JPH06108247A - スパッタリングターゲット製造用複合粉末 - Google Patents

スパッタリングターゲット製造用複合粉末

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JPH06108247A
JPH06108247A JP4239991A JP23999192A JPH06108247A JP H06108247 A JPH06108247 A JP H06108247A JP 4239991 A JP4239991 A JP 4239991A JP 23999192 A JP23999192 A JP 23999192A JP H06108247 A JPH06108247 A JP H06108247A
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JP
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powder
composite powder
pzt
sputtering target
pbo
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JP4239991A
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Yukihiro Ouchi
幸弘 大内
Akio Takahashi
昭雄 高橋
Fumio Noda
文男 納田
Tadashi Sugihara
忠 杉原
Takuo Takeshita
拓夫 武下
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的強度が優れかつ高電力でスパッタリン
グしても割れが発生することのない強誘電体膜形成用ス
パッタリングターゲットを製造することのできる複合粉
末に関する。 【構成】 (1) 表面にPbO粒子を被覆したPZT
粉末からなるスパッタリングターゲット製造用複合粉
末。 (2) 表面にPbO粒子を被覆したPLZT粉末から
なるスパッタリングターゲット製造用複合粉末。 (3) 表面にPbO粒子を被覆したPLT複合粉末か
らなるスパッタリングターゲット製造用複合粉末。 (4) 表面にPbO粒子を被覆したPT複合粉末から
なるスパッタリングターゲット製造用複合粉末。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、機械的強度が優れか
つ高電力でスパッタリングしても割れが発生することの
ない強誘電体膜形成用スパッタリングターゲットを製造
するための複合粉末に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、Pb(Zr,Ti)Ox ペロブ
スカイト化合物(以下、PZTと記す)膜、(Pb,L
a)(Zr,Ti)Ox ペロブスカイト化合物(以下、
PLZTと記す)膜、(Pb,La)TiOx ペロブス
カイト化合物(以下、PLTと記す)膜、PbTiO3
ペロブスカイト化合物(以下、PTと記す)膜などの強
誘電体膜は、赤外線センサー、圧電フィルター、振動
子、レーザーの変調素子、光シャッター、DRAM(D
irect Random Access Memor
y)などの絶縁膜、不揮発性のメモリーなどに用いられ
ることは知られている。前記PZT膜、PLZT膜、P
LT膜、PT膜などの強誘電体膜は、それぞれPbOを
過剰としたPZTターゲット、PLZTターゲット、P
LTターゲット、PTターゲットを用いてスパッタリン
グすることにより形成される。PbOを過剰とする理由
は、ターゲットのPb含有率に対して、スパッタ膜のP
b含有率が小さくなるためである。
【0003】前記PZTターゲットを製造するには、ま
ず原料粉末のPbZrO3 粉末およびPbTiO3 粉末
をZrO2 ボール使用のボールミルに入れて混合し、得
られた混合粉末をMgOルツボに入れて1000〜12
00℃、3〜10時間保持の条件で焼成し、ボールミル
で粉砕することによりPZT粉末を作製する。得られた
PZT粉末に過剰のPbO粉末を添加混合し、この混合
粉末を圧力:150kg/cm2 、温度:750〜85
0℃、0.5〜3時間保持の条件でホットプレスする。
PZTターゲット焼成中にPbOは蒸発するために前述
のごとくPbO粉末を過剰に添加する。ホットプレスさ
れたPZT焼結体は、熱処理したのち所定のターゲット
形状に加工され製造される。
【0004】また、PLZTターゲットは、PbZrO
3 粉末、PbTiO3 粉末およびLa2 3 粉末からな
る混合粉末を焼成し、粉砕することにより得られたPL
ZT粉末に過剰のPbO粉末を添加混合し、混合粉末を
ホットプレスすることにより前記PZT粉末と同様にし
て製造され、さらに、PLTターゲットは、PbTiO
3 粉末およびLa2 3 粉末からなる混合粉末を焼成
し、粉砕することにより得られたPLT粉末に過剰のP
bO粉末を添加混合し、混合粉末をホットプレスするこ
とにより前記PZT粉末と同様にして製造される。PT
ターゲットは、PbTiO3 粉末に過剰のPbO粉末を
添加混合し、混合粉末をホットプレスすることにより前
記PZT粉末と同様にして製造される(例えば、特開昭
54−34310号公報、特開昭55−17912号公
報などを参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】PZT粉末、PLZT
粉末、PLT粉末およびPT粉末は、いずれも融点が1
200℃以上と高いために1000℃以上の高温で焼結
する必要性があるが、PbOの融点は888℃と低く、
そのために過剰のPbO粉末を添加混合したPZT粉
末、PLZT粉末、PLT粉末またはPT粉末からなる
混合粉末は750〜850℃の低温度範囲でホットプレ
スが可能となる。
【0006】しかし、PbO粉末は凝集する性質があ
り、PZT粉末に過剰のPbO粉末を配合した配合粉
末、PZLT粉末に過剰のPbO粉末を配合した配合粉
末、PLT粉末に過剰のPbO粉末を配合した配合粉
末、PT粉末に過剰のPbO粉末を配合した配合粉末を
それぞれボールミルなどにより混合しても、PZT粉末
とPZT粉末の間、PLZT粉末とPLZT粉末の間、
PLT粉末とPLT粉末の間またはPT粉末とPT粉末
の間にそれぞれPbO粉末が均一に分散充填されず、こ
れらPbO粉末が凝集して不均一分散し、このPbO粉
末が不均一分散した混合粉末をホットプレスして得られ
たPZTターゲット、PLZTターゲット、PLTター
ゲット、PTターゲットには、それぞれ結合の弱いPZ
TとPZTの焼結部分、PLZTとPLZTの焼結部
分、PLTとPLTの焼結部分、PTとPTの焼結部分
が存在し、これら結合の弱い焼結部分が点在するターゲ
ットは機械的強度が弱く、これらターゲットを用いて特
に350W以上の高電力をかけながらスパッタリングす
ると、前記結合の弱い焼結部分からクラックが発生する
などの課題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
かかる高電力をかけて高速成膜してもクラックが発生し
ないPZTスパッタリングターゲット、PLZTスパッ
タリングターゲット、PLTスパッタリングターゲッ
ト、PTスパッタリングターゲットを製造することので
きる粉末を開発すべく研究を行なった結果、表面にPb
O粒子を被覆したPZT複合粉末、表面にPbO粒子を
被覆したPLZT複合粉末、表面にPbO粒子を被覆し
たPLT複合粉末または表面にPbO粒子を被覆したP
T複合粉末をそれぞれホットプレスすることにより得ら
れたPZTスパッタリングターゲット、PLZTスパッ
タリングターゲット、PLTスパッタリングターゲッ
ト、PTスパッタリングターゲットは、PbO粒子が凝
集して不均一分散することがないので機械的強度が優
れ、高電力をかけてもクラックが発生せず、PZT膜、
PLZT膜、PLT膜またはPT膜などの強誘電体膜を
高速成膜することができるという知見を得たのである。
【0008】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、(1) 表面にPbO粒子を被覆した
PZT粉末からなるスパッタリングターゲット製造用複
合粉末、(2) 表面にPbO粒子を被覆したPLZT
粉末からなるスパッタリングターゲット製造用複合粉
末、(3) 表面にPbO粒子を被覆したPLT複合粉
末からなるスパッタリングターゲット製造用複合粉末、
(4) 表面にPbO粒子を被覆したPT複合粉末から
なるスパッタリングターゲット製造用複合粉末、に特徴
を有するものである。
【0009】この発明で使用する表面にPbO粒子を被
覆したPZT複合粉末、PLZT複合粉末、PLT複合
粉末またはPT複合粉末は、まずPZT粉末、PLZT
粉末、PLT粉末およびPT粉末を用意し、これら粉末
をそれぞれ酢酸鉛を溶質とし2−メトキシエタノールを
溶媒として溶解した溶液に分散せしめ、この溶液を温
度:125℃以上の範囲内に加熱して溶媒を除去し、さ
らに280℃に加熱して酢酸鉛を融解し、溶融酢酸鉛中
にPZT粉末、PLZT粉末、PLT粉末またはPT粉
末を分散せしめ、このPZT粉末、PLZT粉末、PL
T粉末またはPT粉末が分散した溶融酢酸鉛を500℃
に加熱すると、酢酸鉛は微細なPbO粒子となってPZ
T粉末、PLZT粉末、PLT粉末またはPT粉末の表
面に析出付着することにより製造される。
【0010】この場合、PZT粉末、PLZT粉末、P
LT粉末またはPT粉末の表面に析出付着する微細なP
bO粒子は、所定量よりも15容量%以上過剰に析出付
着させるのが好ましい。過剰分のPbO粒子が15容量
%未満ではPbO粒子がPZT粉末、PLZT粉末、P
LT粉末またはPT粉末の表面に十分に被覆されないか
らである。
【0011】この様にして製造されたPbO粒子を被覆
したPZT複合粉末、PLZT複合粉末、PLT複合粉
末またはPT複合粉末は、従来のホットプレス温度:7
50〜850℃よりも低い温度:500〜650℃でホ
ットプレスすることができ、得られたPZT、PLZT
またはPLTスパッタリングターゲットは、機械的強度
に優れ、高電力を付加しても割れ発生がなく、PZT、
PLZT、PLTまたはPT強誘電体膜の高速成膜が可
能となる。
【0012】
【実施例】
実施例1 いずれも平均粒径:5μmのPbZrO3 粉末およびP
bTiO3 粉末を重量割合で、55.3:44.7の割
合に配合し、得られた配合粉末をZrO2 ボール使用の
ボールミルで10時間湿式混合し、乾燥した後、大気雰
囲気中、温度:1100℃、6時間保持の条件で焼成
し、得られた焼成体をさらにZrO2 ボール使用のボー
ルミルで粉砕し、平均粒径:3μmのPZT粉末を製造
した。
【0013】得られたPZT粉末を酢酸鉛:2−メトキ
シエタノール=1:5(容量比)の溶液に分散せしめ、
この溶液を温度:125℃に加熱して溶媒を除去し、さ
らに280℃に加熱して酢酸鉛を融解し、溶融酢酸鉛中
にPZT粉末を分散せしめ、このPZT粉末が分散した
溶融酢酸鉛を500℃に加熱すると、酢酸鉛は微細なP
bOとなってPZT粉末の表面に析出付着し、表面に微
細なPbO粒子が30容量%以上過剰に被覆した本発明
PZT複合粉末が得られた。
【0014】前記本発明PZT複合粉末をホットプレス
金型に充填し、5×10-3torrの真空雰囲気中、温
度:650℃、2時間保持の条件でホットプレスするこ
とにより直径:50.8mm、厚さ:6mmの円盤状タ
ーゲットを製造し、この円盤状ターゲットの抗折力を測
定したところ13.6kg/cm2 あった。この円盤状
ターゲットを用い、400Wの電力で10時間連続スパ
ッタリングしたが割れは生じなかった。
【0015】従来例1 実施例1で製造したPZT粉末に平均粒径:1μmのP
bO粉末を11.8重量%添加してZrO2 ボール使用
のボールミルで10時間湿式混合し、乾燥し、この混合
粉末をホットプレス金型に充填し、5×10-3torr
の真空雰囲気中、温度:820℃、圧力:150kg/
cm2 、2時間保持の条件でホットプレスすることによ
り、直径:50.8mm、厚さ:6mmの円盤状ターゲ
ットを製造した。この円盤状ターゲットの抗折力を測定
したところ5.2kg/cm2 あり、この円盤状ターゲ
ットを用い、400Wの電力で10時間連続スパッタリ
ングしたところ割れが見られた。
【0016】実施例2 いずれも平均粒径:5μmのPbZrO3 粉末、PbT
iO3 粉末、La2 3 粉末およびTiO2 を42.
7:34.5:3.9:18.9の割合に配合し、得ら
れた配合粉末をZrO2 ボール使用のボールミルで10
時間湿式混合し、乾燥した後、大気雰囲気中、温度:1
100℃、6時間保持の条件で焼成し、得られた焼成体
をさらにZrO2 ボール使用のボールミルで粉砕し、平
均粒径:3μmのPLZT粉末を製造した。
【0017】得られたPLZT粉末を酢酸鉛:2−メト
キシエタノール=1:5(容量比)の溶液に分散せし
め、この溶液を温度:125℃に加熱して溶媒を除去
し、さらに280℃に加熱して酢酸鉛を融解し、溶融酢
酸鉛中にPLZT粉末を分散せしめ、このPLZT粉末
が分散した溶融酢酸鉛を500℃に加熱すると、酢酸鉛
は微細なPbOとなってPLZT粉末の表面に析出付着
し、表面に微細なPbO粒子が30容量%以上過剰に被
覆した本発明PLZT複合粉末が得られた。
【0018】前記本発明PLZT複合粉末をホットプレ
ス金型に充填し、5×10-3torrの真空雰囲気中、
温度:650℃、2時間保持の条件でホットプレスする
ことにより、直径:50.8mm、厚さ:6mmの円盤
状ターゲットを製造した。この円盤状ターゲットの抗折
力を測定したところ12.5kg/cm2 あり、この円
盤状ターゲットを用い、400Wの電力で10時間連続
スパッタリングしたが割れは生じなかった。
【0019】従来例2 実施例2で製造したPLZT粉末に平均粒径:1μmの
PbO粉末を15.9重量%添加してZrO2 ボール使
用のボールミルで10時間湿式混合し、乾燥し、この混
合粉末をホットプレスモールドに充填し、5×10-3
orrの真空雰囲気中、温度:820℃、圧力:150
kg/cm2 、2時間保持の条件でホットプレスするこ
とにより、直径:50.8mm、厚さ:6mmの円盤状
ターゲットを製造した。この円盤状ターゲットの抗折力
を測定したところ4.8kg/cm2 あり、この円盤状
ターゲットを用い、400Wの電力で10時間連続スパ
ッタリングしたところ割れが見られた。
【0020】実施例3 いずれも平均粒径:5μmのPbTiO3 粉末、La2
3 粉末およびTiO2 を91.7:6.3:2.0の
割合に配合し、得られた配合粉末をZrO2 ボール使用
のボールミルで10時間湿式混合し、乾燥した後、大気
雰囲気中、温度:1100℃、6時間保持の条件で焼成
し、得られた焼成体をさらにZrO2 ボール使用のボー
ルミルで粉砕し、平均粒径:4.2μmのPLT粉末を
製造した。
【0021】得られたPLT粉末を酢酸鉛:2−メトキ
シエタノール=1:5(容量比)の溶液に分散せしめ、
この溶液を温度:125℃に加熱して溶媒を除去し、さ
らに280℃に加熱して酢酸鉛を融解し、溶融酢酸鉛中
にPLT粉末を分散せしめ、このPLT粉末が分散した
溶融酢酸鉛を500℃に加熱すると、酢酸鉛は微細なP
bOとなってPLT粉末の表面に析出付着し、表面に微
細なPbO粒子が30容量%以上過剰に被覆した本発明
PLT複合粉末が得られた。
【0022】前記本発明PLT複合粉末をホットプレス
モールドに充填し、5×10-3torrの真空雰囲気
中、温度:650℃、2時間保持の条件でホットプレス
することにより、直径:50.8mm、厚さ:6mmの
円盤状ターゲットを製造した。この円盤状ターゲットの
抗折力を測定したところ11.3kg/cm2 あり、こ
の円盤状ターゲットを用い、400Wの電力で10時間
連続スパッタリングしたが割れは生じなかった。
【0023】従来例3 実施例3で製造したPLT粉末に平均粒径:1μmのP
bO粉末を20.5重量%添加してZrO2 ボール使用
のボールミルで10時間湿式混合し、乾燥し、この混合
粉末をホットプレスモールドに充填し、5×10-3to
rrの真空雰囲気中、温度:820℃、圧力:150k
g/cm2 、2時間保持の条件でホットプレスすること
により、直径:50.8mm、厚さ:6mmの円盤状タ
ーゲットを製造した。この円盤状ターゲットの抗折力を
測定したところ4.3kg/cm2 あり、この円盤状タ
ーゲットを用い、400Wの電力で10時間連続スパッ
タリングしたところ割れが見られた。
【0024】実施例4 平均粒径:5μmのPbTiO3 粉末を酢酸鉛:2−メ
トキシエタノール=1:5(容量比)の溶液に分散せし
め、この溶液を温度:125℃に加熱して溶媒を除去
し、さらに280℃に加熱して酢酸鉛を融解し、溶融酢
酸鉛中にPT粉末を分散せしめ、このPT粉末が分散し
た溶融酢酸鉛を500℃に加熱すると、酢酸鉛は微細な
PbOとなってPT粉末の表面に析出付着し、表面に微
細なPbO粒子が30容量%以上過剰に被覆した本発明
PT複合粉末が得られた。
【0025】前記本発明PLT複合粉末をホットプレス
モールドに充填し、5×10-3torrの真空雰囲気
中、温度:650℃、2時間保持の条件でホットプレス
することにより、直径:50.8mm、厚さ:6mmの
円盤状ターゲットを製造した。この円盤状ターゲットの
抗折力を測定したところ12.2kg/cm2 あり、こ
の円盤状ターゲットを用い、400Wの電力で10時間
連続スパッタリングしたが割れは生じなかった。
【0026】従来例4 実施例4で製造したPT粉末に平均粒径:1μmのPb
O粉末を22.1重量%添加してZrO2 ボール使用の
ボールミルで10時間湿式混合し、乾燥し、この混合粉
末をホットプレスモールドに充填し、5×10-3tor
rの真空雰囲気中、温度:820℃、圧力:150kg
/cm2 、2時間保持の条件でホットプレスすることに
より、直径:50.8mm、厚さ:6mmの円盤状ター
ゲットを製造した。この円盤状ターゲットの抗折力を測
定したところ4.6kg/cm2あり、この円盤状ター
ゲットを用い、400Wの電力で10時間連続スパッタ
リングしたところ割れが見られた。
【0027】
【発明の効果】前述のように、この発明のPZT複合粉
末、PLZT複合粉末、PLT複合粉末、PT複合粉末
で製造した円盤状ターゲットは、従来よりも低温でホッ
トプレスするにもかかわらず、従来法により得られた円
盤状ターゲットに比べて機械的強度が優れ、かつ高電力
をかけても割れが生ずることなく、したがって強誘電体
膜を高速成膜することのできるなどの優れた効果を奏す
るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉原 忠 埼玉県大宮市北袋町1−297 三菱マテリ アル株式会社中央研究所内 (72)発明者 武下 拓夫 埼玉県大宮市北袋町1−297 三菱マテリ アル株式会社中央研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面にPbO粒子を被覆したPb(Z
    r,Ti)Ox ペロブスカイト化合物粉末からなること
    を特徴とするスパッタリングターゲット製造用複合粉
    末。
  2. 【請求項2】 表面にPbO粒子を被覆した(Pb,L
    a)(Zr,Ti)Ox ペロブスカイト化合物粉末から
    なることを特徴とするスパッタリングターゲット製造用
    複合粉末。
  3. 【請求項3】 表面にPbO粒子を被覆した(Pb,L
    a)TiOx ペロブスカイト化合物粉末からなることを
    特徴とするスパッタリングターゲット製造用複合粉末。
  4. 【請求項4】 表面にPbO粒子を被覆したPbTiO
    3 ペロブスカイト化合物粉末からなることを特徴とする
    スパッタリングターゲット製造用複合粉末。
JP4239991A 1992-08-17 1992-08-17 スパッタリングターゲット製造用複合粉末 Pending JPH06108247A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109265167A (zh) * 2018-09-05 2019-01-25 佛山市亿强电子有限公司 一种低温烧结pzt压电陶瓷的方法及压电陶瓷

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109265167A (zh) * 2018-09-05 2019-01-25 佛山市亿强电子有限公司 一种低温烧结pzt压电陶瓷的方法及压电陶瓷
CN109265167B (zh) * 2018-09-05 2021-04-20 佛山市亿强电子有限公司 一种低温烧结pzt压电陶瓷的方法及压电陶瓷

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