JPS6229144A - スパツタリング用タ−ゲツト - Google Patents
スパツタリング用タ−ゲツトInfo
- Publication number
- JPS6229144A JPS6229144A JP16734485A JP16734485A JPS6229144A JP S6229144 A JPS6229144 A JP S6229144A JP 16734485 A JP16734485 A JP 16734485A JP 16734485 A JP16734485 A JP 16734485A JP S6229144 A JPS6229144 A JP S6229144A
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- JP
- Japan
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- phosphorus
- boron
- sputtering
- film
- target
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- Pending
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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】
（産業上の利用分野）
この発明は、表面平滑性にすぐれ、後続する半導体製造
工程により影響されない安定した高耐電圧性を示し、Ｓ
ｒ ０２絶縁膜を容易に＃成するこことができ、かつ
一段と高いスパッタリング効率を示す、石英ガラス系ス
パッタリング用ターゲットに関するものである。
工程により影響されない安定した高耐電圧性を示し、Ｓ
ｒ ０２絶縁膜を容易に＃成するこことができ、かつ
一段と高いスパッタリング効率を示す、石英ガラス系ス
パッタリング用ターゲットに関するものである。
（従来の技術）
従来、半導体製造工程における、シリコンウェーハ上に
絶縁酸化Ｈ（Ｓ ｔ Ｏ２膜）を形成する方法としては
、ウェーハ表面の熱酸化法、ＣＶＤ法およびスパッタリ
ング法などが知られているが、これらのうちでも特にス
パッタリング法は形成されるｆ４膜の基板に対する接着
力が大きく、その膜質も他の方法による場合に比べてす
ぐれているので非常に注目されている。
絶縁酸化Ｈ（Ｓ ｔ Ｏ２膜）を形成する方法としては
、ウェーハ表面の熱酸化法、ＣＶＤ法およびスパッタリ
ング法などが知られているが、これらのうちでも特にス
パッタリング法は形成されるｆ４膜の基板に対する接着
力が大きく、その膜質も他の方法による場合に比べてす
ぐれているので非常に注目されている。
しかして、スパッタリング法によりＳ ｉ Ｏ２絶縁膜
を形成する際、このＳ ｉ Ｏ２絶縁膜中にリンをドー
プすると、シリコンウェーハ中の有害なナトリウム、カ
リウム等のアルカリ元素がリンにより固定化されること
から、このリンドープ手段としてシリコンウェーハおよ
びターゲット（石英ガラス）がセットされているスパッ
タリング９２１中の雰囲気にリン化合物（ＰＨ３等）の
ガスを共存させてスパッタリングを行う方法が提案され
ている。
を形成する際、このＳ ｉ Ｏ２絶縁膜中にリンをドー
プすると、シリコンウェーハ中の有害なナトリウム、カ
リウム等のアルカリ元素がリンにより固定化されること
から、このリンドープ手段としてシリコンウェーハおよ
びターゲット（石英ガラス）がセットされているスパッ
タリング９２１中の雰囲気にリン化合物（ＰＨ３等）の
ガスを共存させてスパッタリングを行う方法が提案され
ている。
しかし、このリン化合物のガスを共存させる方法の場合
１反応源度、生成速度、雰囲気中のリン化合物ガスの濃
度およびその分布等コントロール困難な安置が多く存在
するため、薄膜中におけるリンドープ量の一定化、均一
化が行われ難く、またこのような難しい問題のためにＳ
ｌ ０２絶縁膜の生成速度を大きくすることはきわめ
て困難である。他方また石英ガラスからのスパッタリン
グによる薄膜（Ｓ ｓ Ｏ２絶縁膜）形成は必ずしも容
易ではなく、高度の品質、産業性が要求される観点から
、 １）良好な表面平滑性を有するＳ ｔ Ｏ２膜の形成が
難しく、ピンホールをともなうことがある。
１反応源度、生成速度、雰囲気中のリン化合物ガスの濃
度およびその分布等コントロール困難な安置が多く存在
するため、薄膜中におけるリンドープ量の一定化、均一
化が行われ難く、またこのような難しい問題のためにＳ
ｌ ０２絶縁膜の生成速度を大きくすることはきわめ
て困難である。他方また石英ガラスからのスパッタリン
グによる薄膜（Ｓ ｓ Ｏ２絶縁膜）形成は必ずしも容
易ではなく、高度の品質、産業性が要求される観点から
、 １）良好な表面平滑性を有するＳ ｔ Ｏ２膜の形成が
難しく、ピンホールをともなうことがある。
ｉｉ） Ｎａ、に等の有害元素混入によるトラブルが
生じ易く、絶縁膜としての耐電圧特性が低下する。
生じ易く、絶縁膜としての耐電圧特性が低下する。
１ｉｉ） 絶縁膜生成速度が比較的遅い（生産性がよ
くない）、という技術上の問題点が存在する。
くない）、という技術上の問題点が存在する。
（発明の構成および効果）
本発明者らは、従来のかかる不利１問題点を解決し、さ
らに絶縁膜の品質向１−１耐電圧性向上、スパッタリン
グ作業性の向上等を［１的として、スパッタリング用石
英製ターゲット材料について種々研究を重ねた結果、ス
パッタリングのための石英ガラスターゲットとして、リ
ンおよび／またはホウ素を所定濃度含有させたものを使
用すれば、かかる目的がきわめて有利に達成され１表面
平滑性にすぐれた。かつ安定した高耐電圧性のりん（ま
たはホウ素）ドープＳ Ｉ Ｏ２絶縁膜が容易に形成さ
れること、およびスパッタリング作ｌ性（効りが改善さ
れることを確認して本発明を完成した。
らに絶縁膜の品質向１−１耐電圧性向上、スパッタリン
グ作業性の向上等を［１的として、スパッタリング用石
英製ターゲット材料について種々研究を重ねた結果、ス
パッタリングのための石英ガラスターゲットとして、リ
ンおよび／またはホウ素を所定濃度含有させたものを使
用すれば、かかる目的がきわめて有利に達成され１表面
平滑性にすぐれた。かつ安定した高耐電圧性のりん（ま
たはホウ素）ドープＳ Ｉ Ｏ２絶縁膜が容易に形成さ
れること、およびスパッタリング作ｌ性（効りが改善さ
れることを確認して本発明を完成した。
以下本発明の内容をさらに詳しく説明する。
木発す１にかかわる石英ガラス系ターゲットは、リンお
よび／またはホウ素を所定濃度含む均一組成のものとし
て提供されるのであるが、このようなターゲットの製造
方法としては、主原料としての揮発性けい素化合物たと
えば５ｉＣＪＩ ＳｉＨ４、Ｓ １ （ＯＲ） ４
（ここにＲはメチル基、エチル基などのアルキル基）
に、揮発性のリン化合物、ホウ素化合物を必要量混合し
たガス状混合物を、醸水素炎中で酸化分解してガラス微
粒子を堆積させ（スート状）、このスート状体を加熱溶
解してガラス化することにより、リンおよび／またはホ
ウ素が所定濃度含有された石英ガラス系ターゲットが得
られる。なお、−１−記リン化合物としてはＰＨ３゜Ｐ
ＯＣλ ＰＣＣ５０が、またホウ素化合物と３ ゛ してはＢ Ｆ Ｂ ＣＩ Ｂ Ｂ ｒ ３ 、
Ｂ （ＯＲ） ３３ ゛ ３ ゛ 等がそれぞれ例示される。
よび／またはホウ素を所定濃度含む均一組成のものとし
て提供されるのであるが、このようなターゲットの製造
方法としては、主原料としての揮発性けい素化合物たと
えば５ｉＣＪＩ ＳｉＨ４、Ｓ １ （ＯＲ） ４
（ここにＲはメチル基、エチル基などのアルキル基）
に、揮発性のリン化合物、ホウ素化合物を必要量混合し
たガス状混合物を、醸水素炎中で酸化分解してガラス微
粒子を堆積させ（スート状）、このスート状体を加熱溶
解してガラス化することにより、リンおよび／またはホ
ウ素が所定濃度含有された石英ガラス系ターゲットが得
られる。なお、−１−記リン化合物としてはＰＨ３゜Ｐ
ＯＣλ ＰＣＣ５０が、またホウ素化合物と３ ゛ してはＢ Ｆ Ｂ ＣＩ Ｂ Ｂ ｒ ３ 、
Ｂ （ＯＲ） ３３ ゛ ３ ゛ 等がそれぞれ例示される。
ト記合成法によれば、原料の精製をあらかじめト分に行
うことができるので、ウラン元素やアルカリ金属等の有
害な成分を含まない、きわめて理想的な石英ガラス系タ
ーゲットが得られる。
うことができるので、ウラン元素やアルカリ金属等の有
害な成分を含まない、きわめて理想的な石英ガラス系タ
ーゲットが得られる。
本発明の目的を達成するうえで望ましいリンのドープ量
は酸化物として０．０１重量％以上、特には０．５１ｔ
ｉ１％以■二であり、またホウ素の場合には酸化物とし
て０．１重量％以上特には１重量％以上である。なおこ
れらリンまたはホウ素のドープ量が多くなりすぎると、
絶縁膜の耐熱性が低くなりＡターン回路がくずれシャー
プな回路が形成されなくなるので、リンの場合で酸化物
として１５重量％まで特には１０重量％までとすること
が望ましく、またホウ素では酸化物として２０重艮％ま
で、特には１５重鷲％までとすることが望ましい。
は酸化物として０．０１重量％以上、特には０．５１ｔ
ｉ１％以■二であり、またホウ素の場合には酸化物とし
て０．１重量％以上特には１重量％以上である。なおこ
れらリンまたはホウ素のドープ量が多くなりすぎると、
絶縁膜の耐熱性が低くなりＡターン回路がくずれシャー
プな回路が形成されなくなるので、リンの場合で酸化物
として１５重量％まで特には１０重量％までとすること
が望ましく、またホウ素では酸化物として２０重艮％ま
で、特には１５重鷲％までとすることが望ましい。
このようにして得られる石英ガラス系ターゲットを使用
して通常のスパッタリング操作を行うことにより１表面
上滑性にすぐれたピンホールのないＳ ｉ Ｏ２絶縁膜
が得られるので、絶縁特性が向上されるのみならず、半
導体製造工程においてこのＳｉＯ２絶縁膜上へのＰＩ膜
積層工程（エビタキシャル工程）が容易となる。
して通常のスパッタリング操作を行うことにより１表面
上滑性にすぐれたピンホールのないＳ ｉ Ｏ２絶縁膜
が得られるので、絶縁特性が向上されるのみならず、半
導体製造工程においてこのＳｉＯ２絶縁膜上へのＰＩ膜
積層工程（エビタキシャル工程）が容易となる。
従来のスパッタリング時にその雰囲気にリン化合物のガ
スを共存させる方法では、操作が面倒であるのみならず
このようなすぐれたＳ ｉｏ ２絶縁膜を形成させるこ
とがなかなか難しく、前記種々の困難を免れることはで
きなかった。
スを共存させる方法では、操作が面倒であるのみならず
このようなすぐれたＳ ｉｏ ２絶縁膜を形成させるこ
とがなかなか難しく、前記種々の困難を免れることはで
きなかった。
また本発明により形成されるＳ ｓ ０２ ’Ｉ’Ａに
は。
は。
リンまたはホウ素が一定した濃度でドープされているの
で、たとえば他の工程からナトリウムなどのアルカリ金
属が混入した場合でも該ドープ元素の有効なゲッタリン
グ効果により、膜の耐電圧特性が低下するようなことは
ない、すなわち、このＳ Ｉ Ｏ２膜は後続する工程に
おいて影響され難い安定した絶縁特性を示す。
で、たとえば他の工程からナトリウムなどのアルカリ金
属が混入した場合でも該ドープ元素の有効なゲッタリン
グ効果により、膜の耐電圧特性が低下するようなことは
ない、すなわち、このＳ Ｉ Ｏ２膜は後続する工程に
おいて影響され難い安定した絶縁特性を示す。
他方またピンホール等のないＳ １０２膜が形成される
ことから、このＳ ｉＯ２膜の厚さをうす〈維持するこ
とが可能となり、後のエビタキシャル工程も容易となり
（すなわち、ＣＯ農ｐｅｎｓａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓ
ｓの不要化） 、Ｓ ｉ０２ターゲット材の消″＊ｉも
少量ですみ、加えて膜の生産性にすぐれているので、コ
ストの低減化がはかられる。
ことから、このＳ ｉＯ２膜の厚さをうす〈維持するこ
とが可能となり、後のエビタキシャル工程も容易となり
（すなわち、ＣＯ農ｐｅｎｓａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓ
ｓの不要化） 、Ｓ ｉ０２ターゲット材の消″＊ｉも
少量ですみ、加えて膜の生産性にすぐれているので、コ
ストの低減化がはかられる。
次に具体的実施例をあげて説明する。
実施例１
８重量％のリン含有石英ターゲットおよびリン無含有石
英ターゲットの２種類を用いてスノ＜ツタリング法によ
り、同一条件で第１図のような耐電圧テストパターンを
作成しこの２種のターゲットのｔｉｌｌ電圧特性を比較
した。
英ターゲットの２種類を用いてスノ＜ツタリング法によ
り、同一条件で第１図のような耐電圧テストパターンを
作成しこの２種のターゲットのｔｉｌｌ電圧特性を比較
した。
第１図においてｌは石英ターゲットのチップ。
２はスパッタリングされたＳ ｉＯ２絶縁膜、３はアル
ミ蒸着膜であって、３を上部電極、石英チップ１を下部
電極としたものである。
ミ蒸着膜であって、３を上部電極、石英チップ１を下部
電極としたものである。
両ターゲットを用いて作成した絶縁ＩｇＩ３の厚さはと
もに３０００＾である。このようにして作成した耐電圧
用テストパターンを用いて、電極間に直ｆ＆電圧を徐々
に増大させ電極間のリーク電流を測定した結果は第２図
に示すとおりである。
もに３０００＾である。このようにして作成した耐電圧
用テストパターンを用いて、電極間に直ｆ＆電圧を徐々
に増大させ電極間のリーク電流を測定した結果は第２図
に示すとおりである。
また、その絶縁Ｓ ｉ Ｏ２膜質状態（平滑性）を顕微
鏡観察により目視評価で比較すると第１表のとおりであ
った。
鏡観察により目視評価で比較すると第１表のとおりであ
った。
第１表
」二記結果のとおり、絶縁Ｓ ｉＯ２膜と耐電圧特性に
は、相関量性が見られ、膜質が良好なほど耐電圧特性も
優れた結果を示している。そして本発明による８重量％
リン含有石英をスパッタリングターゲットに用いて作成
した絶縁膜は、リン無含有石英をスパッタリングターゲ
ットに用いて作成した絶縁膜と比較し、数値的に約２倍
程度、優れた値を示し、かつ現在の一般的Ｓ ｒ ０２
絶縁膜作成方法である０２熱酸化膜に比べてもさらに優
れた耐電圧特性（絶縁特性）および膜質（平滑性）を有
することが確認された。
は、相関量性が見られ、膜質が良好なほど耐電圧特性も
優れた結果を示している。そして本発明による８重量％
リン含有石英をスパッタリングターゲットに用いて作成
した絶縁膜は、リン無含有石英をスパッタリングターゲ
ットに用いて作成した絶縁膜と比較し、数値的に約２倍
程度、優れた値を示し、かつ現在の一般的Ｓ ｒ ０２
絶縁膜作成方法である０２熱酸化膜に比べてもさらに優
れた耐電圧特性（絶縁特性）および膜質（平滑性）を有
することが確認された。
なお、上記８重量％リン含有石英の代りに４重量％リン
含有石英をスパッタリンゲタ〜ゲｙ ）に用いて絶縁膜
を作成したところ、きわめてすぐれた結果が得られた。
含有石英をスパッタリンゲタ〜ゲｙ ）に用いて絶縁膜
を作成したところ、きわめてすぐれた結果が得られた。
別法としてリン無含有石英のスパッタリングターゲット
として、雰囲気にホスフィンを同伴させ、反応性スパッ
タリングを試みたが、上記と同等のスパッタリング条件
においては、生成Ｓ ｉ ０２膜の表面状態もムラがあ
り、また耐電圧特性（絶縁性）も大きくバラツキ安定し
たイ４が得られなかったので図には表示しなかった。
として、雰囲気にホスフィンを同伴させ、反応性スパッ
タリングを試みたが、上記と同等のスパッタリング条件
においては、生成Ｓ ｉ ０２膜の表面状態もムラがあ
り、また耐電圧特性（絶縁性）も大きくバラツキ安定し
たイ４が得られなかったので図には表示しなかった。
実施例２
本発明の８重量％リン含有石英ターゲットおよびリン無
含有石英ターゲットの２種類を用いて実施例１と同様の
テストパターンを作成するがその絶縁Ｓ ｉＯ２Ｗ２作
成の際故意にＮａイオンによる汚染を与えて、前項と同
様に絶縁特性を比較した結果を第３図に示した。
含有石英ターゲットの２種類を用いて実施例１と同様の
テストパターンを作成するがその絶縁Ｓ ｉＯ２Ｗ２作
成の際故意にＮａイオンによる汚染を与えて、前項と同
様に絶縁特性を比較した結果を第３図に示した。
図に示すようにアルカリ金属（Ｎａ）の汚染があると含
有Ｓ ｉＯ２膜の絶縁特性は極めて悪化するが本発明の
８重量％リン含有石英スパ７タ膜の場合は、含有される
リンのアルカリ・ゲッタリング効果により、その絶縁特
性は良好に保持されている。すなわち本発明のリン含有
石英をスパッタリングターゲツト材に用いて絶縁膜を作
成すれば半導体製造工程中のアルカリ汚染による特性変
化、悪化を心配することなく半導体製造工程を進行でき
ることが期待される。
有Ｓ ｉＯ２膜の絶縁特性は極めて悪化するが本発明の
８重量％リン含有石英スパ７タ膜の場合は、含有される
リンのアルカリ・ゲッタリング効果により、その絶縁特
性は良好に保持されている。すなわち本発明のリン含有
石英をスパッタリングターゲツト材に用いて絶縁膜を作
成すれば半導体製造工程中のアルカリ汚染による特性変
化、悪化を心配することなく半導体製造工程を進行でき
ることが期待される。
実施例３
本発明の８重量％リン含有石英ターゲットおよびリン無
含有石英ターゲットの２種類を用いて実施例１に述べた
ものと同様のテストパターンを作成するが、その絶縁Ｓ
１０２ ＩＩの！１層をｉｏｏ。
含有石英ターゲットの２種類を用いて実施例１に述べた
ものと同様のテストパターンを作成するが、その絶縁Ｓ
１０２ ＩＩの！１層をｉｏｏ。
λ、ｘｓｏｏｉ、２０００λ、 ３ｏｏｏＡに変化させ
てそれぞれ作成し、それらの耐電圧特性を比較した。
てそれぞれ作成し、それらの耐電圧特性を比較した。
第４図に示すように絶縁膜のＩ！１ｙｆＩは２０００Ａ
を越えれば、はぼその組成の膜の耐電圧特性は得られる
。また、１５００ｉの膜層においても０２熱酸化膜と同
等の耐電圧特性を示すことから、これまでスパッタリン
グ法の欠点であった１時間的Ｓ ｉＯ２消費軟に基づく
生産性の悪さは本発明の８玉量％リン含有にをスパッタ
リングターゲツト材として使用することにより解消され
ることがわかる。
を越えれば、はぼその組成の膜の耐電圧特性は得られる
。また、１５００ｉの膜層においても０２熱酸化膜と同
等の耐電圧特性を示すことから、これまでスパッタリン
グ法の欠点であった１時間的Ｓ ｉＯ２消費軟に基づく
生産性の悪さは本発明の８玉量％リン含有にをスパッタ
リングターゲツト材として使用することにより解消され
ることがわかる。
実施例４
８％ホウ素含有石英ターゲットおよびリン無含有石英タ
ーゲットの２種類を用いて実施例１に述べたものと同様
のテストパターンを作成し、その膜質（上滑性）および
耐電圧特性を比較した。
ーゲットの２種類を用いて実施例１に述べたものと同様
のテストパターンを作成し、その膜質（上滑性）および
耐電圧特性を比較した。
第５図に示すように本発明による８重量％ホウ素含有石
英をスパッタリングターゲットに用いて作成した絶縁Ｓ
ｉ Ｏ２膜は、リン無含有石英をスパッタリングター
ゲットに用いて作成した絶縁Ｓ ｉＯ２膜に比較して、
良好な耐電圧特性を示し、顕微鏡観察によって絶縁膜質
（平滑性）も優れていることが確認された。
英をスパッタリングターゲットに用いて作成した絶縁Ｓ
ｉ Ｏ２膜は、リン無含有石英をスパッタリングター
ゲットに用いて作成した絶縁Ｓ ｉＯ２膜に比較して、
良好な耐電圧特性を示し、顕微鏡観察によって絶縁膜質
（平滑性）も優れていることが確認された。
第１図は１本発明のスパッタリング用ターゲットのテス
トに用いる耐電圧用テストパターンの斜視図、第２図〜
第５図は本発明の実施例、比較例におけるターゲットの
耐電圧特性を、印加電圧とリーク電流の関係で示す曲線
図である。 特許出願人 信越石英株式会社 ［二 代理人拳弁理士 山 本 亮 −；（。 第１図
トに用いる耐電圧用テストパターンの斜視図、第２図〜
第５図は本発明の実施例、比較例におけるターゲットの
耐電圧特性を、印加電圧とリーク電流の関係で示す曲線
図である。 特許出願人 信越石英株式会社 ［二 代理人拳弁理士 山 本 亮 −；（。 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）リンおよび／またはホウ素を含有させた石英ガラス
系スパッタリング用ターゲット ２）リンを酸化物として０．０１〜１５重量％含有させ
た石英ガラスからなる特許請求の範囲第１項記載のスパ
ッタリング用ターゲット ３）ホウ素を酸化物として０．１〜２０重量％含有させ
た石英ガラスからなる特許請求の範囲第１項記載のスパ
ッタリング用ターゲット
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16734485A JPS6229144A (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | スパツタリング用タ−ゲツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16734485A JPS6229144A (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | スパツタリング用タ−ゲツト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6229144A true JPS6229144A (ja) | 1987-02-07 |
Family
ID=15847986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16734485A Pending JPS6229144A (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | スパツタリング用タ−ゲツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6229144A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55125634A (en) * | 1979-03-23 | 1980-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | Production of silicon dioxide film |
| JPS5723231A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-06 | Nippon Denso Co Ltd | Formation of thin film |
| JPS6081840A (ja) * | 1983-10-11 | 1985-05-09 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1985
- 1985-07-29 JP JP16734485A patent/JPS6229144A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55125634A (en) * | 1979-03-23 | 1980-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | Production of silicon dioxide film |
| JPS5723231A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-06 | Nippon Denso Co Ltd | Formation of thin film |
| JPS6081840A (ja) * | 1983-10-11 | 1985-05-09 | Nec Corp | 半導体装置 |
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