JPH05179435A - チタンスパッタリングターゲット - Google Patents
チタンスパッタリングターゲットInfo
- Publication number
- JPH05179435A JPH05179435A JP35819391A JP35819391A JPH05179435A JP H05179435 A JPH05179435 A JP H05179435A JP 35819391 A JP35819391 A JP 35819391A JP 35819391 A JP35819391 A JP 35819391A JP H05179435 A JPH05179435 A JP H05179435A
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- Japan
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- sputtering
- target
- titanium
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【構成】窒素を１００ｐｐｍ〜５％、又は酸素を１００
０ｐｐｍ〜１４％、又はこれら両者を含み、主成分がチ
タンからなるチタンスパッタリングターゲット。 【効果】このターゲットを用いると成膜速度の低下がな
く遮蔽性の高い窒化チタン膜を効率良く安定な状態で成
膜することができる。
０ｐｐｍ〜１４％、又はこれら両者を含み、主成分がチ
タンからなるチタンスパッタリングターゲット。 【効果】このターゲットを用いると成膜速度の低下がな
く遮蔽性の高い窒化チタン膜を効率良く安定な状態で成
膜することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チタンからなるスパッ
タリングターゲットに関する。更に詳しくは、半導体素
子などの表面に窒化チタン膜を反応性スパッタリングに
より形成する際好適に用いられるような、スパッタリン
グターゲット材に関する。
タリングターゲットに関する。更に詳しくは、半導体素
子などの表面に窒化チタン膜を反応性スパッタリングに
より形成する際好適に用いられるような、スパッタリン
グターゲット材に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路（ＬＳＩ）の高集積化に伴い、
これらを構成するシリコン基板上に形成される拡散層は
サブミクロン以下の極めて浅いものが要求されている
が、電極材として一般的に用いているアルミニウム／ア
ルミニウム合金をこの薄い拡散層上に成膜した場合、半
導体素子の製造工程においての温度上昇により、アルミ
ニウムとシリコンが相互拡散し、アルミニウムのスパイ
クが拡散層を突き抜けてｐｎ接合を破壊してしまうとい
う問題が生じている。
これらを構成するシリコン基板上に形成される拡散層は
サブミクロン以下の極めて浅いものが要求されている
が、電極材として一般的に用いているアルミニウム／ア
ルミニウム合金をこの薄い拡散層上に成膜した場合、半
導体素子の製造工程においての温度上昇により、アルミ
ニウムとシリコンが相互拡散し、アルミニウムのスパイ
クが拡散層を突き抜けてｐｎ接合を破壊してしまうとい
う問題が生じている。
【０００３】この問題を解決する手段として、アルミニ
ウムと基板シリコンの間にこれらの相互拡散を防止する
ためのバリア層を介在させる方法が提案されている。こ
のバリア層としては、高融点金属膜又は高融点金属のケ
イ化膜あるいは窒化膜などが用いられる。その中でも、
窒化チタン膜はバリア性が優れていることが知られてお
り、通常、高純度チタン（純度９９．９％以上）をター
ゲット材として反応性スパッタリングにより成膜されて
いる。
ウムと基板シリコンの間にこれらの相互拡散を防止する
ためのバリア層を介在させる方法が提案されている。こ
のバリア層としては、高融点金属膜又は高融点金属のケ
イ化膜あるいは窒化膜などが用いられる。その中でも、
窒化チタン膜はバリア性が優れていることが知られてお
り、通常、高純度チタン（純度９９．９％以上）をター
ゲット材として反応性スパッタリングにより成膜されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】反応性スパッタ法によ
り窒化チタン膜を得る場合、一般に窒素ガスとアルゴン
ガスの混合雰囲気下で成膜するが、その際、窒素ガスの
量（窒素分圧）を変えることにより、得られる窒化チタ
ン膜の組成比（Ｎ／Ｔｉ）を変えることができる。窒化
チタン膜のバリア性は、このＮ／Ｔｉ比によって左右さ
れ、窒素が過剰な領域（Ｎ／Ｔｉ≧１）が良好であると
されている。これは、過剰な窒素が、高速拡散経路であ
る結晶粒界部に存在することによると考えられている。
り窒化チタン膜を得る場合、一般に窒素ガスとアルゴン
ガスの混合雰囲気下で成膜するが、その際、窒素ガスの
量（窒素分圧）を変えることにより、得られる窒化チタ
ン膜の組成比（Ｎ／Ｔｉ）を変えることができる。窒化
チタン膜のバリア性は、このＮ／Ｔｉ比によって左右さ
れ、窒素が過剰な領域（Ｎ／Ｔｉ≧１）が良好であると
されている。これは、過剰な窒素が、高速拡散経路であ
る結晶粒界部に存在することによると考えられている。
【０００５】従来の高純度チタンターゲット材を用い
て、窒素の過剰な窒化チタン膜を得る方法の一つとし
て、スパッタリング雰囲気の窒素分圧を通常よりも高く
設定する方法が考えられるが、この方法はターゲット材
の表面が、反応により生成したより多くの窒化チタンに
覆われるためか、成膜速度が減少するという問題があ
る。又他の方法として、スパッタリングは通常の条件で
実施し、成膜後に成膜基板を微量の窒素雰囲気下で熱処
理をする方法が考えられるが、作業工程が増加すること
になり作業効率の面から必ずしも好ましい方法ではな
い。
て、窒素の過剰な窒化チタン膜を得る方法の一つとし
て、スパッタリング雰囲気の窒素分圧を通常よりも高く
設定する方法が考えられるが、この方法はターゲット材
の表面が、反応により生成したより多くの窒化チタンに
覆われるためか、成膜速度が減少するという問題があ
る。又他の方法として、スパッタリングは通常の条件で
実施し、成膜後に成膜基板を微量の窒素雰囲気下で熱処
理をする方法が考えられるが、作業工程が増加すること
になり作業効率の面から必ずしも好ましい方法ではな
い。
【０００６】又、酸素についても過剰の窒素と同様に窒
化チタン膜の結晶粒界部に存在するため、酸素含有量の
高い窒化チタン膜の方がバリア性が高いというデータが
得られているが、この膜を得るには、過剰窒素の場合と
同様の方法が必要であり同じ問題がある。
化チタン膜の結晶粒界部に存在するため、酸素含有量の
高い窒化チタン膜の方がバリア性が高いというデータが
得られているが、この膜を得るには、過剰窒素の場合と
同様の方法が必要であり同じ問題がある。
【０００７】本発明は、これらの問題点、即ち（１）成
膜速度の低下（２）作業効率の低下を解決し、容易にバ
リア性の高い窒化チタン膜を効率よく得るためのターゲ
ット材を提供することを目的とするものである。
膜速度の低下（２）作業効率の低下を解決し、容易にバ
リア性の高い窒化チタン膜を効率よく得るためのターゲ
ット材を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述のよ
うな問題点を解決するために研究を重ねた結果、ある量
の酸素、窒素を固溶させたチタンターゲット材は、通常
の条件でのスパッタリングに用いても、安定なスパッタ
リングが実施でき、かつ容易に酸素、窒素が窒化チタン
膜の結晶粒界部に存在する、即ちバリア性の高い窒化チ
タン膜が得られることを見出し本発明を完成した。
うな問題点を解決するために研究を重ねた結果、ある量
の酸素、窒素を固溶させたチタンターゲット材は、通常
の条件でのスパッタリングに用いても、安定なスパッタ
リングが実施でき、かつ容易に酸素、窒素が窒化チタン
膜の結晶粒界部に存在する、即ちバリア性の高い窒化チ
タン膜が得られることを見出し本発明を完成した。
【０００９】次に本発明を、その製造方法と共に詳細に
説明する。
説明する。
【００１０】本発明を製造する際の原料としては、市販
の高純度チタン材（純度９９．９％以上）を使用する。
このチタン材の製造方法は、通常の溶解法、粉末冶金法
等のいずれでも良いが、一般に溶解法（電子ビーム溶解
法、真空アーク溶解法等）によるものの方が不純物が少
なくより適している。しかしこれら一般の方法で得られ
るチタン材には、その製造工程上ある程度の不純物の混
在は避けられない。
の高純度チタン材（純度９９．９％以上）を使用する。
このチタン材の製造方法は、通常の溶解法、粉末冶金法
等のいずれでも良いが、一般に溶解法（電子ビーム溶解
法、真空アーク溶解法等）によるものの方が不純物が少
なくより適している。しかしこれら一般の方法で得られ
るチタン材には、その製造工程上ある程度の不純物の混
在は避けられない。
【００１１】しかし、スパッタリングによる成膜工程に
おいては、ターゲット材の不純物は、そのまま得られる
膜の不純物に対応するため、ターゲット材中の不可避不
純物元素（鉄、ニッケル、クロム、ナトリウム、カリウ
ム、ウラン、トリウム等）は、極力少ないものが好まし
く、特にＬＳＩ等の半導体素子に使用する場合には、
鉄、ニッケル、クロムがそれぞれ１５ｐｐｍ以下、ナト
リウム、カリウムがそれぞれ０．５ｐｐｍ以下、ウラ
ン、トリウムについてはそれぞれ５ｐｐｂ以下のもので
あることが好ましい。この高純度チタン材は、一般にガ
ス成分も低く抑えられており、窒素は８０ｐｐｍ以下、
酸素は５００ｐｐｍ以下である（尚、％、ｐｐｍ、ｐｐ
ｂは重量基準による）。
おいては、ターゲット材の不純物は、そのまま得られる
膜の不純物に対応するため、ターゲット材中の不可避不
純物元素（鉄、ニッケル、クロム、ナトリウム、カリウ
ム、ウラン、トリウム等）は、極力少ないものが好まし
く、特にＬＳＩ等の半導体素子に使用する場合には、
鉄、ニッケル、クロムがそれぞれ１５ｐｐｍ以下、ナト
リウム、カリウムがそれぞれ０．５ｐｐｍ以下、ウラ
ン、トリウムについてはそれぞれ５ｐｐｂ以下のもので
あることが好ましい。この高純度チタン材は、一般にガ
ス成分も低く抑えられており、窒素は８０ｐｐｍ以下、
酸素は５００ｐｐｍ以下である（尚、％、ｐｐｍ、ｐｐ
ｂは重量基準による）。
【００１２】本発明は、酸素、窒素の含有量がある範囲
内であることが特徴であるが、その範囲は窒素が１００
ｐｐｍ以上５％以下、及び／又は酸素が１０００ｐｐｍ
以上１４％以下であり、前記した不可避不純物以外がチ
タンから構成された事が特徴である。
内であることが特徴であるが、その範囲は窒素が１００
ｐｐｍ以上５％以下、及び／又は酸素が１０００ｐｐｍ
以上１４％以下であり、前記した不可避不純物以外がチ
タンから構成された事が特徴である。
【００１３】本発明のチタン材中の窒素量は、１００ｐ
ｐｍ未満の場合には得られる窒化チタン膜中の余剰の窒
素量が少ないためバリア性の向上がほとんど見られな
い。また、５％より多い場合には、純チタンに対する窒
素の固溶限界に近くなるため、ターゲット中に窒化チタ
ン等の形で析出してくることがあり、これはスパッタリ
ング中の異常放電の原因となるため、好ましくない。酸
素量についても同様であり、１０００ｐｐｍ未満ではバ
リア性の向上がほとんど見られず、１４％より多い場合
には酸化チタンが析出してくる可能性があるため好まし
くない。
ｐｍ未満の場合には得られる窒化チタン膜中の余剰の窒
素量が少ないためバリア性の向上がほとんど見られな
い。また、５％より多い場合には、純チタンに対する窒
素の固溶限界に近くなるため、ターゲット中に窒化チタ
ン等の形で析出してくることがあり、これはスパッタリ
ング中の異常放電の原因となるため、好ましくない。酸
素量についても同様であり、１０００ｐｐｍ未満ではバ
リア性の向上がほとんど見られず、１４％より多い場合
には酸化チタンが析出してくる可能性があるため好まし
くない。
【００１４】このような条件の本発明は、前記した通常
の高純度チタン材料から得られるが、通常このようなチ
タン材を、微量の酸素及び／又は窒素雰囲気で真空熱処
理を行ない酸素、窒素をチタン材中に前記した量固溶さ
せることにより得られる。この際の熱処理条件として
は、到達真空度１０−１Ｐａ以下、温度２００〜１００
０℃、処理時間１〜１００時間、酸素・窒素ガス流量
０．１〜２０ｓｃｃｍの範囲が一般的である。この熱処
理を行ったチタン材を所定の形状に加工してスパッタリ
ングターゲット材とする。
の高純度チタン材料から得られるが、通常このようなチ
タン材を、微量の酸素及び／又は窒素雰囲気で真空熱処
理を行ない酸素、窒素をチタン材中に前記した量固溶さ
せることにより得られる。この際の熱処理条件として
は、到達真空度１０−１Ｐａ以下、温度２００〜１００
０℃、処理時間１〜１００時間、酸素・窒素ガス流量
０．１〜２０ｓｃｃｍの範囲が一般的である。この熱処
理を行ったチタン材を所定の形状に加工してスパッタリ
ングターゲット材とする。
【００１５】
【発明の効果】本発明を用いてスパッタリングにより成
膜して得た窒化チタン膜はバリア性が高く、成膜速度の
低下もなく、又、従来の作業条件での安定な成膜が可能
である。
膜して得た窒化チタン膜はバリア性が高く、成膜速度の
低下もなく、又、従来の作業条件での安定な成膜が可能
である。
【００１６】
【実施例】次に実施例で本発明を更に詳細に説明する。
【００１７】実施例１ 出発材料として、試料寸法１０×１０×０．６ｃｍの市
販の高純度チタン板材（純度９９．９９９％，ただしガ
ス成分は除く）を用いた。このチタン板材の分析結果を
表１に示す。このチタン材に対して、以下の条件で真空
熱処理を行った。
販の高純度チタン板材（純度９９．９９９％，ただしガ
ス成分は除く）を用いた。このチタン板材の分析結果を
表１に示す。このチタン材に対して、以下の条件で真空
熱処理を行った。
【００１８】 真空度 ：１×１０−４Ｐａ以下 処理温度 ：５００℃ 処理時間 ：１０時間 反応ガス流量：窒素 ２ ｓｃｃｍ 処理後、チタン材を取りだし、これより直径７．６ｃｍ
の円盤を切り出して、表面の窒化部分、酸化部分を除去
するために、両面を０．１ｃｍずつ研削した。その後、
硝酸＋フッ酸（１：１）の混合酸液につけて、加工表面
の汚染層を除去し、水洗・乾燥後、高純度銅製の冷却板
にロウ付けしてスパッタリングターゲットとした。ま
た、加工端材より分析用の試料を切り出し、ターゲット
材同様に洗浄し、組成分析を行った。この結果を、表１
に併せて示す。こうして得られたチタン材ターゲットを
用いて、以下の成膜条件で実際に成膜した。
の円盤を切り出して、表面の窒化部分、酸化部分を除去
するために、両面を０．１ｃｍずつ研削した。その後、
硝酸＋フッ酸（１：１）の混合酸液につけて、加工表面
の汚染層を除去し、水洗・乾燥後、高純度銅製の冷却板
にロウ付けしてスパッタリングターゲットとした。ま
た、加工端材より分析用の試料を切り出し、ターゲット
材同様に洗浄し、組成分析を行った。この結果を、表１
に併せて示す。こうして得られたチタン材ターゲットを
用いて、以下の成膜条件で実際に成膜した。
【００１９】 スパッタ電源：ＤＣ 電流密度 ：２Ａ／ｃｍ２ 全放電ガス圧：０．５Ｐａ 窒素ガス分圧：０．３Ｐａ 得られた窒化チタン膜の組成分析の結果（Ｎ／Ｔｉ比お
よび酸素量）を表２に示す。
よび酸素量）を表２に示す。
【００２０】実施例２ 熱処理時の反応ガスとして酸素２ｓｃｃｍを用いた以外
は同様の作製プロセスによってチタン材ターゲットを作
製した。
は同様の作製プロセスによってチタン材ターゲットを作
製した。
【００２１】実施例１と同様の評価を行った結果を表
１、表２に示す。
１、表２に示す。
【００２２】実施例３ 熱処理時の反応ガスとして窒素１ｓｃｃｍ、酸素１ｓｃ
ｃｍを用いた以外は同様の作製プロセスによってチタン
材ターゲットを作製した。
ｃｍを用いた以外は同様の作製プロセスによってチタン
材ターゲットを作製した。
【００２３】実施例１と同様の評価を行った結果を表
１、表２に示す。
１、表２に示す。
【００２４】比較例１ 出発材料の高純度チタン板材より、直径７．６ｃｍ×厚
さ０．４ｃｍの円盤を切り出し、実施例１同様の洗浄を
行い、スパッタリングターゲットとした。実施例１と同
様の評価を行った結果を表１、表２に示す。
さ０．４ｃｍの円盤を切り出し、実施例１同様の洗浄を
行い、スパッタリングターゲットとした。実施例１と同
様の評価を行った結果を表１、表２に示す。
【００２５】 表１ 出発材料および熱処理後のターゲット材の分析結果 Ｏ Ｎ Ｆｅ Ｃｒ Ｎｉ Ｎａ Ｋ Ｕ Ｔｈ 出発材料 ２５０ ２５ ４ １ １ ０．１ ０．１ ＜５ ＜５ 実施例１ ５００ ２％ ４ １ ２ ０．１ ０．１ ＜５ ＜５ 実施例２ ５％ ５０ ５ １ ２ ０．２ ０．１ ＜５ ＜５ 実施例３ ３％ １％ ４ ２ ２ ０．１ ０．１ ＜５ ＜５ 比較例１ ２５０ ２５ ４ １ １ ０．１ ０．１ ＜５ ＜５ 単位：ｐｐｍ（ただし％表示以外、又、Ｕ、Ｔｈは、ｐｐｂ） 表２ 得られた窒化チタン膜の分析結果 Ｎ／Ｔｉモル比 酸素含有量 実施例１ １．１０ ６００ 実施例２ ０．９８ ６１００ 実施例３ １．０４ ３６００ 比較例１ ０．９７ ４００ 酸素含有量単位：ｐｐｍ
Claims (2)
- 【請求項１】窒素を１００ｐｐｍ以上５％以下及び／又
は酸素を１０００ｐｐｍ以上１４％以下含み、これら及
び不可避成分を除いた主成分がチタンからなるチタンス
パッタリングターゲット。 - 【請求項２】不可避成分として鉄、ニッケル、クロムか
ら選択される元素を１５ｐｐｍ以下、ナトリウム、カリ
ウムから選択される元素を０．５ｐｐｍ以下、ウラン、
トリウムから選択される元素を５ｐｐｂ以下含む請求項
１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 |
|---|---|---|---|
| JP35819391A JPH05179435A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | チタンスパッタリングターゲット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35819391A JPH05179435A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | チタンスパッタリングターゲット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05179435A true JPH05179435A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=18458016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35819391A Pending JPH05179435A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | チタンスパッタリングターゲット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05179435A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0791663A1 (en) * | 1996-02-26 | 1997-08-27 | Applied Materials, Inc. | Titanium nitride barrier layers |
| US5810983A (en) * | 1995-03-14 | 1998-09-22 | Japan Energy Corporation | High purity cobalt sputtering targets |
| US5895266A (en) * | 1996-02-26 | 1999-04-20 | Applied Materials, Inc. | Titanium nitride barrier layers |
| JP2007239061A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Toshiba Corp | スパッタリングターゲット、それを用いた相変化光記録媒体用界面層膜とその製造方法、および相変化光記録媒体 |
| JP2011134438A (ja) * | 2011-03-14 | 2011-07-07 | Toshiba Corp | スパッタリングターゲット、それを用いた相変化光記録媒体用界面層膜とその製造方法、および相変化光記録媒体 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP35819391A patent/JPH05179435A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5810983A (en) * | 1995-03-14 | 1998-09-22 | Japan Energy Corporation | High purity cobalt sputtering targets |
| EP0791663A1 (en) * | 1996-02-26 | 1997-08-27 | Applied Materials, Inc. | Titanium nitride barrier layers |
| US5895266A (en) * | 1996-02-26 | 1999-04-20 | Applied Materials, Inc. | Titanium nitride barrier layers |
| JP2007239061A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Toshiba Corp | スパッタリングターゲット、それを用いた相変化光記録媒体用界面層膜とその製造方法、および相変化光記録媒体 |
| JP2011134438A (ja) * | 2011-03-14 | 2011-07-07 | Toshiba Corp | スパッタリングターゲット、それを用いた相変化光記録媒体用界面層膜とその製造方法、および相変化光記録媒体 |
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