JPH08199350A - Ru薄膜形成用スパッタリングターゲット - Google Patents

Ru薄膜形成用スパッタリングターゲット

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JPH08199350A
JPH08199350A JP934195A JP934195A JPH08199350A JP H08199350 A JPH08199350 A JP H08199350A JP 934195 A JP934195 A JP 934195A JP 934195 A JP934195 A JP 934195A JP H08199350 A JPH08199350 A JP H08199350A
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暁 森
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 厚さが均一であり、かつα粒子の放射量が少
ないRu薄膜形成用スパッタリングターゲットを提供す
る。 【構成】 本発明のRu薄膜形成用スパッタリングター
ゲットは、Na、K,Ca、Mgを合計で5ppm以下
で、かつFe、Ni、Coの内の1種または2種以上を
合計で0.5〜50ppmを含有し、さらにUおよびT
h、並びにこれら崩壊核種を主体とする放射性同位元素
の含有量を5ppb以下にした Fe、Ni、Coを除
く元素で、純度:99.999重量%以上のRuからな
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体メモリーなど
のキャパシタ薄膜表面に電極としてのRu薄膜を形成す
るためのスパッタリングターゲットに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】最近、64MDRMなど半導体メモリー
などにおいて、ペロブスカイト構造を有するBaTi複
合酸化物薄膜、SrTi複合酸化物薄膜、BaSrTi
複合酸化物薄膜を半導体メモリーなどのキャパシタ薄膜
として使用する研究が進んでいる。
【0003】前記ペロブスカイト構造を有するBaTi
複合酸化物薄膜、SrTi複合酸化物薄膜、BaSrT
i複合酸化物薄膜を半導体メモリーのキャパシタとして
使用する場合に、キャパシタの電極として99.99%
〜99.999%の高純度のRu薄膜が使用される。こ
の高純度Ru薄膜は、高純度Ru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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】Ruは、価格が高価で
あるためにRu薄膜は、可及的に薄くしたいという要望
があり、厚さ:1000オングストローム以下にしたい
という要望がある。しかし、従来の高純度Ruターゲッ
トを用いてスパッタリングにより厚さ:1000オング
ストローム以下のRu薄膜を形成すると膜厚が不均一に
なり、キャパシタの電極としては満足のいくものではな
かった。
【0005】さらに、通常のRuにはU、Th並びにこ
れら崩壊核種を主体とする放射性同位元素を50ppb
以上含まれており、この通常のRuターゲットにより得
られたRu薄膜をキャパシタの電極とすると、Ru薄膜
から放出されるα線がキャパシタに影響を与え、α線に
よるソフトエラーのために特に64Mや256M以上の
DRAMでの使用が不可能であった。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
厚さ:1000オングストローム以下のRu薄膜を形成
しても膜厚が均一でかつα線によるソフトエラーのない
Ru薄膜を得ることのできるRuターゲットを開発すべ
く研究を行なった結果、Na、K、Ca、Mgを合計で
5ppm以下、かつFe、Ni、Coの内の1種または
2種以上を合計で0.5〜50ppmを含有し、さらに
UおよびTh、並びにこれら崩壊核種を主体とする放射
性同位元素の含有量を5ppb以下にしたRuターゲッ
トを用いてスパッタリングすると、膜厚が均一でかつα
線によるソフトエラーのないRu薄膜が得られるという
知見を得たのである。
【0007】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、Na、K、Ca、Mgを合計で5pp
m以下、かつFe、Ni、Coの内の1種または2種以
上を合計で0.5〜50ppmを含有し、さらにUおよ
びTh、並びにこれら崩壊核種を主体とする放射性同位
元素の含有量が5ppb以下であつて、Fe、Ni、C
o以外の元素で、純度:99.999重量%以上のRu
からなるRu薄膜形成用スパッタリングターゲットに特
徴を有するものである。
【0008】この発明のRu薄膜形成用スパッタリング
ターゲットに含まれるFe、Ni、Coの内の1種また
は2種以上の合計を0.5〜50ppmに限定したの
は、これら金属が0.5ppm未満だと、スパッタリン
グして得られた厚さ:1000オングストローム以下の
Ru薄膜の厚さのばらつきが大きくなるので好ましくな
く、一方、50ppmを越えて含有してもRu薄膜の厚
さのばらつきが大きくなるので好ましくないことによる
ものである。
【0009】また、この発明のRu薄膜形成用スパッタ
リングターゲットに含まれるUおよびTh、並びにこれ
ら崩壊核種を主体とする放射性同位元素の含有量が5p
pb以下としたのは、5ppb以下であればα線の放出
量が0.001CPH/cm 2以下となってα線による
ソフトエラーが無視できるからである。
【0010】
【実施例】市販の3NのRu粉末(粒径−100μm)
を、アルカリ溶融後水浸出し、NaOHを過剰に加え、
Cl2ガスを飽和させ、加熱によりRuをRuO4として
揮発分離し、HClとメタノ−ル溶液中に吸収させ、さ
らに蒸留操作を3回行なつて精製した。この液を、ロ−
タリ−エバポレ−タで24hr.還留乾固し、ゲル状の
高純度Ru(OH)2を得た。この沈澱を乾燥後、石英
ガラス製坩堝に入れ、700℃×24hr.大気中で加
熱して高純度RuO2粉末を得た。この粉末を、900
℃×10hr.H2気流中で加熱して高純度5NのRu
粉末を得た。この粉末を−100μmに篩分した。さら
に、この粉末を、グラファイト製モ−ルドに充填し、1
200℃、3hr、12Tonの荷重でホットトプレス
し、Φ110×10mmtで、密度99%の金属Ru円
板を得た。 次いで、この円板を電子ビ−ム溶解し、N
a、K、Ca、Mgを除去した。以上の処理で表1〜2
に示される値の純度に高め、得られた円板を切削加工
し、Φ100×5mmtの形状の本発明Ru薄膜形成用
スパッタリングターゲット1〜13(以下、本発明Ru
ターゲット1〜13という)を作製した。
【0011】一方、比較のため、ホットプレスの際、F
e、Ni、Coを所定量添加したものも作製し、上記本
発明Ruターゲットと同様にして、比較Ru薄膜形成用
スパッタリングターゲット1〜6(以下、比較Ruター
ゲット1〜6という)を作製した。またNa、K、C
a、Mgの含有量の高い従来例として、電子ビ−ム溶解
処理しないものも作製し、同様にして従来Ru薄膜形成
用スパッタリングターゲット(以下、従来Ruターゲッ
トという)を作製した。
【0012】これら本発明Ruターゲット1〜13、比
較Ruターゲット1〜6および従来Ruターゲットを無
酸素銅製冷却板にIn−Sn共晶はんだを用いてはんだ
付けしたのち、通常の高周波マグネトロンスパッタ装置
に取り付け、直径:100mm、厚さ:0.5mmのS
i板に下記の条件、 雰囲気ガス:Ar、 雰囲気圧力:1パスカル、 Si板表面温度:300℃、 ターゲットとSi板の距離:5cm、 にてスパッタを行い、高周波マグネトロンスパッタ装置
内にセットした直径:100mmのSi板の上に表3〜
表4に示される目標Ru膜厚となるようにRu薄膜を形
成し、Si板の中央部表面に形成された現実の最高Ru
膜厚および最低Ru膜厚を求め、その結果を表3〜表4
に示した。
【0013】さらに、ガスフロー比例計数管を用い、本
発明Ruターゲット1〜13、比較Ruターゲット1〜
6および従来Ruターゲットのα線粒子のカウント数を
測定し、それらの結果を表3〜表4に示した。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】
【0018】
【発明の効果】表1〜表4に示される結果から、Na、
K、Ca、Mgを合計で5ppm以下で、かつFe、N
i、Coの内の1種または2種以上を合計で0.5〜5
0ppm含有し、さらにUおよびTh並びにこれら崩壊
核種を主体とする放射性同位元素の含有量を5ppb以
下含有する本発明Ruターゲット1〜13により形成さ
れた最高Ru膜厚と最低Ru膜厚の差は、従来Ruター
ゲットにより形成された最高Ru膜厚と最低Ru膜厚の
差に比べて極めて小さく、また本発明Ruターゲット1
〜13により放射されるα粒子の放射量が従来Ruター
ゲットにより放射されるα粒子の放射量に比べて極めて
少ないところから、本発明Ruターゲット1〜13によ
り形成されたRu薄膜の厚さは従来Ruターゲットによ
り形成されたRu薄膜の厚さに比べて均一でありかつα
粒子の放射量が極めて少ないことが分かる。
【0019】しかし、この発明の条件から外れた値で、
Fe、Ni、Coの内の1種または2種以上を合計で含
有する比較Ruターゲット1〜6(表2において*印を
付して示した)は、Ru薄膜の厚さが不均一となること
も分かる。
【0020】したがって、この発明のRuスパッタリン
グターゲットを用いると、従来のRuスパッタリングタ
ーゲットよりも膜厚が均一でα線放射の少ないRu薄膜
を得ることのでき、半導体メモリーのキャパシタの電極
として優れかつソフトエラーのない半導体メモリーを提
供することができるなど産業上優れた効果を奏するもの
である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年2月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】
【表1】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Na、K、Ca、Mgを合計で5ppm
    以下、かつFe、Ni、Coの内の1種または2種以上
    を合計で0.5〜50ppmを含有し、さらにUおよび
    Th、並びにこれら崩壊核種を主体とする放射性同位元
    素の含有量を5ppb以下にした、Fe、Ni、Coを
    除く元素で、純度:99.999重量%以上のRuから
    なることを特徴とするRu薄膜形成用スパッタリングタ
    ーゲット。
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