JP2000063971A - 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

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JP2000063971A
JP2000063971A JP10233158A JP23315898A JP2000063971A JP 2000063971 A JP2000063971 A JP 2000063971A JP 10233158 A JP10233158 A JP 10233158A JP 23315898 A JP23315898 A JP 23315898A JP 2000063971 A JP2000063971 A JP 2000063971A
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JP
Japan
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alloy
sputtering target
mass
compound
target
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JP10233158A
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English (en)
Inventor
Shiyouriyuu Son
正龍 孫
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Tokyo Tungsten Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Tungsten Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタリングにおいて、薄膜形成の際に生
じるヒロック発生が少なく、エッチングによるパターン
の加工性に優れるとともに、バリアメタルを必要としな
いMo又はWを添加したAl合金からなるスパッタリン
グターゲットとその製造方法とを提供すること。 【解決手段】 アルミニウム(Al)に、3〜10質量
%のMo又はWを添加した高融点金属アルミニウム合金
からなるスパッタリングターゲットであって、前記高融
点金属アルミニウム合金は、Mo−Al合金又はW−A
l合金からなり、酸素含有量100ppm以下であり、
前記Mo−Alは、MoAl12,MoAl5 ,及びMo
Al4 金属間化合物の内の少なくとも一種の化合物を有
し、前記W−Al合金は、WAl12,WAl5 ,及びW
Al4 の内の少なくとも一種の化合物を有し、前記化合
物は、ガラス破片状に均一に分散し、質量密度比99%
以上である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス及
び液晶表示デバイスの配線材料として、アルミニウム
(Al)にモリブデン(Mo)またはW(タングステ
ン)等の高融点金属を3質量%以上10質量%以下添加
したMo−Al又はW−Al合金からなるのスパッタリ
ングターゲットとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子デバイス等において、例え
ば、半導体デバイスの高集積化及び液晶表示デバイスの
大型化に伴う配線幅は、細線化になる傾向にある。これ
まで配線材料には、主にAl(アルミニウム)合金が用
いられている。
【0003】しかし、配線内の電流密度の増加(配線温
度の上昇)により配線寿命の劣化が生じる問題やAl配
線内には常に応力が存在し、電流が流れなくても400
K程度の温度で長時間保持するだけでAlの結晶粒界を
通じた拡散によりボイドまたはヒロックが生じる問題が
指摘されている。この不良対策としては銅(Cu)を始
めチタン(Ti),マグネシウム(Mg),錫(S
n),パラジウム(Pd)等の金属添加が提案されてい
る。このうち、Cu配線の実用化にはエッチング困難で
Cuが酸化しやすく、さらに酸化膜への拡散係数が大き
いためバリアメタルが必要となる等課題が多く、その他
の添加金属についても上述した不良対策として問題解決
までには、達していないことが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、バリアメタルを
必要としない配線材料としては、熱処理で粒界に均一に
凝集しやすく、一旦粒界に凝集したらそこに固定されて
エレクトロマイグレーションによる電子流によっても容
易に拡散しない特性を持つMoやWをAlに添加するこ
とが有効であることの知見を得た。
【0005】そこで、本発明の一般的な技術的課題は、
上記問題発生の少ないMo−AlおよびW−Al合金ス
パッタリングターゲットの新しい素材を開発し提供する
ことにある。
【0006】また、本発明の特別の技術的課題は、スパ
ッタリングにおいて、薄膜形成の際に生じるヒロック発
生が少なく、エッチングによるパターンの加工性に優れ
るとともに、バリアメタルを必要としないMo又はWを
添加したAl合金からなるスパッタリングターゲットと
その製造方法とを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、バリアメ
タルを必要としない配線材料として、MoまたはWをど
の程度範囲に添加すれば良いか検討した結果、まず配線
の電気抵抗値は10μΩcm程度であれば良いという知
見を得た。電気抵抗値10μΩcm程度にするにはMo
またはWを3〜10質量%(重量%)添加すればよいこ
とがわかった。
【0008】高融点金属であるMoあるいはWは、Al
との金属間化合物を生成しやすく、硬くて脆い性質があ
るが、熱に対して安定である。微細なAl配線内にMo
またはWと、Alとの金属間化合物が生成、分散するこ
とによってAlのエレクトロマイグレーションに対する
バリア役割を果たすことができれば、ボイドまたはヒロ
ックといった配線の不良対策として期待がよせられる。
また、エッチングによるパターンの加工性に優れている
ことの知見を得た。
【0009】これらの知見に基づいて、本発明者は、M
oまたはWを添加金属としたMo−AlあるいはW−A
l合金からなるスパッタリングターゲットを用い、薄膜
形成の際のボイドやヒロックの発生が少なく、エッチン
グによるパターンの加工性に優れ、さらにターゲット中
の酸素含有量が100ppm以下であるMo−Al及び
W−Al合金スパッタリングターゲットを得、本発明を
為すに至ったものである。
【0010】即ち、本発明によれば、アルミニウム(A
l)に、3〜10質量%のMo又はWを添加した高融点
金属アルミニウム合金からなるスパッタリングターゲッ
トであって、前記高融点金属アルミニウム合金は、Mo
−Al合金又はW−Al合金からなり、酸素含有量10
0ppm以下であり、前記Mo−Alは、MoAl12
MoAl5 ,及びMoAl4 金属間化合物の内の少なく
とも一種の化合物を有し、前記W−Al合金は、WAl
12,WAl5 ,及びWAl4 の内の少なくとも一種の化
合物を有し、前記化合物は、ガラス破片状に均一に分散
し、質量密度比99%以上であることを特徴とするスパ
ッタリングターゲットが得られる。
【0011】また、本発明によれば、前記スパッタリン
グターゲットにおいて、半導体デバイス及び液晶表示デ
バイスのMo−Al合金又はW−Al合金の配線材料の
形成に用いられることを特徴とするスパッタリングター
ゲットが得られる。
【0012】また、本発明によれば、前記スパッタリン
グターゲットを製造する方法であって、Mo又はWの棒
材又はMo又はWの粉末からなる高融点金属材料とAl
インゴットを用いて、真空溶解法によって前記スパッタ
リングターゲットを製造するスパッタリングターゲット
の製造方法が得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【0014】本発明においては、Al合金ターゲットの
製造において、純度99.99%以上のAlインゴット
と、純度99.9%以上のMo又はWの粉末又は棒を用
いた。
【0015】また、電子デバイス等に悪影響を及ぼす放
射性元素,アルカリ金属等の不純物含有量を極力低減し
たものが好ましく、溶解過程で不純物として生ずる酸化
物は除去する必要がある。
【0016】ターゲットの作製は、MoあるいはW棒
と、Alインゴットを原料とする場合とMoあるいはW
粉末とAlインゴットを原料とする場合がある。真空溶
解法で得たMo−Al合金は冷間圧延,冷間鍛造,及び
熱処理を施すことによってガラス破片状の金属間化合物
を均一に分散させること、質量密度比99%以上で、酸
素含有量は100ppm以下にすることが可能である。
【0017】以下、本発明の実施の形態によるターゲッ
トの製造について具体的に説明する。
【0018】(第1の実施の形態)水素雰囲気で還元し
たMo棒、直径φ1mm×長さL50mmを8質量%に
なるよう金型の底面にセットし、減圧アルゴン雰囲気下
でAlインゴット(99.99%)を真空溶解しMo−
A1合金のバルクを得て熱処理を行った。
【0019】このMo−A1合金バルクを冷間鍛造後、
再度真空溶解を行って得たMo−A1バルクは冷間圧
延、熱処理を施し一種類以上からなる金属間化合物がガ
ラス破片状に均一に分散し、質量密度比が99.5%
で、酸素含有量が91ppmであるMo−Al合金ター
ゲット用素材を得た。
【0020】同Mo−Al合金はφ102(4'')mm
×T10mmに仕上げターゲットとし、マグネトロンス
パッタで基板に蒸着しターゲット組成とスパッタ膜との
組成比を調べたところ差異はなく、電気抵抗値も8μΩ
cmになった。
【0021】(第2の実施の形態)水素雰囲気で還元し
たMo粉末、粒径4μm(Fsss)をAlインゴット
円板積層の間に8質量%になるよう装入セットし、減圧
アルゴン雰囲気下で真空溶解しMo−Al合金のバルク
を得た。
【0022】このMo−Al合金バルクを冷間鍛造後、
再度真空溶解を行い、冷間圧延、熱処理を施し一種類以
上からなる金属間化合物がガラス破片状に均一に分散
し、質量密度比が99.2%で、酸素含有量が88pp
mであるMo−Al合金ターゲット用素材を得た。
【0023】同Mo−Al合金はφ102(4'')×T
10mmに仕上げターゲットとし、マグネトロンスパッ
ターで基板に蒸着しターゲット組成とスパッタ膜との組
成比を調べたところ差異はなく、電気抵抗値も10μΩ
cmになった。
【0024】(第3の実施の形態)水素雰囲気で還元し
たW棒、直径φ1mm×長さL5mm、を8質量%にな
るよう金型の底面にセットし、減圧アルゴン雰囲気下で
Alインゴット(純度99.99%)を真空溶解しW−
Al合金バルクを得て熱処理を行った。
【0025】このW−A1合金バルクを冷間鍛造後、再
度真空溶解を行って得たW−Al合金バルクは冷間圧
延、熱処理を施し一種類以上からなる金属問化合物がガ
ラス破月状に均一に分散し、質量密度比が99.6%
で、酸素含有量が75ppmであるW−Al合金ターゲ
ット用素材を得た。
【0026】同W−Al合金はφ102(4'')mm×
T10mmに仕上げターゲットとし、マグネトロンスパ
ッターで基板に蒸着しターゲット組成とスパッタ膜との
組成比を調べたところ差異はなく、電気抵抗値も10μ
Ωcmになった。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、半導体デバイス及び液晶表示デバイスのAl配線内
にMoまたはWを3〜10質量%以下添加することによ
って、主要製造工程であるエッチングによるパターンの
加工性に優れたMo−AlおよびW−AI合金スパッタ
リングターゲットを製造することができ、今後のA1合
金ターゲットへの要求に対応することができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/285 301 H01L 21/285 301R

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム(Al)に、3〜10質量
    %のMo又はWを添加した高融点金属アルミニウム合金
    からなるスパッタリングターゲットであって、前記高融
    点金属アルミニウム合金は、Mo−Al合金又はW−A
    l合金からなり、酸素含有量100ppm以下であり、 前記Mo−Alは、MoAl12,MoAl5 ,及びMo
    Al4 金属間化合物の内の少なくとも一種の化合物を有
    し、 前記W−Al合金は、WAl12,WAl5 ,及びWAl
    4 の内の少なくとも一種の化合物を有し、 前記化合物は、ガラス破片状に均一に分散し、質量密度
    比99%以上であることを特徴とするスパッタリングタ
    ーゲット。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のスパッタリングターゲッ
    トにおいて、半導体デバイス及び液晶表示デバイスのM
    o−Al合金又はW−Al合金の配線材料の形成に用い
    られることを特徴とするスパッタリングターゲット。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のスパッタリングターゲッ
    トを製造する方法であって、Mo又はWの棒材又はMo
    又はWの粉末からなる高融点金属材料とAlインゴット
    を用いて、真空溶解法によって前記スパッタリングター
    ゲットを製造するスパッタリングターゲットの製造方
    法。
JP10233158A 1998-08-19 1998-08-19 スパッタリングターゲット Pending JP2000063971A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8458811B2 (en) 2010-03-25 2013-06-04 The Governors Of The University Of Alberta Micro/nano devices fabricated from Cu-Hf thin films
WO2016025968A1 (de) 2014-08-20 2016-02-25 Plansee Se Metallisierung für ein dünnschichtbauelement, verfahren zu deren herstellung und sputtering target

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8458811B2 (en) 2010-03-25 2013-06-04 The Governors Of The University Of Alberta Micro/nano devices fabricated from Cu-Hf thin films
WO2016025968A1 (de) 2014-08-20 2016-02-25 Plansee Se Metallisierung für ein dünnschichtbauelement, verfahren zu deren herstellung und sputtering target
US11047038B2 (en) 2014-08-20 2021-06-29 Plansee Se Metallization for a thin-film component, process for the production thereof and sputtering target

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