JP2003017491A - Sputter target, gate insulating film and electronic component - Google Patents
Sputter target, gate insulating film and electronic componentInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ハフニウム、ジル
コニウムまたはそれらの合金からなるスパッタターゲッ
ト、それによって成膜されたゲート絶縁膜およびこのゲ
ート絶縁膜を具備する電子部品に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputter target made of hafnium, zirconium or an alloy thereof, a gate insulating film formed by the sputter target, and an electronic component having the gate insulating film.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、LSIに代表される半導体工業は
急速に進捗しつつある。中でも256MビットDRA
M、ロジックやシステムLSI等、あるいはそれ以降の
半導体素子においては、集積回路の高集積化・高信頼性
・高機能化が進むにつれて微細加工技術に要求される精
度も益々高まっている。このような集積回路の高密度
化、高速化に伴って、アルミニウムや銅を主成分として
形成される金属配線の幅は0.13μm以下になりつつ
ある。このように金属配線の幅が0.13μm以下にま
でになると、ゲート絶縁膜の厚さもSiO2換算膜厚で
2〜3nmに薄膜化する必要がある。2. Description of the Related Art In recent years, the semiconductor industry represented by LSI has been rapidly progressing. Above all, 256 Mbit DRA
In M, logic, system LSI, and the like, or semiconductor elements thereafter, the precision required for fine processing technology is increasing more and more as the integrated circuit becomes highly integrated, highly reliable, and highly functional. With the increase in density and speed of such integrated circuits, the width of the metal wiring formed mainly of aluminum or copper is becoming 0.13 μm or less. When the width of the metal wiring is 0.13 μm or less, the thickness of the gate insulating film needs to be reduced to 2 to 3 nm in terms of SiO 2 .
【0003】ところが、ゲート絶縁膜をここまで薄膜化
すると、リーク電流が増加したり、多結晶Siゲート電
極に添加した硼素が基板に突き抜けてしまうことがあっ
て、トランジスタ特性を劣化させたり、信頼性を十分確
保できないという問題がある。However, if the gate insulating film is thinned to this extent, leakage current may increase or boron added to the polycrystalline Si gate electrode may penetrate into the substrate, deteriorating the transistor characteristics and reducing reliability. There is a problem that it is not possible to secure sufficient sex.
【0004】このゲート絶縁膜の薄膜化の限界を打破す
るため、高誘電率ゲート絶縁膜(HfO2、ZrO2)の
開発が進められている。この方法によれば、ゲート絶縁
膜へHfO2やZrO2を導入することにより一層の薄
膜化(SiO2換算で膜厚1.13nm)が期待でき
る。HfO2の比誘電率は30であり、ZrO2での比
誘電率は25と高いことから、この方法では絶縁膜中の
酸素が抜けてケイ素を酸化してゲート絶縁膜が厚くなっ
てしまう問題が起きにくくなる。In order to overcome the limitation of thinning the gate insulating film, development of high dielectric constant gate insulating films (HfO 2 and ZrO 2 ) is in progress. According to this method, by introducing HfO 2 or ZrO 2 into the gate insulating film, further thinning (thickness 1.13 nm in terms of SiO 2 ) can be expected. Since the relative permittivity of HfO 2 is 30 and the relative permittivity of ZrO 2 is as high as 25, this method causes a problem that oxygen in the insulating film escapes and silicon is oxidized to thicken the gate insulating film. Is less likely to occur.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来のハフニウムまた
はジルコニウムスパッタターゲットを用いて、反応性ス
パッタによって得られた酸化膜、即ち酸化ハフニウム
(HfO2)または酸化ジルコニウム(ZrO2)膜
は、膜厚の均一性が良好でないという問題点があった。
直径8インチのSiウェーハでも膜厚均一性を5%以下
に制御することが困難であった。今後、12インチサイ
ズのSiウェーハになってくると均一性がより良好であ
ることが必要となってくる。An oxide film obtained by reactive sputtering using a conventional hafnium or zirconium sputter target, that is, a hafnium oxide (HfO 2 ) or zirconium oxide (ZrO 2 ) film has a film thickness of There is a problem that the uniformity is not good.
Even with a Si wafer having a diameter of 8 inches, it was difficult to control the film thickness uniformity to 5% or less. In the future, 12-inch size Si wafers will need to have better uniformity.
【0006】絶縁膜の膜厚が不均一である場合には絶縁
性の低下が避けられないので、絶縁膜の均一性を高める
ことは、集積回路のさらなる高密度化、高速化、歩留ま
りの向上ならびに製造の際のウェーハを大口径化するう
えで重要である。When the thickness of the insulating film is not uniform, deterioration of the insulating property is unavoidable. Therefore, increasing the uniformity of the insulating film is intended to further increase the density, speed and yield of the integrated circuit. In addition, it is important for increasing the diameter of the wafer during manufacturing.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、スパッタター
ゲットのスパッタされる面の平均結晶粒径およびそのば
らつきを特定することによって、上記課題に解決を与え
ようとするものである。The present invention is intended to solve the above problems by specifying the average crystal grain size of the sputtered surface of the sputter target and its variation.
【0008】したがって、請求項1の本発明によるスパ
ッタターゲットは、ハフニウム、ジルコニウムまたはそ
れらの合金からからなるスパッタターゲットであって、
そのスパッタされる面の平均結晶粒径が500μm以下
でありかつ平均結晶粒径のばらつきが20%以内である
こと、を特徴とするものである。Therefore, the sputter target according to the present invention of claim 1 is a sputter target made of hafnium, zirconium or an alloy thereof.
The average crystal grain size of the surface to be sputtered is 500 μm or less, and the variation of the average crystal grain size is within 20%.
【0009】請求項2の本発明によるスパッタターゲッ
トは、酸素、窒素、炭素、硫黄および水素の含有量の合
計が800ppm以下であることを特徴とする、請求項
1のスパッタターゲットである。The sputter target according to the present invention of claim 2 is the sputter target according to claim 1, wherein the total content of oxygen, nitrogen, carbon, sulfur and hydrogen is 800 ppm or less.
【0010】請求項3の本発明によるスパッタターゲッ
トは、銅もしくはアルミニウムもしくはそれらの合金材
のバッキングプレートと複合一体化されてなることを特
徴とする、請求項1または請求項2のスパッタターゲッ
トである。The sputter target according to the present invention of claim 3 is a sputter target of claim 1 or 2, wherein the sputter target is compositely integrated with a backing plate of copper or aluminum or an alloy material thereof. .
【0011】請求項4の本発明によるゲート絶縁膜は、
酸素ガス雰囲気中で、請求項1乃至請求項3のいずれか
のスパッタターゲットを用いて成膜された酸化ハフニウ
ム膜あるいは酸化ジルコニウム膜からなること、を特徴
とするものである。A gate insulating film according to the present invention of claim 4 is
A hafnium oxide film or a zirconium oxide film formed by using the sputter target according to any one of claims 1 to 3 in an oxygen gas atmosphere.
【0012】請求項5の本発明によるゲート絶縁膜は、
ゲート絶縁膜の場所による厚さのばらつきが5%以内で
あること、を特徴とする請求項4のゲート絶縁膜であ
る。The gate insulating film according to the present invention of claim 5 is
The gate insulating film according to claim 4, wherein the variation in thickness depending on the location of the gate insulating film is within 5%.
【0013】請求項6の本発明による電子部品は、請求
項1乃至請求項3のいずれかのスパッタターゲットを用
いて形成されてなる膜を有すること、を特徴とするもの
である。An electronic component according to a sixth aspect of the present invention is characterized by having a film formed by using the sputtering target according to any of the first to third aspects.
【0014】請求項7の本発明による電子部品は、請求
項4または請求項5のゲート絶縁膜を具備すること、を
特徴とするものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an electronic component including the gate insulating film according to the fourth or fifth aspect.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】<スパッタターゲット>本発明に
よるスパッタターゲットは、ハフニウム、ジルコニウム
またはそれらの合金からなるスパッタターゲットであっ
て、そのスパッタされる面の平均結晶粒径が500μm
以下でありかつ平均結晶粒径のばらつきが20%以内で
あること、を特徴とするものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION <Sputtering Target> The sputtering target according to the present invention is a sputtering target made of hafnium, zirconium or an alloy thereof, and the average crystal grain size of the surface to be sputtered is 500 μm.
It is characterized in that it is below and the variation of the average crystal grain size is within 20%.
【0016】上記の平均結晶粒径が500μm超過であ
ると、膜厚均一性が低下することから、本発明の目的を
達成することが困難になる。本発明では、上記平均結晶
粒径が300μm以下、さらには100μm以下である
ものが好ましい。If the average crystal grain size is more than 500 μm, the uniformity of the film thickness is deteriorated and it becomes difficult to achieve the object of the present invention. In the present invention, the average crystal grain size is preferably 300 μm or less, more preferably 100 μm or less.
【0017】上記の平均結晶粒径のスパッタされる面の
場所によるばらつきは20%以内、好ましくは10%以
内、さらに好ましくは5%以内である。このような、ば
らつきが少ないスパッタターゲットを使用することによ
って、より均一性が高いゲート絶縁膜を容易に得ること
ができる。The variation of the above average crystal grain size depending on the location of the sputtered surface is within 20%, preferably within 10%, and more preferably within 5%. By using such a sputter target with less variation, a gate insulating film with higher uniformity can be easily obtained.
【0018】なお、本発明において、上記「平均結晶粒
径」およびその「スパッタされる面での場所によるばら
つき」は、下記のようにして求めたものである。すなわ
ち、図1に示すように、円盤状のスパッタターゲットの
中心部(位置1)と、この中心部を通り円周を均等に分
割した4本の直線上の中心から90%(中心を0%、半
径の長さを100%とする)の距離にある点(位置2〜
9)、および中心から50%(上記と同様に、中心を0
%、半径の長さを100%とする)の距離にある点(位
置10〜17)から、それぞれ長さ15mm、幅15m
mの試験片を合計17個採取する。採集された試験片を
#1000まで研磨し、更にバフ研磨を行って、表面を
鏡面にする。この鏡面研磨された試験片の平均結晶粒径
を測定する。測定は10回以上行い、その平均値をもと
に上記の平均結晶粒径を求める。採取された17個の各
試験片について、それぞれ上記の平均結晶粒径の値を求
める。In the present invention, the "average crystal grain size" and the "variation depending on the location on the surface to be sputtered" are obtained as follows. That is, as shown in FIG. 1, 90% (0% of the center is 0% from the center of the disk-shaped sputter target (position 1) and the center of four straight lines that equally divide the circumference through the center. , The radius is 100%), and the point (position 2)
9), and 50% from the center (as in the above, the center is 0
%, The length of the radius is 100%), from the point (positions 10 to 17) at a distance of 15 mm, the length is 15 mm and the width is 15 m.
A total of 17 test pieces of m are collected. The collected test piece is polished to # 1000 and further buffed to make the surface mirror-finished. The average grain size of the mirror-polished test piece is measured. The measurement is performed 10 times or more, and the average crystal grain size is calculated based on the average value. The value of the average crystal grain size is determined for each of the 17 collected test pieces.
【0019】平均結晶粒径は、上記各試料の顕微鏡視野
中の結晶粒数をカウントして、結晶粒一個の平面面積を
算出し、ついで粒一個当りの平均直径を算出する。単位
面積当りの結晶粒の数(NA)は次のようにして測定で
きる。For the average crystal grain size, the number of crystal grains in the microscope field of each sample is counted, the plane area of each crystal grain is calculated, and then the average diameter per grain is calculated. Number of grains per unit area (N A) can be measured as follows.
【0020】金属組織の顕微鏡写真において、ある円の
面積Aの中に含まれる結晶粒(NW)と一部分が含まれ
る結晶粒(Ni)とを数える。この場合、十分な数の結
晶粒(30個以上)が円に含まれていることが望まし
い。この時の結晶粒の総和(N T)は、
NT = NW + (1/2)Ni
で与えられる。次いで、A/NTで粒1個当りの平均面
積が算出される。この平均面積の直径が平均結晶粒径と
なる。In a micrograph of a metal structure, a circle
Crystal grains (NW) And part
Crystal grains (Ni) And count. In this case, a sufficient number of
It is desirable that the crystal grains (30 or more) are included in the circle.
Yes. The sum of the crystal grains at this time (N T) Is
NT = NW + (1/2) Ni
Given in. Then A / NTAnd average surface per grain
The product is calculated. The diameter of this average area is the average grain size
Become.
【0021】本発明での平均結晶粒径の「スパッタされ
る面での場所によるばらつき」は、上記のようにして得
られた17の試験片のうちの最大値および最小値から
{ (最大値−最小値)/(最大値+最小値) } × 1
00
の式に基づいて求めた値を、単位(%)により表すもの
とする。The "variation due to the location on the surface to be sputtered" of the average crystal grain size in the present invention is calculated from the maximum and minimum values of the 17 test pieces obtained as described above. -Minimum value) / (maximum value + minimum value)} x 1
The value obtained based on the formula of 00 is represented by the unit (%).
【0022】本発明によるスパッタターゲットは、高純
度のハフニウムまたはジルコニウム、特に酸素、窒素、
炭素、硫黄および水素の含有量の合計が800ppm以
下である高純度のハフニウムまたはジルコニウムからな
るものが好ましい。The sputter target according to the invention comprises high-purity hafnium or zirconium, in particular oxygen, nitrogen,
It is preferable to use high-purity hafnium or zirconium having a total content of carbon, sulfur and hydrogen of 800 ppm or less.
【0023】このように、スパッタターゲット中の上記
不純物(即ち、酸素、窒素、炭素、硫黄および水素)の
含有量の合計量が800ppm以下に低減すると、成膜
されたゲート絶縁膜の膜厚のばらつき(均一性)を4%
以下に抑えられることが判明した。そして、スパッタタ
ーゲットの上記不純物の合計量を800ppm以下に低
減することは、ゲート絶縁膜のリーク電流をさらに少な
くして、絶縁性をより向上させることに有効であること
が判明した。As described above, when the total content of the impurities (that is, oxygen, nitrogen, carbon, sulfur and hydrogen) in the sputter target is reduced to 800 ppm or less, the film thickness of the formed gate insulating film is reduced. 4% variation (uniformity)
It turns out that it can be suppressed to the following. Then, it has been found that reducing the total amount of the impurities in the sputter target to 800 ppm or less is effective in further reducing the leak current of the gate insulating film and further improving the insulating property.
【0024】ここで、スパッタターゲット中の不純物の
合計量を800ppm以下にすると成膜されたゲート絶
縁膜の絶縁性が向上する理由は、不純物である酸素、窒
素、硫黄あるいは水素原子がハフニウムやジルコニウム
原子と容易に化合物をつくってしまい、この化合物が介
在物として粒界に析出して粒界をもろくしてしまい、リ
ーク電流が増加、即ち絶縁性が低下、するためであると
考えられる。Here, the reason why the insulating property of the formed gate insulating film is improved when the total amount of impurities in the sputter target is set to 800 ppm or less is that impurities such as oxygen, nitrogen, sulfur or hydrogen atoms are hafnium or zirconium. It is considered that this is because a compound easily forms with the atom, and this compound precipitates at the grain boundary as an inclusion and weakens the grain boundary, increasing the leak current, that is, lowering the insulating property.
【0025】本発明のスパッタターゲットは、不純物元
素としての鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、クロム(C
r)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ナトリウム
(Na)、カリウム(K)、ウラン(U)およびトリウ
ム(Th)の合計の含有量が100ppm以下である高
純度ハフニウムまたはジルコニウムで構成することが好
ましい。言い換えると、Fe、Ni、Cr、Cu、A
l、Na、K、U、Thの各含有量(質量%)の合計量
を100%から引いた値[100−(Fe+Ni+Cr
+Cu+Al+Na+K+U+Th)]が99.99%
以上の高純度ジルコニウムまたはハフニウムを用いるこ
とが好ましい。The sputter target of the present invention comprises iron (Fe), nickel (Ni), chromium (C) as impurity elements.
r), copper (Cu), aluminum (Al), sodium (Na), potassium (K), uranium (U), and thorium (Th) are contained in high purity hafnium or zirconium having a total content of 100 ppm or less. It is preferable. In other words, Fe, Ni, Cr, Cu, A
A value obtained by subtracting the total amount of each content (mass%) of 1, 1, Na, K, U, and Th from 100% [100- (Fe + Ni + Cr
+ Cu + Al + Na + K + U + Th)] is 99.99%
It is preferable to use the above high-purity zirconium or hafnium.
【0026】本発明によるスパッタターゲットは、バッ
キングプレートと接合一体化することができる。バッキ
ングプレートとしては従来から用いられているもの、好
ましくは銅、アルミニウムもしくはそれらの合金材、を
本発明においても使用することができる。スパッタター
ゲットとバッキングプレートとの接合も従来から行われ
てきた方法、好ましくはソルダー結合および拡散接合、
によって行うことができる。ソルダー接合の際の接合剤
としては、インジウム系あるいは錫系の接合材を挙げる
ことができる。The sputter target according to the present invention can be integrally bonded with the backing plate. As the backing plate, a conventionally used backing plate, preferably copper, aluminum or an alloy material thereof can be used in the present invention. The method of joining the sputter target and the backing plate has also been conventionally performed, preferably solder bonding and diffusion bonding,
Can be done by Examples of the bonding agent for solder bonding include indium-based or tin-based bonding materials.
【0027】<スパッタターゲットの製造>本発明によ
るスパッタターゲットは、そのスパッタされる面の平均
結晶粒径およびそのばらつきに関する上記要件が満たさ
れるのであれば、任意の方法によって製造することがで
きる。例えば、公知のスパッタターゲットの製造の際に
使用されていたインゴットを、適当な塑性加工、加熱お
よび冷却処理、並びに再結晶化処理に付すことによって
製造することができる。<Manufacture of Sputter Target> The sputter target according to the present invention can be manufactured by any method as long as the above-mentioned requirements regarding the average crystal grain size of the surface to be sputtered and its variation are satisfied. For example, it can be manufactured by subjecting an ingot used in manufacturing a known sputter target to appropriate plastic working, heating and cooling, and recrystallization.
【0028】例えば、インゴット作製後、液体窒素等を
用いて、極冷間(−50℃〜−150℃)で塑性加工を
行う。塑性加工は、鍛造および圧延加工を採用すること
ができる。塑性加工率は、10〜98%、特に30〜9
0%が適当である。その後、再結晶処理を行う。再結晶
化処理は、300〜800℃、特に400〜600℃の
温度で、1時間以上、特に3時間以上、行うのが好まし
い。For example, after manufacturing an ingot, plastic working is performed using liquid nitrogen or the like while being extremely cold (-50 ° C to -150 ° C). For the plastic working, forging and rolling can be adopted. Plastic working rate is 10-98%, especially 30-9
0% is suitable. After that, recrystallization treatment is performed. The recrystallization treatment is preferably carried out at a temperature of 300 to 800 ° C., particularly 400 to 600 ° C. for 1 hour or longer, particularly 3 hours or longer.
【0029】<ゲート絶縁膜>本発明は、さらに、上記
のスパッタターゲットを用いて形成されたゲート絶縁
膜、具体的には、酸素雰囲気中で上記スパッタターゲッ
トを用いて成膜された酸化膜からなるゲート絶縁膜、に
関するものである。<Gate Insulating Film> The present invention further includes a gate insulating film formed by using the above sputter target, specifically, an oxide film formed by using the above sputter target in an oxygen atmosphere. Which is a gate insulating film.
【0030】このような本発明によるゲート絶縁膜は、
場所による膜厚のばらつきが5%以内というような均一
性が極めて高いものである。よって、ゲート絶縁膜の絶
縁性、熱的安定性、強度等の特性も膜全面にわたって一
様であって、これらが極端に低下した部分の発生が抑制
されている。The gate insulating film according to the present invention as described above is
The uniformity is extremely high such that the variation of the film thickness depending on the location is within 5%. Therefore, the insulating property, thermal stability, strength, and other characteristics of the gate insulating film are uniform over the entire surface of the film, and the occurrence of a portion where these are extremely lowered is suppressed.
【0031】ここで、ゲート絶縁膜の「場所による厚さ
のばらつき」は、表面にゲート絶縁膜が成膜されたSi
ウエーハの、図1に示された17点から採取された試験
片について絶縁膜厚を、接触段差計によって測定し、こ
れらの17の測定値のうちの最大値および最小値から
{ (最大値−最小値)/(最大値+最小値) } × 1
00
の式に基づいて求めた値を、単位(%)によって表すこ
ととする。Here, the "variation in thickness depending on the location" of the gate insulating film means "Si having a gate insulating film formed on the surface".
The insulation film thickness of the test piece of the wafer, which was taken from the 17 points shown in FIG. 1, was measured by a contact profilometer, and from the maximum and minimum values of these 17 measured values, {(maximum value- (Minimum value) / (maximum value + minimum value)} x 1
The value obtained based on the formula of 00 is represented by a unit (%).
【0032】上記の酸素雰囲気は、実質的に酸素ガスの
みからなるものおよび酸素ガスを含む不活性ガスからな
るものが代表的である。このような酸素ガス雰囲気中で
行うスパッタ処理の方法およびその具体的条件は、合目
的的な任意のものを採用することができる。The above-mentioned oxygen atmosphere is typically one consisting essentially of oxygen gas and one consisting of an inert gas containing oxygen gas. As a method and specific conditions of the sputtering treatment performed in such an oxygen gas atmosphere, any purposeful one can be adopted.
【0033】本発明では、所定のスパッタターゲットを
使用することによって、均一性が極めて高いゲート絶縁
膜を容易に得ることができることから、大型の基板に適
用しても部留まりが極めて良好となる。また、スパッタ
処理の条件等を厳格に制御する必要性が低くなってい
る。According to the present invention, since a gate insulating film having extremely high uniformity can be easily obtained by using a predetermined sputter target, even if it is applied to a large-sized substrate, the partial retention becomes extremely good. Further, it is less necessary to strictly control the conditions of the sputtering process and the like.
【0034】<電子部品>本発明による電子部品は、本
発明のスパッタターゲットを用いて形成された膜を具備
するものであり、特に上記のゲート絶縁膜を具備するこ
とを特徴とするものである。本発明によるゲート絶縁膜
の特性が顕著に認められるものとしては、Siウエーハ
基板上に上記ゲート絶縁膜が成膜された構造からなるも
の、特に高集積化された電子部品である。例えば、半導
体装置、液晶表示装置等、各種用途に使用することがで
きる。<Electronic Component> An electronic component according to the present invention comprises a film formed by using the sputter target of the present invention, and is particularly characterized by comprising the above-mentioned gate insulating film. . The characteristics of the gate insulating film according to the present invention that are remarkably recognized are those having a structure in which the gate insulating film is formed on a Si wafer substrate, particularly highly integrated electronic components. For example, it can be used for various applications such as semiconductor devices and liquid crystal display devices.
【0035】[0035]
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。
<実施例1>アイオダイドハフニウムを原料にし、ハフ
ニウムの電子ビーム溶解(以下、EB溶解と記す)イン
ゴット(φ250×30mm)を作製した。このEB溶解
インゴットを液体窒素中で冷却し、加工率(60%)で、
極冷間圧延を行った。その後、500℃で2時間の再結
晶化熱処理を行って、ターゲット形状に機械加工した。EXAMPLES Next, specific examples of the present invention will be described. <Example 1> Using iodide hafnium as a raw material, an electron beam melting (hereinafter referred to as EB melting) ingot (φ250 x 30 mm) of hafnium was prepared. This EB melted ingot was cooled in liquid nitrogen, and at a processing rate (60%),
Extreme cold rolling was performed. Then, recrystallization heat treatment was performed at 500 ° C. for 2 hours to machine the target shape.
【0036】Al製のバッキングプレートを拡散接合法
によって接合して、本発明による実施例1−1のスパッ
タターゲットを製造した。A backing plate made of Al was bonded by a diffusion bonding method to manufacture a sputter target of Example 1-1 according to the present invention.
【0037】このようにして製造したスパッタターゲッ
トを用いて、さらに同様方法でEB溶解条件、極低温圧
延条件および再結晶化処理条件を適宜変更することによ
り実施例1−2、1−3、1−4のスパッタターゲット
を製造した。8インチのSiウェーハ上に成膜を行っ
た。Using the sputter target manufactured in this manner, the EB melting conditions, the cryogenic rolling conditions and the recrystallization treatment conditions were changed in the same manner as in Examples 1-2, 1-3, and 1. -4 sputter target was manufactured. A film was formed on an 8-inch Si wafer.
【0038】上記で得られたスパッタターゲットの平均
結晶粒径、粒径ばらつき、不純物含量、膜厚ばらつきお
よびリーク電流密度は、表1に示される通りであった。
各元素の含有量はICP−MASSによって測定し、リ
ーク電流密度を測定した。なお、各ターゲットの不純物
量(Fe、Ni、Cr、Cu、Al、Na、K、U、T
hの合計量)は10ppm以下であった。The average crystal grain size, grain size variation, impurity content, film thickness variation and leak current density of the sputter target obtained above are as shown in Table 1.
The content of each element was measured by ICP-MASS, and the leak current density was measured. The amount of impurities in each target (Fe, Ni, Cr, Cu, Al, Na, K, U, T
The total amount of h) was 10 ppm or less.
【0039】表1から明らかなように、高純度ハフニウ
ムからなる本発明によるスパッタターゲットは、膜厚の
ばらつきが低くかつ絶縁性が良好な膜を成膜することが
できる。As is apparent from Table 1, the sputter target of high purity hafnium according to the present invention can form a film having a small variation in film thickness and good insulation.
【0040】<実施例2>市販されているハフニウムを
原料にし、ハフニウムのEB溶解インゴット(φ250
×30mm)を作製した。その後、実施例と同様の方法
により、実施例2−1のスパッタターゲットを製造し
た。Example 2 Using commercially available hafnium as a raw material, hafnium EB melted ingot (φ250
× 30 mm) was produced. Then, the sputter target of Example 2-1 was manufactured by the same method as that of the example.
【0041】さらに、同様方法でEB溶解条件、極低温
圧延条件および再結晶化処理条件を適宜変更することに
より実施例2−2、2−3、2−4のスパッタターゲッ
トを製造した。これらのスパッタターゲットを用いた以
外は実施例1と同様にして成膜を行った。実施例1と同
様に、スパッタターゲットの平均結晶粒径、そのばらつ
き、不純物含量、膜厚ばらつきおよびリーク電流密度を
測定した。結果は、表1に示される通りである。なお、
各ターゲットの不純物量(Fe、Ni、Cr、Cu、A
l、Na、K、U、Thの合計量)は10ppm以下で
あった。Further, the sputter targets of Examples 2-2, 2-3, and 2-4 were manufactured by appropriately changing the EB melting conditions, the cryogenic rolling conditions, and the recrystallization treatment conditions in the same manner. Film formation was performed in the same manner as in Example 1 except that these sputter targets were used. In the same manner as in Example 1, the average crystal grain size of the sputtering target, its variation, the impurity content, the film thickness variation, and the leak current density were measured. The results are as shown in Table 1. In addition,
Impurity amount of each target (Fe, Ni, Cr, Cu, A
The total amount of 1, Na, K, U, and Th) was 10 ppm or less.
【0042】表1から明らかなように、実施例2の本発
明によるスパッタターゲットから成膜された膜は、膜厚
のばらつきが低くかつ絶縁性が良好なものである。ただ
し、不純物含量が少ない実施例1に比べれば、膜厚のば
らつきおよび絶縁性は若干劣る。As is clear from Table 1, the film formed from the sputter target according to the present invention in Example 2 has a small variation in film thickness and a good insulating property. However, compared with Example 1 in which the impurity content is small, the variation in film thickness and the insulating property are slightly inferior.
【0043】<比較例1>実施例1と同条件で、インゴ
ット作製後、液体窒素を用いて極冷間圧延するのではな
く、冷間圧延(加工率60%)を行った。その後、500
℃で2時間の再結晶化熱処理を行って、ターゲット形状
に機械加工し、バッキングプレートを同様に接合し、比
較例1−1のスパッタターゲットを製造した。<Comparative Example 1> Under the same conditions as in Example 1, after the ingot was manufactured, cold rolling (working rate: 60%) was performed instead of extremely cold rolling using liquid nitrogen. Then 500
A recrystallization heat treatment was carried out at a temperature of 2 ° C. for 2 hours, a target shape was machined, and a backing plate was bonded in the same manner to manufacture a sputter target of Comparative Example 1-1.
【0044】さらに、同様方法でEB溶解条件、冷間圧
延条件および再結晶化処理条件を適宜変更することによ
り比較例1−2、1−3、1−5、1−6のスパッタタ
ーゲットを製造した。これらのスパッタターゲットを用
いた以外は実施例1と同様にして成膜を行った。実施例
1と同様に、スパッタターゲットの平均結晶粒径、粒径
ばらつき、不純物含量、膜厚ばらつきおよびリーク電流
密度を測定した。結果は、表1に示される通りである。Further, the sputter targets of Comparative Examples 1-2, 1-3, 1-5 and 1-6 were manufactured by appropriately changing the EB melting conditions, the cold rolling conditions and the recrystallization treatment conditions by the same method. did. Film formation was performed in the same manner as in Example 1 except that these sputter targets were used. In the same manner as in Example 1, the average crystal grain size, grain size variation, impurity content, film thickness variation, and leak current density of the sputter target were measured. The results are as shown in Table 1.
【0045】表1から明らかなように、スパッタターゲ
ットが所定の平均結晶粒径、粒径ばらつきのものでない
場合、膜厚ばらつきが5%以下の膜を得ることはできな
かった。また、絶縁性も低かった。As is clear from Table 1, when the sputter target does not have a predetermined average crystal grain size and variation in grain size, a film having a variation in film thickness of 5% or less could not be obtained. Also, the insulation was low.
【0046】<比較例2>市販されているハフニウムを
原料にし、ハフニウムのEB溶解インゴット(φ250
×30mm)を作製した。その後、比較例1と同様の方
法により、比較例2−1のスパッタターゲットを製造し
た。<Comparative Example 2> Using commercially available hafnium as a raw material, hafnium EB melted ingot (φ250
× 30 mm) was produced. Then, in the same manner as in Comparative Example 1, a sputter target of Comparative Example 2-1 was manufactured.
【0047】さらに、同様方法でEB溶解条件、冷間圧
延条件および再結晶化処理条件を適宜変更することによ
り比較例2−2、2−3のスパッタターゲットを製造し
た。Further, the sputter targets of Comparative Examples 2-2 and 2-3 were manufactured by appropriately changing the EB melting conditions, the cold rolling conditions and the recrystallization treatment conditions by the same method.
【0048】このターゲット形状に機械加工し、バッキ
ングプレートを同様に接合した。このスパッタターゲッ
トを用いた以外は実施例1と同様にして成膜を行った。
実施例1と同様に、スパッタターゲットの平均結晶粒
径、粒径ばらつき、不純物含量、膜厚ばらつきおよびリ
ーク電流密度を測定した。結果は、表1に示される通り
である。This target shape was machined and backing plates were similarly bonded. Film formation was performed in the same manner as in Example 1 except that this sputter target was used.
In the same manner as in Example 1, the average crystal grain size, grain size variation, impurity content, film thickness variation, and leak current density of the sputter target were measured. The results are as shown in Table 1.
【0049】表1から明らかなように、スパッタターゲ
ットが所定に平均結晶粒径、粒径ばらつきのものでない
場合、膜厚ばらつきが5%以下の膜を得ることはできな
かった。また、絶縁性も低かった。As is clear from Table 1, when the sputter target does not have a predetermined average crystal grain size and variation in grain size, a film having a variation in film thickness of 5% or less could not be obtained. Also, the insulation was low.
【0050】[0050]
【表1】 [Table 1]
【0051】[0051]
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明のスパ
ッタターゲットは、従来達成することができなかった膜
厚均一性および絶縁性が高い酸化ハフニウムあるいは酸
化ジルコニウムのゲート絶縁膜を得ることができる。As is apparent from the above, the sputter target of the present invention can obtain a gate insulating film of hafnium oxide or zirconium oxide having high film thickness uniformity and insulating property which could not be achieved conventionally. .
【0052】このような本発明によるスパッタターゲッ
トを用いて成膜したゲート絶縁膜および電子部品によれ
ば、製品歩留まりを大幅に向上することが可能となる。According to the gate insulating film and the electronic component formed by using the sputter target according to the present invention as described above, the product yield can be significantly improved.
【図1】スパッタターゲットの平均結晶粒径、粒径ばら
つき並びにゲート絶縁膜の膜厚ばらつきを測定した試験
片の採取箇所を示す図FIG. 1 is a diagram showing sampling points for measuring an average crystal grain size of a sputtering target, a variation in grain size, and a variation in film thickness of a gate insulating film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡 辺 高 志 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 石 上 隆 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 高 阪 泰 郎 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 4K029 BA43 BC00 BD01 CA06 DC03 DC04 5F058 BC03 BF13 BJ04 5F140 AA19 AA39 BA01 BD11 BE09 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Takashi Watanabe 8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Takashi Ishigami 8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Yasuhiro Takasaka 8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture Ceremony company Toshiba Yokohama office F-term (reference) 4K029 BA43 BC00 BD01 CA06 DC03 DC04 5F058 BC03 BF13 BJ04 5F140 AA19 AA39 BA01 BD11 BE09
Claims (7)
合金からなるスパッタターゲットであって、そのスパッ
タされる面の平均結晶粒径が500μm以下でありかつ
平均結晶粒径のばらつきが20%以内であることを特徴
とする、スパッタターゲット。1. A sputter target made of hafnium, zirconium or an alloy thereof, wherein the average crystal grain size of the surface to be sputtered is 500 μm or less and the variation of the average crystal grain size is within 20%. Characteristic, sputter target.
量の合計が800ppm以下であることを特徴とする、
請求項1に記載のスパッタターゲット。2. The total content of oxygen, nitrogen, carbon, sulfur and hydrogen is 800 ppm or less,
The sputter target according to claim 1.
合金材のバッキングプレートと複合一体化されてなるこ
とを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のスパ
ッタターゲット。3. The sputter target according to claim 1, wherein the sputter target is compositely integrated with a backing plate made of copper, aluminum or an alloy material thereof.
3のいずれか1項に記載のスパッタターゲットを用いて
成膜された酸化ハフニウム膜あるいは酸化ジルコニウム
膜からなることを特徴とする、ゲート絶縁膜。4. A hafnium oxide film or a zirconium oxide film formed by using the sputter target according to any one of claims 1 to 3 in an oxygen gas atmosphere. Gate insulating film.
が5%以内であることを特徴とする、請求項4に記載の
ゲート絶縁膜。5. The gate insulating film according to claim 4, wherein the variation in thickness depending on the location of the gate insulating film is within 5%.
載のスパッタターゲットを用いて形成されてなる膜を有
することを特徴とする、電子部品。6. An electronic component having a film formed by using the sputter target according to claim 1. Description:
縁膜を具備することを特徴とする、電子部品。7. An electronic component, comprising the gate insulating film according to claim 4 or 5.
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---|---|
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004079039A1 (en) | 2003-03-07 | 2004-09-16 | Nikko Materials Co., Ltd. | Hafnium alloy target and process for producing the same |
JP2005019463A (en) * | 2003-06-23 | 2005-01-20 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
JP2005263771A (en) * | 2004-02-18 | 2005-09-29 | Shinko Kagaku Kogyo Kk | Method for producing high-purity tetrakis(dialkylamino)hafnium |
JP2005298467A (en) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Kojundo Chem Lab Co Ltd | High-purity tetrakis(dimethylamino)hafnium, method for producing the same and method for producing gate insulation film by using the same |
JP2012172265A (en) * | 2011-02-22 | 2012-09-10 | Heraeus Materials Technology Gmbh & Co Kg | Tubular sputter target |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62259448A (en) * | 1986-04-14 | 1987-11-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Formation of insulating film |
JPH04268074A (en) * | 1991-02-20 | 1992-09-24 | Daido Steel Co Ltd | Target for sputtering |
JPH06108246A (en) * | 1992-09-29 | 1994-04-19 | Japan Energy Corp | Diffusion-bond sputtering target assembly and its production |
JPH06299342A (en) * | 1993-04-08 | 1994-10-25 | Japan Energy Corp | Sputtering target made of high purity aluminum or its alloy |
JPH0790564A (en) * | 1993-09-27 | 1995-04-04 | Japan Energy Corp | High-purity titanium sputtering target |
JPH0860350A (en) * | 1990-02-15 | 1996-03-05 | Toshiba Corp | Production of high-purity metallic material, production of sputtering target and formation of wiring net |
JPH11350120A (en) * | 1998-06-03 | 1999-12-21 | Japan Energy Corp | Diffusion joined sputtering target assembly and its production |
JP2000034562A (en) * | 1998-07-14 | 2000-02-02 | Japan Energy Corp | Sputtering target and part used in apparatus for forming thin film |
JP2000256840A (en) * | 1999-03-09 | 2000-09-19 | Toshiba Corp | Sputtering target, protective film using the same, and optical recording medium |
-
2001
- 2001-06-28 JP JP2001195941A patent/JP4836359B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62259448A (en) * | 1986-04-14 | 1987-11-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Formation of insulating film |
JPH0860350A (en) * | 1990-02-15 | 1996-03-05 | Toshiba Corp | Production of high-purity metallic material, production of sputtering target and formation of wiring net |
JPH04268074A (en) * | 1991-02-20 | 1992-09-24 | Daido Steel Co Ltd | Target for sputtering |
JPH06108246A (en) * | 1992-09-29 | 1994-04-19 | Japan Energy Corp | Diffusion-bond sputtering target assembly and its production |
JPH06299342A (en) * | 1993-04-08 | 1994-10-25 | Japan Energy Corp | Sputtering target made of high purity aluminum or its alloy |
JPH0790564A (en) * | 1993-09-27 | 1995-04-04 | Japan Energy Corp | High-purity titanium sputtering target |
JPH11350120A (en) * | 1998-06-03 | 1999-12-21 | Japan Energy Corp | Diffusion joined sputtering target assembly and its production |
JP2000034562A (en) * | 1998-07-14 | 2000-02-02 | Japan Energy Corp | Sputtering target and part used in apparatus for forming thin film |
JP2000256840A (en) * | 1999-03-09 | 2000-09-19 | Toshiba Corp | Sputtering target, protective film using the same, and optical recording medium |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8062440B2 (en) | 2003-03-07 | 2011-11-22 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Hafnium alloy target and process for producing the same |
WO2004079039A1 (en) | 2003-03-07 | 2004-09-16 | Nikko Materials Co., Ltd. | Hafnium alloy target and process for producing the same |
EP1602745A1 (en) * | 2003-03-07 | 2005-12-07 | Nikko Materials Company, Limited | Hafnium alloy target and process for producing the same |
KR100698744B1 (en) * | 2003-03-07 | 2007-03-23 | 닛코킨조쿠 가부시키가이샤 | Hafnium alloy target and process for producing the same |
US7459036B2 (en) * | 2003-03-07 | 2008-12-02 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd | Hafnium alloy target and process for producing the same |
CN100445420C (en) * | 2003-03-07 | 2008-12-24 | 日矿金属株式会社 | Hafnium alloy target and process for producing the same |
EP1602745A4 (en) * | 2003-03-07 | 2009-05-27 | Nippon Mining Co | Hafnium alloy target and process for producing the same |
US8241438B2 (en) | 2003-03-07 | 2012-08-14 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Hafnium alloy target |
JP2005019463A (en) * | 2003-06-23 | 2005-01-20 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
JP2005263771A (en) * | 2004-02-18 | 2005-09-29 | Shinko Kagaku Kogyo Kk | Method for producing high-purity tetrakis(dialkylamino)hafnium |
JP4567387B2 (en) * | 2004-02-18 | 2010-10-20 | 新興化学工業株式会社 | Method for producing high-purity tetrakis (dialkylamino) hafnium |
JP2005298467A (en) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Kojundo Chem Lab Co Ltd | High-purity tetrakis(dimethylamino)hafnium, method for producing the same and method for producing gate insulation film by using the same |
JP4562169B2 (en) * | 2004-04-12 | 2010-10-13 | 株式会社高純度化学研究所 | Hf-based oxide gate insulating film precursor purification method |
JP2012172265A (en) * | 2011-02-22 | 2012-09-10 | Heraeus Materials Technology Gmbh & Co Kg | Tubular sputter target |
US9334564B2 (en) | 2011-02-22 | 2016-05-10 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Tube-shaped sputtering target |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4836359B2 (en) | 2011-12-14 |
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