[发明专利]Cr-Si系烧结体、溅射靶及薄膜的制造方法

说明书

Cr‑Si系烧结体含有Cr和Si。Cr‑Si系烧结体包含晶态的CrSi₂相和晶态的Si相。Cr‑Si系烧结体中的Si相的含量为40质量％以上。Cr‑Si系烧结体相对于其真密度的相对密度为95％以上。CrSi₂相的平均晶粒粒径为40μm以下，Si相的平均晶粒粒径为30μm以下。Cr‑Si系烧结体中杂质含量的合计为200质量ppm以下，杂质为选自由Mn、Fe、Mg、Ca、Sr和Ba组成的组中的至少一种元素。

技术领域

本发明的一个方面涉及在薄膜的形成等中使用的Cr-Si系烧结体、溅射靶、以及薄膜的制造方法。

背景技术

近年来，CrSi₂等硅化物具有不易随着温度变化而变化的高电阻率(单位：Ω·cm)，因此在半导体、太阳能电池、汽车用传感器及家电用传感器等许多技术领域中作为薄膜使用。在工业上的薄膜制造中，多使用溅射法。但是，一般而言，包含硅化物的组合物的机械强度低，因此在溅射靶的加工及成膜中的放电时，包含硅化物的溅射靶容易破裂。因此，含有硅化物的以往的组合物难以用作溅射靶。下述专利文献1公开了为了提高溅射靶的机械强度而通过热喷涂法制造包含铬(Cr)和硅(Si)的晶相的溅射靶的方法。但是，在通过热喷涂法制造的溅射靶中，在Cr含量少的部位，机械强度无法充分提高。另外，在专利文献1所记载的方法中，由于通过使用了硅化物粉末的热喷涂法来制作溅射靶，因此溅射靶的机械强度无法充分提高。

下述专利文献2公开了通过熔融法制造具有包含Si和硅化物的微细的共晶组织的组合物的方法。但是，在通过熔融法制造的组合物中，共晶组织的比例低，存在大量的初晶，因此组合物的机械强度不能充分提高。在将这样的组合物大型化的情况下，由于组合物内的冷却速度的差异，结晶组织的控制变得困难，组合物中的机械强度的不均程度变大。

下述专利文献3及4也公开了包含硅化物的溅射靶。但是，专利文献3中并未记载溅射靶中杂质的含量。专利文献4中记载了溅射靶中的氧和碳各自的含量。或者，专利文献4中记载了在溅射靶的制造过程中机械粉碎硅化物粉末的工序。但是，专利文献4中没有记载使半导体膜特性劣化的金属杂质的含量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-82314号公报

专利文献2：日本特表2013-502368号公报

专利文献3：日本特开2002-173765号公报

专利文献4：日本特开2003-167324号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明的一个方面的目的在于，提供一种含有Cr和Si且具有高机械强度的Cr-Si系烧结体、含有该烧结体的溅射靶、以及使用了该溅射靶的薄膜的制造方法。

用于解决技术问题的手段

本发明人对在化学计量组成中由硅化铬(CrSi2)相和Si相构成且含有特定量以上的Si相的Cr-Si系烧结体的制造工艺进行了深入研究。结果，本发明人发现，通过使用气体雾化粉末等骤冷合金粉末，能够得到具有高机械强度的Cr-Si系烧结体，从而完成了本发明。

即，本发明的一个方面的Cr-Si系烧结体、溅射靶及薄膜的制造方法如下所述。

(1)一种Cr-Si系烧结体，其为含有铬(Cr)、硅(Si)的Cr-Si系烧结体，其特征在于，以X射线衍射表征的晶体结构由硅化铬(CrSi₂)、硅(Si)构成，Si相在块体中存在40质量％以上，烧结体密度为95％以上，CrSi₂相的平均粒径为40μm以下且Si相的平均粒径为30μm以下，Mn+Fe+Mg+Ca+Sr+Ba的合计杂质量为200ppm以下。