JP2001003164A - 高速成膜しても割れが発生することのない高誘電体膜形成用スパッタリングターゲット - Google Patents
高速成膜しても割れが発生することのない高誘電体膜形成用スパッタリングターゲットInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スパッタリング時に割れが発生することの少
ない高誘電体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】 Ba、SrおよびTiの複合酸化物の焼
結体からなる高誘電体膜形成用スパッタリングターゲッ
トにおいて、ターゲットの厚さを0.4〜3mmの範囲
内に限定することを特徴とする。
ない高誘電体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】 Ba、SrおよびTiの複合酸化物の焼
結体からなる高誘電体膜形成用スパッタリングターゲッ
トにおいて、ターゲットの厚さを0.4〜3mmの範囲
内に限定することを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、IC等の半導体
素子におけるキャパシタ用膜をスパッタリングにより高
速成膜するに際して割れ発生がないBaおよびTiの複
合酸化物焼結体、SrおよびTiの複合酸化物焼結体ま
たはBa、SrおよびTiの複合酸化物焼結体からなる
高誘電体膜形成用スパッタリングターゲットに関するも
のである。
素子におけるキャパシタ用膜をスパッタリングにより高
速成膜するに際して割れ発生がないBaおよびTiの複
合酸化物焼結体、SrおよびTiの複合酸化物焼結体ま
たはBa、SrおよびTiの複合酸化物焼結体からなる
高誘電体膜形成用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】一般に、IC等の半導体素子に用いるキ
ャパシタ用膜として、ペロブスカイト構造を有しBaお
よびTiの複合酸化物、SrおよびTiの複合酸化物、
またはBa、SrおよびTiの複合酸化物(以下、これ
らをBST複合酸化物と総称する)からなる高誘電体膜
を使用することが知られており、かかる高誘電体膜はB
ST複合酸化物焼結体からなる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ことも知られてい
る。
ャパシタ用膜として、ペロブスカイト構造を有しBaお
よびTiの複合酸化物、SrおよびTiの複合酸化物、
またはBa、SrおよびTiの複合酸化物(以下、これ
らをBST複合酸化物と総称する)からなる高誘電体膜
を使用することが知られており、かかる高誘電体膜はB
ST複合酸化物焼結体からなる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ことも知られてい
る。
【0003】前記BST複合酸化物焼結体は、まず原料
粉末のBaCO3 粉末、SrCO3粉末およびTiO2
粉末を用意し、これら原料粉末を所定の割合に配合し、
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、大気雰囲気中、温度:1200〜135
0℃、3〜10時間保持の条件で焼成し、得られた焼成
体をボールミルで粉砕することによりBST複合酸化物
粉末を作製し、これらBST複合酸化物粉末を真空度:
1×10-4〜5×10-2Torr、荷重:50〜200
kg/cm2 、温度:1250〜1350℃、1〜5時
間保持の条件でホットプレスすることにより作製する。
粉末のBaCO3 粉末、SrCO3粉末およびTiO2
粉末を用意し、これら原料粉末を所定の割合に配合し、
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、大気雰囲気中、温度:1200〜135
0℃、3〜10時間保持の条件で焼成し、得られた焼成
体をボールミルで粉砕することによりBST複合酸化物
粉末を作製し、これらBST複合酸化物粉末を真空度:
1×10-4〜5×10-2Torr、荷重:50〜200
kg/cm2 、温度:1250〜1350℃、1〜5時
間保持の条件でホットプレスすることにより作製する。
【0004】このようにして得られたBST複合酸化物
焼結体は、通常、密度比:95%以上(すなわち95〜
100%)を有しており、これを回転砥石により表面研
削することにより、直径:250〜400mm、厚さ:
5〜10mmを有する寸法に仕上げ、スパッタリングタ
ーゲットとして使用していた。特に、近年、パッタリン
グの作業効率を上げて製造コストを削減するために、タ
ーゲットの厚さを大きくして作業中におけるターゲット
の交換回数を減らし、さらに一回のスパッタにより大量
の成膜を行うために、ターゲットはますます大型化する
傾向にあり、直径:500mmもの大きなターゲットの
試作が行われている。
焼結体は、通常、密度比:95%以上(すなわち95〜
100%)を有しており、これを回転砥石により表面研
削することにより、直径:250〜400mm、厚さ:
5〜10mmを有する寸法に仕上げ、スパッタリングタ
ーゲットとして使用していた。特に、近年、パッタリン
グの作業効率を上げて製造コストを削減するために、タ
ーゲットの厚さを大きくして作業中におけるターゲット
の交換回数を減らし、さらに一回のスパッタにより大量
の成膜を行うために、ターゲットはますます大型化する
傾向にあり、直径:500mmもの大きなターゲットの
試作が行われている。
【0005】これらターゲットは、水冷銅板にIn−S
nハンダでろう付けされ、スパッタリングターゲット装
置にセットされ、ターゲット側の雰囲気を真空雰囲気に
してスパッタリングすることによりペロブスカイト構造
を有するBST複合酸化物からなる高誘電体膜を形成し
ている。
nハンダでろう付けされ、スパッタリングターゲット装
置にセットされ、ターゲット側の雰囲気を真空雰囲気に
してスパッタリングすることによりペロブスカイト構造
を有するBST複合酸化物からなる高誘電体膜を形成し
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子のコ
ストダウンのためにBST複合酸化物からなる高誘電体
膜を一層高速で成膜することが求められており、そのた
めに、一層高出力でスパッタリングする必要があるが、
従来の大型化したターゲットを用いて高速成膜すると、
スパッタリング中にターゲットに割れが発生するという
問題点があった。
ストダウンのためにBST複合酸化物からなる高誘電体
膜を一層高速で成膜することが求められており、そのた
めに、一層高出力でスパッタリングする必要があるが、
従来の大型化したターゲットを用いて高速成膜すると、
スパッタリング中にターゲットに割れが発生するという
問題点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
高速成膜しても割れが発生することのないBST複合酸
化物焼結体からなる高誘電体膜形成用スパッタリングタ
ーゲットを開発すべく研究を行なっていたところ、BS
T複合酸化物焼結体からなるターゲットの厚さはスパッ
タリング時のターゲットの割れ発生に大きな影響を及ぼ
し、BST複合酸化物焼結体からなる高誘電体膜形成用
スパッタリングターゲットの厚さを0.4〜3mmの範
囲内にすると高速成膜してもターゲットの割れの発生は
ない、という知見を得たのである。
高速成膜しても割れが発生することのないBST複合酸
化物焼結体からなる高誘電体膜形成用スパッタリングタ
ーゲットを開発すべく研究を行なっていたところ、BS
T複合酸化物焼結体からなるターゲットの厚さはスパッ
タリング時のターゲットの割れ発生に大きな影響を及ぼ
し、BST複合酸化物焼結体からなる高誘電体膜形成用
スパッタリングターゲットの厚さを0.4〜3mmの範
囲内にすると高速成膜してもターゲットの割れの発生は
ない、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)BaおよびTiの複合酸化物焼
結体、SrおよびTiの複合酸化物焼結体、またはB
a、SrおよびTiの複合酸化物焼結体からなる円盤状
ターゲットにおいて、ターゲットの厚さが0.4〜3m
mである高速成膜しても割れが発生することのない高誘
電体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。
たものであって、(1)BaおよびTiの複合酸化物焼
結体、SrおよびTiの複合酸化物焼結体、またはB
a、SrおよびTiの複合酸化物焼結体からなる円盤状
ターゲットにおいて、ターゲットの厚さが0.4〜3m
mである高速成膜しても割れが発生することのない高誘
電体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。
【0009】この発明の高誘電体膜形成用スパッタリン
グターゲットの直径は従来のスパッタリングターゲット
の直径と同じく250〜400mmであって良いが、直
径の一層大きい270〜500mmを有するスパッタリ
ングターゲットに対して有効であり、さらに直径が30
0〜500mmを有するスパッタリングターゲットに対
して特に有効である。したがって、この発明は、(2)
いずれも直径:250〜500mmを有するBaおよび
Tiの複合酸化物焼結体、SrおよびTiの複合酸化物
焼結体、またはBa、SrおよびTiの複合酸化物焼結
体からなる円盤状ターゲットにおいて、ターゲットの厚
さが0.4〜3mmである高速成膜しても割れが発生す
ることのない高誘電体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。
グターゲットの直径は従来のスパッタリングターゲット
の直径と同じく250〜400mmであって良いが、直
径の一層大きい270〜500mmを有するスパッタリ
ングターゲットに対して有効であり、さらに直径が30
0〜500mmを有するスパッタリングターゲットに対
して特に有効である。したがって、この発明は、(2)
いずれも直径:250〜500mmを有するBaおよび
Tiの複合酸化物焼結体、SrおよびTiの複合酸化物
焼結体、またはBa、SrおよびTiの複合酸化物焼結
体からなる円盤状ターゲットにおいて、ターゲットの厚
さが0.4〜3mmである高速成膜しても割れが発生す
ることのない高誘電体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。
【0010】また、一般に、ターゲットの密度が大きい
ほど割れが発生しやすいが、この発明の高誘電体膜形成
用スパッタリングターゲットの密度比は95%以上(す
なわち95〜100%)であっても割れが発生しない。
したがって、この発明は、(3)いずれも密度比が95
%以上のBaおよびTiの複合酸化物焼結体、Srおよ
びTiの複合酸化物焼結体、またはBa、SrおよびT
iの複合酸化物焼結体からなる円盤状ターゲットにおい
て、ターゲットの厚さが0.4〜3mmである高速成膜
しても割れが発生することのない高誘電体膜形成用スパ
ッタリングターゲット、(4)いずれも密度比が95%
以上を有し直径:250〜500mmを有するBaおよ
びTiの複合酸化物焼結体、SrおよびTiの複合酸化
物焼結体またはBa、SrおよびTiの複合酸化物焼結
体からなる円盤状ターゲットにおいて、ターゲットの厚
さが0.4〜3mmである高速成膜しても割れが発生す
ることのない高誘電体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。
ほど割れが発生しやすいが、この発明の高誘電体膜形成
用スパッタリングターゲットの密度比は95%以上(す
なわち95〜100%)であっても割れが発生しない。
したがって、この発明は、(3)いずれも密度比が95
%以上のBaおよびTiの複合酸化物焼結体、Srおよ
びTiの複合酸化物焼結体、またはBa、SrおよびT
iの複合酸化物焼結体からなる円盤状ターゲットにおい
て、ターゲットの厚さが0.4〜3mmである高速成膜
しても割れが発生することのない高誘電体膜形成用スパ
ッタリングターゲット、(4)いずれも密度比が95%
以上を有し直径:250〜500mmを有するBaおよ
びTiの複合酸化物焼結体、SrおよびTiの複合酸化
物焼結体またはBa、SrおよびTiの複合酸化物焼結
体からなる円盤状ターゲットにおいて、ターゲットの厚
さが0.4〜3mmである高速成膜しても割れが発生す
ることのない高誘電体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。
【0011】この発明の高誘電体膜形成用スパッタリン
グターゲットの厚さが3mmを越えると高速スパッタ中
に割れが発生するので好ましくなく、一方、厚さが0.
4mm未満ではターゲットの機械加工中やハンドリング
中に破損する割合が増加するので好ましくない。したが
って、この発明の高誘電体膜形成用スパッタリングター
ゲットの厚さを0.4〜3mmに定めた。一層好ましい
厚さは0.4〜2mmである。
グターゲットの厚さが3mmを越えると高速スパッタ中
に割れが発生するので好ましくなく、一方、厚さが0.
4mm未満ではターゲットの機械加工中やハンドリング
中に破損する割合が増加するので好ましくない。したが
って、この発明の高誘電体膜形成用スパッタリングター
ゲットの厚さを0.4〜3mmに定めた。一層好ましい
厚さは0.4〜2mmである。
【0012】この発明の高誘電体膜形成用スパッタリン
グターゲットの製造方法は、平均粒径:1〜10μmの
BST複合酸化物粉末を真空度:1×10-4〜5×10
-2Torr、荷重:50〜200kg/cm2 、温度:
1250〜1350℃、1〜5時間保持の条件でホット
プレスすることにより、密度比:95%以上(すなわち
95〜100%)のBST複合酸化物からなる円盤状焼
結体を作製し、このBST複合酸化物からなる円盤状焼
結体を通常の砥石で研削して直径:250〜500m
m、厚さ:0.4〜3mmの寸法としたのち、これを塩
酸と過酸化水素水を5〜30%混合したダイヤモンドス
ラリーを用い、化学的機械研磨することにより製造する
ことができる。
グターゲットの製造方法は、平均粒径:1〜10μmの
BST複合酸化物粉末を真空度:1×10-4〜5×10
-2Torr、荷重:50〜200kg/cm2 、温度:
1250〜1350℃、1〜5時間保持の条件でホット
プレスすることにより、密度比:95%以上(すなわち
95〜100%)のBST複合酸化物からなる円盤状焼
結体を作製し、このBST複合酸化物からなる円盤状焼
結体を通常の砥石で研削して直径:250〜500m
m、厚さ:0.4〜3mmの寸法としたのち、これを塩
酸と過酸化水素水を5〜30%混合したダイヤモンドス
ラリーを用い、化学的機械研磨することにより製造する
ことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】実施例 水熱合成法で製造された平均粒径が0.3μmを有する
市販のBaTiO3 粉末、SrTiO3 粉末および
(Ba0.5 ,Sr0.5 )TiO3 粉末のBST複合酸
化物粉末を用意し、これらBST複合酸化物粉末を高純
度グラファイトモールドに充填し、圧力:150Kgf
/cm2 の荷重を加え、昇温速度:5℃/min.、温
度:1300℃に加熱しながら1時間保持したのち、炉
冷の真空ホットプレスすることにより表1に示される密
度比を有するホットプレス焼結体を作製した。このホッ
トプレス焼結体を砥石により研削加工することにより表
1に示される直径および厚さを有する本発明ターゲット
1〜12、比較ターゲット1〜3および従来ターゲット
1を作製した。
市販のBaTiO3 粉末、SrTiO3 粉末および
(Ba0.5 ,Sr0.5 )TiO3 粉末のBST複合酸
化物粉末を用意し、これらBST複合酸化物粉末を高純
度グラファイトモールドに充填し、圧力:150Kgf
/cm2 の荷重を加え、昇温速度:5℃/min.、温
度:1300℃に加熱しながら1時間保持したのち、炉
冷の真空ホットプレスすることにより表1に示される密
度比を有するホットプレス焼結体を作製した。このホッ
トプレス焼結体を砥石により研削加工することにより表
1に示される直径および厚さを有する本発明ターゲット
1〜12、比較ターゲット1〜3および従来ターゲット
1を作製した。
【0014】このようにして得られた本発明ターゲット
1〜12、比較ターゲット1〜3および従来ターゲット
1をIn−Snハンダで水冷用の銅製バッキングプレー
トに接合し、高周波マグネトロンスパッタ装置にセット
し、以下の条件でスパッタしたのち、ターゲットの割れ
発生の有無を目視にて確認し、その結果を表1に示し
た。 雰囲気圧力:1Pa、 スパッタガス組成:Ar/酸素 =1/1、 成膜速度:30nm/分、 成膜時間:10時間、
1〜12、比較ターゲット1〜3および従来ターゲット
1をIn−Snハンダで水冷用の銅製バッキングプレー
トに接合し、高周波マグネトロンスパッタ装置にセット
し、以下の条件でスパッタしたのち、ターゲットの割れ
発生の有無を目視にて確認し、その結果を表1に示し
た。 雰囲気圧力:1Pa、 スパッタガス組成:Ar/酸素 =1/1、 成膜速度:30nm/分、 成膜時間:10時間、
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】表1に示される結果から、厚さが0.4
〜3mmの範囲内にある本発明ターゲット1〜12はス
パッタリング中に割れが発生することがないが、厚さが
3mmを越える比較ターゲット1〜3および従来ターゲ
ット1は割れが発生することが分かる。上述のように、
厚さが0.4〜3mmの範囲内にあるこの発明のBST
複合酸化物からなるスパッタリングターゲットは、高誘
電体膜を一層高速度で成膜してもスパッタリング中に割
れ発生がなく、半導体素子の多品種少量生産であっても
高速成膜が可能であるところから、異なった種類のBS
T複合酸化物膜を効率良く成膜できるなど優れた効果を
奏するものである。
〜3mmの範囲内にある本発明ターゲット1〜12はス
パッタリング中に割れが発生することがないが、厚さが
3mmを越える比較ターゲット1〜3および従来ターゲ
ット1は割れが発生することが分かる。上述のように、
厚さが0.4〜3mmの範囲内にあるこの発明のBST
複合酸化物からなるスパッタリングターゲットは、高誘
電体膜を一層高速度で成膜してもスパッタリング中に割
れ発生がなく、半導体素子の多品種少量生産であっても
高速成膜が可能であるところから、異なった種類のBS
T複合酸化物膜を効率良く成膜できるなど優れた効果を
奏するものである。
Claims (3)
- 【請求項1】BaおよびTiの複合酸化物焼結体、Sr
およびTiの複合酸化物焼結体、またはBa、Srおよ
びTiの複合酸化物焼結体からなる円盤状ターゲットに
おいて、 ターゲットの厚さが0.4〜3mmであることを特徴と
する高速成膜しても割れが発生することのない高誘電体
膜形成用スパッタリングターゲット。 - 【請求項2】いずれも直径:250〜500mmを有す
るBaおよびTiの複合酸化物焼結体、SrおよびTi
の複合酸化物焼結体、またはBa、SrおよびTiの複
合酸化物焼結体からなる円盤状ターゲットにおいて、 ターゲットの厚さが0.4〜3mmであることを特徴と
する高速成膜しても割れが発生することのない高誘電体
膜形成用スパッタリングターゲット。 - 【請求項3】密度比:95%以上を有することを特徴と
する請求項1または2記載の高速成膜しても割れが発生
することのない高誘電体膜形成用スパッタリングターゲ
ット
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11172203A JP2001003164A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 高速成膜しても割れが発生することのない高誘電体膜形成用スパッタリングターゲット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11172203A JP2001003164A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 高速成膜しても割れが発生することのない高誘電体膜形成用スパッタリングターゲット |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001003164A true JP2001003164A (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=15937507
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11172203A Pending JP2001003164A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 高速成膜しても割れが発生することのない高誘電体膜形成用スパッタリングターゲット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001003164A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104723186A (zh) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | 钨硅合金的机械加工方法 |
CN107471084A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-12-15 | 清华大学 | 抛光设备的抛光平面度控制方法、装置和抛光设备 |
JP2020152953A (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 三井金属鉱業株式会社 | スパッタリングターゲット材及びその製造方法並びに薄膜 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0339468A (ja) * | 1989-07-06 | 1991-02-20 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ハイドロキシアパタイト質ターゲット |
JPH1030172A (ja) * | 1996-07-16 | 1998-02-03 | Mitsubishi Materials Corp | 大型で高密度の高誘電体膜形成用スパッタリングターゲット |
JPH10176264A (ja) * | 1996-12-16 | 1998-06-30 | Hitachi Ltd | 誘電体薄膜形成用スパッタリングターゲット |
JPH10182151A (ja) * | 1996-11-01 | 1998-07-07 | Mitsubishi Materials Corp | 高誘電体膜形成用スパッタリングターゲット |
JPH10204627A (ja) * | 1997-01-21 | 1998-08-04 | Mitsubishi Materials Corp | 高誘電体膜形成用高密度スパッタリングターゲット |
-
1999
- 1999-06-18 JP JP11172203A patent/JP2001003164A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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JP2020152953A (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 三井金属鉱業株式会社 | スパッタリングターゲット材及びその製造方法並びに薄膜 |
JP7280075B2 (ja) | 2019-03-19 | 2023-05-23 | 三井金属鉱業株式会社 | スパッタリングターゲット材及びその製造方法並びに薄膜 |
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