JPH01275753A - スパッタリングターゲット - Google Patents
スパッタリングターゲットInfo
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- JPH01275753A JPH01275753A JP10271188A JP10271188A JPH01275753A JP H01275753 A JPH01275753 A JP H01275753A JP 10271188 A JP10271188 A JP 10271188A JP 10271188 A JP10271188 A JP 10271188A JP H01275753 A JPH01275753 A JP H01275753A
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- sputtering
- alloy
- alloy film
- oxide film
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、導電性、加工性、酸化皮膜の形成性、他の特
性が優れた電気配線用合金膜の生成に好適なスパッタリ
ングターゲットに関する。
性が優れた電気配線用合金膜の生成に好適なスパッタリ
ングターゲットに関する。
（従来の技術）
近年、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜を用いた薄膜トラ
ンジスタ（Ｔ Ｐ Ｔ）をスイッチング素子として用い
て構成されるアクティブマトリクス型液晶表示装置が注
目されている。
ンジスタ（Ｔ Ｐ Ｔ）をスイッチング素子として用い
て構成されるアクティブマトリクス型液晶表示装置が注
目されている。
これは、非晶質のガラス基板を用い、低温成膜ができる
ａ−８ｉ膜を用いてＴＦＴアレイを形成することにより
、大面積、高精細、高画質、且つ安価なパネルデイスプ
レィ（フラット型テレビジョン）が実現できる可能性が
あるからである。このアクティブマトリクス型液晶表示
装置の表示画素をできるだけ小さくし、且つ大面積にす
るためには、ＴＦＴへの信号線、即ちゲート配線とデー
タ配線を細く且つ長くすることが必要である。例えばゲ
ート電極配線をガラス基板側に設け、この上に絶縁膜や
ａ−Ｓｉ膜を重ねてＴＰＴを構成する逆にスタガー型の
ＴＰＴ構造を採用する場合へゲート電極配線は薄くて十
分に低抵抗であり、その後の薬品処理にも耐える材料で
あることが要求される。
ａ−８ｉ膜を用いてＴＦＴアレイを形成することにより
、大面積、高精細、高画質、且つ安価なパネルデイスプ
レィ（フラット型テレビジョン）が実現できる可能性が
あるからである。このアクティブマトリクス型液晶表示
装置の表示画素をできるだけ小さくし、且つ大面積にす
るためには、ＴＦＴへの信号線、即ちゲート配線とデー
タ配線を細く且つ長くすることが必要である。例えばゲ
ート電極配線をガラス基板側に設け、この上に絶縁膜や
ａ−Ｓｉ膜を重ねてＴＰＴを構成する逆にスタガー型の
ＴＰＴ構造を採用する場合へゲート電極配線は薄くて十
分に低抵抗であり、その後の薬品処理にも耐える材料で
あることが要求される。
従来この様な要求を満たすゲート電極材料として、タン
タル（Ｔａ）やチタン（Ｔｉ）など各種の金属膜が用い
られているが、更に大面積化、高精細化を図るためには
、より低抵抗で加工性がよく、しかもその後の各種薬品
処理工程で耐性が優れた材料が望まれている。ドレイン
、ソース電極配線を基板側に設けるスタガー型ＴＰＴ構
造を利用する場合には、ドレイン、ソース電極配線にそ
の様な特性が要求されることになる。
タル（Ｔａ）やチタン（Ｔｉ）など各種の金属膜が用い
られているが、更に大面積化、高精細化を図るためには
、より低抵抗で加工性がよく、しかもその後の各種薬品
処理工程で耐性が優れた材料が望まれている。ドレイン
、ソース電極配線を基板側に設けるスタガー型ＴＰＴ構
造を利用する場合には、ドレイン、ソース電極配線にそ
の様な特性が要求されることになる。
一方、単結晶Ｓｉ基板を用いた半導体集積回路において
も、同様の問題がある。例えばダイナミックＲＡＷに代
表されるメモリ集積回路で用いられるＭＯＳ）ランジス
タのゲート電極配線には、不純物ドープ多結晶シリコン
膜が一般に用いられて来た。
も、同様の問題がある。例えばダイナミックＲＡＷに代
表されるメモリ集積回路で用いられるＭＯＳ）ランジス
タのゲート電極配線には、不純物ドープ多結晶シリコン
膜が一般に用いられて来た。
しかし更に素子の微細化、高集積化を図るためには多結
晶シリコン膜では比抵抗が高過ぎる。多結晶シリコン膜
より比抵抗が低く、且つ高温にもたえる材料としてモリ
ブデン・シリサイド（Ｍ。
晶シリコン膜では比抵抗が高過ぎる。多結晶シリコン膜
より比抵抗が低く、且つ高温にもたえる材料としてモリ
ブデン・シリサイド（Ｍ。
５ｉ２）膜等があるが、これを用いて例えばＩＭビット
以上のダイナミックＲＡＭ等を実現しようとすると電極
配線の抵抗が大きい問題になる。
以上のダイナミックＲＡＭ等を実現しようとすると電極
配線の抵抗が大きい問題になる。
（発明が解決しようとする問題点）
以上のように従来のａ−８ｉ膜或いは単結晶Ｓｉ基板等
を用いた半導体装置において、更に素子の微細化と高集
積化を図るためには、電極配線の抵抗が大きい問題にな
っている。また、電極配線としては単に抵抗が小さいだ
けでなく、加工性に優れ、各種処理に対する耐性に優れ
、且つＳｉとのオーミック接触性も良好な安定な電極材
料であることが望まれている。
を用いた半導体装置において、更に素子の微細化と高集
積化を図るためには、電極配線の抵抗が大きい問題にな
っている。また、電極配線としては単に抵抗が小さいだ
けでなく、加工性に優れ、各種処理に対する耐性に優れ
、且つＳｉとのオーミック接触性も良好な安定な電極材
料であることが望まれている。
本発明は、上記点に鑑みてなされたもので、導電性、加
工性、酸化皮膜の形成性、その他の特性や優れた合金膜
の生成に好適な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。
工性、酸化皮膜の形成性、その他の特性や優れた合金膜
の生成に好適な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。
［発明の構成コ
（問題点を解決するための手段および作用）本発明はａ
−Ｓｉ膜や多結晶シリコン膜、単結晶Ｓｉ基板などを用
いた半導体装置の電気配線材料として種々の金属、合金
膜について系統的に実験検討した結果、タンタル（Ｔａ
）とタングステン（Ｗ）の限定された組成範囲において
従来の金属膜の電気抵抗に比べ遥かに低い電気抵抗を有
するとともに、電気配線用膜として必要な加工性、酸化
膜形成性、シリコンとのオーミック接触性、その他が優
れた半導体装置用電気配線膜が得られ、さらにこの半導
体装置用電気配線膜の生成にはスパッタが好適であるこ
とを見出した事による。
−Ｓｉ膜や多結晶シリコン膜、単結晶Ｓｉ基板などを用
いた半導体装置の電気配線材料として種々の金属、合金
膜について系統的に実験検討した結果、タンタル（Ｔａ
）とタングステン（Ｗ）の限定された組成範囲において
従来の金属膜の電気抵抗に比べ遥かに低い電気抵抗を有
するとともに、電気配線用膜として必要な加工性、酸化
膜形成性、シリコンとのオーミック接触性、その他が優
れた半導体装置用電気配線膜が得られ、さらにこの半導
体装置用電気配線膜の生成にはスパッタが好適であるこ
とを見出した事による。
すなわち、本発明はスパッタにより生成した電気配線用
合金膜の組成が原子パーセントでｗ５〜７０％、残部Ｔ
ａおよび付随的不純物より成るように調整された事を特
徴とする電気配線用スパッタリングターゲットである。
合金膜の組成が原子パーセントでｗ５〜７０％、残部Ｔ
ａおよび付随的不純物より成るように調整された事を特
徴とする電気配線用スパッタリングターゲットである。
ここで本発明のスパッタリングターゲットの組成限定理
由について説明すると、スパッタにより生成した合金膜
の組成においてＴａ含有量が３０原子パ一セント未満と
なる組成では合金膜の電気抵抗が大きく、酸化膜形成性
、混液洗浄性などが悪く、また合金膜の組成においてＴ
ａ含有量が９５原子パーセントを越える組成では合金膜
の加工性や酸化膜形成性、混液洗浄性は良いが、電気抵
抗が大きくなるため上記範囲とした。
由について説明すると、スパッタにより生成した合金膜
の組成においてＴａ含有量が３０原子パ一セント未満と
なる組成では合金膜の電気抵抗が大きく、酸化膜形成性
、混液洗浄性などが悪く、また合金膜の組成においてＴ
ａ含有量が９５原子パーセントを越える組成では合金膜
の加工性や酸化膜形成性、混液洗浄性は良いが、電気抵
抗が大きくなるため上記範囲とした。
なお、望ましくは生成した合金膜の組成において、Ｔａ
が３０〜８０原子パーセントとなる組成、さらに望まし
くは生成した合金膜の組成においてＴａが５０〜８０原
子パーセントとなる組成が良い。
が３０〜８０原子パーセントとなる組成、さらに望まし
くは生成した合金膜の組成においてＴａが５０〜８０原
子パーセントとなる組成が良い。
この合金膜を得るターゲットの組成としては、原子パー
セントでＷ１５〜５０％、残部Ｔａおよび付随的不純物
を含有する範囲が良い。
セントでＷ１５〜５０％、残部Ｔａおよび付随的不純物
を含有する範囲が良い。
上記スパッタリングターゲット用ターゲットの形態とし
ては、ＷとＴａを溶解し合金化した合金ターゲット、Ｗ
粉末、Ｔａ粉末を混合成形後焼結して得られた粉末焼結
体よりなる焼結ターゲット、またＷ部材とＴａ部材の面
積比により両者を複合させてなる複合ターゲット等が考
えられる。
ては、ＷとＴａを溶解し合金化した合金ターゲット、Ｗ
粉末、Ｔａ粉末を混合成形後焼結して得られた粉末焼結
体よりなる焼結ターゲット、またＷ部材とＴａ部材の面
積比により両者を複合させてなる複合ターゲット等が考
えられる。
上記各ターゲットの選択理由を述べると、合金ターゲッ
トはＴａとＷのスパッタ効率が異なるため合金化した方
が均一な合金膜が得られること、加工工程が比較的少な
いこと等が挙げられる。この合金ターゲットを得る際の
合金の溶解は、エレクトロンビーム溶解、消耗電極式ア
ーク溶解等が好ましい。
トはＴａとＷのスパッタ効率が異なるため合金化した方
が均一な合金膜が得られること、加工工程が比較的少な
いこと等が挙げられる。この合金ターゲットを得る際の
合金の溶解は、エレクトロンビーム溶解、消耗電極式ア
ーク溶解等が好ましい。
次に焼結ターゲットは、ＴａとＷのスパッタ効率が異な
る為、粉末を混合し焼結すると生成する合金膜のバラツ
キが比較的少なく均一なものが得られ。また加工工程が
比較的少ない。
る為、粉末を混合し焼結すると生成する合金膜のバラツ
キが比較的少なく均一なものが得られ。また加工工程が
比較的少ない。
また、複合ターゲットはＴａ板とＷ板をそのまま使用で
きるため原料の入手が容易であり、焼結ターゲットと比
較してガス成分の少ないものが得られる。
きるため原料の入手が容易であり、焼結ターゲットと比
較してガス成分の少ないものが得られる。
なお、本発明に係る電気配線用スパッタリングターゲッ
トにおいてミ炭素、窒素、水素、酸素、その他の不純物
元素は少ないほうが望ましいが５原子％以下の範囲で含
むことは許容される。
トにおいてミ炭素、窒素、水素、酸素、その他の不純物
元素は少ないほうが望ましいが５原子％以下の範囲で含
むことは許容される。
（実施例）
純度９９．９％のＴａおよびＷを原料として、ＴａとＷ
の含有量を変化させた合金をエレクトロンビーム溶解に
より溶解後機械加工し、ターゲットを作成した。
の含有量を変化させた合金をエレクトロンビーム溶解に
より溶解後機械加工し、ターゲットを作成した。
次いでこのように用意された合金ターゲットを用いてア
ルゴン雰囲気中、室温でスパッタリングを行なったのち
、電気抵抗、ドライエツチングによる加工性、酸化膜形
成性等について各種試験を行なった。
ルゴン雰囲気中、室温でスパッタリングを行なったのち
、電気抵抗、ドライエツチングによる加工性、酸化膜形
成性等について各種試験を行なった。
その結果を第１表に示す。
以下余白
ｊ１１表
なお、純度９９６９％と称する市販のチタン、クロム、
モリブデン、タンタル、ＭｏＳｉ２などについても比較
のため、スパッタリング後の特性を同様に評価した。
モリブデン、タンタル、ＭｏＳｉ２などについても比較
のため、スパッタリング後の特性を同様に評価した。
表から明らかなように、本発明にかかる合金膜は室温堆
積後において、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍ。
積後において、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍ。
Ｓｉ２のいずれよりも比抵抗が小さい。堆積後、熱処理
を行うことにより、更に小さい比抵抗が得られている。
を行うことにより、更に小さい比抵抗が得られている。
また、ドライエツチングによる加工性もＭｏＳｉ２膜と
同等に優れたものであり、テーバ加工も容易であった。
同等に優れたものであり、テーバ加工も容易であった。
また、Ｍｏ、Ｔｉ。
Ｃ「などでは良質の熱酸化膜が形成されないが、本発明
にかかる合金膜では良質の熱酸化膜が得られている。洗
浄液として広く用いられるＨ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ２混液に
対する耐性も優れたものであった。Ｓｉとのオーミック
接触性も優れ、また５ｉ０２膜との反応も少なく、ＳＬ
を用いた半導体装置との適合性が良好であることが確認
されている。
にかかる合金膜では良質の熱酸化膜が得られている。洗
浄液として広く用いられるＨ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ２混液に
対する耐性も優れたものであった。Ｓｉとのオーミック
接触性も優れ、また５ｉ０２膜との反応も少なく、ＳＬ
を用いた半導体装置との適合性が良好であることが確認
されている。
なお表中の、Ｏ（良好）、Δ（やや良好）、×（不良）
の評価は、加工性についてはＣＦ、系のドライエツチン
グが可能か否かにより、テーバ加工性については同じ＜
：ＣＦ４系のドライエツチングによりテーパ角度制御が
できるか否かにより行った。熱酸化膜形成については、
４００℃程度の温度でピンホールがなく、３Ｘη’ Ｖ
／ ｃｍ以上の耐圧、１ｘ［ｌ’Ａ／ｍｉ以下のリー
ク電流の酸化膜が得られるか否かにより、陽極酸化膜形
成については、ピンホールなく、３ＸＩＯ’Ｖ／ａｍ以
上の耐圧、ＩＸｒＡ／ｍｌｌ１以下のリーク電流の酸化
膜が得られるか否かにより行った。またシリコンとのオ
ーミック接触性については、４００℃程度の温度で反応
するか否かにより行った。
の評価は、加工性についてはＣＦ、系のドライエツチン
グが可能か否かにより、テーバ加工性については同じ＜
：ＣＦ４系のドライエツチングによりテーパ角度制御が
できるか否かにより行った。熱酸化膜形成については、
４００℃程度の温度でピンホールがなく、３Ｘη’ Ｖ
／ ｃｍ以上の耐圧、１ｘ［ｌ’Ａ／ｍｉ以下のリー
ク電流の酸化膜が得られるか否かにより、陽極酸化膜形
成については、ピンホールなく、３ＸＩＯ’Ｖ／ａｍ以
上の耐圧、ＩＸｒＡ／ｍｌｌ１以下のリーク電流の酸化
膜が得られるか否かにより行った。またシリコンとのオ
ーミック接触性については、４００℃程度の温度で反応
するか否かにより行った。
半導体装置の電極材料としては、熱酸化膜形成、陽極酸
化膜形成、強酸処理等が必要になる場合があり、従来の
Ｍｏ電極では表に示すようにこれらが良好に行なえず、
Ｔａ電極ではこれらの処理が可能であるが比抵抗が高い
という問題がある。この点本発明のＷ−Ｔａ合金は、Ｔ
ａの組成比が３０原子％以上であれば熱酸化膜形成、陽
極酸化膜形成、強酸処理を良好に行うことができ、しか
もＴａ電極に比べて比抵抗を大幅に低くし、Ｔａの組成
比が９５原子％以下であればＭｏ電極よりも低い比抵抗
を得ることができるのである。特に表から明らかなよう
に、Ｔａの組成比を７０原子％以下にすれば、熱処理を
行わなくても、Ｍｏ電極より低い比抵抗を得ることがで
きる。
化膜形成、強酸処理等が必要になる場合があり、従来の
Ｍｏ電極では表に示すようにこれらが良好に行なえず、
Ｔａ電極ではこれらの処理が可能であるが比抵抗が高い
という問題がある。この点本発明のＷ−Ｔａ合金は、Ｔ
ａの組成比が３０原子％以上であれば熱酸化膜形成、陽
極酸化膜形成、強酸処理を良好に行うことができ、しか
もＴａ電極に比べて比抵抗を大幅に低くし、Ｔａの組成
比が９５原子％以下であればＭｏ電極よりも低い比抵抗
を得ることができるのである。特に表から明らかなよう
に、Ｔａの組成比を７０原子％以下にすれば、熱処理を
行わなくても、Ｍｏ電極より低い比抵抗を得ることがで
きる。
また、純度９９．９％の市販のＴａおよびＷ粉末を原料
とし、真空ホットプレスにより焼成後、機械加工を施す
ことにより焼結ターゲットを得た。
とし、真空ホットプレスにより焼成後、機械加工を施す
ことにより焼結ターゲットを得た。
この焼結ターゲットを用いて、アルゴン雰囲気、室温で
スパッタリングを行った後、電気抵抗、加工性、酸化膜
形成性等について各種試験を行った。
スパッタリングを行った後、電気抵抗、加工性、酸化膜
形成性等について各種試験を行った。
その結果を第２表に示す。
以下余白
第２表
また、純度９９．９％のＴａおよびＷの面積比を変化さ
せることにより複合ターゲットを得た。
せることにより複合ターゲットを得た。
この複合ターゲットを用いて、アルゴン雰囲気、室温で
スパッタリングを行った後、電気抵抗、加工性、酸化膜
形成性等にいて各種試験を行った結果、合金ターゲット
と同様に良好な特性を示した。
スパッタリングを行った後、電気抵抗、加工性、酸化膜
形成性等にいて各種試験を行った結果、合金ターゲット
と同様に良好な特性を示した。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明に係るスパッタリングター
ゲットを使用することにより、比抵抗が非常に小さく、
加工性、安定性に優れた電極配線を得ることが出来、各
種半導体装置をはじめとする素子の微細化や高集積化な
どをはかることが出来、工業上類る有用である。
ゲットを使用することにより、比抵抗が非常に小さく、
加工性、安定性に優れた電極配線を得ることが出来、各
種半導体装置をはじめとする素子の微細化や高集積化な
どをはかることが出来、工業上類る有用である。
Claims (2)
- （１）スパッタにより生成した電気配線用合金膜の組成
が原子パーセントでタングステン５〜７０％、残部タン
タルおよび付随的不純物より成るように調整されたこと
を特徴とするスパッタリングターゲット。 - （２）原子パーセントでタングステン１５〜５０％、残
部タンタルおよび付随的不純物より成る合金膜形成用タ
ーゲットである特許請求の範囲第１項に記載のスパッタ
リングターゲット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10271188A JP2670295B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | スパッタリングターゲット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10271188A JP2670295B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | スパッタリングターゲット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01275753A true JPH01275753A (ja) | 1989-11-06 |
| JP2670295B2 JP2670295B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=14334855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10271188A Expired - Lifetime JP2670295B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | スパッタリングターゲット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2670295B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5917198A (en) * | 1996-03-29 | 1999-06-29 | Nec Corporation | Gate electrodes and matrix lines made of W/Ta alloy for LCD apparatus |
| EP0947593A3 (en) * | 1993-12-14 | 1999-12-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Mo-W material for formation of wiring, Mo-W target and method for production thereof, and Mo-W wiring thin film |
-
1988
- 1988-04-27 JP JP10271188A patent/JP2670295B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0947593A3 (en) * | 1993-12-14 | 1999-12-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Mo-W material for formation of wiring, Mo-W target and method for production thereof, and Mo-W wiring thin film |
| US6200694B1 (en) | 1993-12-14 | 2001-03-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Mo-W material for formation of wiring, Mo-W target and method for production thereof, and Mo-W wiring thin film |
| US5917198A (en) * | 1996-03-29 | 1999-06-29 | Nec Corporation | Gate electrodes and matrix lines made of W/Ta alloy for LCD apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2670295B2 (ja) | 1997-10-29 |
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