溅射靶及溅射靶的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种抑制靶破裂，降低溅射时的异常放电，而且能够稳定地高速成膜， 以硅(Si)为主要成分的溅射靶及其制造方法。
[0002] 本申请基于2014年4月17日在日本申请的专利申请2014 - 85233号及2015年3月19 日在日本申请的专利申请2015 - 56107号主张优先权，并将其内容援用于此。
【背景技术】
[0003] 为了形成硅(Si)膜、硅的氮化物膜、或硅的氧化物膜，通常使用硅(Si)溅射靶。Si 膜是使用Si溅射靶而直接成膜，但形成硅的氮化物膜或硅的氧化物膜时，一般使用Si溅射 靶，在包含氮、氧的气氛下使用反应性溅射技术而成膜。
[0004] 为了形成这些膜，一般使用晶体Si溅射靶(单晶或多晶的Si溅射靶）。晶体Si溅射 靶具有纯度高且容易获得等优点，但存在溅射时容易破裂，并且成膜速度非常慢等问题。
[0005] 因此，提出了通过晶体Si溅射靶的热处理及化学蚀刻处理而实现成膜速度、耐破 裂性的提高（例如，参考专利文献1)。另一方面，提出了为了实现成膜速度、耐破裂性的提 高，使用Si粉末制造 Si的烧结体的方法(例如，参考专利文献2、3等）。通过该制造方法，能够 得到烧结体密度为99%以上的高密度溅射靶。
[0006] 另外，提出了由Si、以及Mo、W、Ti、Nb、Cr、Ta的高熔点金属群的硅化物构成的溅射 靶(例如，参考专利文献4)。并且，提出了通过喷镀法，利用含有原子序号为11以下的金属的 金属硅形成靶材，制造降低靶材的电阻率且具有导电性的Si溅射靶的方法(例如，参考专利 文献5)。
[0007] 专利文献1:日本特开平7 - 268616号公报 [0008] 专利文献2:日本专利第3819863号公报 [0009] 专利文献3:日本专利第4354721号公报 [0010] 专利文献4:日本特开2002 -173765号公报 [0011] 专利文献5:日本特开2012 - 007218号公报
[0012]根据在上述专利文献2、3提出的溅射靶的制造方法，能够获得烧结体密度为99 % 以上的高密度溅射靶，但是在使用所获得的溅射靶的溅射成膜中，其成膜速度与晶体Si溅 射靶没有差别，仍然存在溅射时容易破裂的问题。
[0013] 并且，根据上述专利文献4,提出了以Si为主要成分，并添加由Mo、W、Ti、Nb、Cr、Ta 构成的高熔点金属群的硅化物的溅射靶，但有关该溅射靶具有以下问题。
[0014] i)若依照具有从烧结至冷却的一般的制造，则其工序变得复杂，由于添加高熔点 金属容易产生应力，并产生残余应力，在烧结体容易产生裂缝。并且，在高功率密度下直流 (DC)溅射成膜时容易破裂。
[0015] ii)为了确保派射靶的导电性，娃只能添加至97重量％，若添加其以上，则导电性 消失。因此，无法制作硅添加量为97重量％以上的溅射靶。
[0016] iii)由于使用高熔点金属，因此无法适用于使用喷镀法的靶制造方法，无法制造 圆筒型溅射靶等平板形状以外的溅射靶。
[0017] 另一方面，在上述专利文献5中，提出了通过喷镀法制造具有导电性的Si溅射靶的 方法，但在此，由于未展开添加原子序号为11之后的金属元素，因此无法解决使用该Si溅射 靶溅射成膜时，成膜速度慢的问题。
【发明内容】
[0018] 于是，本发明的目的在于提供一种提高溅射靶的抗折强度而抑制易破裂，降低溅 射时的异常放电，而且，能够稳定地高速成膜的以Si为主要成分的溅射靶。
[0019] 本发明人等得到如下研究结果:通过在Si溅射靶添加 Ni或A1、及B或P，能够轻松地 实现低阻化，进而，能够提高溅射靶的强度。
[0020] 本发明中确认到通过在Si溅射靶添加 Ni或A1、及B或P，溅射靶低阻化，能够适用于 直流(DC)溅射、中频(MF)溅射，且能够实现溅射成膜的提高，并且溅射靶的抗折强度提高， 能够制作在机械加工时，进而在溅射时耐破裂性优异的溅射靶。
[0021] 由此，本发明从上述研究结果获得，为了解决所述问题而采用了以下结构。
[0022] (1)本发明的溅射靶，其特征在于，是含有0 · 5~10at %的选自Ni及A1中的至少一 种金属元素、及〇 .01~10000重量ppm的B或P，剩余部分由Si及不可避免的杂质构成的烧结 体，所述烧结体的体积电阻为10Ω · cm以下，并且，理论密度比为85%~99%，抗折强度为 65N/mm2 以上。
[0023] (2)本发明的溅射靶的制造方法，其特征在于，将含有B或P的平均粒径为150μπι以 下的Si粉末;及由选自Ni及Α1中的至少一种金属元素构成的粉末或包含所述金属元素的硅 化物粉末，调配成Ni元素及A1元素的合计成为0.5~10at%，B或P的含量成为0.01~10000 重量ppm并进行混合，且进行加压烧结。
[0024] (3)本发明的溅射靶的制造方法，其特征在于，将平均粒径为150μπι以下的Si粉末； B粉末或P粉末;及由选自Ni及A1中的至少一种金属元素构成的粉末或包含所述金属元素的 硅化物粉末，调配成Ni元素及A1元素的合计成为0.5~10at %，B或P的含量成为0.01~ 10000重量ppm并进行混合，且进行加压烧结。
[0025] (4)本发明的溅射靶的制造方法，其特征在于，将含有B或P的平均粒径为150μπι以 下的Si粉末;及由选自Ni及Α1中的至少一种金属元素构成的粉末或包含所述金属元素的硅 化物粉末，调配成Ni元素及A1元素的合计成为0.5~10at%，B或P的含量成为0.01~10000 重量ppm并进行混合，且进行喷镀烧结。
[0026] (5)发明的溅射靶的制造方法，其特征在于，将平均粒径为150μπι以下的Si粉末;B 粉末或P粉末;及由选自Ni及A1中的至少一种金属元素构成的粉末或包含所述金属元素的 硅化物粉末，调配成Ni元素及A1元素的合计成为0.5~10at%，B或P的含量成为0.1~20000 重量ppm并进行混合，且进行喷镀烧结。
[0027]如上所述，本发明的溅射靶的特征在于，在含有0.5~10at %的选自Ni及A1中的至 少一种金属元素、及0.01~10000重量ppm的B或P，剩余部分由Si及不可避免的杂质构成的 烧结体中，所述烧结体的体积电阻为10 Ω · cm以下，并且，理论密度比为85%~99%，抗折 强度为65N/mm2以上。
[0028]通过在Si添加 Ni或A1、及B或P，能够轻松地实现低阻化。而且，容易提高溅射靶的 强度，即使在含有99.5at %的Si时，即，即使Si的含量较低，也能够提高溅射成膜的速度，并 且，能够制作在机械加工时，进而在溅射时不破裂的溅射靶。若溅射靶的体积电阻较高，则 无法适用于直流(DC)溅射、中频(MF)溅射。若溅射靶的抗折强度不足，则容易破裂。与基于 现有技术的烧结型的Si溅射靶进行比较，若添加 Ni或A1、及B或P，则成膜速度变快。
[0029]并且，若所添加的Ni、A1元素的含量为0.5at %以下，则无法得到提高溅射靶的抗 折强度并提高耐破裂性的效果。另一方面，若其含量超过l〇at%，则靶中大量形成添加金属 元素的硅化物，因此溅射靶容易变得脆弱，进而，溅射时，起因于硅化物的异常放电的发生 增加。通过粉末烧结法或喷镀烧结法制造时，若溅射靶所含有的Ni、Al的含量变得较多，则 所添加的Ni、A1容易被氧化，因此靶中的氧的含量变得较多，溅射时的异常放电增加。选自 Ni及A1中的至少一种金属元素的含量优选为0.5~8at%，更优选为3~8%，但并非限定于 此。另外，溅射靶中所含有的Ni、Al的金属元素，可以作为Ni、Al单体而包含，也可以成为Ni 和A1的合