TWI550117B

TWI550117B - 濺鍍靶及濺鍍靶之製造方法

Info

Publication number: TWI550117B
Application number: TW104112397A
Authority: TW
Inventors: 張守斌
Original assignee: 三菱綜合材料股份有限公司
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2016-09-21
Also published as: JP2015212413A; JP5812217B1; WO2015159947A1; EP3050999A4; CN105637114A; EP3050999A1; CN105637114B; TW201606107A; US20160260591A1

Description

濺鍍靶及濺鍍靶之製造方法

本發明係有關於一種可靶抑制破裂、可減少濺鍍時的異常放電，而且可穩定實施高速成膜的以矽(Si)為主成分的濺鍍靶及其製造方法。

本案係基於2014年4月17日於日本所申請之特願2014-85233號、及2015年3月19日於日本所申請之特願2015-56107號，主張其優先權，將其內容援用於此。

為形成矽(Si)膜、矽的氮化物膜、或矽的氧化物膜，吾人經常使用矽(Si)濺鍍靶。Si膜係使用Si濺鍍靶直接形成，然欲形成矽的氮化物膜或矽的氧化物膜時，一般係使用Si濺鍍靶，在含有氮或氧的環境下採用反應性濺鍍技術來成膜。

為形成此等膜，一般係使用結晶系Si濺鍍靶(單晶或多晶Si濺鍍靶)。結晶系Si濺鍍靶雖有純度高、容易取得等優點，但有所謂在濺鍍中容易破裂，而且成膜速度極慢等課題。

因此，有人提出：藉由結晶系Si濺鍍靶的熱處理及化學蝕刻處理，來謀求成膜速度或耐破裂性的提升(例如參照專利文獻1)。另一方面，為謀求成膜速度或耐破裂性的提升，有人提出一種使用Si粉末來製造Si之燒結體的方法(例如參照專利文獻2、3等)。藉此製造方法，可獲得燒結體密度99%以上的高密度濺鍍靶。

再者，有人提出一種由Si與Mo、W、Ti、Nb、Cr、Ta所成之高熔點金屬群的矽化物所構成的濺鍍靶(例如參照專利文獻4)。又，有人提出一種藉由噴塗法，以含有原子序為11以下之金屬的金屬矽形成靶材，來製造靶材的電阻率經降低之具導電性的Si濺鍍靶的方法(例如參照專利文獻5)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平7-268616號公報

[專利文獻2]日本專利第3819863號公報

[專利文獻3]日本專利第4354721號公報

[專利文獻4]日本特開2002-173765號公報

[專利文獻5]日本特開2012-007218號公報

根據上述專利文獻2、3中所提出的濺鍍靶之製造方法，雖可獲得燒結體密度99%以上的高密度濺鍍靶，但在使用所得濺鍍靶的濺鍍成膜中，其成膜速度與結晶系Si濺鍍靶無異，依舊留有所謂在濺鍍中容易破裂的問題。

又，根據上述專利文獻4，其提出一種添加有以Si為主成分，且由Mo、W、Ti、Nb、Cr、Ta所成之高熔點金屬群的矽化物的濺鍍靶，惟關於該濺鍍靶，存有以下問題：

i)根據具有燒結至冷卻的一般製造程序，其步驟極複雜，因添加高熔點金屬而容易產生應力，生成殘留應力，使燒結體容易產生裂痕。又，在高功率密度下的直流(DC)濺鍍成膜時容易破裂。

ii)為確保濺鍍靶的導電性，矽僅能添加至97重量%，若持續往上添加，則導電性會消失。因此，無法製作矽添加量97重量%以上的濺鍍靶。

iii)由於使用高熔點金屬，無法應用於使用噴塗法的靶製造方法，而無法製造圓筒型濺鍍靶等平板形狀以外的濺鍍靶。

另一方面，上述專利文獻5中提出一種藉由噴塗法來製造具導電性之Si濺鍍靶的方法，然，於此，由於無法擴大至添加原子序11以上之金屬元素，在使用該Si濺鍍靶進行濺鍍成膜時，無法解決成膜速度過慢的課題。

因此，本發明係以提供一種可提高濺鍍靶的抗折強度而能抑制易裂性、可減少濺鍍時的異常放電，而且，可穩定實施高速成膜的以Si為主成分的濺鍍靶為目的。

本案發明人等獲得以下見解：藉由對Si濺鍍靶添加Ni或Al及B或P，可容易地謀求低電阻化，甚而，可提升濺鍍靶的強度。

經確認：藉由對Si濺鍍靶添加Ni或Al及B或P，可使濺鍍靶達低電阻化，可應用於直流(DC)濺鍍或中頻(MF)濺鍍、可謀求濺鍍成膜的提升，而且，可提升濺鍍靶的抗折強度，於機械加工時，甚而可製作濺鍍時之耐破裂性優良的濺鍍靶。

因此，本發明係基於上述見解而得出者，為解決前述課題係採用以下構成：

(1)本發明之濺鍍靶是以其係含有：選自Ni及Al的至少1種金屬元素：0.5~10原子百分比(at%)、及B或P：0.01~10000重量ppm，且其餘部分由Si及不可避免雜質構成的燒結體，前述燒結體的體積電阻率為10Ω‧cm以下，且理論密度比為85%~99%、抗折強度為65N/mm²以上為特徵。

(2)本發明之濺鍍靶之製造方法係以將含有B或P之平均粒徑150μm以下的Si粉末、與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B或P的含量為0.01~10000重量ppm的方式摻合並加以混合，再進行加壓燒結為特徵。

(3)本發明之濺鍍靶之製造方法係以將平均粒徑150μm以下的Si粉末、B粉末或P粉末、與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B或P的含量為0.01~10000重量ppm的方式摻合並加以混合，再進行加壓燒結為特徵。

(4)本發明之濺鍍靶之製造方法係以將含有B或P之平均粒徑150μm以下的Si粉末、與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B或P的含量為0.01~10000重量ppm的方式摻合並加以混合，再進行噴塗燒結為特徵。

(5)本發明之濺鍍靶之製造方法係以將平均粒徑150μm以下的Si粉末、B粉末或P粉末、與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B或P的含量為0.1~20000重量ppm的方式摻合並加以混合，再進行噴塗燒結為特徵。

如上述，本發明之濺鍍靶的特徵在於，在含有：選自Ni及Al的至少1種金屬元素：0.5~10at%、及B或P：0.01~10000重量ppm，且其餘部分由Si及不可避免雜質構成的燒結體中，使前述燒結體的體積電阻率為10Ω．cm以下，且使理論密度比為85%~99%、抗折強度為65N/mm²以上。

藉由對Si添加Ni或Al、及B或P，可容易地謀求低電阻化。再者，容易提升濺鍍靶的強度，縱使在含有99.5at%的Si時，亦即，縱使Si的含量較低，仍可提升濺鍍成膜的速度，而且於機械加工時，甚而可製作濺鍍時無破裂的濺鍍靶。濺鍍靶的體積電阻率較高時，無法應用於直流(DC)濺鍍或中頻(MF)濺鍍。濺鍍靶的抗折強度不足時，則容易破裂。與採習知技術所製之燒結型的Si濺鍍靶相比，若添加有Ni或Al、及B或P，則可加快成膜速度。

又，添加之Ni、Al元素的含量若為0.5at%以下，無法獲得濺鍍靶的抗折強度提升、耐破裂性提升的效果。另一方面，其含量若超過10at%，由於與添加金屬元素形成的矽化物在靶中大量形成，使濺鍍靶容易脆化，而且，在濺鍍時會增大該矽化物所致之異常放電的產生。藉由粉末燒結法或噴塗燒結法進行製造時，濺鍍靶所含有之Ni、Al的含量若增多，由於添加之Ni，Al易被氧化，因此靶中的氧的含量增加，導致濺鍍時的異常放電增加。選自Ni及Al的至少1種金屬元素的含量較佳為0.5~8at%，更佳為3~8%，但不限定於此。此外，濺鍍靶所含有之Ni、Al之金屬元素能以Ni、Al單質形式含有，亦可為Ni與Al的合金、Ni與Si的化合物、Al與Si的化合物。再者，此等金屬或合金、矽化物亦可包含B或P。

再者，本發明之濺鍍靶係以含有0.01~10000重量ppm的B或P為特徵；其含量若為0.01重量ppm以下，濺鍍靶面內的電阻分布劣化，不易達到均等的低電阻化。另一方面，其含量若增加超過10000重量ppm時，則B或P與添加金屬元素(Ni、Al)的反應率增加，而可見濺鍍時之異常放電產生的增加、或濺鍍靶強度的降低。B或P的含量較佳為0.01~5000重量ppm，更佳為0.01~1000重量ppm，但不限定於此。

更且，係以本發明靶的體積電阻率為10Ω．cm以下，且理論密度比為85%~99%、抗折強度為65N/mm²以上為特徵。濺鍍靶的體積電阻率較高時，無法應用於直流(DC)濺鍍或中頻(MF)濺鍍。體積電阻率較佳為3Ω．cm以下，更佳為1Ω．cm以下，但不限定於此。又，由於係以燒結法形成，因此理論密度比易隨燒結條件變動，若為85%以下，於濺鍍中會頻繁發生Si粒子的脫落所導致的異常放電；若為99%以上，則脆性增加，於大功率濺鍍時容易發生破裂。理論密度比較佳為90~99%，更佳為93~98%。再者，抗折強度較佳為100N/mm²以上，更佳為150N/mm²以上，但不限定於此。

本發明之濺鍍靶之製造方法的特徵在於，1)將含有B或P之平均粒徑150μm以下的Si粉末、與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為 0.5~10at%、B或P的含量為0.01~10000重量ppm的方式摻合並加以混合，再進行加壓燒結、或者2)將平均粒徑150μm以下的Si粉末、B粉末或P粉末、與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B或P的含量為0.01~10000重量ppm的方式摻合並加以混合，再進行加壓燒結。

在具有上述1)及2)之特徵的濺鍍靶的製造中，由於係透過使用摻有B或P的Si粉末、或者Si粉末及B粉末或P粉末的混合粉末來進行粉末燒結，因此，可使濺鍍靶內的電阻的分布呈均勻。而且，藉由採用該加壓粉末燒結法，由於可透過燒結條件的選擇容易地調整靶抗折強度，因此可提高靶抗折強度，由此，可抑制靶破裂的發生，而能夠強化高功率密度濺鍍時的穩定性。

此外，在具有上述2)之特徵的製造方法中，「平均粒徑150μm以下的Si粉末」亦可含有B或P。換言之，亦可對Si摻雜B或P，而且，縱使為粉末亦可添加B或P，此時，全體當中B或P的含量只要為0.01~10000重量ppm即可。

又，本發明之濺鍍靶之製造方法的特徵在於，3)將含有B或P之平均粒徑150μm以下的Si粉末、與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B或P的含量為0.01~10000重量 ppm的方式摻合並加以混合，再進行噴塗燒結、或者4)將平均粒徑150μm以下的Si粉末、B粉末或P粉末、與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B或P的含量為0.1~20000重量ppm的方式摻合並加以混合，再進行噴塗燒結。

在具有上述3)及4)之特徵的濺鍍靶的製造中，由於不使用高熔點金屬，可藉由噴塗法來製造濺鍍靶。藉由使用噴塗法，可製造圓筒形的濺鍍靶等平板形以外的濺鍍靶。另外，將B及P以單質粉末添加至原料粉末時，由於在噴塗的高溫下會顯著地蒸發，因此，需要添加比靶目標組成更多量的噴塗原料粉末中的B及P元素。從而，在上述3)及4)之製造方法中，較佳以B或P的含量為1~5000重量ppm的方式摻合各粉末。另一方面，Ni或Al其噴塗時的附著率比Si來得高，隨噴塗條件而異，有靶中之Ni，Al的含量多於原料粉中之Ni，Al的含量的傾向。

此外，在具有上述4)之特徵的製造方法中，「平均粒徑150μm以下的Si粉末」亦可含有B或P。換言之，亦可對Si摻雜B或P，而且，縱使為粉末亦可添加B或P。

如以上所述，由於本發明之濺鍍靶是以其係含有：選自Ni及Al的至少1種金屬元素：0.5~10at%、及B或P：0.01~10000重量ppm，且其餘部分由Si及不可避免雜質構成的燒結體，前述燒結體的體積電阻率為10Ω．cm以下，且理論密度比為85%~99%、抗折強度為65N/mm²以上為特徵，因此，在用於靶製作的機械加工時，可消除破裂或裂紋的產生，更且，在高濺鍍功率密度的直流(DC)濺鍍或中頻(MF)濺鍍時，均可減少異常放電，而且，可消除破裂或裂紋的產生。因此，只要使用本發明之濺鍍靶，縱使在高濺鍍功率密度的濺鍍下，亦能強化穩定性，而能夠進行高速成膜。

又，本發明之濺鍍靶之製造方法係以將含有B或P之平均粒徑150μm以下的Si粉末、與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B或P的含量為依據燒結方法而規定的量的方式摻合並加以混合、或者、將平均粒徑150μm以下的Si粉末、B粉末或P粉末、與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B或P的含量為依據加壓燒結或噴塗燒結之燒結方法而規定的量的方式摻合並加以混合，再進行加壓燒結或噴塗燒結為特徵，根據該製造方法，可得含有：選自Ni及Al的至少1種金屬元素：0.5~10at%、及B或P：0.01~10000重量ppm，且其餘部分由Si及不可避免雜質構成，體積電阻率為10Ω．cm以下，且理論密度比為85%~99%的範圍、抗折強度為65N/mm²以上的燒結體，而能夠製造縱使在高濺鍍功率密度的濺鍍下，仍可穩定地進行高速成膜的濺鍍靶。

第1圖為對實施例之濺鍍靶，於實施濺鍍後進行拍攝所得之靶外觀的照片。

第2圖為對比較例之濺鍍靶，於實施濺鍍後進行拍攝所得之靶外觀的照片。

其次，就本發明之濺鍍靶及其製造方法，以下根據實施例具體地加以說明。

[實施例]

首先，於製造濺鍍靶之際，備妥Si原料、Ni原料、Al原料及摻雜用B粉末。

就Si原料而言，如表1所示，作成分別將B摻雜單晶Si晶圓、B摻雜多晶Si塊、純度6N之多晶Si塊、P摻雜多晶Si塊、單晶Si塊粉碎所得到的Si粉碎粉末，來製作實施例1~15之Si粉碎粉末。此外，將各實施例所使用之粉碎前的Si晶圓、Si塊的體積電阻率示於表1之「體積電阻率(Ω．cm)」欄。對於此等的粉碎，係利用顎式壓碎機粉碎成1mm左右的較粗粉末後，再利用盤式壓碎機，粉碎成具有一定平均粒徑的粉末。為防止粉碎時的氧化，在利用盤式壓碎機的粉碎程序中，係於N₂環境中進行。粉碎後的粉末係以篩加以分級。對於粉碎後的粉末平均粒徑，係使用利用Microtrac所測得的D50粒徑。實施例1~15之Si粉碎粉末的平均粒徑係示於表1之「粉碎粉末平均粒徑(μm)」欄。

另一方面，就Ni原料與Al原料而言，係使用具有表2所示平均粒徑的Ni粉末、Ni矽化物粉末及Al粉末；作為B摻雜劑，係使用具有表2所示平均粒徑的B粉末。對於Ni粉末及Al粉末的平均粒徑，亦以與上述Si粉末者同樣的方式測定。此外，由於Ni粉末及Al粉末中的氧控管極為重要，故測定原料粉末中的氧，並選擇含氧量較低者。

其次，秤量備妥之Si粉碎粉末、與Ni粉末及Al粉末任一者、和視情況而取用的B粉末，使其為表1及表2之「添加量(wt%)」欄所示的添加量，並如表3之「混合方法」欄所示加以混合。若為實施例1、2、13時，係使用V型混合器；若為實施例3、4、14、15時，係使用乾式球磨機；而且，若為實施例5~12時，則使用Rocking Mixer。其混合時間係示於表3之「混合時間(hour)」欄。於此，由於Al粉末等有粉塵爆炸的危險，因此，對於上述之混合，係於惰性氣體中進行。又，對於混合後之粉末的取用處理，亦需避免靜電所致之火花的產生，而進行為達此目的之方策。此外，係以ICP-MASS法測定混合粉末之B元素除外的各組成元素的含量，另一方面，當B元素的含量為2重量ppm以下時，係使用ICP-MASS來進行測定；若為2重量ppm以上時，則使用ICP發射光譜分析來進行測定。將其結果示於表3之「混合粉末的組成分析」欄。

將上述所得的實施例1、3~6、8~10之混合粉末，依表4所示條件(升溫速度、保持溫度、保持時間、按壓壓力)由熱壓燒結(HP)或熱均壓燒結(HIP)獲得燒結體，並對該燒結體實施機械加工後，予以貼附於背板，製成實施例1、3~6、8~10之濺鍍靶。對於該熱壓燒結，係將前述混合粉末置入石墨製模中，在真空中或惰性氣體環境下加壓，進行熱壓燒結。此外，在上述專利文獻5所提出的製造方法中，於燒結後進行1200~1300℃的無加壓溫度保持雖可去除殘留應力，但在本實施例中，係未進行此燒結後的無加壓保持。

又，若為實施例2、7、11~15之混合粉末時，係藉由噴塗法來製作燒結體。就該噴塗法而言，係利用電漿噴塗機(AEROPLASMA製APS7100)，以輸出功率120kW，對背板以1道次(pass)50μm實施噴塗施工，而於背板上作成噴塗膜厚5mm的燒結體，再經由研磨加工，製成實施例2、7、11~15之濺鍍靶。此外，於噴塗中係對背板背面流通冷卻水，來抑制噴塗膜、基材兩者的溫度上升。又，噴塗係於惰性氣體環境中實施。

對以上實施例1~15之濺鍍靶，將製成之燒結體粉碎後，藉由與前述同樣的ICP-MASS法或ICP發射光譜法進行組成分析測定，並將其結果示於表5之「靶組成分析」欄。

[比較例]

為了與上述之本實施例比較，而準備比較例1~14之濺鍍靶。比較例1之濺鍍靶係使用單晶Si板；比較例2、3之濺鍍靶係使用B摻雜多晶Si板；而且，比較例4之濺鍍靶係使用多晶Si板。又，若為比較例5、7~11、13、14時，作為Si原料，係使用體積電阻率具有表1所示值的B摻雜多晶Si塊；若為比較例6、12時，係使用多晶Si塊，並以與實施例者同樣的手法加以粉碎而製成Si粉碎粉末。若為比較例5時，係對該Si粉碎粉末與Ni粉末以乾式球磨機混合而成的混合粉末進行熱壓燒結；若為比較例6、7時，僅以Si粉碎粉末進行熱壓燒結；若為比較例8時，係對Si粉碎粉末與Al粉末以Rocking Mixer混合而成的混合粉末進行熱壓燒結；若為比較例9時，係對Si粉碎粉末、與Ni粉末及Al粉末以Rocking Mixer混合而成的混合粉末進行熱壓燒結，分別製成評定用濺鍍靶。又，若為比較例10時，係使用W粉末來替代Ni原料，與Si粉碎粉末共同以乾式球磨機混合並經過熱壓燒結；若為比較例11時，係使用Mo粉末來替代Ni原料，與Si 粉碎粉末共同以乾式球磨機混合後再經過噴塗燒結，而製成濺鍍靶。比較例12之濺鍍靶係使用由高電阻之多晶Si塊所作成的Si粉碎粉末，與Mo粉末及B粉末共同以乾式球磨機混合後，再經過噴塗燒結。

將上述比較例1~14時之混合粉末的組成分析的結果示於表3之「混合粉末的組成分析」欄，並對比較例1~14之濺鍍靶，進行尺寸密度測定，再加以粉碎後，藉由ICP-MASS法或ICP發射光譜法進行組成分析測定，將其結果示於表5之「靶組成分析」欄。

對上述製作的實施例1~15及比較例1~14之濺鍍靶，實施理論密度比、抗折強度及體積電阻率(比電阻)的測定，進而，進行加工．接合後之外觀的檢查。

<理論密度比的測定>

實施例1~15及比較例5~14之濺鍍靶的理論密度比係測定製作之實施例1~15及比較例5~14之燒結體的尺寸密度，以該測得之尺寸密度與燒結體的理論密度的比計算而得。將其結果示於表6之「靶理論密度比(%)」欄。此外，若為比較例1~4之濺鍍靶時，由於係使用單晶或多晶Si塊，故將其理論密度比設為100%。

於此，燒結體的理論密度係依下式計算而得：燒結體理論密度=100/(a/A+b/B+c/C)

A：Si單晶的密度

a%：燒結體中之Si元素的重量比例

B：純Ni(或W)金屬的密度

b%：燒結體中之Ni(或W)元素的重量比例

C：純Al(或Mo)金屬的密度

c%：燒結體中之Al(或Mo)元素的重量比例

此外，就B及P而言，由於其添加量較少，因此在此理論密度的計算中未予納入。

<抗折強度的測定>

就抗折強度的測定，係對上述所得的實施例1~15及比較例5~14之燒結體實施加工，針對各個燒結體，製作尺寸：40mm×3mm×4mm的10個試樣，並對此等試樣，依循JIS R 1601：2008(以ISO 14704：2000為基準)，測定三點彎曲強度。取10個試樣的平均值作為抗折強度的測定值。將其測定結果示於表6之「抗折強度(N/mm²)」欄。

<體積電阻率的測定>

利用電阻測定機測定上述製作的實施例及比較例之各濺鍍靶的體積電阻率(比電阻)。此外，當體積電阻率值為1000Ω．cm以下時，係使用MITSUBISHI GAS CHEMICAL(股)製電阻測定機Loresta；當體積電阻率值為1000Ω．cm以上時，則使用該公司製之電阻測定機Hiresta。

將其測定結果示於表6之「比電阻(Ω．cm)」欄。

<加工．接合後的外觀>

在上述製作的實施例1~15及比較例1~14之濺鍍靶的製作過程中，於機械加工後的階段、貼附於背板後的階段，根據目視，針對破裂或裂紋的產生狀況進行外觀檢查。將其檢查結果示於表6之「加工、接合後外觀」欄。

其次，將上述製作的實施例1~15及比較例1~14之濺鍍靶加工成 125mm×厚5mm的試料，實施成膜測試。於此成膜測試中，係在純Ar(表示為「僅有 Ar」)、Ar與氧的混合氣體(表示為「Ar+氧」)、純氧氣(表示為「純氧」)環境下，使用直流(DC)電源(MKS公司RPG-50)進行濺鍍成膜。測定濺鍍中的成膜速度、異常放電次數，進而，針對濺鍍後的靶外觀進行檢查。

<成膜速度的測定>

使用上述製作的實施例1~15及比較例1~14之濺鍍靶，於玻璃基板上，依以下所示條件進行濺鍍，作為濺鍍的環境氣體，係分成僅有Ar的情形、Ar+氧的情形、純氧的情形，形成Si膜。在各種情況下，測定成膜速度。此外，在Ar+氧的情況下，就Ar比氧的體積比，Ar/氧=1/1。

．輸入功率：DC1000W

．靶-基板間距離：70mm

．水平磁場：2000高斯

．基板加熱：無

．成膜時間：60sec

．膜厚測定法：以觸針式表面段差計測定

．成膜速度的計算：成膜速度=(膜厚)/(成膜時間)

將以上之成膜側的測定結果示於表7之「成膜速度(nm/sec)」欄。此外，對於比較例1、4、6、11、12之濺鍍靶，由於無法進行DC濺鍍，而未測定成膜速度，在表中表記為「無法進行DC濺鍍」。又，若為比較例10時，由於大量產生異常放電，無法實施成膜測試，因而未測定成膜速度。

<異常放電次數的測定>

在Ar+氧氣(Ar/氧=1/1體積比)中、輸入功率1250W、1小時的條件下進行濺鍍，量測異常放電的產生次數(次數/時間)。將其結果示於表7之「異常放電次數(/hour)」欄。

<濺鍍後的靶外觀>

實施供上述製作的實施例1~15及比較例1~14之濺鍍靶的成膜速度測定及異常放電次數測定用的濺鍍後，打開濺鍍室，對腔室內的濺鍍靶，根據目視，針對破裂或裂紋的產生狀況進行外觀檢查。將其檢查結果示於表7之「濺鍍後的靶外觀」欄。此外，就比較例1、4、6、11、12之濺鍍靶，由於無法進行DC濺鍍，因此在表6中表記為「無法進行DC濺鍍」，而未進行成膜速度、異常放電次數的測定。又，若為比較例5時，在濺鍍成膜中途發生靶破裂，而中止濺鍍成膜；若為比較例10時，由於大量產生異常放電，生成裂痕，而無法繼續進行成膜測試。

於此，針對實施例5之濺鍍靶，將濺鍍實施後之靶外觀的照片示於第1圖，而且，針對比較例2之濺鍍靶，將濺鍍實施後之靶外觀的照片示於第2圖。若為第1圖之實施例時，在實施濺鍍後亦未發現破裂或裂紋，而無異常；相對於此，若為第2圖之比較例時，在實施濺鍍後，可看出產生裂痕。

此外，就靶外觀而言，當靶分裂成2個以上的部分時係判斷為「發生破裂」；靶未分裂但發生長度未達5mm的龜裂時係判斷為「生成裂紋」；靶未分裂但發生長度5mm以上的龜裂時則判斷為「生成裂痕」。

根據以上表6及表7所示結果，實施例1~15之Si濺鍍靶均可確認：藉由添加Ni或Al及B或P，理論密度比可提升至85%~99%、抗折強度可提升至65N/mm²以上，對於體積電阻率(比電阻)，均為10Ω．cm以下，表示可達低電阻化至可進行DC濺鍍或MF濺鍍的程度；在靶製造過程中，就實施例1~15任一者，均無靶破裂、或裂紋的產生。再者，在使用實施例1~15之Si濺鍍靶的濺鍍成膜中，藉由添加Ni或Al，經確認可提升成膜速度，而且，可減少異常放電的產生次數，對於濺鍍後的靶外觀，未出現破裂或裂紋之異常。此外，若為實施例9、10時，雖添加了Ni矽化物粉末，但可確認出與添加Ni粉末時同樣的效果。

另一方面，若為比較例1、4、6、12時，係實質上未添加Ni或Al及B或P，由於比電阻較高，而無法進行DC濺鍍。若為比較例2、3時，未添加Ni或Al，大量產生異常放電，於濺鍍靶的製造時，雖未發生靶破裂或裂紋，但於濺鍍後，產生了裂痕。若為比較例5時，抗折強度較低，於濺鍍中發生破裂，濺鍍成膜被迫中止。若為比較例7、9時，異常放電次數較多，產生了裂痕。若為比較例8時，抗折強度較低，產生了裂痕。若為比較例10時，係添加了W粉末，於加工．接合後觀察到少量的裂紋，且大量產生異常放電次數，因此，中止成膜測試。又，若為比較例11、12時，係添加了Mo粉末，雖以噴塗法製成靶，但抗折強度較低，於加工．接合後可確認出破裂或裂紋，無法進行濺鍍。若為比較例13、14時，靶理論密度比或抗折強度較低，於濺鍍中大量產生異常放電，產生了裂痕。

如以上所述，就本實施例之濺鍍靶，透過以Si為主成分，且含有選自Ni及Al的至少1種金屬元素：0.5~10at%、與B或P：0.01~10000重量ppm，可知體積電阻率為10Ω．cm以下，且理論密度比為85%~99%、抗折強度為65N/mm²以上，因此，可確認：可提高濺鍍靶的抗折強度而能夠提升耐破裂性，並可減少濺鍍時的異常放電，縱使在高功率的濺鍍下，亦能穩定地進行高速成膜。

[產業上可利用性]

根據本發明，由於在機械加工時或濺鍍時可消除破裂或裂紋的產生，在高濺鍍功率密度的直流濺鍍或中頻濺鍍時皆可減少異常放電，故可適於形成矽膜、矽的氮化膜、及矽的氧化物膜。

Claims

一種濺鍍靶，其特徵為，其係含有：選自Ni及Al的至少1種金屬元素：0.5~10at%，及B：0.01~10000重量ppm或P：0.01~1000重量ppm，且其餘部分由Si及不可避免雜質構成的燒結體，前述燒結體的體積電阻率為10Ω‧cm以下，且理論密度比為85%~99%、抗折強度為65N/mm²以上。
一種濺鍍靶之製造方法，其特徵為將含有B或P之平均粒徑150μm以下的Si粉末，與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%，B的含量為0.01~10000重量ppm或P的含量為0.01~1000重量ppm的方式摻合並加以混合，再進行加壓燒結。
一種濺鍍靶之製造方法，其特徵為將平均粒徑150μm以下的Si粉末，與B粉末或P粉末，與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B的含量為0.01~10000重量ppm或P的含量為0.01~1000重量ppm的方式摻合並加以混合，再進行加壓燒結。
一種濺鍍靶之製造方法，其特徵為將含有B或P之平均粒徑150μm以下的Si粉末，與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B的含量為0.01~10000重量ppm或P的含量為0.01~1000重量ppm的方式摻合並加以混合，再進行噴塗燒結。
一種濺鍍靶之製造方法，其特徵為將平均粒徑150μm以下的Si粉末，與B粉末或P粉末，與由選自Ni及Al的至少1種金屬元素所構成的粉末或包含前述金屬元素的矽化物粉末，以Ni元素及Al元素的合計為0.5~10at%、B的含量為0.1~20000重量ppm或P的含量0.01~1000重量ppm的方式摻合並加以混合，再進行噴塗燒結。