JP2000273623A - Ｔｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット - Google Patents
Ｔｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 積層薄膜を構成する物質の相互拡散により発
生する汚染防止のためのバリヤー膜形成に使用すること
のできる有用なＴｉ−Ａｌ合金パッタリングターゲット
を提供する。 【解決手段】Ａｌ５〜６５ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａｌ
合金スパッタリングターゲットであって、Ｕ、Ｔｈ等の
それぞれの放射性元素の含有量が０．００１ｐｐｍ以
下、Ｎａ、Ｋ等のそれぞれのアルカリ金属の含有量が
０．１ｐｐｍ以下、遷移金属であるＦｅ１０．０ｐｐｍ
以下、Ｎｉ５．０ｐｐｍ以下、Ｃｏ２．０ｐｐｍ以下、
Ｃｒの含有量が２．０ｐｐｍ以下であり、その他の不純
物を含め９９．９９５％以上の純度を有するＴｉ−Ａｌ
合金スパッタリングターゲット。
生する汚染防止のためのバリヤー膜形成に使用すること
のできる有用なＴｉ−Ａｌ合金パッタリングターゲット
を提供する。 【解決手段】Ａｌ５〜６５ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａｌ
合金スパッタリングターゲットであって、Ｕ、Ｔｈ等の
それぞれの放射性元素の含有量が０．００１ｐｐｍ以
下、Ｎａ、Ｋ等のそれぞれのアルカリ金属の含有量が
０．１ｐｐｍ以下、遷移金属であるＦｅ１０．０ｐｐｍ
以下、Ｎｉ５．０ｐｐｍ以下、Ｃｏ２．０ｐｐｍ以下、
Ｃｒの含有量が２．０ｐｐｍ以下であり、その他の不純
物を含め９９．９９５％以上の純度を有するＴｉ−Ａｌ
合金スパッタリングターゲット。
Description
【０００１】この発明は、積層薄膜を構成する物質の相
互拡散により発生する汚染防止のためのバリヤー膜の形
成に使用することのできる有用なＴｉ−Ａｌ合金パッタ
リングターゲットに関する。
互拡散により発生する汚染防止のためのバリヤー膜の形
成に使用することのできる有用なＴｉ−Ａｌ合金パッタ
リングターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の製造は飛躍的な進歩
を遂げ、最近ではＧ（ギガ）バイトスケールのＤＲＡＭ
の設計がなされている。これら半導体装置等の製造工程
の中で多数の薄膜が形成されるが、薄膜相互間の距離が
極めて小さく集積密度が向上しているために、薄膜を構
成する物質あるいはその薄膜に含まれる不純物が隣接す
る薄膜に拡散するという問題が発生した。これにより自
膜及び隣接膜の構成物質のバランスが崩れ、本来所有し
ていなければならない膜の機能が低下するという大きな
問題が起こる。このような薄膜の製造工程においては数
百度に加熱される場合があり、また半導体装置を組み込
んだ電子機器の使用中にも温度が上昇する。このような
温度上昇は前記物質の拡散係数をさらに上げ、拡散によ
る電子機器の機能低下に大きな問題を生ずることにな
る。
を遂げ、最近ではＧ（ギガ）バイトスケールのＤＲＡＭ
の設計がなされている。これら半導体装置等の製造工程
の中で多数の薄膜が形成されるが、薄膜相互間の距離が
極めて小さく集積密度が向上しているために、薄膜を構
成する物質あるいはその薄膜に含まれる不純物が隣接す
る薄膜に拡散するという問題が発生した。これにより自
膜及び隣接膜の構成物質のバランスが崩れ、本来所有し
ていなければならない膜の機能が低下するという大きな
問題が起こる。このような薄膜の製造工程においては数
百度に加熱される場合があり、また半導体装置を組み込
んだ電子機器の使用中にも温度が上昇する。このような
温度上昇は前記物質の拡散係数をさらに上げ、拡散によ
る電子機器の機能低下に大きな問題を生ずることにな
る。
【０００３】一例を挙げると、バリウム−ストロンチウ
ム−チタネイト（ＢＳＴ）を使用するキャパシタである
が、一般にこの構造ではシリサイド（ＴｉＳｉ２ ）層
とＢＳＴ層との間に、ＴｉＡｌＮのバリヤ層（膜）が形
成される。これは前記シリサイド層のＢＳＴ層からの酸
素の拡散により汚染されるのを防止するためである。こ
のＴｉＡｌＮのバリヤ層は緻密な層であり、多少の熱で
は他の物質と殆ど反応しないので、この場合も約３〜５
ｎｍ程度でバリヤ層としての機能を十分に果たすことが
できる。
ム−チタネイト（ＢＳＴ）を使用するキャパシタである
が、一般にこの構造ではシリサイド（ＴｉＳｉ２ ）層
とＢＳＴ層との間に、ＴｉＡｌＮのバリヤ層（膜）が形
成される。これは前記シリサイド層のＢＳＴ層からの酸
素の拡散により汚染されるのを防止するためである。こ
のＴｉＡｌＮのバリヤ層は緻密な層であり、多少の熱で
は他の物質と殆ど反応しないので、この場合も約３〜５
ｎｍ程度でバリヤ層としての機能を十分に果たすことが
できる。
【０００４】一般に、このＴｉＡｌＮのバリヤ層はスパ
ッタリングにより形成する。スパッタリングは陰極に設
置したターゲットに、Ａｒ+などの正イオンを物理的に
衝突させてターゲットを構成する金属原子をその衝突エ
ネルギーで放出させる手法であるが、上記窒化物を形成
するにはターゲットとしてＴｉＡｌ合金を使用し、アル
ゴンガスと窒素の混合ガス雰囲気中でスパッタリングす
ることによって形成することができる。
ッタリングにより形成する。スパッタリングは陰極に設
置したターゲットに、Ａｒ+などの正イオンを物理的に
衝突させてターゲットを構成する金属原子をその衝突エ
ネルギーで放出させる手法であるが、上記窒化物を形成
するにはターゲットとしてＴｉＡｌ合金を使用し、アル
ゴンガスと窒素の混合ガス雰囲気中でスパッタリングす
ることによって形成することができる。
【０００５】従来、このような極めて薄いＴｉＡｌＮの
バリヤ層で十分な機能を有すると考えられていたため
に、ＴｉＡｌ合金ターゲットが特別な考慮もなされずに
使用されてきた。ところがアルカリ金属はゲート絶縁膜
中を簡単に移動し、例えばＶＬＳIの界面特性を劣化さ
せるものであり、また放射性元素は、同元素からの放射
線によりＭＯＳ素子の動作信頼性に致命的な影響を与
え、さらに鉄、ニッケル、コバルト等の遷移金属または
クロム等の重金属は界面準位を発生させたり、接合リー
クの原因となった。
バリヤ層で十分な機能を有すると考えられていたため
に、ＴｉＡｌ合金ターゲットが特別な考慮もなされずに
使用されてきた。ところがアルカリ金属はゲート絶縁膜
中を簡単に移動し、例えばＶＬＳIの界面特性を劣化さ
せるものであり、また放射性元素は、同元素からの放射
線によりＭＯＳ素子の動作信頼性に致命的な影響を与
え、さらに鉄、ニッケル、コバルト等の遷移金属または
クロム等の重金属は界面準位を発生させたり、接合リー
クの原因となった。
【０００６】このような不純物が例えばバリヤ層から上
記のようなシリサイドに混入した場合には、ＶＬＳIの
機能を次第に低下させていく問題がある。また、ガス成
分として混入する酸素はチタンやアルミニウムとの結び
つきが強く、これが多量に混入するとＴｉＡｌＮ（窒化
膜）のバリヤ層としての機能を低下させるだけでなくス
パッタリング膜の形成もスムーズにいかないという問題
がある。さらに、ガス成分である炭素、水素、窒素が存
在するとスパッタリング中に、該ガスが原因と考えられ
る異常放電を起こし、均一な膜が形成されないという問
題が発生した。
記のようなシリサイドに混入した場合には、ＶＬＳIの
機能を次第に低下させていく問題がある。また、ガス成
分として混入する酸素はチタンやアルミニウムとの結び
つきが強く、これが多量に混入するとＴｉＡｌＮ（窒化
膜）のバリヤ層としての機能を低下させるだけでなくス
パッタリング膜の形成もスムーズにいかないという問題
がある。さらに、ガス成分である炭素、水素、窒素が存
在するとスパッタリング中に、該ガスが原因と考えられ
る異常放電を起こし、均一な膜が形成されないという問
題が発生した。
【０００７】上記に説明したように、ＴｉＡｌＮのバリ
ヤ層の多くは他の機能薄膜に影響を与えないように、極
めて薄い膜を形成するものであるから、均一かつ良好な
緻密な膜が形成されないことは、バリヤ膜としての機能
が損なわれる可能性が非常に高い。さらに、このバリヤ
膜を発生源とする一切の不純物及び他の機能素子に影響
を与えるものは避ける必要がある。このようなことか
ら、バリヤ膜としての機能をより注意深くかつ厳密にコ
ントロールする必要がある。従来、バリヤ膜の成分を管
理するという発想がなく、上記のような問題が放置され
てきたのが現状である。
ヤ層の多くは他の機能薄膜に影響を与えないように、極
めて薄い膜を形成するものであるから、均一かつ良好な
緻密な膜が形成されないことは、バリヤ膜としての機能
が損なわれる可能性が非常に高い。さらに、このバリヤ
膜を発生源とする一切の不純物及び他の機能素子に影響
を与えるものは避ける必要がある。このようなことか
ら、バリヤ膜としての機能をより注意深くかつ厳密にコ
ントロールする必要がある。従来、バリヤ膜の成分を管
理するという発想がなく、上記のような問題が放置され
てきたのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しょうとする課題】本発明は、上記の諸問
題点の解決、特に積層薄膜を構成する物質の相互拡散に
より発生する汚染防止のためのバリヤー膜としての機能
を効果的に発揮するとともに、このバリヤー膜から発生
する汚染物質または影響を極力低減させ、緻密な膜を形
成することができるＴｉ−Ａｌ合金スパッタリングター
ゲットを提供することを目的としたものである。
題点の解決、特に積層薄膜を構成する物質の相互拡散に
より発生する汚染防止のためのバリヤー膜としての機能
を効果的に発揮するとともに、このバリヤー膜から発生
する汚染物質または影響を極力低減させ、緻密な膜を形
成することができるＴｉ−Ａｌ合金スパッタリングター
ゲットを提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの技術的な手段は、ターゲットの厳密に管理した成分
と不純物のコントロールにより、安定したバリヤ膜の形
成を実現することができるとの知見を得た。本発明はこ
の知見に基づき、 １ Ａｌ５〜６５ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａｌ合金スパ
ッタリングターゲットであって、Ｕ、Ｔｈ等のそれぞれ
の放射性元素の含有量が０．００１ｐｐｍ以下、Ｎａ、
Ｋ等のそれぞれのアルカリ金属の含有量が０．１ｐｐｍ
以下、遷移金属であるＦｅ１０．０ｐｐｍ以下、Ｎｉ
５．０ｐｐｍ以下、Ｃｏ２．０ｐｐｍ以下、Ｃｒの含有
量が２．０ｐｐｍ以下であり、その他の不純物を含め９
９．９９５％以上の純度を有することを特徴とするＴｉ
−Ａｌ合金スパッタリングターゲット ２ ガス成分である酸素５００ｐｐｍ以下、炭素３０ｐ
ｐｍ以下、水素２０ｐｐｍ以下、窒素８０ｐｐｍ以下で
あることを特徴とする請求項１記載のＴｉ−Ａｌ合金ス
パッタリングターゲット、を提供するものである。
めの技術的な手段は、ターゲットの厳密に管理した成分
と不純物のコントロールにより、安定したバリヤ膜の形
成を実現することができるとの知見を得た。本発明はこ
の知見に基づき、 １ Ａｌ５〜６５ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａｌ合金スパ
ッタリングターゲットであって、Ｕ、Ｔｈ等のそれぞれ
の放射性元素の含有量が０．００１ｐｐｍ以下、Ｎａ、
Ｋ等のそれぞれのアルカリ金属の含有量が０．１ｐｐｍ
以下、遷移金属であるＦｅ１０．０ｐｐｍ以下、Ｎｉ
５．０ｐｐｍ以下、Ｃｏ２．０ｐｐｍ以下、Ｃｒの含有
量が２．０ｐｐｍ以下であり、その他の不純物を含め９
９．９９５％以上の純度を有することを特徴とするＴｉ
−Ａｌ合金スパッタリングターゲット ２ ガス成分である酸素５００ｐｐｍ以下、炭素３０ｐ
ｐｍ以下、水素２０ｐｐｍ以下、窒素８０ｐｐｍ以下で
あることを特徴とする請求項１記載のＴｉ−Ａｌ合金ス
パッタリングターゲット、を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のスパッタリングターゲッ
トはＡｌ５〜６５ｗｔ％、Ｕ、Ｔｈ等のそれぞれの放射
性元素の含有量が０．００１ｐｐｍ以下、Ｎａ、Ｋ等の
それぞれのアルカリ金属の含有量が０．１ｐｐｍ以下、
遷移金属であるＦｅ１０．０ｐｐｍ以下、Ｎｉ５．０ｐ
ｐｍ以下、Ｃｏ２．０ｐｐｍ以下、Ｃｒの含有量が２．
０ｐｐｍ以下であり、その他の不純物を含め９９．９９
５％以上の純度を有するように成分調整したＴｉ−Ａｌ
合金を、真空アーク溶解、プラズマ溶解、電子ビーム溶
解、水冷銅るつぼを使用した誘導溶解等により均一に溶
解、鋳造して作製する。上記のように、ガス成分である
酸素を５００ｐｐｍ以下、炭素３０ｐｐｍ以下、水素２
０ｐｐｍ以下、窒素８０ｐｐｍ以下とすることから、特
に酸素の混入を防止するためにいずれの場合も真空中ま
たは不活性雰囲気中で溶解することが必要である。
トはＡｌ５〜６５ｗｔ％、Ｕ、Ｔｈ等のそれぞれの放射
性元素の含有量が０．００１ｐｐｍ以下、Ｎａ、Ｋ等の
それぞれのアルカリ金属の含有量が０．１ｐｐｍ以下、
遷移金属であるＦｅ１０．０ｐｐｍ以下、Ｎｉ５．０ｐ
ｐｍ以下、Ｃｏ２．０ｐｐｍ以下、Ｃｒの含有量が２．
０ｐｐｍ以下であり、その他の不純物を含め９９．９９
５％以上の純度を有するように成分調整したＴｉ−Ａｌ
合金を、真空アーク溶解、プラズマ溶解、電子ビーム溶
解、水冷銅るつぼを使用した誘導溶解等により均一に溶
解、鋳造して作製する。上記のように、ガス成分である
酸素を５００ｐｐｍ以下、炭素３０ｐｐｍ以下、水素２
０ｐｐｍ以下、窒素８０ｐｐｍ以下とすることから、特
に酸素の混入を防止するためにいずれの場合も真空中ま
たは不活性雰囲気中で溶解することが必要である。
【００１１】チタニウムおよびアルミニウムはいずれも
酸素との結合力が強いので、カルシアるつぼを使用する
か、またはカルシウムで脱酸することが望ましい。酸化
物系セラミックスの耐火材を使用すると、その耐火材か
らの酸素が強く取り込まれるので、なるべくこの使用は
避ける必要がある。好適な溶解方法としては水冷銅るつ
ぼを用いた誘導溶解法またはカルシアるつぼを使用した
誘導溶解法である。
酸素との結合力が強いので、カルシアるつぼを使用する
か、またはカルシウムで脱酸することが望ましい。酸化
物系セラミックスの耐火材を使用すると、その耐火材か
らの酸素が強く取り込まれるので、なるべくこの使用は
避ける必要がある。好適な溶解方法としては水冷銅るつ
ぼを用いた誘導溶解法またはカルシアるつぼを使用した
誘導溶解法である。
【００１２】以上の溶解法によるもの以外に、粉末冶金
によって作製することもできる。例えば、上記のように
成分調整した２５０メッシュ以下のアルミニウム粉末と
１００メッシュ以下のチタニウム粉末を混合し、冷間静
水圧処理（ＣＩＰ処理）した後、温度５００〜６００
℃、圧力７００Kgf/cm2ホットプレス処理する方法、ま
たはＣＩＰ処理した後、同様の温度及び圧力で熱間静水
圧処理（ＨＩＰ処理）することによってＴｉ−Ａｌ合金
ターゲットを作製することができる。いずれにしても、
混入し易いガス成分が製造工程で入らないように、厳重
な管理が必要である。
によって作製することもできる。例えば、上記のように
成分調整した２５０メッシュ以下のアルミニウム粉末と
１００メッシュ以下のチタニウム粉末を混合し、冷間静
水圧処理（ＣＩＰ処理）した後、温度５００〜６００
℃、圧力７００Kgf/cm2ホットプレス処理する方法、ま
たはＣＩＰ処理した後、同様の温度及び圧力で熱間静水
圧処理（ＨＩＰ処理）することによってＴｉ−Ａｌ合金
ターゲットを作製することができる。いずれにしても、
混入し易いガス成分が製造工程で入らないように、厳重
な管理が必要である。
【００１３】このようにして作製したインゴットをター
ゲット形状に切り出し、表面を研磨して、不純物量を制
限したＴｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットとす
る。スパッタリングを実施する場合には、このＴｉ−Ａ
ｌ合金ターゲットを銅製のバッキングプレートにろう付
けするか、またはアルミ合金製のバッキングプレートと
固相接合し、これをスパッタチャンバに挿入し、窒素ガ
スとアルゴンガスとの希薄混合ガスを充填して反応性ス
パッタリングを実施し、ＴｉＡｌＮバリヤ膜を形成す
る。
ゲット形状に切り出し、表面を研磨して、不純物量を制
限したＴｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットとす
る。スパッタリングを実施する場合には、このＴｉ−Ａ
ｌ合金ターゲットを銅製のバッキングプレートにろう付
けするか、またはアルミ合金製のバッキングプレートと
固相接合し、これをスパッタチャンバに挿入し、窒素ガ
スとアルゴンガスとの希薄混合ガスを充填して反応性ス
パッタリングを実施し、ＴｉＡｌＮバリヤ膜を形成す
る。
【００１４】ＴｉＡｌＮバリヤ膜としてはＡｌ５〜６５
ｗｔ％が必要であり、Ｕ、Ｔｈ等のそれぞれの放射性元
素の含有量を０．００１ｐｐｍ以下とする。０．００１
ｐｐｍを超えると、放射性元素による放射線のＭＯＳへ
の影響がでるので好ましくない。また、Ｎａ、Ｋ等のそ
れぞれのアルカリ金属含有量を０．１ｐｐｍ以下とす
る。この量を超えると、バリヤ膜からのアルカリ金属の
影響を受け、例えばゲート絶縁膜中を移動するアルカリ
金属によるＭＯＳ界面特性の劣化が無視できないものと
なる。さらに、遷移金属または高融点金属であるＦｅを
１０．０ｐｐｍ以下、Ｎｉを５．０ｐｐｍ以下、Ｃｏを
２．０ｐｐｍ以下、Ｃｒの含有量を２．０ｐｐｍ以下と
する。これによって、界面準位の発生や接合リークを効
果的に抑制することができる。そして、その他の不純物
を含め９９．９９５％以上の純度を有するように成分調
整したＴｉ−Ａｌ合金ターゲットとする。これによっ
て、バリヤー膜から発生する汚染物質または影響を極力
低減させることができるとともに、バリヤー膜として有
効に機能する緻密な膜を形成することができる。
ｗｔ％が必要であり、Ｕ、Ｔｈ等のそれぞれの放射性元
素の含有量を０．００１ｐｐｍ以下とする。０．００１
ｐｐｍを超えると、放射性元素による放射線のＭＯＳへ
の影響がでるので好ましくない。また、Ｎａ、Ｋ等のそ
れぞれのアルカリ金属含有量を０．１ｐｐｍ以下とす
る。この量を超えると、バリヤ膜からのアルカリ金属の
影響を受け、例えばゲート絶縁膜中を移動するアルカリ
金属によるＭＯＳ界面特性の劣化が無視できないものと
なる。さらに、遷移金属または高融点金属であるＦｅを
１０．０ｐｐｍ以下、Ｎｉを５．０ｐｐｍ以下、Ｃｏを
２．０ｐｐｍ以下、Ｃｒの含有量を２．０ｐｐｍ以下と
する。これによって、界面準位の発生や接合リークを効
果的に抑制することができる。そして、その他の不純物
を含め９９．９９５％以上の純度を有するように成分調
整したＴｉ−Ａｌ合金ターゲットとする。これによっ
て、バリヤー膜から発生する汚染物質または影響を極力
低減させることができるとともに、バリヤー膜として有
効に機能する緻密な膜を形成することができる。
【００１５】次に、本発明を実施例及び比較例に基づい
て説明する． （実施例１）水冷銅るつぼを用いて誘導溶解法によりＡ
ｌ濃度１５．８ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａｌ合金インゴ
ットを作製し、このインゴットよりターゲットを製造し
た。その後、このターゲットの不純物分析を実施した。
その結果は次の通りである。 Ｏ：３７０ｐｐｍ、Ｃ：３０ｐｐｍ、Ｈ：２０ｐｐｍ、
Ｎ：８０ｐｐｍ、Ｕ：<０．００１ｐｐｍ、Ｔｈ：<０．
００１ｐｐｍ、Ｎａ：<０．０５ｐｐｍ、Ｋ：<０．０１
ｐｐｍ、Ｆｅ：７．１ｐｐｍ、Ｎｉ：４．９ｐｐｍ、Ｃ
ｏ：１．３ｐｐｍ、Ｃｒ：１．８ｐｐｍ。 次に、このＴｉ−Ａｌ合金ターゲットをアルミ合金製の
バッキングプレートと固相接合し、これをスパッタチャ
ンバに挿入した後、窒素ガスとアルゴンガスとの希薄混
合ガスを充填して反応性スパッタリングを実施し、Ｔｉ
ＡｌＮ膜を基板上に形成した。そして、得られた薄膜の
放射性元素によるＭＯＳへの損傷、アルカリ金属による
ＭＯＳ界面の劣化、ＭＯＳ界面準位・接合リークの発生
及びスパッタリング時の異常放電の発生量を調べた。こ
の結果、放射性元素の含有量が０．００１ｐｐｍ以下で
ある本実施例では、放射線によるＭＯＳへの損傷は全く
見られなかった。また、Ｎａ、Ｋ等のそれぞれのアルカ
リ金属含有量が０．１ｐｐｍ以下である本実施例につい
ては、ＴｉＡｌＮ膜（バリヤ膜）からのアルカリ金属の
影響を受けることもなく、遷移金属または高融点金属で
あるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの含有による界面準位の発
生や接合リークも生じなかった。さらに、酸素、炭素、
水素、窒素などのガス成分が少ない本実施例１について
は、スパッタリング時の異常放電の発生も殆ど認められ
なかった。
て説明する． （実施例１）水冷銅るつぼを用いて誘導溶解法によりＡ
ｌ濃度１５．８ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａｌ合金インゴ
ットを作製し、このインゴットよりターゲットを製造し
た。その後、このターゲットの不純物分析を実施した。
その結果は次の通りである。 Ｏ：３７０ｐｐｍ、Ｃ：３０ｐｐｍ、Ｈ：２０ｐｐｍ、
Ｎ：８０ｐｐｍ、Ｕ：<０．００１ｐｐｍ、Ｔｈ：<０．
００１ｐｐｍ、Ｎａ：<０．０５ｐｐｍ、Ｋ：<０．０１
ｐｐｍ、Ｆｅ：７．１ｐｐｍ、Ｎｉ：４．９ｐｐｍ、Ｃ
ｏ：１．３ｐｐｍ、Ｃｒ：１．８ｐｐｍ。 次に、このＴｉ−Ａｌ合金ターゲットをアルミ合金製の
バッキングプレートと固相接合し、これをスパッタチャ
ンバに挿入した後、窒素ガスとアルゴンガスとの希薄混
合ガスを充填して反応性スパッタリングを実施し、Ｔｉ
ＡｌＮ膜を基板上に形成した。そして、得られた薄膜の
放射性元素によるＭＯＳへの損傷、アルカリ金属による
ＭＯＳ界面の劣化、ＭＯＳ界面準位・接合リークの発生
及びスパッタリング時の異常放電の発生量を調べた。こ
の結果、放射性元素の含有量が０．００１ｐｐｍ以下で
ある本実施例では、放射線によるＭＯＳへの損傷は全く
見られなかった。また、Ｎａ、Ｋ等のそれぞれのアルカ
リ金属含有量が０．１ｐｐｍ以下である本実施例につい
ては、ＴｉＡｌＮ膜（バリヤ膜）からのアルカリ金属の
影響を受けることもなく、遷移金属または高融点金属で
あるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの含有による界面準位の発
生や接合リークも生じなかった。さらに、酸素、炭素、
水素、窒素などのガス成分が少ない本実施例１について
は、スパッタリング時の異常放電の発生も殆ど認められ
なかった。
【００１６】（実施例２）水冷銅るつぼを用いて誘導溶
解法によりＡｌ濃度２５．０ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａ
ｌ合金インゴットを作製し、このインゴットよりターゲ
ットを製造した。その後、このターゲットの不純物分析
を実施した。その結果は次の通りである。 Ｏ：２２０ｐｐｍ、Ｃ：１０ｐｐｍ、Ｈ：１０ｐｐｍ、
Ｎ：<１０ｐｐｍ、Ｕ：<０．００１ｐｐｍ、Ｔｈ：<
０．００１ｐｐｍ、Ｎａ：<０．０５ｐｐｍ、Ｋ：<０．
０１ｐｐｍ、Ｆｅ：８．３ｐｐｍ、Ｎｉ：１．４ｐｐ
ｍ、Ｃｏ：１．７ｐｐｍ、Ｃｒ：１．６ｐｐｍ。 このターゲットを用いて実施例１と同様な条件でスパッ
タリングを実施し、薄膜の放射性元素によるＭＯＳへの
損傷、アルカリ金属によるＭＯＳ界面の劣化、ＭＯＳ界
面準位・接合リークの発生及びスパッタリング時の異常
放電の発生量を調べた。この結果、放射性元素の含有量
が０．００１ｐｐｍ以下である本実施例２では、実施例
１と同様に放射線によるＭＯＳへの損傷は全く見られ
ず、また、このＴｉＡｌＮ膜からのアルカリ金属の影響
を受けることもなく、遷移金属または高融点金属である
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの含有による界面準位の発生や
接合リークも生じなかった。さらに、酸素、炭素、水
素、窒素などのガス成分が少ない本実施例２について
は、スパッタリング時の異常放電の発生も殆ど認められ
なかった。
解法によりＡｌ濃度２５．０ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａ
ｌ合金インゴットを作製し、このインゴットよりターゲ
ットを製造した。その後、このターゲットの不純物分析
を実施した。その結果は次の通りである。 Ｏ：２２０ｐｐｍ、Ｃ：１０ｐｐｍ、Ｈ：１０ｐｐｍ、
Ｎ：<１０ｐｐｍ、Ｕ：<０．００１ｐｐｍ、Ｔｈ：<
０．００１ｐｐｍ、Ｎａ：<０．０５ｐｐｍ、Ｋ：<０．
０１ｐｐｍ、Ｆｅ：８．３ｐｐｍ、Ｎｉ：１．４ｐｐ
ｍ、Ｃｏ：１．７ｐｐｍ、Ｃｒ：１．６ｐｐｍ。 このターゲットを用いて実施例１と同様な条件でスパッ
タリングを実施し、薄膜の放射性元素によるＭＯＳへの
損傷、アルカリ金属によるＭＯＳ界面の劣化、ＭＯＳ界
面準位・接合リークの発生及びスパッタリング時の異常
放電の発生量を調べた。この結果、放射性元素の含有量
が０．００１ｐｐｍ以下である本実施例２では、実施例
１と同様に放射線によるＭＯＳへの損傷は全く見られ
ず、また、このＴｉＡｌＮ膜からのアルカリ金属の影響
を受けることもなく、遷移金属または高融点金属である
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの含有による界面準位の発生や
接合リークも生じなかった。さらに、酸素、炭素、水
素、窒素などのガス成分が少ない本実施例２について
は、スパッタリング時の異常放電の発生も殆ど認められ
なかった。
【００１７】（比較例１）粉末冶金法によりＡｌ濃度２
７．３ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａｌ合金インゴットを作
製し、このインゴットよりターゲットを製造した。その
後、このターゲットの不純物分析を実施した。その結果
は次の通りである。 Ｏ：６７０ｐｐｍ、Ｃ：３０ｐｐｍ、Ｈ：１５ｐｐｍ、
Ｎ：３５ｐｐｍ、Ｕ：<０．００１ｐｐｍ、Ｔｈ：０．
００３ｐｐｍ、Ｎａ：１２ｐｐｍ、Ｋ：２３ｐｐｍ、Ｆ
ｅ：１６ｐｐｍ、Ｎｉ：２０ｐｐｍ、Ｃｏ：４ｐｐｍ、
Ｃｒ：８ｐｐｍ。 このターゲットを用いて実施例１及び２と同様な条件で
スパッタリングを実施し、薄膜の放射性元素によるＭＯ
Ｓへの損傷、アルカリ金属によるＭＯＳ界面の劣化、Ｍ
ＯＳ界面準位・接合リークの発生及びスパッタリング時
の異常放電の発生量を調べた。この結果、Ｕ、Ｔｈ等の
それぞれの放射性元素の含有量が０．００１ｐｐｍを超
える本比較例１については、放射性元素の放射線による
ＭＯＳへの損傷が見られた。しかし、放射性元素の量が
少なかったのでＭＯＳへの影響はそれほど大きくはなか
った。しかし、Ｎａ、Ｋ等のそれぞれのアルカリ金属含
有量が０．１ｐｐｍを超えているので、ＴｉＡｌＮ膜
（バリヤ膜）からのアルカリ金属の影響を受け、ゲート
絶縁膜中を移動するアルカリ金属によるＭＯＳ界面特性
の劣化が発生した。また、遷移金属または高融点金属で
あるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの含有量が多いため、界面
準位の発生や接合リークが生じた。さらに、酸素、炭
素、水素、窒素などのガス成分が多いので、スパッタリ
ング時の異常放電の発生し、均一かつ安定した薄膜が形
成されないという結果になった。
７．３ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａｌ合金インゴットを作
製し、このインゴットよりターゲットを製造した。その
後、このターゲットの不純物分析を実施した。その結果
は次の通りである。 Ｏ：６７０ｐｐｍ、Ｃ：３０ｐｐｍ、Ｈ：１５ｐｐｍ、
Ｎ：３５ｐｐｍ、Ｕ：<０．００１ｐｐｍ、Ｔｈ：０．
００３ｐｐｍ、Ｎａ：１２ｐｐｍ、Ｋ：２３ｐｐｍ、Ｆ
ｅ：１６ｐｐｍ、Ｎｉ：２０ｐｐｍ、Ｃｏ：４ｐｐｍ、
Ｃｒ：８ｐｐｍ。 このターゲットを用いて実施例１及び２と同様な条件で
スパッタリングを実施し、薄膜の放射性元素によるＭＯ
Ｓへの損傷、アルカリ金属によるＭＯＳ界面の劣化、Ｍ
ＯＳ界面準位・接合リークの発生及びスパッタリング時
の異常放電の発生量を調べた。この結果、Ｕ、Ｔｈ等の
それぞれの放射性元素の含有量が０．００１ｐｐｍを超
える本比較例１については、放射性元素の放射線による
ＭＯＳへの損傷が見られた。しかし、放射性元素の量が
少なかったのでＭＯＳへの影響はそれほど大きくはなか
った。しかし、Ｎａ、Ｋ等のそれぞれのアルカリ金属含
有量が０．１ｐｐｍを超えているので、ＴｉＡｌＮ膜
（バリヤ膜）からのアルカリ金属の影響を受け、ゲート
絶縁膜中を移動するアルカリ金属によるＭＯＳ界面特性
の劣化が発生した。また、遷移金属または高融点金属で
あるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの含有量が多いため、界面
準位の発生や接合リークが生じた。さらに、酸素、炭
素、水素、窒素などのガス成分が多いので、スパッタリ
ング時の異常放電の発生し、均一かつ安定した薄膜が形
成されないという結果になった。
【００１８】（比較例２）粉末冶金法によりＡｌ濃度４
５．８ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａｌ合金インゴットを作
製し、このインゴットよりターゲットを製造した。その
後、このターゲットの不純物分析を実施した。その結果
は次の通りである。 Ｏ：１０５０ｐｐｍ、Ｃ：２４ｐｐｍ、Ｈ：２５ｐｐ
ｍ、Ｎ：１１４ｐｐｍ、Ｕ：０．００２ｐｐｍ、Ｔｈ：
０．００３ｐｐｍ、Ｎａ：１１ｐｐｍ、Ｋ：２１ｐｐ
ｍ、Ｆｅ：１２ｐｐｍ、Ｎｉ：２５ｐｐｍ、Ｃｏ：３．
４ｐｐｍ、Ｃｒ：７ｐｐｍ。 このターゲットを用いて、実施例１及び２並びに比較例
１と同様にスパッタリングを実施し、薄膜の放射性元素
によるＭＯＳへの損傷、アルカリ金属によるＭＯＳ界面
の劣化、ＭＯＳ界面準位・接合リークの発生及びスパッ
タリング時の異常放電の発生量を調べた。この結果、
Ｕ、Ｔｈ等のそれぞれの放射性元素の含有量が０．００
１ｐｐｍを超える本比較例２については、放射性元素の
放射線によるＭＯＳへの損傷が見られた。また、Ｎａ、
Ｋ等のそれぞれのアルカリ金属含有量が０．１ｐｐｍを
超えているので、ＴｉＡｌＮ膜（バリヤ膜）からのアル
カリ金属の影響を受け、ゲート絶縁膜中を移動するアル
カリ金属によるＭＯＳ界面特性の劣化が発生し、遷移金
属または高融点金属であるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの含
有量も多いため、界面準位の発生や接合リークが生じ
た。さらに、酸素、炭素、水素、窒素などのガス成分も
多いため、スパッタリング時の異常放電が発生し、比較
例１と同様に均一かつ安定した薄膜が形成されないとい
う結果になった。
５．８ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａｌ合金インゴットを作
製し、このインゴットよりターゲットを製造した。その
後、このターゲットの不純物分析を実施した。その結果
は次の通りである。 Ｏ：１０５０ｐｐｍ、Ｃ：２４ｐｐｍ、Ｈ：２５ｐｐ
ｍ、Ｎ：１１４ｐｐｍ、Ｕ：０．００２ｐｐｍ、Ｔｈ：
０．００３ｐｐｍ、Ｎａ：１１ｐｐｍ、Ｋ：２１ｐｐ
ｍ、Ｆｅ：１２ｐｐｍ、Ｎｉ：２５ｐｐｍ、Ｃｏ：３．
４ｐｐｍ、Ｃｒ：７ｐｐｍ。 このターゲットを用いて、実施例１及び２並びに比較例
１と同様にスパッタリングを実施し、薄膜の放射性元素
によるＭＯＳへの損傷、アルカリ金属によるＭＯＳ界面
の劣化、ＭＯＳ界面準位・接合リークの発生及びスパッ
タリング時の異常放電の発生量を調べた。この結果、
Ｕ、Ｔｈ等のそれぞれの放射性元素の含有量が０．００
１ｐｐｍを超える本比較例２については、放射性元素の
放射線によるＭＯＳへの損傷が見られた。また、Ｎａ、
Ｋ等のそれぞれのアルカリ金属含有量が０．１ｐｐｍを
超えているので、ＴｉＡｌＮ膜（バリヤ膜）からのアル
カリ金属の影響を受け、ゲート絶縁膜中を移動するアル
カリ金属によるＭＯＳ界面特性の劣化が発生し、遷移金
属または高融点金属であるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの含
有量も多いため、界面準位の発生や接合リークが生じ
た。さらに、酸素、炭素、水素、窒素などのガス成分も
多いため、スパッタリング時の異常放電が発生し、比較
例１と同様に均一かつ安定した薄膜が形成されないとい
う結果になった。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、特に積層薄膜を構成する物質
の相互拡散により発生する汚染防止のためのバリヤー膜
としての機能を効果的に発揮させるとともに、このバリ
ヤー膜から発生する汚染物質または影響を極力低減さ
せ、緻密な膜を形成することができるＴｉ−Ａｌ合金ス
パッタリングターゲットを提供する。集積密度が極めて
高くなっている半導体装置等の電子機器において、より
好適なバリヤー膜を提供し、放射性元素による放射線の
ＭＯＳへの影響、ゲート絶縁膜中を移動するアルカリ金
属によるＭＯＳ界面特性の劣化、及び遷移金属または高
融点金属の混入による界面準位の発生や接合リークを効
果的に抑制することができる優れた特徴を有する。
の相互拡散により発生する汚染防止のためのバリヤー膜
としての機能を効果的に発揮させるとともに、このバリ
ヤー膜から発生する汚染物質または影響を極力低減さ
せ、緻密な膜を形成することができるＴｉ−Ａｌ合金ス
パッタリングターゲットを提供する。集積密度が極めて
高くなっている半導体装置等の電子機器において、より
好適なバリヤー膜を提供し、放射性元素による放射線の
ＭＯＳへの影響、ゲート絶縁膜中を移動するアルカリ金
属によるＭＯＳ界面特性の劣化、及び遷移金属または高
融点金属の混入による界面準位の発生や接合リークを効
果的に抑制することができる優れた特徴を有する。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ａｌ５〜６５ｗｔ％を含有するＴｉ−Ａ
ｌ合金スパッタリングターゲットであって、Ｕ、Ｔｈ等
のそれぞれの放射性元素の含有量が０．００１ｐｐｍ以
下、Ｎａ、Ｋ等のそれぞれのアルカリ金属の含有量が
０．１ｐｐｍ以下、遷移金属であるＦｅ１０．０ｐｐｍ
以下、Ｎｉ５．０ｐｐｍ以下、Ｃｏ２．０ｐｐｍ以下、
Ｃｒの含有量が２．０ｐｐｍ以下であり、その他の不純
物を含め９９．９９５％以上の純度を有することを特徴
とするＴｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット。 - 【請求項２】 ガス成分である酸素５００ｐｐｍ以下、
炭素３０ｐｐｍ以下、水素２０ｐｐｍ以下、窒素８０ｐ
ｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のＴｉ−
Ａｌ合金スパッタリングターゲット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11085182A JP2000273623A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Ｔｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11085182A JP2000273623A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Ｔｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000273623A true JP2000273623A (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13851529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11085182A Pending JP2000273623A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Ｔｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000273623A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6750542B2 (en) | 2000-04-20 | 2004-06-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sputter target, barrier film and electronic component |
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| JP2021088755A (ja) * | 2019-11-26 | 2021-06-10 | 株式会社フルヤ金属 | スパッタリングターゲット |
-
1999
- 1999-03-29 JP JP11085182A patent/JP2000273623A/ja active Pending
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| WO2021019990A1 (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-04 | 株式会社フルヤ金属 | スパッタリングターゲット |
| KR20220016977A (ko) * | 2019-07-31 | 2022-02-10 | 가부시키가이샤 후루야긴조쿠 | 스퍼터링 타겟 |
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| KR20220018548A (ko) * | 2019-07-31 | 2022-02-15 | 가부시키가이샤 후루야긴조쿠 | 스퍼터링 타겟 |
| CN114127329A (zh) * | 2019-07-31 | 2022-03-01 | 株式会社古屋金属 | 溅镀靶材 |
| US12522913B2 (en) | 2019-07-31 | 2026-01-13 | Furuya Metal Co., Ltd. | Sputtering target |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040511 |
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| A02 | Decision of refusal |
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