JP2670295B2 - 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Info
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- JP2670295B2 JP2670295B2 JP10271188A JP10271188A JP2670295B2 JP 2670295 B2 JP2670295 B2 JP 2670295B2 JP 10271188 A JP10271188 A JP 10271188A JP 10271188 A JP10271188 A JP 10271188A JP 2670295 B2 JP2670295 B2 JP 2670295B2
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- sputtering
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、導電性、加工性、酸化皮膜の形成性、他の
特性が優れた電気配線用合金膜の生成に好適なスパッタ
リングターゲットに関する。
特性が優れた電気配線用合金膜の生成に好適なスパッタ
リングターゲットに関する。
（従来の技術） 近年、非晶質シリコン（ａ−Si）膜を用いた薄膜トラ
ンジスタ（TFT）をスイッチング素子として用いて構成
されるアクティブマトリクス型液晶表示装置が注目され
ている。
ンジスタ（TFT）をスイッチング素子として用いて構成
されるアクティブマトリクス型液晶表示装置が注目され
ている。
これは、非晶質のガラス基板を用い、低温成膜ができ
るａ−Si膜を用いてTFTアレイを形成することにより、
大面積、高精細、高画質、且つ安価なパネルディスプレ
イ（フラット型テレビジョン）が実現できる可能性があ
るからである。このアクティブマトリクス型液晶表示装
置の表示画素をできるだけ小さくし、且つ大面積にする
ためには、TFTへの信号線、即ちゲート配線とデータ配
線を細く且つ長くすることが必要である。例えばゲート
電極配線をガラス基板側に設け、この上に絶縁膜やａ−
Si膜を重ねてTFTを構成する逆にスタガー型のTFT構造を
採用する場合、ゲート電極配線は薄くて十分に低抵抗で
あり、その後の薬品処理にも耐える材料であることが要
求される。
るａ−Si膜を用いてTFTアレイを形成することにより、
大面積、高精細、高画質、且つ安価なパネルディスプレ
イ（フラット型テレビジョン）が実現できる可能性があ
るからである。このアクティブマトリクス型液晶表示装
置の表示画素をできるだけ小さくし、且つ大面積にする
ためには、TFTへの信号線、即ちゲート配線とデータ配
線を細く且つ長くすることが必要である。例えばゲート
電極配線をガラス基板側に設け、この上に絶縁膜やａ−
Si膜を重ねてTFTを構成する逆にスタガー型のTFT構造を
採用する場合、ゲート電極配線は薄くて十分に低抵抗で
あり、その後の薬品処理にも耐える材料であることが要
求される。
従来この様な要求を満たすゲート電極材料として、タ
ンタル（Ta）やチタン（Ti）など各種の金属膜が用いら
れているが、更に大面積化、高精細化を図るためには、
より低抵抗で加工性がよく、しかもその後の各種薬品処
理工程で耐性が優れた材料が望まれている。ドレイン、
ソース電極配線を基板側に設けるスタガー型TFT構造を
利用する場合には、ドレイン、ソース電極配線にその様
の特性が要求されることになる。
ンタル（Ta）やチタン（Ti）など各種の金属膜が用いら
れているが、更に大面積化、高精細化を図るためには、
より低抵抗で加工性がよく、しかもその後の各種薬品処
理工程で耐性が優れた材料が望まれている。ドレイン、
ソース電極配線を基板側に設けるスタガー型TFT構造を
利用する場合には、ドレイン、ソース電極配線にその様
の特性が要求されることになる。
一方、単結晶Si基板を用いた半導体集積回路において
も、同様の問題がある。例えばダイナミックRAWに代表
されるメモリ集積回路で用いられるMOSトランジスタの
ゲート電極配線には、不純物ドープ多結晶シリコン膜が
一般に用いられて来た。
も、同様の問題がある。例えばダイナミックRAWに代表
されるメモリ集積回路で用いられるMOSトランジスタの
ゲート電極配線には、不純物ドープ多結晶シリコン膜が
一般に用いられて来た。
しかし更に素子の微細化、高集積化を図るためには多
結晶シリコン膜では比抵抗が高過ぎる。多結晶シリコン
膜より比抵抗が低く、且つ高温にもたえる材料としてモ
リブデン・シリサイド（MoSi2）膜等があるが、これを
用いて例えば1Mビット以上のダイナミックRAM等を実現
しようとすると電極配線の抵抗が大きい問題になる。
結晶シリコン膜では比抵抗が高過ぎる。多結晶シリコン
膜より比抵抗が低く、且つ高温にもたえる材料としてモ
リブデン・シリサイド（MoSi2）膜等があるが、これを
用いて例えば1Mビット以上のダイナミックRAM等を実現
しようとすると電極配線の抵抗が大きい問題になる。
（発明が解決しようとする問題点） 以上のように従来のａ−Si膜或いは単結晶Si基板等を
用いた半導体装置において、更に素子の微細化と高集積
化を図るためには、電極配線の抵抗が大きい問題になっ
ている。また、電極配線としては単に抵抗が小さいだけ
でなく、加工性に優れ、各種処理に対する耐性に優れ、
且つSiとのオーミック接触性も良好な安定な電極材料で
あることが望まれている。
用いた半導体装置において、更に素子の微細化と高集積
化を図るためには、電極配線の抵抗が大きい問題になっ
ている。また、電極配線としては単に抵抗が小さいだけ
でなく、加工性に優れ、各種処理に対する耐性に優れ、
且つSiとのオーミック接触性も良好な安定な電極材料で
あることが望まれている。
本発明は、上記点に鑑みてなされたもので、導電性、
加工性、酸化皮膜の形成性、その他の特性や優れた合金
膜の生成に好適なスパッタリングターゲットを提供する
ことを目的としたものである。
加工性、酸化皮膜の形成性、その他の特性や優れた合金
膜の生成に好適なスパッタリングターゲットを提供する
ことを目的としたものである。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段および作用） 本発明はａ−Si膜や多結晶シリコン膜、単結晶Si基板
などを用いた半導体装置の電気配線材料として種々の金
属、合金膜について系統的に実験検討した結果、タンタ
ル（Ta）とタングステン（Ｗ）の限定された組成範囲に
おいて従来の金属膜の電気抵抗に比べ遥かに低い電気抵
抗を有するとともに、電気配線用膜として必要な加工
性、酸化膜形成法、シリコンとのオーミック接触性、そ
の他が優れた半導体装置用電気配線膜が得られ、さらに
この半導体装置用電気配線膜の生成にはスパッタが好適
であることを見出した事による。
などを用いた半導体装置の電気配線材料として種々の金
属、合金膜について系統的に実験検討した結果、タンタ
ル（Ta）とタングステン（Ｗ）の限定された組成範囲に
おいて従来の金属膜の電気抵抗に比べ遥かに低い電気抵
抗を有するとともに、電気配線用膜として必要な加工
性、酸化膜形成法、シリコンとのオーミック接触性、そ
の他が優れた半導体装置用電気配線膜が得られ、さらに
この半導体装置用電気配線膜の生成にはスパッタが好適
であることを見出した事による。
すなわち、本発明はスパッタにより生成した電気配線
用合金膜の組成が原子パーセントでW5〜70％、残部Taお
よび付随的不純物より成るように調整された事を特徴と
する電気配線用スパッタリングターゲットである。
用合金膜の組成が原子パーセントでW5〜70％、残部Taお
よび付随的不純物より成るように調整された事を特徴と
する電気配線用スパッタリングターゲットである。
ここで本発明のスパッタリングターゲットの組成限定
理由について説明すると、スパッタにより生成した合金
膜の組成においてTa含有量が30原子パーセント未満とな
る組成では合金膜の電気抵抗が大きく、酸化膜形成性、
混液洗浄性などが悪く、また合金膜の組成においてTa含
有量が95原子パーセントを越える組成では合金膜の加工
性や酸化膜形成性、混液洗浄性は良いが、電気抵抗が大
きくなるため上記範囲とした。
理由について説明すると、スパッタにより生成した合金
膜の組成においてTa含有量が30原子パーセント未満とな
る組成では合金膜の電気抵抗が大きく、酸化膜形成性、
混液洗浄性などが悪く、また合金膜の組成においてTa含
有量が95原子パーセントを越える組成では合金膜の加工
性や酸化膜形成性、混液洗浄性は良いが、電気抵抗が大
きくなるため上記範囲とした。
なお、望ましくは生成した合金膜の組成において、Ta
が30〜80原子パーセントとなる組成、さらに望ましくは
生成した合金膜の組成においてTaが50〜80原子パーセン
トとなる組成が良い。
が30〜80原子パーセントとなる組成、さらに望ましくは
生成した合金膜の組成においてTaが50〜80原子パーセン
トとなる組成が良い。
この合金膜を得るターゲットの組成としては、原子パ
ーセントでW15〜50％、残部Taおよび付随的不純物を含
有する範囲が良い。
ーセントでW15〜50％、残部Taおよび付随的不純物を含
有する範囲が良い。
上記スパッタリングターゲット用ターゲットの形態と
しては、ＷとTaを溶解し合金化した合金ターゲット、Ｗ
粉末、Ta粉末を混合成形後焼結して得られた粉末焼結体
よりなる焼結ターゲット、またＷ部材とTa部材の面積比
により両者を複合させてなる複合ターゲット等が考えら
れる。
しては、ＷとTaを溶解し合金化した合金ターゲット、Ｗ
粉末、Ta粉末を混合成形後焼結して得られた粉末焼結体
よりなる焼結ターゲット、またＷ部材とTa部材の面積比
により両者を複合させてなる複合ターゲット等が考えら
れる。
上記各ターゲットの選択理由を述べると、合金ターゲ
ットはTaとＷのスパッタ効果が異なるため合金化した方
が均一な合金膜が得られること、加工工程が比較的少な
いこと等が挙げられる。この合金ターゲットを得る際の
合金の溶解は、エレクトロンビーム溶解、消耗電極式ア
ーク溶解等が好ましい。
ットはTaとＷのスパッタ効果が異なるため合金化した方
が均一な合金膜が得られること、加工工程が比較的少な
いこと等が挙げられる。この合金ターゲットを得る際の
合金の溶解は、エレクトロンビーム溶解、消耗電極式ア
ーク溶解等が好ましい。
次に焼結ターゲットは、TaとＷのスパッタ効率が異な
る為、粉末を混合し焼結すると生成する合金膜のバラツ
キが比較的少なく均一なものが得られ。また加工工程が
比較的少ない。
る為、粉末を混合し焼結すると生成する合金膜のバラツ
キが比較的少なく均一なものが得られ。また加工工程が
比較的少ない。
また、複合ターゲットはTa板とＷ板をそのまま使用で
きるため原料の入手が容易であり、焼結ターゲットと比
較してガス成分の少ないものが得られる。
きるため原料の入手が容易であり、焼結ターゲットと比
較してガス成分の少ないものが得られる。
なお、本発明に係る電気配線用スパッタリングターゲ
ットにおいて、炭素、窒素、水素、酸素、その他の不純
物元素は少ないほうが望ましいが５原子％以下の範囲で
含むことは許容される。
ットにおいて、炭素、窒素、水素、酸素、その他の不純
物元素は少ないほうが望ましいが５原子％以下の範囲で
含むことは許容される。
（実施例） 純度99.9％のTaおよびＷを原料として、TaとＷの含有
量を変化させた合金をエレクトロンビーム溶解により溶
解後機械加工し、ターゲットを作成した。
量を変化させた合金をエレクトロンビーム溶解により溶
解後機械加工し、ターゲットを作成した。
次いでこのように用意された合金ターゲットを用いて
アルゴン雰囲気中、室温でスパッタリングを行なったの
ち、電気抵抗、ドライエッチングによる加工性、酸化膜
形成性等について各種試験を行なった。
アルゴン雰囲気中、室温でスパッタリングを行なったの
ち、電気抵抗、ドライエッチングによる加工性、酸化膜
形成性等について各種試験を行なった。
その結果を第１表に示す。
なお、純度99.9％と称する市販のチタン、クロム、モ
リブデン、タンタル、MoSi2などについても比較のた
め、スパッタリング後の特性を同様に評価した。
リブデン、タンタル、MoSi2などについても比較のた
め、スパッタリング後の特性を同様に評価した。
表から明らかなように、本発明にかかる合金膜は室温
堆積後において、Ti,Cr,Ta,MoSi2のいずれよりも比抵抗
が小さい。堆積後、熱処理を行うことにより、更に小さ
い比抵抗が得られている。また、ドライエッチングによ
る加工性もMoSi2膜と同等に優れたものであり、テーパ
加工も容易であった。また、Mo,Ti,Crなどは良質の熱酸
化膜が形成されないが、本発明にかかる合金膜では良質
の熱酸化膜が得られている。洗浄液として広く用いられ
るH2SO4＋H2O2混液に対する耐性も優れたものであっ
た。Siとのオーミック接触性も優れ、またSiO2膜との反
応も少なく、Siを用いた半導体装置との適合性が良好で
あることが確認されている。
堆積後において、Ti,Cr,Ta,MoSi2のいずれよりも比抵抗
が小さい。堆積後、熱処理を行うことにより、更に小さ
い比抵抗が得られている。また、ドライエッチングによ
る加工性もMoSi2膜と同等に優れたものであり、テーパ
加工も容易であった。また、Mo,Ti,Crなどは良質の熱酸
化膜が形成されないが、本発明にかかる合金膜では良質
の熱酸化膜が得られている。洗浄液として広く用いられ
るH2SO4＋H2O2混液に対する耐性も優れたものであっ
た。Siとのオーミック接触性も優れ、またSiO2膜との反
応も少なく、Siを用いた半導体装置との適合性が良好で
あることが確認されている。
なお表中の、○（良好）、△（やや良好）、×（不
良）の評価は、加工性についてはCF4系のドライエッチ
ングが可能か否かにより、テーパ加工性については同じ
くCF4系のドライエッチングによりテーパ角度制御がで
きるか否かにより行った。熱酸化膜形成については、40
0℃程度の温度でピンホールがなく、３×105V/cm以上の
耐圧、１×10-10A/mm2以下のリーク電流の酸化膜が得ら
れるか否かにより、陽極酸化膜形成については、ピンホ
ールなく、３×106V/cm以上の耐圧、１×10-10A/mm2以
下のリーク電流の酸化膜が得られるか否かにより行っ
た。またシリコンとのオーミック接触性については、40
0℃程度の温度で反応するか否かにより行った。
良）の評価は、加工性についてはCF4系のドライエッチ
ングが可能か否かにより、テーパ加工性については同じ
くCF4系のドライエッチングによりテーパ角度制御がで
きるか否かにより行った。熱酸化膜形成については、40
0℃程度の温度でピンホールがなく、３×105V/cm以上の
耐圧、１×10-10A/mm2以下のリーク電流の酸化膜が得ら
れるか否かにより、陽極酸化膜形成については、ピンホ
ールなく、３×106V/cm以上の耐圧、１×10-10A/mm2以
下のリーク電流の酸化膜が得られるか否かにより行っ
た。またシリコンとのオーミック接触性については、40
0℃程度の温度で反応するか否かにより行った。
半導体装置の電極材料としては、熱酸化膜形成、陽極
酸化膜形成、強酸処理等が必要になる場合があり、従来
のMo電極では表に示すようにこれらが良好に行なえず、
Ta電極ではこれらの処理が可能であるが比抵抗が高いと
いう問題がある。この点本発明のＷ−Ta合金は、Taの組
成比が30原子％以上であれば熱酸化膜形成、陽極酸化膜
形成、強酸処理を良好に行うことができ、しかもTa電極
に比べて比抵抗を大幅に低くし、Taの組成比が95原子％
以下であればMo電極よりも低い比抵抗を得ることができ
るのである。特に表から明らかなように、Taの組成比を
70原子％以下にすれば、熱処理を行わなくても、Mo電極
より低い比抵抗を得ることができる。
酸化膜形成、強酸処理等が必要になる場合があり、従来
のMo電極では表に示すようにこれらが良好に行なえず、
Ta電極ではこれらの処理が可能であるが比抵抗が高いと
いう問題がある。この点本発明のＷ−Ta合金は、Taの組
成比が30原子％以上であれば熱酸化膜形成、陽極酸化膜
形成、強酸処理を良好に行うことができ、しかもTa電極
に比べて比抵抗を大幅に低くし、Taの組成比が95原子％
以下であればMo電極よりも低い比抵抗を得ることができ
るのである。特に表から明らかなように、Taの組成比を
70原子％以下にすれば、熱処理を行わなくても、Mo電極
より低い比抵抗を得ることができる。
また、純度99.9％の市販のTaおよびＷ粉末を原料と
し、真空ホットプレスにより焼成後、機械加工を施すこ
とにより焼結ターゲットを得た。
し、真空ホットプレスにより焼成後、機械加工を施すこ
とにより焼結ターゲットを得た。
この焼結ターゲットを用いて、アルゴン雰囲気、室温
でスパッタリングを行った後、電気抵抗、加工性、酸化
膜形成性等について各種試験を行った。その結果を第２
表に示す。
でスパッタリングを行った後、電気抵抗、加工性、酸化
膜形成性等について各種試験を行った。その結果を第２
表に示す。
また、純度99.9％のTaおよびＷの面積比を変化させる
ことにより複合ターゲットを得た。
ことにより複合ターゲットを得た。
この複合ターゲットを用いて、アルゴン雰囲気、室温
でスパッタリングを行った後、電気抵抗、加工性、酸化
膜形成性等にいて各種試験を行った結果、合金ターゲッ
トと同様に良好な特性を示した。
でスパッタリングを行った後、電気抵抗、加工性、酸化
膜形成性等にいて各種試験を行った結果、合金ターゲッ
トと同様に良好な特性を示した。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係るスパッタリングタ
ーゲットを使用することにより、比抵抗が非常に小さ
く、加工性、安定性に優れた電極配線を得ることが出
来、各種半導体装置をはじめとする素子の微細化や高集
積化などをはかることが出来、工業上頻る有用である。
ーゲットを使用することにより、比抵抗が非常に小さ
く、加工性、安定性に優れた電極配線を得ることが出
来、各種半導体装置をはじめとする素子の微細化や高集
積化などをはかることが出来、工業上頻る有用である。
Claims (2)
- 【請求項１】スパッタにより生成した電気配線用合金膜
の組成が原子パーセントでタングステン５〜70％、残部
タンタルおよび付随的不純物より成るように調整された
ことを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項２】原子パーセントでタングステン15〜50％、
残部タンタルおよび付随的不純物より成る合金膜形成用
ターゲットである特許請求の範囲第１項に記載のスパッ
タリングターゲット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10271188A JP2670295B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | スパッタリングターゲット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10271188A JP2670295B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | スパッタリングターゲット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01275753A JPH01275753A (ja) | 1989-11-06 |
| JP2670295B2 true JP2670295B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=14334855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10271188A Expired - Lifetime JP2670295B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | スパッタリングターゲット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2670295B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3445276B2 (ja) * | 1993-12-14 | 2003-09-08 | 株式会社東芝 | 配線形成用Ｍｏ−ＷターゲットとＭｏ−Ｗ配線薄膜、およびそれを用いた液晶表示装置 |
| JPH09266179A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Nec Corp | タングステン合金電極および配線 |
-
1988
- 1988-04-27 JP JP10271188A patent/JP2670295B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01275753A (ja) | 1989-11-06 |
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