JP3127673B2 - 薄膜におけるＰｂ含有量の局部的バラツキがきわめて小さい強誘電体薄膜の形成が可能なスパッタリングターゲット材 - Google Patents

薄膜におけるＰｂ含有量の局部的バラツキがきわめて小さい強誘電体薄膜の形成が可能なスパッタリングターゲット材

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JP3127673B2 JP05187483A JP18748393A JP3127673B2 JP 3127673 B2 JP3127673 B2 JP 3127673B2 JP 05187483 A JP05187483 A JP 05187483A JP 18748393 A JP18748393 A JP 18748393A JP 3127673 B2 JP3127673 B2 JP 3127673B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、薄膜におけるＰｂ含
有量の局部的バラツキがきわめて小さい強誘電体薄膜の
形成が可能なスパッタリングターゲット材に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に赤外線センサーや圧電フィ
ルター、さらにキャパシター膜や不揮発性メモリーなど
の強誘電体薄膜としてペロブスカイト結晶構造を有する
ＰＺＴ，ＰＬＺＴ、およびＰＬＴが知られており、ま
た、これら強誘電体薄膜が、ＰｂとＴｉの複合酸化物
［以下、（Ｐｂ，Ｔｉ）Ｏ3 で示す］、あるいはＰｂと
Ｚｒおよび／またはＬａとＴｉの複合酸化物［以下、
［（Ｐｂ，Ｚｒ／Ｌａ），Ｔｉ］Ｏ3 で示す］と、全体
に占める割合で５〜４０重量％の過剰の酸化鉛（以下、
ＰｂＯで示す）の焼結体からなるターゲット材を用い、
スパッタリングにより形成されることも良く知られると
ころである。
【０００３】なお、上記ターゲット材における過剰のＰ
ｂＯは、上記強誘電体薄膜のエピタキシャル温度が約６
００℃と高いために、主成分のＰｂがスパッタ膜中で不
足気味になり、その化学組成がしばしば目標組成からず
れてしまうことから、このＰｂの不足を償うために加え
られるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来ス
パッタリングターゲット材を用いて形成された強誘電体
薄膜においては、これのＰｂ含有量の局部的バラツキが
大きく、これが原因の特性ばらつきが避けられないのが
現状である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、強誘電体薄膜におけるＰｂ含有
量の局部的バラツキを低減すべく、特にスパッタリング
ターゲット材に着目し研究を行なった結果、上記の従来
スパッタリングターゲット材を製造するに際して原料粉
末として用いられているＰｂＯ粉末は、その結晶構造が
正方晶系と斜方晶系の混ったものからなるが、これを斜
方晶系が９０重量％以上を占めるもので構成すると、こ
の結果のスパッタリングターゲット材においては、これ
を用いて強誘電体薄膜を形成した場合、この薄膜におけ
るＰｂ含有量の局部的バラツキがきわめて小さなものと
なるという研究結果を得たのである。
【０００６】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、（Ｐｂ，Ｔｉ）Ｏ3 または
［（Ｐｂ，Ｚｒ／Ｌａ），Ｔｉ］Ｏ3 と、全体に占める
割合で５〜４０重量％の過剰のＰｂＯの焼結体、望まし
くはホットプレス焼結体からなるスパッタリングターゲ
ット材において、上記過剰のＰｂＯの９０重量％以上を
斜方晶系結晶構造を有するＰｂＯで構成することにより
薄膜におけるＰｂ含有量の局部的バラツキがきわめて小
さい、安定したＰｂ含有量の強誘電体薄膜の形成を可能
ならしめる点に特徴を有するものである。
【０００７】なお、この発明のターゲット材において、
過剰のＰｂＯの含有量を５〜４０重量％と定めたのは、
その含有量が５重量％未満でも、また４０重量％を越え
てもペロブスカイト結晶構造を有する強誘電体薄膜を安
定して形成することができないという理由によるもので
ある。また、この発明のターゲット材を構成する９０重
量％以上が斜方晶系のＰｂＯは、正方晶系と斜方晶系の
混合物からなる従来ＰｂＯ粉末に、大気などの酸化性雰
囲気下で６００℃以上の温度に加熱後、水冷などで急冷
の加熱酸化急冷処理を施すことにより調製することがで
きる。
【０００８】
【実施例】つぎに、この発明のターゲット材を実施例に
より具体的に説明する。原料粉末として、いずれも平均
粒径が５μｍにして、純度が９９．９％以上の（Ｐｂ，
Ｔｉ）Ｏ3 粉末、ＺｒＯ2 粉末、Ｌａ2 Ｏ3 粉末、Ｔｉ
Ｏ2 粉末、さらに表１，２に示される通り斜方晶系Ｐｂ
Ｏの目標含有量が、重量％でそれぞれ３５％，４５％，
５５％、および６５％、したがって正方晶系のＰｂＯの
目標含有量がそれぞれこれに対応して６５％，５５％，
４５％、および３５％となる４種の従来ＰｂＯ粉末と、
これら従来ＰｂＯ粉末に上記の加熱酸化急冷処理を施し
て、ＰｂＯ粉末中の斜方晶系の占める割合をそれぞれ９
０％，９５％、および１００％の目標値に調製したＰｂ
Ｏ粉末を用意し、これら原料粉末を所定の配合組成に配
合し、ロッキングミキサーにて１５分間混合した後、温
度：８４０℃、圧力：２００kg／cm2 、保持時間：３時
間の条件でホットプレスして同じく表１，２に示される
組成をもった焼結体とし、これに旋盤加工を加えて外
径：３２４mm×厚さ：６．３５mmの寸法とすることによ
り過剰ＰｂＯの主体（９０重量％以上）が斜方晶系から
なる本発明ターゲット材１〜１２、並びに過剰なＰｂＯ
における正方晶系と斜方晶系が相互にそれぞれかなりの
割合を占める従来ターゲット材１〜４をそれぞれ製造し
た。
【０００９】ついで、この結果得られた本発明ターゲッ
ト材１〜１２および従来ターゲット材１〜４について、
これをＩｎ−Ｓｎ合金はんだ（Ｓｎ：３０重量％含有）
を用い、無酸素銅製基板にろう付けした状態で、 電源：ＲＦ方式、 電力：５００Ｗ、 雰囲気ガス組成：Ａｒ／Ｏ2 ＝容量比で１／１、 スパッタガス圧：１mm torr 、 ターゲットと強誘電体薄膜形成基体との距離：５０mm、 上記基体温度：６００℃、 スパッタ時間：１０分、 の条件で単結晶Ｓｉウェハー（基体）の表面に５０００
オングストロームの厚さの強誘電体薄膜を形成した。
【００１０】この結果の強誘電体薄膜の適宜２０ヶ所に
ついて、ＥＰＭＡ装置を用い、加速電圧：１５ＫＶ、照
射電流：５×１０-8Ａ、ビーム径：３０μｍの条件でＰ
ｂ含有量を測定し、最大値、最小値、および平均値を求
めた。これらの結果を表１，２に示した。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】
【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明タ
ーゲット材１〜１２を用いて形成された強誘電体薄膜中
におけるＰｂ含有量の局部的バラツキが、従来ターゲッ
ト材１〜４を用いて形成された強誘電体薄膜におけるそ
れより一段と小さいことが明らかである。上述のよう
に、この発明のスパッタリングターゲット材は、これを
用いて強誘電体薄膜を形成した場合、前記薄膜における
Ｐｂ含有量の局部的バラツキを著しく小さくすることが
できるので、前記薄膜特性の安定化に大いに寄与するも
のである。
フロントページの続き (72)発明者 大内 幸弘 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテ リアル株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−53119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−191518（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C04B 35/46 - 35/49 C01G 25/00 - 57/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＰｂとＴｉの複合酸化物と、全体に占め
    る割合で５〜４０重量％の過剰の酸化鉛の焼結体からな
    るスパッタリングターゲット材において、上記過剰の酸
    化鉛の９０重量％以上を斜方晶系結晶構造を有する酸化
    鉛で構成したことを特徴とする薄膜におけるＰｂ含有量
    の局部的バラツキがきわめて小さい強誘電体薄膜の形成
    が可能なスパッタリングターゲット材。
  2. 【請求項２】 ＰｂとＺｒおよび／またはＬａとＴｉの
    複合酸化物と、全体に占める割合で５〜４０重量％の過
    剰の酸化鉛の焼結体からなるスパッタリングターゲット
    材において、 上記過剰の酸化鉛の９０重量％以上を斜方晶系結晶構造
    を有する酸化鉛で構成したことを特徴とする薄膜におけ
    るＰｂ含有量の局部的バラツキがきわめて小さい強誘電
    体薄膜の形成が可能なスパッタリングターゲット材。
JP05187483A 1993-06-30 1993-06-30 薄膜におけるＰｂ含有量の局部的バラツキがきわめて小さい強誘電体薄膜の形成が可能なスパッタリングターゲット材 Expired - Lifetime JP3127673B2 (ja)

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