JP2590091B2 - Refractory metal silicide target and its manufacturing method - Google Patents

Refractory metal silicide target and its manufacturing method

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JP2590091B2
JP2590091B2 JP62070289A JP7028987A JP2590091B2 JP 2590091 B2 JP2590091 B2 JP 2590091B2 JP 62070289 A JP62070289 A JP 62070289A JP 7028987 A JP7028987 A JP 7028987A JP 2590091 B2 JP2590091 B2 JP 2590091B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は高融点金属(M)とケイ素(Si)とのシリサ
イド合金(MSin:n≧2)から成るスパッタターゲットと
その製造方法に関し、更に詳しくは、高純度、とりわけ
酸素不純物が極めて少なくまたアルカリ金属も少ないMS
inターゲットとその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION OBJECTS OF THE INVENTION (FIELD OF THE INVENTION) silicide alloy of the present invention is a refractory metal (M) and silicon (Si): the sputtering target made of (MSi n n ≧ 2) Regarding the production method, more specifically, high purity, especially MS with very few oxygen impurities and few alkali metals
i n target and a method for manufacturing the same.

(従来の技術) 各種の半導体素子の表面には、その使用目的に応じ
て、導電性金属材料を用いて複雑模様の配線網が形成さ
れている。この配線網を形成するためには、通常、ま
ず、半導体素子の表面に例えばスパッタ法を適用してa
−Si,Alなどの導電性金属の薄膜を形成し、その後この
薄膜に所定のエッチング処理を施して所望する配線回路
以外の部分を除去して配線網を残置せしめるのである。
(Prior Art) On a surface of various semiconductor elements, a wiring network having a complicated pattern is formed using a conductive metal material in accordance with the purpose of use. In order to form this wiring network, first, for example, a sputtering
A thin film of a conductive metal such as Si or Al is formed, and then a predetermined etching process is performed on the thin film to remove a portion other than a desired wiring circuit and leave a wiring network.

ところで、最近は、素子の軽薄短小化が進められてい
るが、その一環として配線網を濃密に形成する、つまり
回路幅を狭小にしたり回路の厚みを薄くしたりする努力
がなされている。
By the way, recently, the elements have been reduced in size and thickness, and as one of the efforts, efforts have been made to form a dense wiring network, that is, to reduce the circuit width and the circuit thickness.

このように半導体素子における集積度が向上していく
と、用いた配線材料の配線抵抗による信号の遅延問題が
生起したり、または、その材料が低融点材料であった場
合には素子の作動時に配線網における抵抗発熱によって
結晶欠陥の移動が拡散により配線の破断現象が起こると
いう問題が生じはじめる。
As the degree of integration in a semiconductor device increases in this way, a signal delay problem may occur due to the wiring resistance of the used wiring material, or when the material is a low melting point material, the device may be in operation. The problem that the breaking of the wiring occurs due to the diffusion of the movement of the crystal defect due to the resistance heat generation in the wiring network, which starts to occur.

このようなことから、配線材料としては、高融点であ
ると同時に低抵抗であり、またLSI,VLSI,ULSIのプロセ
スを大幅に変更することが不要である材料が強く要望さ
れているが、そのような材料としては、Mo,W,Ti,Ta,Zr
などの高融点金属(M)と並んでこれらMのシリサイド
が注目を集めている。
For this reason, as a wiring material, a material that has a high melting point and at the same time a low resistance and that does not require a significant change in LSI, VLSI, and ULSI processes is strongly demanded. Such materials include Mo, W, Ti, Ta, Zr
These silicides of M are attracting attention along with high melting point metals (M).

とくに、シリサイドの場合は、M:Siがモル比で1:2〜
3(すなわち、MSinで表わした場合、n=2〜3)の組
成のとき、半導体素子表面の薄膜は優れた低抵抗値とプ
ロセス整合性を示すことが知られている。
In particular, in the case of silicide, the molar ratio of M: Si is 1: 2 to
3 (i.e., when expressed in MSi n, n = 2~3) when the composition, a thin film of a semiconductor device surface are known to exhibit excellent low resistance and process consistency.

一方、半導体素子の表面に配線網を形成する前段の工
程である導電性金属薄膜の形成工程には、スパッタ法が
主に適用されている。
On the other hand, a sputtering method is mainly applied to a step of forming a conductive metal thin film, which is a preceding step of forming a wiring network on a surface of a semiconductor element.

この方法は、半導体素子の表面に形成すべき薄膜の構
成材料から成るターゲットに所定のイオン種を入射して
ターゲット構成材料を叩き出しこれを半導体素子表面に
被着せしめる方法である。
This method is a method in which a predetermined ion species is incident on a target made of a constituent material of a thin film to be formed on the surface of a semiconductor element, the target constituent material is beaten out, and the target constituent material is adhered to the surface of the semiconductor element.

このスパッタ法の適用に際しては、上記したような金
属材料でスパッタ用のターゲットを製造することが必要
である。
In applying this sputtering method, it is necessary to manufacture a sputtering target with the above-described metal material.

すなわち、例えば上記したMSi23の配線網を形成す
るときには、そのターゲットとしてMSi23の材料を用
いるのである。
That is, for example, when the above-described wiring network of MSi 2 to 3 is formed, the material of MSi 2 to 3 is used as the target.

この場合、MSi23材は高純度であることが必要であ
る。
In this case, the MSi 2 to 3 materials need to have high purity.

例えば、MSi23材に不純物として酸素が含有されて
いる場合には、形成された薄膜の電気抵抗が大きくな
り、またもろさも増加し、配線網の破断等の事故が多発
しはじめ、Fe,Ni,Crのような重金属はVLSIなどと形成さ
れた薄膜との界面接合部におけるリーク現象の原因を構
成し、Na,Kのようなアルカリ金属はVLSI等の上を容易に
遊動して素子特性を劣化させるからである。また、U,Th
はそれらの放射するα線により素子の誤動作をまねき、
結局は素子の動作信頼性が著しく低下するのである。
For example, when the MSi 2 to 3 materials contain oxygen as an impurity, the formed thin film has an increased electric resistance and fragility, and many accidents such as breakage of a wiring network have started, and Fe Heavy metals such as, Ni and Cr constitute the cause of the leak phenomenon at the interface junction between the VLSI and the formed thin film, and alkali metals such as Na and K easily move on the VLSI etc. This is because the characteristics are deteriorated. Also, U, Th
Causes malfunction of the device due to the emitted α-rays,
Eventually, the operation reliability of the device is significantly reduced.

ところで、MSi23のターゲットには、現在次のよう
な態様がある。すなわち、第1は、Ti,Ta,W,Moなどの高
純度粉末と高純度Si粉末とを所定量比(モル比1:2〜
3)で混合し、この混合粉を常法により焼結し、得られ
た焼結体を使用する場合である。第2は、高融点金属
(M)と高純度Siとのそれぞれ又はそれぞれの金属塊を
別々にモザイク状に配置してターゲットにするという態
様である。
By the way, the targets of MSi 2 to 3 currently have the following modes. That is, first, a high-purity powder such as Ti, Ta, W, and Mo and a high-purity Si powder are mixed at a predetermined ratio (molar ratio 1: 2 to
The mixed powder is mixed in 3), the mixed powder is sintered by a conventional method, and the obtained sintered body is used. Second, each of the refractory metal (M) and the high-purity Si or the respective metal lump is separately arranged in a mosaic form to be a target.

しかしながら前者のターゲットの場合、いわゆる粉末
冶金法で製造されているため、各粉末の比表面積が大き
くなることによって例えば製造中に酸素を約200ppm以上
吸着して純度低下を招き易い。その結果、半導体素子の
表面にスパッタ法で形成された薄膜の抵抗値が高くなり
易くまたもろくなり易い。
However, in the case of the former target, since it is manufactured by a so-called powder metallurgy method, the specific surface area of each powder is increased, so that, for example, about 200 ppm or more of oxygen is adsorbed during the manufacturing, and the purity tends to decrease. As a result, the resistance of the thin film formed on the surface of the semiconductor element by the sputtering method tends to be high and brittle.

また、後者の場合は、モザイク片の加工を必要とする
ため全体のコストが上昇し、しかも形成される薄膜の抵
抗値も若干高いという問題がある。
In the latter case, there is a problem that the processing of the mosaic pieces is required, so that the overall cost is increased and the resistance of the formed thin film is slightly higher.

このようなことから、MとSiとを溶融法で合金化する
ことも試みられているが、しかし、この方法で製造され
たMSi23はルツボとの反応がはげしく汚染も生じかつ
一般に脆弱であり、溶融状態から凝固する過程で随所に
クラックが発生して、スパッタ装置に配設することは事
実上不可能である。
Vulnerable this reason, it has been attempted to alloying with the melting method and the M and Si, but also occurs and general reaction vigorously contamination of the MSi 2 ~ 3 crucible produced in this way In the process of solidification from the molten state, cracks occur everywhere, and it is practically impossible to dispose them in a sputtering apparatus.

このようなことから、出願人は上記溶融法の問題点を
解決したMSinターゲットとその製造方法を開発し、それ
を特願昭61−221912号として既に特許出願した。
For this reason, the applicant has developed a MSi n target and its manufacturing method which solves the problems of the melting method, it has already filed a patent application No. Sho 61-221912.

出願人がここで開示した方法は、例えばエレクトロン
ビーム(EB)溶解法を適用してSiリッチのMSin合金を調
製し、ついでこの合金インゴットを粉砕したのち、得ら
れた粉末中の化学量論的に過剰な遊離Si,または合金調
製時に副生するMSi2とSiとの共晶成分を例えばフッ硝酸
で溶出除去してその組成がMSi2である粉末にし、その
後、このMSi2粉末に所定量のSi粉末を更に添加して混合
粉とし、この混合粉をMから成る有底容器に充填し所定
条件で溶融・凝固せしめるという方法である。
How the applicant disclosed herein, for example electron a Si-rich MSi n alloy prepared by applying a beam (EB) melting method, then After grinding the alloy ingot, the stoichiometry in the resulting powder Excessive free Si or eutectic components of MSi 2 and Si by-produced during alloy preparation are eluted and removed with, for example, hydrofluoric nitric acid to obtain a powder having a composition of MSi 2 , and then the MSi 2 powder In this method, a fixed amount of Si powder is further added to form a mixed powder, and this mixed powder is filled in a bottomed container made of M and melted and solidified under predetermined conditions.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、その後の研究において上記方法には以
下のような更に改善すべき問題点の存在することが見出
された。
(Problems to be solved by the invention) However, in the subsequent research, it was found that the above-mentioned method had the following problems to be further improved.

第1の改善すべき問題点は、MSin粉末から例えばフッ
硝酸を用いて過剰の遊離Siや共晶成分を溶出除去する際
に、遊離Siや共晶成分のみならず、MSi2も侵蝕されてM
が多量に溶出されてくるという点である。これは、MSi2
粉末の得率を低下せしめ工業的には極めて不都合な事態
である。
The first improvement to be a problem, when eluting remove excess free Si and eutectic component, for example, using nitric-hydrofluoric acid from MSi n powder, not only free Si and eutectic component, MSi 2 also erode M
Is eluted in large quantities. This is MSi 2
This is extremely inconvenient industrially because the yield of powder is reduced.

第2の改善すべき問題点は、遊離Siが溶出除去された
MSi2粉末にSi粉末を添加して再度MとSiのモル比を再調
整する過程で、Si粉末の表面活性は比較的大きいので、
得られた再調整粉末には膜特性に悪影響を与える酸素が
取り込まれるという点である。すなわち、得られたター
ゲットでは酸素不純分が多くなるのである。
The second problem to be solved is that free Si was eluted and removed.
In the process of adding Si powder to MSi 2 powder and re-adjusting the molar ratio of M and Si again, the surface activity of Si powder is relatively large,
The point is that oxygen that adversely affects the film properties is incorporated into the obtained reconditioned powder. That is, in the obtained target, the amount of oxygen impurities increases.

両粉末の混合直前においてSiブロックを粉砕してSi粉
末とし、これを用いればたしかに取り込まれる酸素量は
減少することは事実であるが、しかしこのような対処の
方法では到底工業的とはいいがたく、実際の生産ライン
に採用することはできない。
It is true that the Si block is pulverized into Si powder immediately before mixing of both powders, and it is true that the amount of oxygen taken in is reduced by using this powder. Therefore, it cannot be used in actual production lines.

第3の改善すべき問題点(溶解・凝固に関する点)
は、モル比を再調製したシリサイド粉末を溶解・凝固せ
しめてターゲットブロックを製造した場合、この凝固過
程で表面部及び中心部における冷却状態が相違すること
によって偏析が起り再び共晶成分が生成するという点で
ある。このようなターゲットを用いてスパッタを行なう
と、この共晶成分がチヤンバ内に飛散し、かつ成膜され
つつある高融点金属シリサイドの薄膜に付着してその特
性が低下する。
Third problem to be improved (dissolution / coagulation)
When the target block is manufactured by dissolving and coagulating the silicide powder whose molar ratio has been readjusted, segregation occurs due to the difference in the cooling state at the surface portion and the center portion in the coagulation process, and the eutectic component is generated again That is the point. When sputtering is performed using such a target, the eutectic component scatters into the chamber and adheres to the thin film of the refractory metal silicide being formed, thereby deteriorating its properties.

第4の改善すべき問題点は、通常のアルカリ溶液によ
るSiの溶出処理ではターゲットがアルカリ金属によって
汚染され、実用に供することができないという点であ
る。
A fourth problem to be improved is that the target is contaminated by the alkali metal in the normal elution treatment of Si with an alkaline solution, and cannot be put to practical use.

本発明は上記したような改善点を解決し、酸素不純分
が極めて少なくしかも共晶成分も含まない高融点金属シ
リサイドターゲットとそれを工業的に製造する方法の提
供を目的とする。
An object of the present invention is to provide a refractory metal silicide target having an extremely small amount of oxygen impurities and containing no eutectic component, and a method for industrially producing the same, which solves the above-mentioned improvements.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段・作用) 本発明者らは上記改善点に関して以下のように対処し
て本発明を開発するに到った。すなわち、第1の改善に
対しては、MSin粉末から遊離Siのみを選択的に溶出する
処理液を探索し、その結果、後述する有機アルカリ溶液
が優れた効果を発揮するとの事実を見出した。また、第
2の改善点に関しては、基本的にはSi粉末を添加しなく
ても予め所定モル比に調整されているMSinを用いればよ
いことを第1の改善の解決策と結合させることにより解
消した。すなわち、出発点においてSiのモル比が化学量
論量よりも大であるMSin(n≧2)合金を予め調製して
おき、その粉末を下記有機アルカリ溶液で所定の時間処
理して遊離Siを溶出せしめ、残留する遊離Si量が再調整
時に目的とするモル比n′と同一になった時点でこの溶
出処理を停止することにより処理粉末の組成制御を行な
うという方法である。かくして酸素の取り込み現象は生
起しない。
[Structure of the Invention] (Means and Actions for Solving the Problems) The present inventors have developed the present invention by addressing the above-mentioned improvements as follows. That is, for the first improvement, explore the treatment solution selectively eluting only free Si from MSi n powder, as a result, found a fact that highly effective organic alkaline solution, which will be described later . Regarding the second improvement, be coupled with a solution basically Si powder that the may be used MSi n which has been previously adjusted to a predetermined molar ratio without adding first improvement It was solved by. That, MSi n (n ≧ 2) the molar ratio of Si in the starting point is greater than the stoichiometric amount in advance prepared alloy, the powder was predetermined time processing by the following organic alkali solution free Si Is eluted, and when the amount of residual free Si becomes the same as the target molar ratio n 'at the time of readjustment, the elution treatment is stopped to control the composition of the treated powder. Thus, oxygen uptake does not occur.

そして第3の改善点に関しては、上記の処理粉末に溶
融法ではなく焼結法を適用して液相焼結し、もってMSi2
とSiとの共晶成分を生成せしめないという解決策であ
る。
Regarding the third point of improvement, liquid phase sintering is applied to the above-mentioned treated powder by applying a sintering method instead of a melting method, and thus the MSi 2
This is a solution that does not generate a eutectic component of Si and Si.

また、第4の改善点に関しては、後述する有機アルカ
リ溶液を使用することによって解消し得た。
Further, the fourth improvement point could be solved by using an organic alkali solution described later.

したがって、本発明の高融点金属シリサイドターゲッ
トは、酸素含有量が200ppm以下、好ましくは150ppm以
下、更に好ましくは100ppm以下であり、またアルカリ金
属が1ppm以下、好ましくは50ppb以下であり、共晶成分
を含まないことを特徴とし、その製造方法は、 (A)高融点金属と、該高融点金属に対しモル比でMSin
(ただし、Mは高融点金属を表わし、nはケイ素のモル
数を表わす)となるようにケイ素と混合する工程; (B)得られた混合物を、真空下において溶融・凝固ま
たは反応焼結せしめて合金化する工程; (C)得られた合金を粉砕して粉末とし、該粉末を有機
アルカリ溶液で処理して所定モル比MSin′(ただし、M
は高融点金属を表わし、nはケイ素のモル数を表わし、
n>n′≧2である)のシリサイド粉末とする工程; (D)得られたシリサイド粉末に除染処理を施したの
ち、成形・焼結する工程; とを具備することを特徴とする。
Therefore, the refractory metal silicide target of the present invention has an oxygen content of 200 ppm or less, preferably 150 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and an alkali metal of 1 ppm or less, preferably 50 ppb or less. and characterized in that it is free, and its method of manufacture, MSi n in (a) and the refractory metal, the molar ratio with respect to the refractory metal
(Where M represents a high melting point metal, and n represents the number of moles of silicon); and (B) melting, coagulating or react-sintering the obtained mixture under vacuum. step alloying Te; (C) and grinding the resulting alloy powder, a predetermined molar ratio by processing the powder with an organic alkaline solution MSi n '(although, M
Represents a refractory metal, n represents the number of moles of silicon,
n> n ′ ≧ 2); and (D) a step of subjecting the obtained silicide powder to a decontamination treatment, followed by molding and sintering.

まず、Aの工程は、MとSiとからMSi2を骨格成分とす
るシリサイドを得るために、組成がMSin(n≧2)で過
剰な遊離Siを含む合金となるような混合比率で両者を混
合する工程である。
First, the process of A, the MSi 2 from M and Si in order to obtain a silicide as a skeleton component, both in the mixing ratio such composition is an alloy containing excess free Si in MSi n (n ≧ 2) Is a step of mixing

ここでMとしては、Ti,Zr,Ta,Mo,Wのいずれか1種で
あることが好ましい。
Here, M is preferably any one of Ti, Zr, Ta, Mo, and W.

このAの工程において、M,Siはいずれも高純度の例え
ば顆粒原料が用いられる。例えば、MのうちTiの場合、
常用のクロール法の外、好ましくは溶融塩電解法やアイ
オダイド法で精製したTiが用いられる。いずれにしても
Mは前記したような不純分すなわち酸素,Fe,Ni,Crのよ
うな重合属,Na,Kのようなアルカリ金属,U,Thなどは可及
的に少ないことが好ましい。
In the step A, M and Si are both high-purity granular materials, for example. For example, if M is Ti,
In addition to the conventional Kroll method, preferably, Ti purified by a molten salt electrolysis method or an iodide method is used. In any case, it is preferable that M is as small as possible in the above-mentioned impurities, that is, as low as possible in oxygen, a polymer group such as Fe, Ni, and Cr, an alkali metal such as Na and K, and U and Th.

MとSiはそれぞれ顆粒の形態で混合されてもよいし、
小塊状で混合されてもよい。
M and Si may each be mixed in the form of granules,
It may be mixed in small lumps.

しかしいずれの場合にあっても、MとSiとの混合比率
は、目的物がMSin(n≧2)の組成であることからし
て、モル比でM:Si=1:2以下とする。
But even in either case, the mixing ratio of M and Si, and since the desired product is a composition of MSi n (n ≧ 2), M in a molar ratio: Si = 1: to 2 or less .

Bの工程は、A工程で調合した混合物を例えば溶解せ
しめて合金化する工程である。
Step B is a step of, for example, melting and alloying the mixture prepared in Step A.

溶解は真空中で行なわれ、そのときの真空度は5×10
-5Torr以下であることが好ましい。温度は格別限定され
るものではなく、上記混合物が完全に溶解して合金化し
得る温度であればよい。
Melting is performed in a vacuum, and the degree of vacuum at that time is 5 × 10
It is preferably at most -5 Torr. The temperature is not particularly limited as long as the mixture can completely melt and alloy.

このB工程は、通常、EB溶解炉を用いて行なうことが
好ましい。
This B step is usually preferably performed using an EB melting furnace.

Cの工程は、B工程で得られその組成がMSin(n≧
2)になっているシリサイド合金のインゴットを所定粒
度に粉砕したのち、得られた粉末から所定量の遊離Siを
溶出除去する、すなわち所定モル数の遊離Siを残置せし
める工程である。
C steps, obtained in step B the composition of MSi n (n ≧
After pulverizing the silicide alloy ingot of 2) to a predetermined particle size, a predetermined amount of free Si is eluted and removed from the obtained powder, that is, a predetermined mole number of free Si is left.

粉砕の際には、合金の汚染を防止するために、例えば
選定したMと同じ材料の工具を使用するか又は低炭素鋼
工具で粉砕する。しかし、Mと同じ工具は高価であるた
め、工業的には通常、低炭素鋼の工具を用いる。このと
き、得られたMSin粉末はFeによって汚染されるが、しか
し、後述の処理によって容易に除染することができる。
In the grinding, in order to prevent contamination of the alloy, for example, a tool of the same material as that of the selected M is used, or grinding is performed with a low carbon steel tool. However, since the same tool as M is expensive, a low carbon steel tool is usually used industrially. At this time, MSi n powder obtained but is contaminated by Fe, however, can easily be decontaminated by the process described below.

溶出処理に用いる有機アルカリ溶液としては、水酸化
第四アンモニウム化合物であり、下記の一般式で表わさ
れるものである。
The organic alkali solution used for the elution treatment is a quaternary ammonium hydroxide compound, which is represented by the following general formula.

(但し、上記においてR1、R2、R3、R4はアルキル基、ア
ラルキル基、ビトロキシアルキル基を表し、特にR1
R2、R3の炭素数は1〜4、R4の炭素数は1〜12であ
る)。例えば、市販品としては、 トリメチルエタノールアンモニウムハイドロオキサイ
ド,テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド,テ
トラエチルアンモニウムハイドロオキサイド,テトラプ
ロピルアンモニウムハイドロオキサイド,テトラブチル
アンモニウムハイドロオキサイド,ジメチルジエタノー
ルアンモニウムハイドロオキサイド(いずれも多摩化学
(株)製)をあげることができる。
(However, in the above, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 represent an alkyl group, an aralkyl group, and a hydroxyalkyl group, and particularly, R 1 ,
The number of carbon atoms of R 2, R 3 is 1 to 4, carbon atoms of R 4 is from 1 to 12). For example, commercially available products include trimethylethanol ammonium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, and dimethyldiethanolammonium hydroxide (all manufactured by Tama Chemical Co., Ltd.). ) Can be given.

有機アルカリ溶液の濃度があまりに希薄である場合
は、遊離Siの選択的溶出は円滑に進行せず、逆に濃度が
高すぎる場合はSiが急激に溶解し、Siの溶解量を調整す
ることが困難になるような問題が生じはじめるので、溶
液濃度は5〜50%の範囲内に設定されることが好まし
い。
If the concentration of the organic alkali solution is too dilute, the selective elution of free Si does not proceed smoothly, and if the concentration is too high, the Si is rapidly dissolved and the amount of dissolved Si can be adjusted. Since a problem that becomes difficult starts to occur, it is preferable that the solution concentration is set in the range of 5 to 50%.

処理操作は、所定粒径のMSin粉末を上記有機アルカリ
溶液に投入し、室温下において攪拌すればよい。粉末の
投入量は格別限定されるものではない。例えば1の溶
液に粉末5〜500g程度である。
Processing operations, the MSi n powder of predetermined particle size and charged to the organic alkali solution may be stirred at room temperature. The input amount of the powder is not particularly limited. For example, about 5 to 500 g of powder is contained in one solution.

この処理によって、MSin中に存在していた遊離Siは時
間とともに処理液中に溶出していく。すなわち、MSin
の遊離Siの存在量は時間とともに減少していく。したが
って、ある時間経過後に得られたシリサイド粉末の組成
をMSin″と標記すると、n,n″間ではn>n″≧2の関
係が成立する。
This process free Si which were present in the MSi n is gradually eluted into a processing solution over time. Namely, the abundance of free Si in MSi n is decreasing with time. Therefore, if the composition of the silicide powder obtained after a certain time has elapsed is denoted as MSIn ″, a relationship of n> n ″ ≧ 2 is established between n and n ″.

それゆえ、従来の方法におけるモル比再調整の工程で
目的とする組成が仮にMSin′であるとすれば、上記n″
がn′になるような時点で溶出処理を停止すれば、処理
後の粉末の組成を目的組成に近似せしめた状態に調節す
ることができる。
Therefore, if the desired composition in step a molar ratio of readjustment in the conventional method is assumed MSi n ', the n "
If the elution treatment is stopped at the time when n becomes n ′, the composition of the powder after the treatment can be adjusted to a state that approximates the target composition.

なお、この処理液は、遊離SiのみならずMSi2とSiとの
共晶成分も選択的に溶出し得るので、B工程の溶融・凝
固時に生成した共晶成分もこのC工程で除去されて、得
られた処理粉末は目的組成のみを有することになる。
In this treatment liquid, not only free Si but also the eutectic component of MSi 2 and Si can be selectively eluted, so the eutectic component generated during melting and solidification in the B step is also removed in the C step. The resulting treated powder will have only the desired composition.

Dの工程は、C工程で得られた処理粉末のFe成分を除
染したのち、これを成形、焼結してターゲットを製造す
る工程である。
The step D is a step of decontaminating the Fe component of the treated powder obtained in the step C, and then molding and sintering the target to produce a target.

除染は、通常酸洗によって行ない、用いる酸液として
は王水が好適である。
The decontamination is usually carried out by pickling, and aqua regia is preferably used as the acid solution.

除染後、処理粉末を例えばラバープレスによって所定
形状に成形し、ついで、得られた成形体に真空ホットプ
レスを施して仮焼結し吸蔵ガスを除去する。例えば、真
空度10-5Torr以下、約1000℃,時間約30分が好適であ
る。その後の真空ホットプレスの条件としては、例えば
温度1380〜1400℃で真空ホットプレス処理またはHP処理
を施す。部分液相焼結反応が進行して、ターゲット素材
が製造される。最後にこの素材に研削加工を施せば、目
的とするターゲットが得られる。
After decontamination, the treated powder is molded into a predetermined shape by, for example, a rubber press, and then the obtained molded body is subjected to vacuum hot pressing to temporarily sinter and remove occluded gas. For example, a vacuum degree of 10 −5 Torr or less, about 1000 ° C., and a time of about 30 minutes are suitable. As the conditions for the subsequent vacuum hot pressing, for example, vacuum hot pressing or HP processing is performed at a temperature of 1380 to 1400 ° C. The partial liquid phase sintering reaction proceeds to produce a target material. Finally, by subjecting this material to a grinding process, an intended target can be obtained.

(発明の実施例) 溶融塩電解法で製造した高純度Ti粉(酸素含有量20〜
150ppm,Fe 4ppm以下,Cr 8ppm以下,Ni 2ppm以下,Na0.1pp
m以下,K 0.1ppm以下)1.37kgと、多結晶Siブロック2.63
kgとを混合した。この混合割合はシリサイド組成:TiSi
3.3に相当する。この混合粉をEB溶解炉に装入して10-5T
orrの真空下で溶解し、直径150mm厚み50mmの合金インゴ
ットを調製した。
(Examples of the invention) High-purity Ti powder (oxygen content 20 to
150 ppm, Fe 4 ppm or less, Cr 8 ppm or less, Ni 2 ppm or less, Na 0.1 pp
1.37kg, polycrystalline Si block 2.63kg
kg. This mixture ratio is silicide composition: TiSi
Equivalent to 3.3 . This mixed powder is charged into an EB melting furnace and 10 -5 T
The alloy was melted under a vacuum of orr to prepare an alloy ingot having a diameter of 150 mm and a thickness of 50 mm.

得られたインゴットを低炭素鋼のジョークラッシャー
で粉砕して約150メッシュ(タイラー篩)通過の粉末と
した。
The obtained ingot was pulverized with a low carbon steel jaw crusher to obtain a powder passing about 150 mesh (Tyler sieve).

この粉末3.7kgをテトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイドの25%水溶液30lに投入し、約48時間攪拌し
た。得られた粉末の組成はTiSi2.6であった。このTiSi
2.6粉末を王水で洗浄して除染した。その結果、Fe量は1
30ppmから6ppmに減少した。
3.7 kg of this powder was put into 30 l of a 25% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, and the mixture was stirred for about 48 hours. The composition of the obtained powder was TiSi 2.6 . This TiSi
2.6 The powder was washed with aqua regia and decontaminated. As a result, the Fe content is 1
It decreased from 30 ppm to 6 ppm.

つぎに、この粉末をプレス成形し、得られた成形体に
1000℃,20分間真空ホットプレスを施して脱ガス処理を
したのち、1280℃で2時間,圧400ton/cm2のHIP処理を
施して焼結した。焼結体を250φ×15tに機械加工し、目
的とするターゲットが得られた。
Next, this powder was press-molded, and
After degassing by applying a vacuum hot press at 1000 ° C. for 20 minutes, a HIP treatment at a pressure of 400 ton / cm 2 was performed at 1280 ° C. for 2 hours and sintered. The sintered body was machined to 250φ × 15 t to obtain a target.

このターゲット中の酸素含有量は180ppmであった。ま
た、このターゲットを実機に組込み、Siウェハー表面に
VSLI用の薄膜を形成し、その抵抗値を測定したところ、
本来の1Ω/口の低抵抗値が実測された。
The oxygen content in this target was 180 ppm. In addition, this target is built into the actual machine and
When a thin film for VSLI was formed and its resistance was measured,
An original low resistance value of 1 Ω / port was actually measured.

比較のために、遊離Siの溶出除去をフッ硝酸で行なっ
て組成がTiSi2のみである粉末とし、つぎに合金組成がT
iSi2.5となるように目標を定めてSi粉末を混合したの
ち、この混合粉末にEB溶解法を適用してターゲットを製
造した。このターゲット中の酸素含有量は610ppmであっ
た。
For comparison, the composition performed elution removal of free Si with hydrofluoric nitric acid and powder only TiSi 2, then the alloy composition T
After setting a target so as to obtain iSi 2.5 and mixing the Si powder, a target was manufactured by applying the EB melting method to the mixed powder. The oxygen content in this target was 610 ppm.

これら2種類のターゲットの組成を示す電子顕微鏡写
真を第1図(倍率50倍),第2図(倍率400倍)に示し
た。第1図が本発明のターゲットに関するものであり、
第2図は比較例のものである。
Electron micrographs showing the composition of these two types of targets are shown in FIG. 1 (magnification: 50) and FIG. 2 (magnification: 400). FIG. 1 relates to the target of the present invention,
FIG. 2 shows a comparative example.

図から明らかなように、第2図の従来例にみられるTi
Si2とSiとの共晶成分(図中の黒い部分に散在する筋状
の白い部分)が、第1図の本発明組織においては存在し
ない。これは、従来例が溶融法で製造されたターゲット
であり、本発明のターゲットがC工程の溶出処理でこの
共晶成分をも除去したのち、共晶成分を含まないMSi2.6
粉末を焼結して製造したターゲットであるからである。
As is clear from the figure, the Ti shown in the conventional example of FIG.
The eutectic component of Si 2 and Si (white streaks scattered in black portions in the figure) does not exist in the structure of the present invention in FIG. This is a target manufactured by a melting method in the conventional example. After the target of the present invention also removes this eutectic component in the elution treatment of the step C, the MSi 2.6 containing no eutectic component is used.
This is because the target is manufactured by sintering the powder.

[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の高融点シリサ
イドターゲットは遊離Siが選択的にかつ任意量溶出除去
されたシリサイド粉末それ自体を原料粉とするので、従
来に比べて酸素含有量が少なく、また共晶成分量も抑制
されているので、スパッタ時には特性の優れたシリサイ
ド薄膜を形成することができその工業的価値は大であ
る。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the high-melting-point silicide target of the present invention uses the silicide powder itself from which free Si is selectively and eluted and removed by an arbitrary amount as a raw material powder. Since the oxygen content is low and the amount of the eutectic component is suppressed, a silicide thin film having excellent characteristics can be formed at the time of sputtering, and its industrial value is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明方法で製造したターゲットの金属組織を
示す走査電子顕微鏡写真であり、第2図は従来ターゲッ
トの金属組織の走査電子顕微鏡写真である。
FIG. 1 is a scanning electron micrograph showing the metal structure of a target manufactured by the method of the present invention, and FIG. 2 is a scanning electron micrograph of the metal structure of a conventional target.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−58866(JP,A) 特開 昭61−108132(JP,A) 特開 昭61−179534(JP,A) 特開 昭49−22081(JP,A)Continuation of front page (56) References JP-A-61-58866 (JP, A) JP-A-61-108132 (JP, A) JP-A-61-179534 (JP, A) JP-A-49-22081 (JP, A) , A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】酸素含有量が200ppm以下であり、共晶成分
を含まないことを特徴とする高融点金属シリサイドター
ゲット。
1. A refractory metal silicide target having an oxygen content of 200 ppm or less and containing no eutectic component.
【請求項2】アルカリ金属の含有量が1ppm以下である、
特許請求の範囲第1項記載の高融点金属シリサイドター
ゲット。
2. The content of an alkali metal is 1 ppm or less.
The refractory metal silicide target according to claim 1.
【請求項3】高融点金属が、チタン、ジルコニウム、タ
ンタル、モリブデン、タングステンのいずれかである、
特許請求の範囲第1項又は第2項記載の高融点シリサイ
ドターゲット。
3. The high melting point metal is any one of titanium, zirconium, tantalum, molybdenum, and tungsten.
3. The high melting point silicide target according to claim 1 or 2.
【請求項4】(A)高融点金属と、該高融点金属に対し
モル比でMSin(ただし、Mは高融点金属を表わし、nは
ケイ素のモル数を表す)となるようにケイ素とを混合す
る工程; (B)得られた混合物を、真空下において溶融・凝固ま
たは反応燒結させて合金化する工程; (C)得られた合金を粉砕して粉末とし、該粉末を有機
アルカリ溶液で処理して所定モル比MSin′(ただし、M
は高融点金属を表わし、n′はケイ素のモル数を表わ
し、n>n′≧2である)のシリサイド粉末とする工
程; (D)得られたシリサイド粉末に除染処理を施したの
ち、成形、燒結する工程;とを具備することを特徴とす
る高融点シリサイドターゲットの製造方法。
4. A (A) a refractory metal, MSi n (however, M represents a refractory metal, n represents represents the number of moles of silicon) in a molar ratio with respect to the refractory metal and silicon so that (B) melting and solidifying or reacting and sintering the obtained mixture under vacuum to form an alloy; (C) pulverizing the obtained alloy into a powder; in process to predetermined molar ratio MSi n '(although, M
Represents a high melting point metal, n ′ represents the number of moles of silicon, and n> n ′ ≧ 2); and (D) decontaminating the obtained silicide powder, Forming and sintering; a method for producing a high melting point silicide target.
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