JPH10176264A

JPH10176264A - 誘電体薄膜形成用スパッタリングターゲット

Info

Publication number: JPH10176264A
Application number: JP8353263A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Sakai; 芳男酒井; Shinji Nishihara; 晋治西原; Hisayuki Kato; 久幸加藤; Masahiro Kodera; 正裕小寺; Masaharu Oshiro; 正晴大城; Yoshiharu Nozawa; 義晴野沢
Original assignee: Vacuum Metallurgical Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Vacuum Metallurgical Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 1998-06-30
Anticipated expiration: 2016-12-16
Also published as: JP3821524B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電気的特性が均一で、かつ、異物の付着の少な
い誘電体薄膜を形成しうる誘電体薄膜形成用スパッタリ
ングターゲットを提供する。【解決手段】本発明の誘電体薄膜形成用スパッタリング
ターゲットは、化学式ＡＢＯ₃で表されるペロブスカイ
ト型の一体型成形のスパッタリングターゲットであっ
て、Ｂに少なくともチタン（Ｔｉ）を含み、相対密度が
９５％以上で、かつ、直径が３００ｍｍ以上５００ｍｍ
以下であることを特徴とする。Ａとしては、鉛（Ｐｂ）
が好ましく、Ｂにジルコニウム（Ｚｒ）を含むことが好
ましい。また、湿式の研削及び研磨によってターゲット
の表面粗さ（ＲＹ）が１０μｍ以下となるように構成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＬＳＩメ
モリー等の半導体装置に用いられる誘電体薄膜形成用ス
パッタリングターゲットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩメモリー等におけるメモリ
ーセルの高集積化に伴い、誘電体に比誘電率の大きな材
料を用いることが要望されており、その好ましい材料と
して、例えば、ＰＺＴ等の強誘電体を用いることが提案
されている。

【０００３】従来、このような強誘電体は、例えば、常
圧焼結法（Cip and Sinter）、熱間等方加圧法(Heat Is
ostatic Pressing）、ホットプレス法等によってターゲ
ットを形成しておき、このターゲットを用いたスパッタ
リングによって基板上に薄膜を形成することにより得ら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のスパッタリングターゲットの場合、Ｓｉウェ
ハー等の半導体基板上において均一な電気的特性を有す
る誘電体薄膜を形成することは困難であるという問題が
あった。

【０００５】特に、近年、半導体基板の大径化が進展し
ているが、従来のスパッタリングターゲットを用いて基
板上に誘電体薄膜を形成した場合には、基板の周縁部分
において残留分極値が低下するという問題があった。

【０００６】また、従来のスパッタリングターゲットの
場合、特に、分割型のものにおいては、突き合わせ部分
におけるパーティクルや欠けの発生に起因して、成膜上
にパーティクルと呼ばれる異物が付着しやすいという問
題もあった。

【０００７】本発明は、このような従来の技術の課題を
解決するためになされたもので、電気的特性が均一で、
かつ、異物の付着の少ない誘電体薄膜を形成しうる誘電
体薄膜形成用スパッタリングターゲットを提供すること
を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、スパッタリングタ
ーゲットを高密度化し、かつ、大径一体化とすること
が、成膜された誘電体薄膜の電気的特性が均一になり、
しかも異物の付着が減少することを見い出し、本発明を
完成するに至った。

【０００９】かかる知見に基づいてなされた請求項１記
載の発明は、化学式ＡＢＯ₃で表されるペロブスカイト
型のスパッタリングターゲットであって、Ｂに少なくと
もチタン（Ｔｉ）を含み、相対密度（結晶構造から導き
出される理論的な密度に対する実際の密度）が９５％以
上で、かつ、直径が３００ｍｍ以上５００ｍｍ以下であ
ることを特徴とする。

【００１０】この場合、請求項２記載の発明のように、
請求項１記載の発明において、Ａに少なくとも鉛（Ｐ
ｂ）、ランタン（Ｌａ）、バリウム（Ｂａ）、ストロン
チウム（Ｓｒ）、ナトリウム（Ｎａ）又はカルシウム
（Ｃａ）のうちのいずれかを含み、Ｂに少なくともチタ
ン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、ビスマス
（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、スズ
（Ｓｎ）又は鉄（Ｆｅ）のうちのいずれかを含むことも
効果的である。

【００１１】特に、請求項３記載の発明のように、請求
項１記載の発明において、Ａが鉛（Ｐｂ）であり、Ｂに
ジルコニウム（Ｚｒ）を含む場合に最も効果的である。

【００１２】また、請求項４記載の発明のように、請求
項３記載の発明において、鉛（Ｐｂ）が０．０５〜０．
５モル、好ましくは０．１〜０．２モル添加され、ター
ゲットにおける濃度分布の精度が±０．０１モル、好ま
しくは±０．００５モル以下である場合にも効果的あ
る。

【００１３】一方、請求項５記載の発明のように、請求
項１乃至４のいずれかに記載の発明において、一体型成
形のスパッタリングターゲットである場合にも効果的で
ある。

【００１４】さらに、請求項６記載の発明のように、請
求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、ターゲ
ットの表面粗さ（ＲＹ）が１０μｍ以下、好ましくは５
μｍ以下である場合にも効果的である。

【００１５】かかる構成を有する請求項１〜３記載の発
明の場合、相対密度が９５％以上であり、しかも、直径
が３００ｍｍ以上の大径であることから、スパッタリン
グの際、強誘電体の原子が分散せずに均一の状態で基板
の全域にわたって到達し、強誘電体の薄膜が均一な状態
で形成される。その結果、本発明によれば、従来のもの
のような基板の周縁部における残留分極値の低下は生じ
なくなり、また、相対的に異物の混入する割合も低下す
る。

【００１６】この場合、請求項３記載の発明のように、
請求項１記載の発明において、Ａが鉛（Ｐｂ）であり、
Ｂジルコニウム（Ｚｒ）を含む場合、特に、請求項４記
載の発明のように、鉛（Ｐｂ）が０．０５〜０．５モ
ル、好ましくは０．１〜０．２モル添加され、ターゲッ
トにおける濃度分布の精度が±０．０１モル、好ましく
は±０．００５モル以下である場合より均一な強誘電体
の薄膜が形成される。

【００１７】一方、請求項３記載の発明において、鉛
（Ｐｂ）の添加量が０．０５モルより少ないと、基板の
終縁部における残留分極値が低下し、０．５モルより多
くても、同じく基板の終縁部における残留分極値が低下
する。

【００１８】また、請求項５記載の発明のように、請求
項１乃至４のいずれか１項記載の発明において、一体型
成形のスパッタリングターゲットである場合には、スパ
ッタリングの際に、分割型の場合のように突き合わせ部
分におけるパーティクルや欠けが発生することはない。

【００１９】本発明に係る誘電体薄膜形成用スパッタリ
ングターゲットは、例えば、以下に述べるような方法に
よって製造することが好ましい。

【００２０】まず、使用原料の仮焼及び粉砕によって粒
径を制御した粉末を用いて焼結工程を行う。すなわち、
大きな粒子の空間を小さな粒子が埋めることにより、粒
子の充墳率を上げる。特に、ＰＺＴターゲットについて
は、ＰｂＯ粉末の粒径はＰＺＴ粉末より小さくなるよう
に制御された原料を用いることが好ましい。

【００２１】また、本発明においては、ホットプレス法
を用いることが好ましい。すなわち、真空ホットプレス
は真空中での焼結であるため、内部の残留空間（クロー
ズドポア）は、真空またはターゲットの構成元素の蒸気
が存在するのみであり、高純度の製品が期待される方法
の一つである。炉内の型及び押型は、カーボンダイスを
用いることが好ましい。そして、カーボン型の内側を例
えばカーボンシートで内張りし、閉空間（クローズド
化）とし、ＰＺＴ原料及びＰｂＯ原料等の焼結工程での
蒸発を極力抑えるようにする。

【００２２】さらに、焼結温度は原料粉末が溶融する程
度の低い温度で行うことが好ましい。特に、ＰＺＴ及び
ＰｂＯ粉末の型込後のホットプレスは、ＰｂＯの融点
（８８０℃）直上の約９００℃で行う。この低い温度で
もＰｂＯ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂の各原料を前もって仮焼工
程と粉砕工程でＰＺＴ粉末にしてあるため、過剰に添加
した酸化鉛による液相焼結が可能である。

【００２３】しかも、一軸加圧方式のホットプレスにお
いては、このような液相を利用すれば全体に均一に加圧
され、直径が３００ｍｍ以上の大型品に対しても容易に
高密度化を図ることができる。特に、真空ホットプレス
においては、前述の構成元素の蒸発を極力押さえる養生
を行うことにより、密度９５％以上のオープンポアのな
い緻密なＰＺＴターゲットが得られる。

【００２４】また、ターゲットの大きさについては、本
発明のような酸化物ターゲットの場合、厚みが８ｍｍ以
上では、スパッタ面で発熱する一方、反対側の冷却面側
からの冷却効率が金属ターゲットの場合と比較して良く
ないため熱が蓄積され、ターゲットの剥がれ、割れ等の
発生の危険が大きくなる。

【００２５】その一方、酸化物のターゲットであるた
め、３ｍｍ以下では製作上困難であることのほかに、強
度上の観点から割れやすい。また、ターゲットの使用効
率の面からも実用的でない。したがって、ターゲットの
厚みは、３ｍｍから８ｍｍの間とすることが好ましい。

【００２６】他方、ターゲットの直径については、２５
０ｍｍ以下の円板状のものであれば比較的容易に高密度
の焼結品が得られるが、３００ｍｍ以上のものは望まれ
てはいるものの、従来、一体物での高密度品は得られて
いない。

【００２７】殊に、２分割以上の分割タイプでは、スパ
ッタリングによる成膜において、突き合わせ部における
パーティクルの発生や欠けの発生等、成膜にとって好ま
しくない現象が現れるため、一体物のターゲットが望ま
れている。

【００２８】上述の方法によれば、直径３００ｍｍ以上
の高密度品が得られるようになる。特に、本発明の場
合、液相を利用するため、直径５００ｍｍまで高密度の
ものを作製することが可能である。ただし、それ以上の
直径のものについては、厚みとの関係から高密度で一体
物を作製することは困難である。

【００２９】ところで、この種のターゲットにおいて
は、相対密度９５％を境に、それ以上の高密度では５％
未満の内部空間が存在するが、これはクローズドポアと
呼ばれ、外部とは独立した閉じた空間となっていること
が知られている。

【００３０】これに対し、９５％に満たない低密度で
は、５％以上の空間が外部とつながって存在しており、
これはオープンポアと呼ばれている。このことは一体成
形品のターゲットにおいて、９５％以下では水分等の吸
着が表面のみならず、内部でも生じていることを意味し
ている。これは、またターゲット表面の研削加工や洗浄
処理等において液体を使用する場合は、液体の種類や純
度、使用条件が制限されてしまうことになる。すなわ
ち、高純度ターゲットにおいては、相対密度８５％程度
の低密度では、湿式工程の導入は不可能である。

【００３１】研磨加工によれば、たとえ前工程で微少ク
ラックの発生があったとしても除去することが可能であ
る。ターゲットの表面状態はスパッタリングによる成膜
に大きな影響を与える。特に、スパッタリングの初期に
おいては、ターゲットの表面状態が強く反映されるの
で、基本的にはターゲット内部と同じ状態が望ましくク
ラックは無論のこと、表面の加工変質層も可能な限り薄
い方が良い。したがって、表面粗さも小さい方が良く、
切削加工により普通に得られる表面での最大高さ（ＪＩ
Ｓ・Ｂ・０６０１にＲＹで規定されている。）、すなわ
ち、谷底から山頂の高さは、大略５０〜１００μｍ位で
あるが、スパッタリングターゲットでは１０μｍ以下に
することが望ましい。

【００３２】本発明の場合は、上述したように、相対密
度が９５％以上であり、オープンボアが存在しないた
め、湿式の研削及び研磨加工が可能である。

【００３３】そして、湿式の研削及び研磨加工によれ
ば、請求項６記載の発明のように、請求項１乃至５のい
ずれか１項記載の発明において、ターゲットの表面粗さ
（ＲＹ）を１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下とする
ことができ、これにより、加工変質層を薄く押さえるこ
とができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る誘電体薄膜形
成用スパッタリングターゲットの好ましい実施の形態を
図面を参照して詳細に説明する。

【００３５】図１は、本実施の形態に係るＰＺＴターゲ
ットの製造工程の一例の概略を示すものである。まず、
ＰＺＴターゲットＰｂ_1.1（Ｚｒ_0.5Ｔｉ_0.5)Ｏ_3.1を製
作するにあたり、ＰｂＯ，ＺｒＯ₂及びＴｉＯ₂の粉末原
料を、所望の組成になるように用意し、これら原料をよ
く混合する（工程１）。

【００３６】次いで、この粉末原料を約１０００〜１３
００℃程度の温度で大気仮焼を行った（工程２）後に粉
砕し、ＰＺＴ粉末を所定量調製する。この粉末に０．１
モルのＰｂＯを加えて十分に混合し（工程３）、本焼前
原料粉末とする。そして、この原料粉末をカーボン型に
セットし、以下に述べるような真空ホットプレス法によ
って、原料粉末の本焼を行う（工程４）。

【００３７】図２は、本実施の形態において本焼を行う
ための真空ホットプレス装置を示すものである。この真
空ホットプレス装置１は、真空容器１Ａ内に、上下一対
のホットプレス２、３を有し、真空バルブ４を介して図
示しない真空排気系に連結されている。なお、真空容器
１Ａ内には、図示しない加熱装置が設けられている。

【００３８】図２（ａ）（ｂ）に示すように、カーボン
製の中空円筒状の成形型５と、この成形型５と同じ直径
を有するカーボン製の円盤状の底型６とを用意し、下型
ホットプレス３上に底型６を設置し、その底型６の上に
成形型５を設置する。なお、この際、上側ホットプレス
２は上昇させておく。

【００３９】そして、底型６の表面上に、厚み約０．５
〜３ｍｍ、好ましくは２ｍｍ程度のカーボン製の箔（カ
ーボンシート）７を内張りするとともに、成形型５の内
側壁にも全周にわたってカーボンシート８を配置し、こ
れらのカーボンシート７、８の一部が重なるように配置
する。

【００４０】さらに、成形型５の空間部内に原料粉末１
０を充填した後、その原料粉末１０の上側にカーボンシ
ート９の一部が、成形型５の内側壁１のカーボンシート
と側壁で重なるように設置する。

【００４１】すなわち、図２（ｃ）に示すように、原料
粉末１０がカーボンシート７、８、９によって完全に包
み込まれた状態にする。そして、カーボンシート９の上
にカーボン型の上板１１を設置し、上側ホットプレス２
を下降させ、上下のホットプレス２、３間を２０〜５０
ＭＰａ程度の加圧状態としながら、図示しない加熱装置
により温度約９００〜１０００℃程度で約２時間の真空
ホットプレスを行い、円板状の焼結体を作製する。な
お、この真空ホットプレスにおいては、真空容器１Ａ内
の圧力を約１０^-1Ｐａ程度に保持する。

【００４２】その後、このようにして得られたターゲッ
トの表面に湿式による研削及び研磨加工を加えて平面度
を上げ（工程５）、目的とするターゲットを得る（工程
６）。

【００４３】以上述べたような本実施の形態の方法によ
れば、底型６及び成形型５の部分のカーボンシート７、
８及び９による気密性向上により酸化鉛（ＰｂＯ）の蒸
発が極力押さえられ、ほぼ仕込原料と同一組成の焼結体
を得ることができる。

【００４４】このような方法によれば、相対密度が９５
％以上であり、しかも、直径が３００ｍｍ以上の大径の
スパッタリングターゲットを作製することができる。そ
して、かかるスパッタリングターゲットによれば、スパ
ッタリングの際、ＰＺＴの原子が分散せずに均一の状態
で基板の全域にわたって到達するようになる。その結
果、従来のもののような基板の周縁部における残留分極
値の低下は生じなくなり、均一な電気的特性を有するＰ
ＺＴ薄膜を形成することができる。また、相対的に異物
の混入する割合も低下するため、成膜上の異物を大幅に
減少させることができる。

【００４５】一方、本実施の形態によれば、一体型成形
の大径のスパッタリングターゲットが得られるため、ス
パッタリングの際に、分割型の場合のような突き合わせ
部分におけるパーティクルや欠けが発生せず、異物の少
ない成膜を行うことができる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明に係る誘電体薄膜形成用スパッ
タリングターゲットの実施例を比較例とともに詳細に説
明する。

【００４７】〔実施例〕以下に述べるような方法によっ
て、ＰＺＴターゲットＰｂ_1.1(Ｚｒ_0.5Ｔｉ_0.5)Ｏ_3.1を
製作した。

【００４８】まず、ＰｂＯ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂の粉末原
料をＰｂ(Ｚｒ_0.5Ｔｉ_0.5)Ｏ₃の組成になるように、す
なわち、ＰｂＯ：ＺｒＯ₂：ＴｉＯ₂＝１(モル)：０.５
（モル）：０.５(モル)に相当する量の各粉末原料を用
意した。そして、これらの原料をよく混合し、約１００
０〜１３００℃の温度で大気仮焼を行った後に粉砕し、
ＰＺＴ粉末を約１０Ｋｇ得た。

【００４９】この粉末にＰｂＯの粉末を０．１モル加え
て十分に混合し、本焼前原料粉末とした。この原料粉末
を、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、厚みが約２ｍｍの
カーボンシート７、８、９によって原料粉末が完全に包
み込まれた状態で、下型ホットプレス３上の底型６の上
に設置した成形型５の空間部内にセットした。なお、成
形型５としては、内径が３５０ｍｍのものを用いた。

【００５０】そして、カーボンシート９の上からカーボ
ン型の上板１１を設置し、その上方から上側ホットプレ
ス２を下降させ、上下のホットプレス２、３間を２０〜
５０ＭＰａの加圧状態としながら、図示しない加熱装置
により温度約９００〜１０００℃で約２時間の真空ホッ
トプレスを行い、円板状の焼結体を作製した。なお、真
空ホットプレスにおける真空容器１内の圧力は約１０^-1
Ｐａとした。

【００５１】得られたターゲットは、直径が３３０ｍ
ｍ、厚さが６ｍｍの一体物であり、密度は９５％と高密
度（相対密度）であった。このターゲットの表面に湿式
による研削及び研磨加工を加えて平面度を上げた。この
ターゲットについて表面粗さ計によって表面粗さ（Ｒ
Ｙ）を測定したところ、最大５μｍであった。

【００５２】また、このターゲットの表面についてＸ線
回折法による分析を行ったところ、その回折像におい
て、ＰＺＴの結晶系と過剰鉛のピークが観察された。

【００５３】本焼結工程において、炉内の型及び押型の
部分のカーボンシートによる気密性向上により酸化鉛の
蒸発が極力押さえられ、ほぼ仕込原料と同一組成の焼結
体が得られる。

【００５４】図３は、本実施例の方法によって形成され
たＰＺＴターゲットにおける表面及び内部での酸化鉛の
分布を示すものである。この場合、ＰＺＴターゲットと
して、直径３５０ｍｍ、厚み８ｍｍの円板状のものを作
製し、その表面において、ターゲットの中心部と、中心
部から直径方向に±８０ｍｍ、及び±１６０ｍｍ離れた
計５ヶ所の地点において、直径２０ｍｍ、厚み２ｍｍの
範囲を削り出して分析用試料とした。

【００５５】さらに、ターゲット内部の酸化鉛の分布を
確認するため、上述のターゲットの表面を３ｍｍ削って
厚さを５ｍｍとし、上述した５ヶ所の地点において、直
径２０ｍｍ、厚み２ｍｍの範囲を削り出して分析用試料
を採取した。このようにして、ターゲット表面とターゲ
ット厚みの１／２の内部について、酸化鉛の分布をＩＣ
Ｐ分析法にて分析・評価した。

【００５６】本実施例は、酸化鉛を０.１モル添加した場
合、したがって、全体としてＰｂＯが１.１モル存在す
る場合であるが、図３に示すように、ターゲットの表面
及び内部において、±０.０１モル以内の均一性の良い酸
化鉛の分布が得られていることが理解される。

【００５７】なお、このターゲットの表面付近の試料の
断面の電子顕微鏡写真を図４（ａ）に示す。

【００５８】図５は、本実施例のターゲットを用いて６
インチサイズのＳｉウェハーにＰＺＴ薄膜を形成した場
合に付着する異物の数を示すものである。図５に示すよ
うに、本実施例の場合、Ｓｉウェハー上に付着するパー
ティクルと呼ばれる異物の数は、平均して約１０個程度
で非常に少なかった。

【００５９】図６（ａ）（ｂ）は、本実施例のターゲッ
トを用いてＳｉウェハー上に形成したＰＺＴ薄膜の電気
的特性を測定する方法を示す説明図である。図６（ａ）
に示すように、６インチサイズのＳｉウェハー１２の全
面に、スパッタリングによって、厚み１００〜２００ｎ
ｍの白金（Ｐｔ）からなる電極１３を形成し、この電極
１３の全面に、本実施例のターゲットを用い、スパッタ
リングによって、厚み２００〜３００ｎｍのＰＺＴ薄膜
１４を形成した。

【００６０】さらに、図６（ａ）（ｂ）に示すように、
このＰＺＴ薄膜１４上に、その直径方向に並び、かつ、
中心部を通る位置（１〜５）に、スパッタリングによっ
て、厚み１００〜２００ｎｍの白金（Ｐｔ）からなる電
極１５を形成した。そして、各位置における残留分極値
Ｐｒ（μｃ/ｃｍ²）を測定した。その結果を図７に示
す。

【００６１】図７に示すように、Ｓｉウェハー１２上の
各位置における残留分極値は、約２０μｃ/ｃｍ²と安定
しており、位置による差は認められなかった。よって、
本実施例のスパッタリングターゲットによれば、均一な
電気的特性を有するＰＺＴ薄膜を形成できることが明ら
かになった。

【００６２】〔比較例１〕以下に述べるような方法によ
って、ＰＺＴターゲットＰｂ_1.1(Ｚｒ_0.5Ｔｉ_0.5)Ｏ_3.1
を作製した。

【００６３】まず、上述の実施例の場合と同様に、Ｐｂ
Ｏ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂の粉末原料をＰｂ(Ｚｒ_0.5Ｔｉ
_0.5)Ｏ₃の組成になるように、即ち、ＰｂＯ：ＺｒＯ₂：
ＴiＯ₂＝１(モル)：０.５(モル)：０.５(モル)に相当す
る量の各粉末原料を用意した。そして、これらの原料を
よく混合し、約１０００〜１３００℃の温度で大気仮焼
を行った後に粉砕し、ＰＺＴ粉末を約１０Ｋｇ得た。

【００６４】この粉末にＰｂＯの粉末を０．１モル加え
て十分に混合し、本焼前原料粉末とした。この原料粉末
を、上記実施例の場合と同様に、カーボンシート７、
８、９によって原料粉末が完全に包み込まれた状態で、
下型ホットプレス３上の底型６の上に設置した内径３５
０ｍｍの成形型５の空間部内にセットした。

【００６５】そして、カーボンシート９の上からカーボ
ン型の上板１１を設置し、真空容器１内の圧力を約１０
^-1Ｐａとして、上板１１の上方から上側ホットプレス２
を下降させ、上下のホットプレス２、３間を２０〜５０
ＭＰａの加圧状態としながら、図示しない加熱装置によ
り温度約８５０〜８７０℃で約２時間の真空ホットプレ
スを行い、円板状の焼結体を作製した。

【００６６】このようにして得られたターゲットは、直
径が３３０ｍｍ、厚さが６ｍｍの一体物であるが、密度
（相対密度）は８５％と低密度であった。

【００６７】このターゲットの表面に対しては湿式によ
る研削加工が使用できないため、切削加工仕上げを行っ
た。そして、このターゲットについて表面粗さ計によっ
て表面粗さ（ＲＹ）を測定したところ、最大７０μｍと
実施例の場合よりもかなり大きかった。

【００６８】一方、このターゲットの表面についてＸ線
回折法による分析を行ったところ、その回折像におい
て、ＰＺＴの結晶系と過剰鉛のピークが観察された。

【００６９】なお、このターゲットの表面付近の試料の
断面の電子顕微鏡写真を図４（ｂ）に示す。

【００７０】また、このターゲットを用いて６インチサ
イズのＳｉウェハーに実施例と同一の条件で成膜を行っ
たところ、図５に示すように、Ｓｉウェハー上に付着す
る異物の数は、平均で約５０個と非常に多かった。

【００７１】一方、図６（ａ）（ｂ）に示すように、上
記実施例と同様の方法により、各位置における残留分極
値Ｐｒ（μｃ/ｃｍ²）を測定したところ、図７に示すよ
うに、Ｓｉウェハー１２の外周に近い部分において、残
留分極値Ｐｒが低くなる傾向が現れ、ウエハー内での電
気特性の不均一性が認められた。

【００７２】〔比較例２〕常圧焼結法によって、ＰＺＴ
ターゲットＰｂ_1.1(Ｚｒ_0.5Ｔｉ_0.5)Ｏ_3.1を作製した。
このターゲットは、直径が３３０ｍｍ、厚さが６ｍｍの
一体物であるが、密度（相対密度）は７５％であった。

【００７３】このターゲットを用いて６インチサイズの
Ｓｉウェハーに上記実施例と同一の条件で成膜を行った
ところ、図５に示すように、Ｓｉウェハー上に付着する
異物の数は、平均で約１００個と非常に多かった。

【００７４】また、図６（ａ）（ｂ）に示すように、上
記実施例と同様の方法により、各位置における残留分極
値Ｐｒ（μｃ/ｃｍ²）を測定したところ、図７に示すよ
うに、Ｓｉウェハー１２の外周に近い部分において、残
留分極値Ｐｒが低くなる傾向が現れ、しかも、相対密度
が８５％の比較例１の場合よりも残留分極値Ｐｒの値が
小さく、ウエハー内での電気特性の不均一性が認められ
た。

【００７５】

【発明の効果】以上述べたように、相対密度が９５％
で、直径が３００ｍｍ以上５００ｍｍ以下の本発明に係
るスパッタリングターゲットによれば、スパッタリング
の際、強誘電体の原子が分散せずに均一の状態で基板の
全域にわたって到達するようになるため、従来のものの
ような基板の周縁部における残留分極値の低下は生じな
くなり、均一な電気的特性を有する強誘電体薄膜を形成
することができる。

【００７６】また、本発明によれば、スパッタリングの
際に、相対的に異物の混入する割合も低下するため、成
膜上の異物を大幅に減少させることができる。

【００７７】しかも、本発明によれば、一体型成形の大
径のスパッタリングターゲットが得られるため、スパッ
タリングの際に、分割型の場合のような突き合わせ部分
におけるパーティクルや欠けが発生せず、異物の少ない
成膜を行うことができる。

【００７８】さらにまた、本発明によれば、ターゲット
の表面粗さ（ＲＹ）を１０μｍ以下とすることにより、
加工変質層を薄く押さえることができ、成膜の均一性を
高めることができる。

【００７９】このように、本発明によれば、スパッタリ
ングによって誘電体薄膜を形成する場合の製造歩留りを
大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るＰＺＴターゲット
の製造工程の一例の概略を示す工程図

【図２】（ａ）：同実施の形態において本焼を行うため
の真空ホットプレス装置を示す概略構成図（ｂ）：同実施の形態における原料粉末の成形型及び底
型を示す斜視図（ｃ）：同実施の形態において原料粉末を包み込む状態
を示す説明図

【図３】本発明の実施例のＰＺＴターゲットにおける表
面及び内部での酸化鉛の分布を示すグラフ

【図４】（ａ）：本発明の実施例に係るＰＺＴターゲッ
トの表面付近の粒子構造を示す電子顕微鏡写真（ｂ）：本発明の比較例に係るＰＺＴターゲットの表面
付近の粒子構造を示す電子顕微鏡写真

【図５】本発明の実施例のＰＺＴターゲットを用いて６
インチサイズのＳｉウェハーにＰＺＴ薄膜を形成した場
合に付着する異物の数を示すグラフ

【図６】同実施例のＰＺＴターゲットを用いてＳｉウェ
ハー上に形成したＰＺＴ薄膜の電気的特性を測定する方
法を示す説明図で、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は
平面図

【図７】同実施例及び比較例のＰＺＴターゲットを用い
てＳｉウェハー上に形成したＰＺＴ薄膜の電気的特性を
示すグラフ

【符号の説明】

１……真空ホットプレス装置１Ａ……真空容器
２……上側ホットプレス３……下側ホットプレス５……成形型６……底
型７、８、９……カーボンシート１０……原料
粉末１１……上板１２……Ｓｉウェハー１３、１５……白金電極１４……ＰＺＴ薄膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/31 Ｃ０４Ｂ 35/49 Ａ (72)発明者加藤久幸東京都小平市上水本町５丁目20番地１号株式会社日立製作所内 (72)発明者小寺正裕千葉県山武郡山武町横田516 真空冶金株式会社内 (72)発明者大城正晴千葉県山武郡山武町横田516 真空冶金株式会社内 (72)発明者野沢義晴千葉県山武郡山武町横田516 ＵＭＡＴ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学式ＡＢＯ₃で表されるペロブスカイト
型のスパッタリングターゲットであって、Ｂに少なくともチタン（Ｔｉ）を含み、相対密度が９５
％以上で、かつ、直径が３００ｍｍ以上５００ｍｍ以下
であることを特徴とする誘電体薄膜形成用スパッタリン
グターゲット。
【請求項２】Ａに少なくとも鉛（Ｐｂ）、ランタン（Ｌ
ａ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ナ
トリウム（Ｎａ）又はカルシウム（Ｃａ）のうちのいず
れかを含み、Ｂに少なくともチタン（Ｔｉ）、ジルコニ
ウム（Ｚｒ）、コバルト（Ｃｏ）、タンタル（Ｔａ）、
ニッケル（Ｎｉ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓ
ｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、スズ（Ｓｎ）又は鉄（Ｆｅ）の
うちのいずれかを含むことを特徴とする請求項１記載の
誘電体薄膜形成用スパッタリングターゲット。
【請求項３】Ａが鉛（Ｐｂ）であり、Ｂにジルコニウム
（Ｚｒ）を含むことを特徴とする請求項１記載の誘電体
薄膜形成用スパッタリングターゲット。
【請求項４】鉛（Ｐｂ）が０．０５〜０．５モル添加さ
れ、ターゲットにおける濃度分布の精度が±０．０１モ
ル以下であることを特徴とする請求項３記載の誘電体薄
膜形成用スパッタリングターゲット。
【請求項５】一体型成形のスパッタリングターゲットで
あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記
載の誘電体薄膜形成用スパッタリングターゲット。
【請求項６】ターゲットの表面粗さ（ＲＹ）が１０μｍ
以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
１項記載の誘電体薄膜形成用スパッタリングターゲッ
ト。