JPH02247379A - シリサイドターゲットの製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の電極材料あるいは配線材料に用
いられる高融点シリサイドターゲットの製造方法に関し
、特にその組織を微細、かつ高密度にし得るシリサイド
ターゲットの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年ＬＳＩおよび超ＬＳＩの電極材料あるいは配線材料
として抵抗値の低いモリブデン、タングステンおよびチ
タンなどの高融点金属シリサイドが用いられている。こ
の高融点金属シリサイド膜を形成する方法としてスパッ
タリング法、化学的気相蒸着法が用いられるが、成膜の
生産性および成膜の安全性からスパッタリング法が主流
となっている。

従来、この種のシリサイドターゲットは溶解法あるいは
粉末焼結法で製造されているが、スパッタによるターゲ
ットの割れを防止するため、あるいはスパッタ時の局部
放電によりターゲット表面に突起ができるのを防止する
ため、ターゲットの空隙を減少する目的でターゲットを
高密度に製造する方法が提案されている。

例えば、特開昭６１−１４５８２８号公報では、高純度
高融点金属粉末と′高純度シリコン粉末を混合、加圧成
形、加熱焼結して焼結体を得た後、電子ビーム溶解して
シリサイド溶製品を得る方法によって高密度ターゲット
を得ている。また、特開昭６１−１４１６７３号公報あ
るいは、特開昭６１−１４１６７４号公報ではモリブデ
ンあるいはタングステン粉末とシリコン粉末をミキサー
で混合後、ペレットを成形し、シリサイド化の後、ベレ
ットを粉砕し、ホットプレスによる焼結体を得る方法に
よって高密度ターゲットを得ている。

また、特開昭６１−１７８４７４号公報では、原料粉末
を圧密用封入缶内に封入し熱間静水圧プレス（以下ＨＩ
　Ｐと記す）で焼結することにより、相対密度が９０％
以上の高密度ターゲットを得ている。

さらに、特開昭６３−２１９５８０号公報では、仮焼体
を粉砕することなしに圧密用封入缶内に封入し、トＩＩ
Ｐで焼結することにより、相対密度が９９％以上の高密
度ターゲットを得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、ターゲットの空隙を減少する目的で、ターゲット
を高密度に製造する方法が各種提案されているが、電子
ビーム溶解を利用するもの（特開昭６１−１４５８２８
号）は、シリサイド溶製品の組織が、２００〜５００μ
ｍの結晶粒度となり、ターゲット組織を微細化できず、
組成的に異質な化学量論組成（ＭＳｉ、、例えばＷＳｉ
、、Ｍｏ５ｔ、、ＴｉＳｉ、など）と遊＠　Ｓ　ｉによ
り、スパッタ表面変化を十分に低減できないという問題
がある。また、ホットプレスを利用するもの（特開昭６
１−１４１６７３号あるいは特開昭６１−１４１６７４
号）は、大物品（２００閣φ以上）を圧密する場合、中
央部が密度比８０％程度にしか達せず、十分に圧密化し
ない欠点がある。ＨＩＰを利用するもの、例えば特開昭
６１−１７８４７４号は、密度比９９％以上を達成する
には、加える圧力を２０００気圧以上必要とし、設備的
にコスト高となる欠点がある。また、特開昭６３−２１
９５８０号では仮焼体を粉砕しないため、仮焼体の形状
ムラにより密度ムラが生じることがあり、９９％以上の
密度を必ずしも安定して得られない問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するために、原料粉の混合
方法に着目し、ボールミルによりメカニカルアロイング
させて、低酸素であり、微細組織を有し、かつ密度比９
９％以上の高密度シリサイドターゲットを得る方法を完
成させたものである。

すなわち、高純度高融点金属粉末と高純度シリコン粉末
とを真空中またはＡｒ雰囲気中のボールミルで粉砕、混
合し、メカニカルアロイングした後、真空中またはＡｒ
雰囲気中でシリサイド反応させ仮焼体を形成し、その後
仮焼体を粉砕し、圧密用封入缶内に充填し、熱間静水圧
プレスで焼結することを特徴とするシリサイドターゲッ
トの製造方法である。

高融点金属としては、タングステン、モリブデン、チタ
ン、タンタル等を適用できる。

−船釣に使用される高融点シリサイドターゲットの組成
比は、ＭＳｉ、、。〜Ｍ　Ｓ　ｉｓ、　ｏ　（Ｍ：高融
点金属）で配合、混合されるが、従来これらの原料粉の
混合工程は、■形混合機（■混）やミキサーなどによっ
て行なわれていた。

発明者等は、この配合、混合の際、原料粉（高純度高融
点金属粉末と高純度シリコン粉末）の混合状態を従来の
粒子を混合する方法だけでなく、より微細な混合状態に
して、その後のシリサイド反応で得られる仮焼体組織の
形態を変えることにより、さらに安定な高密度化を実現
できる方法について検討した結果、粉末原料をボールミ
ルで粉砕混合すると同時にメカニカルアロイングさせる
ことで具現できることを知見した。具体的には、ボール
ミルで混合すると、ボールにより原料粉を粉砕しながら
、機械的に混合するため、原料粉は超微細な混合組織と
なる。なお、ボールミルからの不純物混入を防止するた
め、例えばモリブデンシリサイドの場合には、ＭＯ製氷
ボールよびＭｏ製容器を使用するなど同系統のボールや
容器を用いると効果的である。さらに混合中の原料粉の
酸化を防止して最終のシリサイドターゲットの酸素含有
量の低減を図るとともに、成工程のシリサイド反応を促
進させる目的から、原料粉の入ったボールミルの容器内
を真空またはＡｒガス雰囲気にして混合、粉砕する。混
合、粉砕時間は高融点金属の種類あるいはボールや容器
の材質によって決まるが、例えば上記ＭＯ製氷ボール容
器を使用してモリブデンシリコンを混合する場合の時間
は、１０時間以上にすることが望ましい。１０時間未満
の混合だと混合状態が十分均一にならず、かつ原料粉の
微細化も不十分であり、その効果が半減する。

このようにして得られた混合状態は、それぞれの原料粉
はボールによって衝撃、剪断、摩擦、圧縮が繰り返され
た結果、超微細に混合されたメカニカルアロイ状態を示
す。これを次工程のシリサイド反応により、準安定組成
Ｍ、Ｓｔ、（ＭはＭＯｌＷなどの高融点金属とする）を
経て、最終的には安定なＭＳｉ、が形成されるが、ＭＳ
ｉ、の反応に預からなかったＳＬは遊離Ｓｉとして残存
する。

シリサイド反応は、一般に１０−’Ｔｏｒｒ以上の高真
空中または不活性ガス中で８５０〜１４５０℃の温度範
囲に加熱して行なわれているが、従来の原料粉末の混合
状態をシリサイド反応させる場合に比べ、短時間に反応
を終らせ、低酸素で組織の緻密な仮焼体を得ることがで
きる。

原料粉の混合方法とともに本発明の別の特徴は、得られ
た仮焼体を、望ましくは粒径１５０μｍ以下まで粉砕す
ることである。この粉砕により仮焼体の粉末形状は、次
工程の圧密化に最も適した形状となる。この仮焼体の粉
砕は酸化防止のため混合時と同様、真空排気後Ａｒガス
を導入し、Ａｒ雰囲気中で行なうと良い。

粉砕粉を圧密用封入缶に充填した後１表面板着ガスある
いは水分を十分排出させた後封止し、これをＨＩ　Ｐに
よって焼結する６ 〔実施例〕 以下、実施例について具体的に述べる。

（実施例１） 高純度モリブデン粉末（４Ｎ以上、平均粒径３．５ＩＬ
ｗ）　５８７３　ｇと高純度シリコン粉末（６Ｎ以上、
平均粒径１５０μｍ）　４１２７　ｇをＭｏ製ボールミ
ルで酸素量１　ｐｐｉｎ以下のＡｒ雰囲気中にて２５時
間混合した。混合後、混合粉を２　Ｘ　１Ｏ−ＳＴｏｒ
ｒの真空ドで加熱温度１２５０℃の条件で４ｂｒ加熱し
、仮焼体を得た。

仮焼体を上記Ｍｏ製ボールミルにて粒径１５０μｍ以下
まで粉砕した後、圧密用封入缶に充填し、排気孔付き上
蓋を溶接後、排気孔を介して仮焼体を５×１０″’　Ｔ
ｏｒｒに真空排気しながら、３００℃Ｘ４ｈｒ加熱して
表面吸着ガスおよび水分を排出した後、排気孔を密閉し
た。次いで加熱温度１１８０℃Ｘ３ｈｒ。

圧力１１０００ａｔの条件で熱間静水圧プレスで焼結し
た。焼結体を２４０ｍｍφＸ６ｔに機械加工して圧密用
封入缶を完全に除去した後、洗浄し、その後乾燥させ高
純度のモリブデンシリサイドターゲットを得た。本ター
ゲットの組織を観察したところ、ＭｏＳｉ、の最大粒径
が８μ山、遊離ＳＬの最大粒径が２５μＩであった。

また、密度比は９９．５％と高密度であった。さらには
酸素含有量も２３５ｐｐｍと良好であった。

次に比較例を（比較例１）および（比較例２）について
述べる。

（比較例１） 実施例１において、ボールミルで混合するかわりＶコン
で混合したこと以外は、同一条件でモリブデンシリサイ
ドターゲットを作製した。本ターゲットの組織を観察し
たところ、ＭｏＳｉ、の最大粒径は、５０μｌ、遊離Ｓ
Ｌの最大粒径は１６０μ瓜であった。また、密度比は９
７．８％で含有酸素量は３１０ｐｐｍであった。

（比較例２） 実施例１において、ボールミル混合の雰囲気を大気にし
たところ、２　Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒの真空下で加熱温
度１２５０℃の条件で４ｈｒ加熱しても、ＭＯ，Ｓ　ｉ
ｓの準安定組織が残留し、十分にシリサイド反応が進行
しなかった。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法によって得られたシリサイドターゲッ
トは、高密度で微細組織を有することから、その結果と
して割れにくく取扱いが容易であり、さらに従来スパッ
タ時にターゲット表面に生じていた局部放電が防止され
、スパッタ膜上に形成されるパーティクル（粗大粒の付
着）数などが無くなり、良好な膜特性が得られるので半
導体装置の電極材料あるいは配線材料として有益である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　高純度高融点金属粉末と高純度シリコン粉末とを真
   空中またはＡｒ雰囲気中のボールミルで粉砕、混合し、
   メカニカルアロイングした後、真空中またはＡｒ雰囲気
   中でシリサイド反応させ仮焼体を形成し、その後仮焼体
   を粉砕し、圧密用封入缶内に充填し、熱間静水圧プレス
   で焼結することを特徴とするシリサイドターゲットの製
   造方法。