von 1,5 mm aufgeteilt (Beschickungsmenge betrug etwa 100 g) und in ein Gefäß aus hochreinem Mo eingebracht. Das Silicid wurde derart synthetisiert, dass die Temperatur des Gefäßes mit einem Temperaturbereich in jeder Stufe von 50ºC in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr stufenweise von 900ºC auf 1250ºC gebracht wurde. Dabei wurde ein Vakuumofen mit einer Mo-Heizeinrichtung und einem Mo-Isolator mit einer Haltezeit bei jeder Temperaturstufe von 1 Stunde verwendet, wobei der halbgesinterte Körper von Beispiel 12 erhalten wurde.

Vergleichsbeispiele 9 und 10

Andererseits wurde ein halbgesinterter Körper als Vergleichsbeispiel 9 durch Erhitzen der Gesamtmenge des gemischten Pulvers für einen einzelnen Flächenkörper eines in Beispiel 12 hergestellten Targets von 900ºC bis 1250ºC in dem gleichen Vakuum bei einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 10ºC/min hergestellt. Darüber hinaus wurde ein halbgesinterter Körper als Vergleichsbeispiel 10 durch Aufteilen eines gemischten Pulvers entsprechend dem von Beispiel 12 jeweils mit einer Beschickungstiefe von 1,5 mm und anschließend kontinuierliches Erhitzen des Pulvers bis zu 1250ºC bei einer Heizgeschwindigkeit von 10ºC/min in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr hergestellt.
Die Oberflächenmetallstrukturen der jeweiligen halbgesinterten Target-Körper von Beispiel 12 und von den Vergleichsbeispielen 9 und 10 wurden unter einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) vergrößert und beobachtet, wobei die in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigten Mikrophotographien erhalten wurden. Als Ergebnis der Messung der maximalen Korngröße der MoSi&sub2;-Körner (graue Abschnitte) und der Si-Körner (schwarze Abschnitte), welche die jeweiligen Metallstrukturen aufbauen, und einer Analyse der Dispersion der Zusammensetzungen der jeweiligen halbgesinterten Körper in den Fig. 8 bis 10 wurden die in Tabelle 3 angegebenen Werte erhalten. Tabelle 3
Wie es aus den in Tabelle 3 und in den Fig. 8 bis 10 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, ist die Korngröße der MoSi&sub2;-Körner in Beispiel 12 geringer als diejenige der Vergleichsbeispiele 9 und 10. In Beispiel 12 ist eine feine gleichförmige Metallstruktur mit einer geringen Korngröße gebildet worden.
Ferner wird als Ergebnis der Analyse der Zusammensetzungen der durch Synthese erhaltenen halbgesinterten Körper gefunden, dass Beispiel 12 ein Target bereitstellen kann, dessen Zusammensetzung weniger verändert und homogener ist als die Zusammensetzung der Vergleichsbeispiele 9 und 12.
Als nächstes wird der Unterschied bei den Desoxidationseffekten beschrieben.

Beispiel 13

Der in Beispiel 11 erhaltene halbgesinterte Körper wurde in eine Kugelmühle eingebracht, deren Innenseite mit einem hochreinem Mo-Material ausgekleidet war und die mit hochreinen Mo-Kugeln beschickt worden war, und 48 Stunden zerkleinert, wobei die Innenatmosphäre der Kugelmühle durch Ar-Gas ersetzt worden war. Das erhaltene zerkleinerte Pulver wurde in ein Gefäß aus hochreinem Mo mit einem Durchmesser von 280 mm eingebracht. Das Gefäß wurde 4 Stunden in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr bei 1250ºC erhitzt.

Beispiel 14

Andererseits wurde als Beispiel 14 ein gemischtes Pulver gemäß Beispiel 134 Stunden in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr bei 1100ºC erhitzt.
Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse einer Sauerstoffanalyse der jeweiligen halbgesinterten Körper von Beispiel 13 und Beispiel 14.
Wie es aus den in Tabelle 4 angegebenen Ergebnissen ersichtlich ist, wird bestätigt, dass der Sauerstoffgehalt von Beispiel 13 auf etwa 1/3 des Sauerstoffgehalts von Beispiel 14 reduziert ist.

Beispiel 15

Der in Beispiel 12 erhaltene halbgesinterte Körper wurde in eine Kugelmühle eingebracht, deren Innenseite mit einem hochreinem Mo-Material ausgekleidet war und die mit hochreinen Mo-Kugeln beschickt worden war, und 48 Stunden zerkleinert, wobei die Innenatmosphäre der Kugelmühle durch Ar-Gas ersetzt worden war. Das erhaltene zerkleinerte Pulver wurde in ein Gefäß aus hochreinem Mo mit einem Durchmesser von 280 mm eingebracht.
Das Gefäß wurde 4 Stunden in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10~ Torr bei 1250ºC erhitzt.

Beispiel 16

Andererseits wurde als Beispiel 16 ein gemischtes Pulver gemäß Beispiel 15 4 Stunden in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr bei 1100ºC erhitzt.
Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse einer Analyse des Sauerstoffgehalts der jeweiligen halbgesinterten Körper von Beispiel 15 und Beispiel 16.

Beispiel 17

Der in Beispiel 11 erhaltene halbgesinterte Körper wurde in eine Kugelmühle eingebracht, deren Innenseite mit einem hochreinem Mo-Material ausgekleidet war und die mit hochreinen Mo-Kugeln beschickt worden war, und 48 Stunden zerkleinert, wobei die Innenatmosphäre der Kugelmühle durch Ar-Gas ersetzt worden war. Das erhaltene zerkleinerte Pulver wurde in ein Gefäß aus hochreinem Mo mit einem Durchmesser von 280 mm eingebracht, das Gefäß wurde auf 1 · 10&supmin;&sup4; Torr evakuiert und Wasserstoff wurde in das Gefäß eingebracht. Anschließend wurde das Gefäß 4 Stunden in einer auf 0,1 Torr reduzierten Atmosphäre bei 1250ºC erhitzt. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse einer Analyse des Sauerstoffgehalts der erhaltenen Prüfkörper (halbgesinterte Körper). Tabelle 4
Wie es aus den in Tabelle 4 angegebenen Ergebnissen ersichtlich ist, wird der Sauerstoffgehalt des halbgesinterten Körpers gemäß Beispiel 15 auf etwa 1/3 des Sauerstoffgehalts von Beispiel 16 reduziert.
Ferner kann gemäß Beispiel 17 ein größerer Desoxidationseffekt erhalten werden, wenn Verunreinigungen in einer Atmosphäre mit vermindertem Druck entfernt werden, in die Wasserstoff eingebracht worden ist, anstatt einer Entfernung in einer einfachen Vakuumatmosphäre.
Wie vorstehend beschrieben, können die mit dem Herstellungsverfahren der Beispiele erhaltenen halbgesinterten Körper aus dem Silicid von hochschmelzendem Metall in einfacher Weise ein Target mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt bereitstellen, da die halbgesinterten Körper nur eine sehr kleine Menge Sauerstoff enthalten. Als Ergebnis kann die Verwendung des Targets den Schichtwiderstand reduzieren und die Zuverlässigkeit von Halbleitervorrichtungen erhöhen.

Beispiele 18 bis 23

Ein hochreines W-Pulver oder ein hochreines Mo-Pulver mit einer maximalen Korngröße von jeweils 15 um wurde mit einem hochreinen Si-Pulver mit einer maximalen Korngröße von 30 um gemischt. Ein Silicid wurde durch Erhitzen des erhaltenen gemischten Pulvers in einem Vakuum synthetisiert. Ferner wurden viele halbgesinterte Körper mit einem Durchmesser von 280 mm und einer Dicke von 40 mm mit einer durchschnittlichen Zusammensetzung von WSi2,8 oder MoSi2,7 derart hergestellt, dass ein durch die Synthese des Silicids erhaltener halbgesinterter Körper in einer Kugelmühle zerkleinert und das erhaltene zerkleinerte Pulver durch Erhitzen im Vakuum desoxididert wurde.
Als nächstes wurden die Silicid-Targets gemäß den Beispielen 18 bis 23 dadurch hergestellt, dass die erhaltenen halbgesinterten Körper unter den in Tabelle 5 gezeigten zweistufigen Press- und Heizbedingungen heißgepresst worden sind. Es sollte beachtet werden, dass die Heizbedingungen derart waren, dass die halbgesinterten Körper mit einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 5 bis 20ºC/min bis 1000ºC und anschließend mit einem Temperaturbereich in jeder Stufe von 50 bis 100ºC stufenweise von 1000ºC bis 1380ºC erhitzt wurden.

Vergleichsbeispiele 11 bis 15

Andererseits wurden die in den Beispielen 19 bis 23 verwendeten halbgesinterten Körper mit zweistufigen Press- und Heizbedingungen heißgepresst und Silicid-Targets gemäß den Vergleichsbeispielen 11 bis 15 wurden hergestellt.
Die gemischten Strukturen der erhaltenen Silicid-Targets gemäß den Beispielen 18 bis 23 und den Vergleichsbeispielen 11 bis 15 wurden unter einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet und die durchschnittliche Korngröße der WSi&sub2;-Körner und der MoSi&sub2;-Körner sowie die maximale Korngröße der Si-Körner, welche die gemischten Strukturen aufbauen, wurden gemessen. Die Zusammensetzungen der jeweiligen Silicid-Targets wurden an den Mittelabschnitten und den Endabschnitten der Targets analysiert. Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Messungen und Analysen. Tabelle 5
In den Targets gemäß den Beispielen 18 bis 23 wird eine geringere Si-Menge abgetrennt und gleichförmig dispergiert, da unter den Bedingungen eines niedrigen Drucks Si plastisch fließt, sich dispergiert, sich zu den Zwischenräumen der halbgesinterten Körper bewegt und diese füllt. Wie es aus den in Tabelle 5 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, weisen die WSi&sub2;-Körner, die MoSi&sub2;-Körner und die Si-Körner der Targets der jeweiligen Beispiele Korngrößen auf, die kleiner sind als diejenigen der Vergleichsbeispiele, so dass feine und verkleinerte gemischte Strukturen erhalten werden. Ferner wird gefunden, dass die Zusammensetzung (Si/M-Atomverhältnis) jedes der Targets der Beispiele an deren Mittel- und Endabschnitten weniger dispergiert ist und eine gleichförmiger verteilte Zusammensetzung aufweist, wie dies bei den Vergleichsbeispielen der Fall ist.
Andererseits wird gefunden, dass dann, wenn zu Beginn des Sinterns wie bei den Targets der Vergleichsbeispiele 11, 13 und 14 ein hoher Druck ausgeübt wird, die Si-Körner gröber werden und eine feine gemischte Struktur nicht erhalten werden kann, da die Si-Komponente eingeschränkt ist und ein plastisches Fließen nur schwer auftreten kann.
Ferner wird auch gefunden, dass dann, wenn die Targets wie in den Vergleichsbeispielen 12 und 15 abrupt bei einem niedrigen Druck erhitzt werden, die MSi&sub2;-Körner wachsen und entsprechend auch keine feine Struktur erhalten werden kann.

Beispiele 24 bis 34

Ein hochreines M- (M: W, Mo, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, V, Co, Cr, Ni, gezeigt in Tabelle 6) -Pulver mit einer maximalen Korngröße von 15 um und ein hochreines Si-Pulver mit einer maximalen Korngröße von 30 um wurden hergestellt und die jeweiligen Pulver wurden in eine Kugelmühle eingebracht, deren Innenseite mit hochreinem Mo ausgekleidet war und die mit hochreinen Mo-Kugeln beschickt worden war. Anschließend wurden die Pulver 48 Stunden gemischt, wobei die Innenatmosphäre der Kugelmühle durch Ar-Gas ersetzt worden war. Die jeweils erhaltenen gemischten Pulver wurde in ein Gefäß aus hochreinem Mo eingebracht. Die Tiefe und das Gewicht der einzubringenden gemischten Pulver wurden auf 5 mm und etwa 2000 g eingestellt. Das Gefäß wurde dann stufenweise in dem Temperaturbereich von 800ºC bis 1300ºC (abhängig vom Material verschieden) mit einem Temperaturbereich in jeder Stufe von 50ºC in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr erhitzt. Die Haltezeit bei jeder Temperaturstufe wurde auf 1 Stunde eingestellt, wobei das Silicid synthetisiert wurde. Als die jeweiligen hochreinen Materialien wurden hochreine Materialien von nicht weniger als 5 N verwendet.
Als nächstes wurden die durch die Synthese des Silicids erhaltenen halbgesinterten Körper in eine Kugelmühle eingebracht, deren Innenseite mit hochreinem Mo ausgekleidet war und die mit hochreinen Mo-Kugeln beschickt worden war. Anschließend wurden die Pulver 48 Stunden gemischt, wobei die Innenatmosphäre der Kugelmühle durch Ar-Gas ersetzt worden war. Die erhaltenen zerkleinerten Pulver wurden in ein Gefäß aus hochreinem Mo mit einem Durchmesser von 280 mm eingebracht und das Gefäß wurde 4 Stunden in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr bei 1250ºC erhitzt, um die Pulver einer Desoxidationsbehandlung zu unterwerfen.
Ferner wurden die erhaltenen halbgesinterten Körper (etwa 280 mm Durchmesser und 40 mm Dicke) in eine mit einer Ta-Folie ausgekleidete Graphit-Verdichtungsform eingebracht und in einem Vakuum von nicht höher als 10&supmin;&sup4; Torr auf 1000ºC erhitzt. Anschließend wurde die Temperatur der halbgesinterten Körper stufenweise auf einen Wert erhöht, der 30ºC niedriger war als die eutektische Temperatur des jeweiligen Materials (Endtemperatur), wobei in jeder Stufe ein Temperaturbereich von 50ºC mit einer Haltezeit bei jeder Temperatur von 1 Stunde eingesetzt wurde und ein niedriger Pressdruck von 20 kg/cm² auf die halbgesinterten Körper ausgeübt wurde. Anschließend wurden die halbgesinterten Körper mit einem hohen Pressdruck von 350 kg/cm² 2 Stunden, nachdem die Endtemperatur erreicht war, heißgepresst. Dabei wurden Sinterkörper mit einem Durchmesser von 280 mm und einer Dicke von 14 mm hergestellt.
Die erhaltenen Sinterkörper wurden geschliffen, poliert, Elektroerosionsverfahren unterworfen und zu Targets mit einem Durchmesser von 258 mm und einer Dicke von 10 mm fertigbearbeitet.

Vergleichsbeispiele 16 bis 26

Als Vergleichsbeispiele 16 bis 26 wurde ein M-Pulver entsprechend dem Pulver der Beispiele 24 bis 34 mit einem Si-Pulver mit einer maximalen Korngröße von 50 um gemischt. Jedes der erhaltenen gemischten Pulver wurde mit einer Beschickungstiefe von 20 mm in ein Vakuumgefäß mit einer herkömmlichen Kohlenstoff- (C) Heizeinrichtung und einem Kohlenstoff- (C) Isolator eingebracht und mit einer Geschwindigkeit von 10ºC/min in einem Vakuum von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup4; Torr auf einen Temperaturbereich von 800ºC bis 1300ºC (abhängig vom dem Material verschieden) erhitzt, wobei durch Synthese von Silicid halbgesinterte Körper erhalten wurden.
Dann wurden die durch Synthese des Silicids erhaltenen halbgesinterten Körper ohne desoxidiert zu werden in eine Graphit-Verdichtungsform eingebracht und in einem Vakuum auf 1000ºC erhitzt. Anschließend wurde die Temperatur der halbgesinterten Körper auf einen Wert erhöht, der 30ºC niedriger war als die eutektische Temperatur des jeweiligen Materials (Endtemperatur), während ein Pressdruck von 200 kg/cm² auf die halbgesinterten Körper ausgeübt wurde. Anschließend wurden die halbgesinterten Körper 2 Stunden gehalten, um heißgepresst zu werden, so dass jeweils Sinterkörper mit einem Durchmesser von 280 mm und einer Dicke von 14 mm erhalten wurden, die weiter zu Targets mit den gleichen Abmessungen wie in den vorstehenden Beispielen fertigbearbeitet wurden.
Die Querschnittsstrukturen der Targets gemäß den Beispielen 24 bis 34 und den Vergleichsbeispielen 16 bis 26 wurden unter einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) beobachtet und die Anzahl der MSi&sub2;-Körner, die unabhängig in einem Querschnitt von 0,01 mm² vorliegen, die durchschnittliche Korngröße von MSi&sub2; und die maximale Korngröße von Si wurden gemessen. Tabelle 6 zeigt die Messergebnisse. Es sollte beachtet werden, dass die gemessenen Werte Durchschnittswerte sind, die durch Prüfen eines Querschnitts bei 20 Positionen bestimmt worden sind. Ferner entspricht die Korngröße dem Durchmesser eines Minimalkreises, der ein Korn umschreibt. Tabelle 6 Tabelle 6 (Fortsetzung)
Wie es aus den in Tabelle 6 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, weisen die Beispiele 24 bis 34 eine gleichförmige und feine Struktur auf, in der eine geringere Anzahl von MSi&sub2;- Körnern unabhängig vorliegt und sich Si in den Zwischenräumen des MSi&sub2; dispergiert. Weitere MSi&sub2;-Körner und Si-Körner haben verglichen mit den Vergleichsbeispielen 16 bis 26 eine geringe Korngröße. Ferner bildet sich in jedem der Targets der jeweiligen Beispiele eine gemischte Struktur derart aus, dass feine MSi&sub2;-Körner, die durch weiße Abschnitte verdeutlicht sind, miteinander in der Art einer Kette gekoppelt sind und dass sich feine Si-Körner, die durch schwarze Abschnitte verdeutlicht sind, unter diesen entsprechend den Metallstrukturen der Targets der in Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiele 1 und 6 dispergieren. Andererseits wird gefunden, dass in den Targets gemäß den Vergleichsbeispielen 16 bis 26 grobe MSi&sub2;-Körner (graue Abschnitte) und grobe Si-Körner (schwarze Abschnitte) wachsen und dass das Verhältnis von feinen MSi&sub2;-Körnern, die unabhängig in eine Si-Phase vorliegen erhöht wird. Dadurch weisen die Targets eine Struktur auf, in der Teilchen entsprechend den Metallstrukturen der Targets der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Vergleichsbeispiele 1 und 4 erzeugt werden.
Tabelle 6 zeigt auch das Ergebnis einer Analyse des Si/W-Atomverhältnisses in einem Querschnitt von 1 mm² der gemischten Struktur jedes Targets, die mit einem Oberflächenanalysegerät (Röntgenmikroanalysegerät: EPMA) durchgeführt worden ist. Das Ergebnis der Analyse zeigt, dass die Beispiele Zusammensetzungen aufweisen, die im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen näher an der gewünschten Zusammensetzung liegen, und dass sie ferner gleichförmige Zusammensetzungen aufweisen.
Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse einer Messung der Dichten der jeweiligen Targets und die Ergebnisse einer Sauerstoff-, Kohlenstoff-, Eisen- und Aluminiumanalyse. Tabelle 7 Tabelle 7 (Fortsetzung)
Wie es aus den in Tabelle 7 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, wird gefunden, dass die Targets der Beispiele 24 bis 34 verglichen mit den Targets der Vergleichsbeispiele 16 bis 26 ein Dichteverhältnis von nicht weniger als 99,5% und einen sehr geringen Gehalt an Verunreinigungen aufweisen.
Die jeweiligen Targets entsprechend den Beispielen 24 bis 34 und den Vergleichsbeispielen 16 bis 26 wurden in eine Magnetron-Sputtervorrichtung eingesetzt und unter einem Argondruck von 2, 3 · 10&supmin;³ Torr gesputtert. Dabei wurde eine Silicidschicht bis zu einer Dicke von etwa 3000 Å auf einem 15,24 cm (6-Inch) -Si-Wafer abgeschieden. Der gleiche Vorgang wurde zehnmal durchgeführt und die Menge an gemischten Teilchen mit einer Teilchengröße von nicht weniger als 0,2 um wurde gemessen. Tabelle 7 zeigt auch die Ergebnisse dieser Messung. Wie es aus den Ergebnissen in Tabelle 7 ersichtlich ist, wird gefunden, dass die Anzahl der gemischten Teilchen auf dem 15,24 cm (6-Inch) -Wafer bei den Targets der Beispiele 24 bis 34 nicht größer als 20 und damit sehr klein ist. Dagegen werden gemäß den Vergleichsbeispielen 16 bis 26 etwa zehnmal so viele Teilchen erzeugt wie bei den Beispielen 24 bis 34.
Wie vorstehend beschrieben, weisen die erfindungsgemäß hergestellten Targets aus Silicid von hochschmelzendem Metall eine hohe Reinheit und eine feine gemischte Struktur mit hoher Dichte auf, die aus Silicid-Körnern von hochschmelzendem Metall und Si-Körnern aufgebaut ist, wobei die Si-Körner gleichförmig dispergiert sind, und die Zusammensetzungen in den Targets sind gleichförmig verteilt. Demgemäß reduziert die Verwendung dieser Targets die beim Sputtern erzeugten Teilchen, die Veränderung des Schichtwiderstands auf einer Waferoberfläche und die Verunreinigungen und dergleichen in der Schicht auf der Waferfläche, wodurch die Ausbeute und Zuverlässigkeit bei der Herstellung von Halbleitern verbessert wird.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Targets aus Silizid von hochschmelzendem Metall, das eine feine, gemischte Struktur aufweist, die zusammengesetzt ist aus Körnern aus MSi&sub2;, wobei M mindestens eine Art von hochschmelzendem Metall, das ausgewählt ist aus W, Mo, Ti, Ta, Zr, HF, Nb, V, Co, Cr und Ni, repräsentiert, und aus Si- Körnern, wobei die Anzahl der MSi&sub2; Körner, die unabhängig in einem Querschnitt von 0,01 mm² der gemischten Struktur existieren, nicht größer als 15 ist, und die MSi&sub2;- Körner eine durchschnittliche Korngröße von nicht mehr als 10 um aufweisen, wobei freie Si-Körner in den Zwischenräumen der MSi&sub2;-Körner existieren, die eine maximale Korngröße von nicht mehr als 20 um aufweisen, wobei das Verfahren die Schritte des

(I) Vorbereitens eines gemischten Pulvers durch Mischen eines Pulvers aus hochschmelzendem Metall hoher Reinheit, das eine maximale Korngröße von nicht mehr als 15 um aufeist, mit einem Siliziumpulver hoher Reinheit, das eine maximale Korngröße von nicht mehr als 30 um aufweist, derart, daß das Si/M- Atomverhältnis 2 bis 4 ist,

(II) Synthetisierens eines Silizids von hochschmelzendem Metall ebenso wie des Ausbildens eines halbgesinterten Körpers durch Laden des gemischten Pulvers in ein Gefäß und Erhitzen des Pulvers auf bis zu 1.300ºC in einem Vakuum,

(III) Vorbereitens eines zerkleinerten Pulvers durch Zerkleinern des halbgesinterten Körpers in einem Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre,

(IV) Entfernens von Verunreinigungen wie Sauerstoff und Kohlenstoff etc. und dadurch des Vorbereitens eines Pulvers hoher Reinheit durch Laden des zerkleinerten Pulvers, das in dem vorhergehenden Prozeßschritt vorbereitet worden ist, in ein Gefäß und Erhitzen desselben auf 1.100 bis 1.300ºC entweder in einem Vakuum oder in einer Wasserstoffatmosphäre mit reduziertem Druck, und

(V) Ladens des erhitzten Pulvers, das in dem vorhergehenden Schritt erhalten wurde, in eine Verdichtungsform, Erhitzens in einem Hochvakuum oder in einem Inertgas auf eine Temperatur von weniger als 1.200ºC, Erhöhens der Temperatur schrittweise oder bei einer kleinen Temperaturerhöhungsrate bis direkt unter die eutektische Temperatur, während ein niedriger Preßdruck von 10 bis 50 kg/cm² auf das Pulver ausgeübt wird, und dann des Verdichtens des Pulvers unter einem hohen Druck von 200 bis 500 kg/cm², aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das gemischte Pulver, das in das Gefäß für eine Wärmebehandlung, die in dem Prozeßschritt (II) bewirkt wird, zu laden ist, auf eine Tiefe von nicht mehr als 20 mm eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Innendurchmesser des Gefäßes, in welches das zerkleinerte Pulver in Prozeßschritt (IV) geladen wird, auf einen Wert eingestellt ist, der gleich dem Wert des Innendurchmessers der Verdichtungsform ist, in die das Pulver im Prozeßschritt (V) geladen wird.