JP3127773B2 - 強誘電体膜形成用スパッタリングターゲット - Google Patents

強誘電体膜形成用スパッタリングターゲット

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JP3127773B2 JP07098133A JP9813395A JP3127773B2 JP 3127773 B2 JP3127773 B2 JP 3127773B2 JP 07098133 A JP07098133 A JP 07098133A JP 9813395 A JP9813395 A JP 9813395A JP 3127773 B2 JP3127773 B2 JP 3127773B2
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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、高電力でスパッタリ
ングしても剥離および割れが発生することのない強誘電
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、Ｂａ、ＳｒおよびＴｉの複合酸
化物（以下、ＢａＳｒＴｉ複合酸化物という）からなる
ペロブスカイト構造を有する強誘電体膜形成用スパッタ
リングターゲットは、半導体メモリー等に用いられるキ
ャパシタ用薄膜形成用スパッタリングターゲットとして
用いることは知られている。
【０００３】前記ＢａＳｒＴｉ複合酸化物からなるペロ
ブスカイト構造を有する強誘電体膜形成用スパッタリン
グターゲットを製造するには、まず原料粉末のＳｒＣＯ
3 粉末、ＢａＣＯ3 粉末およびＴｉＯ2 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：１２
００〜１３５０℃、３〜１０時間保持の条件で焼成し、
ボールミルで粉砕することによりＢａＳｒＴｉ複合酸化
物粉末を作製する。
【０００４】得られたＢａＳｒＴｉ複合酸化物粉末をさ
らに前記条件の焼成を２回以上繰り返して施し、この混
合粉末を圧力：１５０ｋｇ／ｃｍ2 、温度：７５０〜８
５０℃、０．５〜３時間保持の条件でホットプレスす
る。前記ホットプレスされたＢａＳｒＴｉ複合酸化物か
らなる焼結体は、所定のターゲット形状に加工され製造
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体メモリー
の大量生産とコストダウンのために、高出力でスパッタ
リングし、短時間で強誘電体膜を形成しょうとしてい
る。しかし、ＢａＳｒＴｉ複合酸化物からなるペロブス
カイト構造を有する強誘電体膜形成用スパッタリングタ
ーゲットを高出力でスパッタリングしようとすると、熱
歪みによって割れやすく、さらにターゲット表面が燐片
状に剥離するので、高出力をかけてスパッタリングし、
成膜速度：１００オングストローム／ｍｉｎ以上で高速
成膜することは困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
かかる高電力をかけても割れおよび剥離が発生せず、強
誘電体膜を高速成膜することのできるスパッタリングタ
ーゲットを開発すべく研究を行なった結果、従来のＢａ
ＳｒＴｉ複合酸化物からなるペロブスカイト構造を有す
る強誘電体膜形成用スパッタリングターゲットにおい
て、Ｃａを０．１〜５０ｐｐｍ添加すると、高出力をか
けてスパッタリングしてもターゲットにクラックおよび
剥離が発生せず、強誘電体膜を高速成膜することのでき
るという知見を得たのである。
【０００７】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、ＢａＳｒＴｉの複合酸化物からなるペ
ロブスカイト構造を有する強誘電体膜形成用スパッタリ
ングターゲットにおいて、Ｃａ：０．１〜５０ｐｐｍを
含有した強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。
【０００８】ターゲットに含まれるＣａが０．１ｐｐｍ
未満では高出力スパッタリング中にターゲットに割れが
生ずるなど所望の効果が得られず、一方、ターゲットに
Ｃａが５０ｐｐｍを越えて含有するとターゲットが剥離
したり、スパッタリングにより得られた強誘電体膜の特
性が低下するので好ましくない。したがって、Ｃａの含
有量を０．１〜５０ｐｐｍに定めた。Ｃａ含有量の一層
好ましい範囲は、５〜３０ｐｐｍである。
【０００９】また、ＢａＳｒＴｉ複合酸化物からなるペ
ロブスカイト構造を有する強誘電体膜形成用スパッタリ
ングターゲットにおいて含有するＢａとＳｒの割合は、
０．２≦Ｂａ／（Ｂａ＋Ｓｒ）≦０．８の関係にあるこ
とが好ましく、さらに０．３≦Ｂａ／（Ｂａ＋Ｓｒ）≦
０．６の関係にあることが一層好ましい。
【００１０】この発明のＢａＳｒＴｉ複合酸化物からな
るペロブスカイト構造を有する強誘電体膜形成用スパッ
タリングターゲットは、相対密度が８０％以上あること
が好ましく、抵抗率ｙはｙ≦−２０．５ｘ＋２１００
（ｘ：相対密度）の関係にあることが好ましい。
【００１１】
【実施例】
実施例および比較例 原料粉末として純度：９９．９９９％以上に精製された
粒径：５〜１０μｍの範囲内のＢａＣＯ3 粉末、ＳｒＣ
Ｏ3 粉末、ＴｉＯ2 粉末およびＣａＯ粉末を用意し、こ
れら原料粉末のうち、まずＢａＣＯ3 粉末、ＳｒＣＯ3
粉末およびＴｉＯ2 粉末を表１に示される割合で配合
し、ＹＳＺ製ボールとともにボールミルに入れて混合
し、得られた混合粉末を大気中、１３００℃で８時間保
持の条件で焼成し、ＢａＳｒＴｉ複合酸化物を作製し
た。このＢａＳｒＴｉ複合酸化物をボールミルに入れて
粉砕し、引き続いてこの粉砕粉末に前記ＣａＯ粉末を表
１に示される割合で添加混合し、得られた混合粉末を１
気圧の水素雰囲気中、１２００℃で２時間保持の条件で
還元し、Ｃａ量を含むＢａＳｒＴｉ複合酸化物を得た。
【００１２】
【表１】
【００１３】得られたＣａ含有ＢａＳｒＴｉ複合酸化物
のＢａ／（Ｂａ＋Ｓｒ）の値およびＣａ量を表２に示し
た後、Ｃａ含有ＢａＳｒＴｉ複合酸化物をボールミルに
入れて粉砕し、ＢａＳｒＴｉ複合酸化物粉砕粉末をグラ
ファイトモールドに充填し、 昇温速度：５℃／ｍｉｎ、 加熱温度：１３００℃、 圧力：２０ｔｏｎ／ｃｍ2 、 保持時間：１時間、 冷却：炉冷、 の条件でホットプレスし、直径：１２５ｍｍ、厚さ：５
ｍｍの寸法を有する本発明スパッタリングターゲット
（以下、本発明ターゲットという）１〜１３および比較
スパッタリングターゲット（以下、比較ターゲットとい
う）１〜３を作製した。
【００１４】従来例 実施例および比較例で用意したＢａＣＯ3 粉末、ＳｒＣ
Ｏ3 粉末およびＴｉＯ2 粉末を表１に示される割合で配
合し、混合し、焼成してＢａＳｒＴｉ複合酸化物粉末を
作製し、このＢａＳｒＴｉ複合酸化物粉末を粉砕して得
られた粉砕粉末をホットプレスして従来スパッタリング
ターゲット（以下、従来ターゲットという）を作製し
た。
【００１５】この様にして得られた本発明ターゲット１
〜１３、比較ターゲット１〜３および従来ターゲットに
ついて、密度を測定し、さらに４端子法により抵抗率を
測定し、その結果を表２に示した。さらにこれら本発明
ターゲット１〜１３、比較ターゲット１〜３および従来
ターゲットをＩｎ−Ｓｎはんだにより水冷銅板に接合
し、高周波マグネトロンスパッタ装置内にセットし、 雰囲気ガス：Ａｒと酸素の混合ガス（Ａｒ：Ｏ＝１：
１）、 雰囲気圧力：１ｐａ、 Ｓｉウエハ表面温度：５００℃、 ターゲットとＳｉウエハの距離：５ｃｍ、 の条件にてターゲットに剥離または割れが発生するまで
出力を上げてスパッタし、高周波マグネトロンスパッタ
装置内のＳｉウエハ上にペロブスカイト構造を有するＢ
ａＳｒＴｉ複合酸化物誘電体膜を形成し、ターゲットに
鱗片状剥離または割れが発生しない最大スパッタ出力お
よび最大成膜速度を求め、その結果を表２に示した。
【００１６】なお、最大スパッタ出力の測定は、１００
Ｗから１００Ｗずつパワーを上げ、１５分間スパッタし
たのち、スパッタ装置をリークしてターゲット表面に剥
離または割れが発生したかどうか肉眼で検査し、剥離ま
たは割れが発生しない場合は電源の最大出力の１０００
Ｗまでスパッタパワーを上げ、剥離または割れが発生す
る直前のスパッタ出力を最大スパッタ出力として求め、
その最大スパッタ出力による成膜速度を最大成膜速度と
して求め、それらの結果を表２に示した。
【００１７】
【表２】
【００１８】表２に示される結果から、Ｃａを０．１〜
５０ｐｐｍ含有する本発明ターゲット１〜１３は、Ｃａ
を含まない従来ターゲットに比べて、剥離または割れが
生ずることのない最大スパッタ出力および最大成膜速度
が高いことが分かる。しかし、比較ターゲット１〜３に
見られるように、Ｃａをこの発明の条件を外れて含有し
ても剥離または割れが発生しやすいことが分かる。
【００１９】
【発明の効果】前述のように、この発明の強誘電体膜形
成用スパッタリングターゲットは、従来よりも剥離また
は割れを生ずることなく高出力をかけて強誘電体膜を高
速成膜することのでき、産業上優れた効果を奏するもの
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203 H01L 21/285 C01G 23/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｂａ、ＳｒおよびＴｉの複合酸化物から
    なるペロブスカイト構造を有する強誘電体膜形成用スパ
    ッタリングターゲットにおいて、 Ｃａが０．１〜５０ｐｐｍ含まれていることを特徴とす
    る強誘電体膜形成用スパッタリングターゲット。
  2. 【請求項２】 請求項１におけるＢａ、ＳｒおよびＴｉ
    の複合酸化物からなるペロブスカイト構造を有する強誘
    電体膜形成用スパッタリングターゲットは、０．２≦Ｂ
    ａ／（Ｂａ＋Ｓｒ）≦０．８の割合で含まれることを特
    徴とする誘電体膜形成用スパッタリングターゲット。
JP07098133A 1995-03-30 1995-03-30 強誘電体膜形成用スパッタリングターゲット Expired - Fee Related JP3127773B2 (ja)

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