JPS6176664A - スパツタリング装置用タ−ゲツト及びその製造方法 - Google Patents

スパツタリング装置用タ−ゲツト及びその製造方法

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JPS6176664A
JPS6176664A JP59186072A JP18607284A JPS6176664A JP S6176664 A JPS6176664 A JP S6176664A JP 59186072 A JP59186072 A JP 59186072A JP 18607284 A JP18607284 A JP 18607284A JP S6176664 A JPS6176664 A JP S6176664A
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molybdenum silicide
silicon
molybdenum
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良一 柴田
Yusuke Iyori
裕介 井寄
Kenji Maruta
丸田 賢二
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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] 本発明はスパッタリング装置用ターゲット及びその製造
方法に係り、特にMOS−ICに使用されるゲート電極
材料を形成するに用いるに好適な、高密度のモリブデン
シリサイドからなるスパッタリング装ご用ターゲット及
びその製造方法に関する。
[従来の技術] 近年MOS型LSIのゲート電極に、比抵抗の小さいモ
リブデンやタングステンなどの高融点金属のシリサイド
(珪化物)が用いられるようになってきた。こうした高
融点金属のシリサイドの膜を形成するには、高融点金属
のシリサイド製のターゲットを用いたスパッタリング法
が主として採用されている。
高融点金属のシリサイド特にモリブデンシリサイド製の
ターゲットは、一般にモリブデン粉末と/リコ7粉末と
を原料としてホットプレス性成るいは無加圧真空焼結法
で製造されている。
[発明が解決しようとする問題点コ しかるに、モリブデンとシリコンとの粉末を混合し加熱
すると、大きな反応熱が急激に発生し。
ガスが発生すると共に1寸法の著しい変化が生じるので
、プレス成形した形状、寸法通りの焼結品をキ1にるこ
とは甚だ困難である。
また加圧容器中にモリブデン粉末とシリコン粉末とを入
れ、ホットプレスすることにより所定形状の焼結品を得
ようとしても、この容器が破壊されるほどの圧が内部に
生じ、ホットプレス法によっても所定形状で高密度のタ
ーゲットを得ることは容易でない。
このようなことから、モリブデンシリサイド合金系のタ
ーゲットの使用ではなく、特開昭57−145982の
如く、金属モリブデンと金属シリコンとを単体で組み合
わせるものも提案されているが、スパッタ蒸発領域にお
けるモリブデンとシリコンとの面積比を設定値通りの比
率とするのは容易ではなく、従って、予定した組成のモ
リブデンシリサイド組成からなる蒸着膜を形成すること
が難しく、実用性に乏しい。
[問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するために、本発明は、MoSix(
1,84≦x≦2.57)なる組成のモリブデンシリサ
イドからなり、相対密度が90%以上であることを特徴
とするスパッタリング装置用ターゲット (以下第1の
発明ということがある。)。
を提供するものである。
また本発明は、かかる第1の発明のターゲットの製造方
法として、モリブデンシリサイドの粉末を成形し結する
ことにより、MoSix(1,84≦x≦257)なる
組成のモリブデンシリサイドからなり、相対密度が90
%以上であるターゲットを製造することを特徴とするス
パッタリング装置用ターゲットの製造方法(以下第2の
発明ということがある) を提供するものである。
以下まず第1の発明について詳細に説明する。
本発明のターゲットは、 M a S i x(1,8
4≦x≦2.57)なる組成のモリブデンシリサイドか
らなる。
一般に、MO5型LSIのゲート電極膜中のシリコン含
有率は30〜40重量%(以下m成を示す%は全て重量
%を示す)であることが必要である。第1図は、モリブ
デンシリサイド中におけるシリコン含有率と比抵抗/I
II厚(Ω10)の関係を示す図であるが、図示の如く
、モリブデンシリサイド中におけるシリコン含有率が4
0%を超えると抵抗が急激に増加し、ゲート電極膜とし
て不適当となる。またシリコン含有率が30%よりも少
なくなると、比抵抗/膜厚は小さくなるものの、基板と
の密着性が悪くなり、また、化学的な安定性が乏しくな
り、やはりゲート電極膜として不適当となる。このよう
なことから、ゲート電極膜中におけるシリコン含有率は
30〜40%の間とする必要がある。特に好ましいのは
35〜37%である。(因みにMoSi、、、。は シ
 リ コ ン36.8%に相当する。) しかして、本発明者らが鋭意研究を重ねたところ、ゲー
ト電極膜中におけるシリコン含有率と、モリブデンシリ
サイドターゲット中におけるシリコン含有率とは、第2
図に示す如き関係があることが認められた。即ちゲート
電極膜中のシリコン含有率とターゲット中のシリコン含
有量とはほぼ直線的な関係があり、かつゲート電極膜中
シリコン含有率よりも数%前後程度少なくなる。
第2図より、ゲート電極膜中におけるシリコン含有率の
必要な範囲30〜40%に対応するターゲット中のシリ
コン含有率は、35〜43%であり、これはM o S
 i   ”Mo S i、、、5□に相当す1.84 る。
またゲート電極膜中における好適なシリコン含有範囲で
ある35〜37%に対応するターゲット中のシリコン含
有範囲は39〜40,6%であり、これはM o S 
t   −M o S 12 、33に相当す2.18 る。
また1本発明のターゲットは、相対密度が90%以上の
ものである。相対密度が90%よりも小さい場合には、
ターゲットの強度が不足し。
とりわけ脆くなって、取扱いが不便になると共に、スパ
ッタ中におけるターゲットの割れなどの恐れもある。
また、本発明のターゲットにおいては、気孔は独立した
気孔、即ち気孔同志が連通していないものが好ましい、
これは、スパフタ′J装置の真空度の早期上昇、パフキ
ングプレートのポンディング時の汚染、ターゲットを機
械加工するときに機械加工油がターゲット中に染み込ん
でターゲットを汚染することを防止するためである。
次に第2の発明について説明する。
第2の発明に従ってスパッタリング装置用ターゲットを
製造するには、まずモリブデンシリサイドの粉末を用意
し、これを成形する。
モリブデンシリサイドの粉末は、モリブデンとシリコン
とを溶解して合金となし、これを粉砕したものでもよい
、この溶解には、プラズマ溶解炉、アーク溶解炉などが
使用できる。
またモリブデンシリサイドの粉末を、次のようにして仮
焼法によって作ることもできる。即ちまずモリブデン粉
末とシリコン粉末とを混合した後、真空又は不活性ガス
雰囲気中で110.0℃以上の温度で焼成するものであ
る。なおモリブデン粉末とシリコン粉末とを混合するに
際しては、仮焼後の混合物中におけるシリコン含有率の
目標値よりもシリコン含有率が多くなるように混合する
。これは、仮焼中にシリコンがモリブデンよりもはるか
に蒸発しやすいからである。
この仮焼法に用いる原料粉末の粒度は数牌以下が好まし
い、また仮焼温度は特に上限はないのであるが、経済性
の面から1500℃以下程度とするのが好ましく、とり
わけ1200−1400℃程度が好ましい、モリブデン
シリサイドの仮焼物は1次いでこれを粉砕して次の成形
工程に供する。
モリブデンシリサイドの粉末を成形するには、通常の方
法例えばプレス成形法などに従って行う。
なお第2の発明においては、モリブデンシリサイドの粉
末にシリコン粉末を添加してもよい。
即ち本発明のターゲットを製造するには、モリブデンシ
サイド中におけるシリコン含有率を精密にコントロール
する必要があるのであるが、所定のシリコン含有率のモ
リブデンシリサイドを。
上記の仮焼性成るいは溶解法によって一回の工程で製造
することは困難である。
そこで上記仮焼法又は溶解法を行うに際して、シリコン
含有率が目標値よりも少し少なくなるようにし、これか
ら得られるモリブデンシリサイド粉末にシリコン粉末を
添加して混合成形するのが好ましいのである。このよう
にすれば目標値通りのシリコン含有率である成形体が得
られる。更に成形体中にシリコン粉末が含まれていると
、焼結工程においてこのシリコンが溶融し少なくとも部
分的に液相焼結が行われるようになり、低い焼結温度で
高い密度の焼結体を得ることができるようになる。
即ち上述の如くして成形された成形体は、これを焼結す
るのであるがモリブデンシリサイドの粉末だけからなる
成形体においては主として固相焼結となり、シリコン粉
末を添加した成形体においては液相焼結も行われる。
この焼結は、真空中又は不活性ガス雰囲気中において行
われる。また焼結は、ホットプレス法によってもよく、
常圧で行ってもよい、焼結温度は、ホットプレス法の場
合には1400〜1600℃で十分であるが、常圧焼結
の場合は。
上述の如く主として固相焼結が行われる場合には170
0℃以−ヒとりわけ1900℃前後程度の温度とする。
(特に成形体が大きい場合には、焼結温度を高くするの
が好ましい、) また、シリコ/の添加により液相焼結も進行する場合に
は、同じ焼結温度で密度は高くなる傾向が見られる。
[実施例] 以下実施例について説明する。
実施例1 平均粒径3牌のモリブデン粉末(純度 99.98%)と平均粒径1終のシリコン粉末(純度9
9.96%)の粉末を、モリブデン61!I!量部、7
93739重量部の割合で混合し、直径80mm、厚さ
10mmの成形体を、成形圧0.5トン/ctrr’で
成形した。
この成形体を10−’Torrの真空雰囲気中にて13
00℃、1時間仮焼した。
仮焼物を振動式粉砕機にて粉砕し、粉砕した粉末100
重景部に対して6.4重量部のシリコン粉末(上記原料
シリコン粉末と同じもの)を添加し、直径180mm、
厚さ12mmの成形体を、成形圧0.5トン/am’で
成形した。
この成形体を、次の条件でホットプレスし焼結体とした
温度   1550℃ 時間   2時間 圧力   120Kg/cnt’ 雰囲気  真空中(lo’Torr) その結果得られた焼結体(ターゲット)は、相対密度が
98%、シリコン含有率は42.5%で、極めて高強度
であった。また断面の顕微鏡観察を行ったところ、少量
存在する気孔も全て独立気孔であることが認められた。
実施例2 実施例1において、仮焼物を粉砕して得た粉末にシリコ
ンを添加しなかったこと以外は実施例1と同様にしてタ
ーゲットの焼結体を得た。この相体密度は92,5%、
シリコン含有率は35.7%であり、同様に高い強度を
有し、かつ独立気孔を有するものであることが認められ
た。
実施例3 純度99.98%のモリブデンのインゴットと、純度9
9.9999%のシリコンインゴットとを、M o S
 l 2 、 s(モリブデン57.2%、シリコン4
2.8%)となるように配合し、プラズマアーク溶解炉
にて溶解した。得られた合金を実施例1と同様にして粉
砕し、この得られた粉末1QQli部に対して6.4重
量部のシリコン粉末(実施例1で用いたものと同じ)を
添加し、成形、ホットプレスを行った。成形及びホット
プレスの条件は実施例1と同様である。
その結果相対密度95%、シリコン含有率35.3%の
ターゲットがpトられた。このターゲットは、同様に、
高強度であり、含まれる気孔も独立気孔であることが認
められた。
実施例4 実施例1において、仮焼物の粉砕物にシリコン粉末を添
加した後の成形工程で、直径80mmの成形体としたこ
と、及びホットプレスの代りに常圧焼結を行ったこと以
外は実施例1と同様にしてターゲットを製造した。焼結
温度は1700゜1800及び1900℃の3点とした
。得られた焼結体の相対密度を表1に示す0表1より常
圧焼結を行う場合には、最終的な焼結温度を1900℃
程度にまで高める必要があることが認められる。
実施例5 実施例1において、仮焼物の粉砕物にシリコン粉末を添
加せず、かつその後の成形体の大きさを80 m mと
したこと、及びホットプレスの代りに常圧焼結を行った
こと以外は実施例1と同様にしてターゲットを得た。な
お最終的な焼結温度は1700.1800及び1900
℃の3点とした、その結果1+Pられたターゲット中相
対密度を表1に示す0表1より、相対密度90%以上の
ターゲットを得るには焼結温度を1900℃程度にまで
高める必要があることが認められる。
また実施例4と比へると、シリコンを添加しない本実施
例5の場合には相対密度が若干低下することが認められ
る。これはシリコンを添加すると、液相焼結が行われ、
焼結速度が増大するためであると推察される。
比較例1 実施例1で用いたものと同じモリブデン粉末とシリコン
粉末を、Mo5t、、、となるように配合し、この混合
粉末を直径180mm、厚さ12mmとなるように成形
した。成形圧は0.5トン/Cm’である。そして実施
例Iと同様にしてホットプレスを行ったところ、急激な
発熱反応が生じ、モールドが破壊した。
またホットプレスの代わりに常圧焼結を行ったところ、
焼結工程において成形体が細かく烈断し所定形状のター
ゲットを得ることはできなかった。
[効果] 以上の通り本発明によれば、MO5型LSIのゲート電
極膜を形成するに好適なモリブデンシリサイド合金から
なるターゲットが提供される。このターゲットは高強度
であり、取扱いが容易である。
また第2の発明によれば、このようなターゲットを容易
に製造することかでざる。
【図面の簡単な説明】
第1図はゲート電極膜の比抵抗/膜厚とシリコン含有率
との関係を示すグラフ、第2図はゲート電極膜中のシリ
コン含有率とターゲット中におけるシリコン含有率との
関係を示すグラフである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)MoSix(1.84≦x≦2.57)なる組成
    のモリブデンシリサイドからなり、相対密度が90%以
    上であることを特徴とするスパッタリング装置用ターゲ
    ット。
  2. (2)2.18≦x≦2.33であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載のスパッタリング装置用タ
    ーゲット。
  3. (3)気孔が実質的に独立気孔であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項又は第2項に記載のスパッタリン
    グ装置用ターゲット。
  4. (4)モリブデンシリサイドの粉末を形成し、焼結する
    ことにより、MoSix(1.84≦x≦2.57)な
    る組成のモリブデンシリサイドからなり、相対密度が9
    0%以上であるターゲットを製造することを特徴とする
    スパッタリング装置用ターゲットの製造方法。
  5. (5)モリブデンシリサイドの粉末にシリコン粉末を添
    加、混合した後、成形することを特徴とする特許請求の
    範囲第4項に記載の製造方法。
  6. (6)モリブデンシリサイド粉末を、 (イ)仮焼後のシリコン含有率の目標値よりも大なるシ
    リコン含有率となるように シリコン粉末とモリブデン粉末とを混 合し、 (ロ)真空又は不活性ガス雰囲気中にて、 (ハ)1100℃以上の温度で、 仮焼し、次いでこれを粉砕して製造することを特徴とす
    る特許請求の範囲第4項又は第5項に記載の製造方法。
  7. (7)モリブデンとシリコンを溶解することによりモリ
    ブデンシリサイドの合金とし、次いでこれを粉砕してモ
    リブデンシリサイドの粉末を製造することを特徴とする
    特許請求の範囲第4項又は第5項に記載の製造方法。
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