JPH07300668A - 鉛の含有量を低減したスパッタリングターゲット - Google Patents

鉛の含有量を低減したスパッタリングターゲット

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JPH07300668A
JPH07300668A JP9340794A JP9340794A JPH07300668A JP H07300668 A JPH07300668 A JP H07300668A JP 9340794 A JP9340794 A JP 9340794A JP 9340794 A JP9340794 A JP 9340794A JP H07300668 A JPH07300668 A JP H07300668A
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JP
Japan
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lead
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sputtering target
reduced
copper
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JP9340794A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Azumaguchi
安宏 東口
Yoshiharu Nozawa
義晴 野沢
Shinji Isoda
伸二 磯田
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Vacuum Metallurgical Co Ltd
Original Assignee
Vacuum Metallurgical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 α線ソフトエラーの発生が極めて少なく、特
にVLIS、ULISの配線材料に適したスパッタリン
グターゲット。 【構成】 アルミニウム、銅およびそれらの合金中の鉛
の含有量を50ppb以下に低減させたスパッタリング
ターゲット。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉛の含有量を低減したス
パッタリングターゲットに関し、更に詳しくは、VLS
I、ULSI等の半導体素子を構成する配線材料として
有用なスパッタリングターゲットに関する。
【0002】
【従来の技術】VLSI、ULSI等の半導体素子を構
成する配線を形成する方法として、配線材料であるアル
ミニウム(Al)、銅(Cu)およびそれらの合金から
成るターゲットにアルゴン等のイオンを入射してターゲ
ット材をスパッタし、これをシリコンウエハ等の基板に
堆積させるスパッタリング法が一般的に行われている。
【0003】一方、VLSI、ULSIの性能を大きく
左右する因子の一つとして、ウラン(U)、トリウム
(Th)等の放射性元素の崩壊により放出されるα線に
よるソフトエラーの問題があり、スパッタリング法で形
成される薄膜の純度がターゲット材の純度によって大き
く左右されるところから、ターゲット用の配線材料はウ
ラン(U)、トリウム(Th)が含まないように精製さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】VLSI、ULSIの
配線材料であるアルミニウム(Al)は大気中、または
アルゴン雰囲気中の溶解で精製されるが、5N(99.999
%) 級のAl中にも約0.5ppm程度の鉛(Pb)が
不純物として存在する。この鉛(Pb)にはα放射体を
含む放射性同位元素があり、これが放射線核種となって
α線ソフトエラーを引き起こすことが分かった。このこ
とは銅(Cu)においても同様である。
【0005】本発明はかかる問題点を解消し、α線ソフ
トエラーの起因となるα放射性同位元素を含む鉛の含有
量を低減したスパッタリングターゲットを提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記目的を
達成すべく鋭意検討した結果、鉛(Pb)の放射性同位
元素のなかで注目すべき同位元素は 210Pbであること
が判明した。そこで 210Pbの放射性崩壊を順をおって
図示すれば、図1のようになる。図1に示すように崩壊
系列のなかで 210Poからのα線が問題となることに着
目した。
【0007】図1から明らかなように 210Pbの半減期
が22年と、他の放射性核種の半減期より長いことか
ら、この崩壊系列は実際上は半減期22年で準放射平衡
に達している。
【0008】そこで鉛中の 210Pbの含有量をα線計測
法で実測を行った結果、1980dph/g(dph=
disintegration per hour 、1時間当たりの崩壊数)で
あり、このことから鉛中には 210Pbが1.92×10
-1ppt含まれていることになり、また、この 210Pb
はエネルギー5.3MeVのα線を有している。
【0009】エネルギー5.3MeVのα線が基板のS
i中に入射されると約1.5×10 6 個の電子対が形成
される。このことは4Mbit(4メガビット)以上の
DRAMに対して約3個分以上のソフトエラーを発生さ
せるに十分な電荷量となる。
【0010】そこで、4Mbit以上のDRAMに対し
てのα線束とソフトエラー発生率との関係を調べ、その
結果を図2に示す。
【0011】また、配線材料中の鉛の含有量からα線束
を計算し、鉛の含有量とα線ソフトエラー発生率との関
係を調べ、その結果を図3に示す。
【0012】α線ソフトエラー発生率は少ない程よい
が、基準として0.1%/1000時間、ほぼ1年間に
1%以下とすると、図3からこの基準値以下にするには
鉛の含有量を50ppb以下にする必要があることが分
かった。
【0013】本発明のスパッタリングターゲットはかか
る検討の結果なされたものであり、そして、本発明では
アルミニウム、銅またはこれらの合金を真空中でゾーン
メルトで溶解、精製、或いは高真空中で溶解、精製する
ことにより鉛含有量を50ppb以下に低減したスパッ
タリングターゲットを提供することにある。
【0014】本発明の鉛の含有量を低減したスパッタリ
ングターゲットは、アルミニウム、銅およびそれらの合
金中の鉛の含有量を50ppb以下に低減させて成るこ
とを特徴とする。
【0015】前記スパッタリングターゲットはVLS
I、ULSIの配線材料としてもよい。
【0016】
【作用】本発明のスパッタリングターゲットは鉛の含有
量が50ppb以下であるので、VLSI、ULSIの
配線の薄膜となるAl、Cuおよびそれらの合金中には
α線ソフトエラーの発生の起因となるα放射性同位元素
を含む鉛量が極めて少ない。
【0017】従って、本発明のスパッタリングターゲッ
トを用いて成膜されたVLSI、ULSIの配線の薄膜
はα線ソフトエラーの発生が極めて少ない。
【0018】
【実施例】以下に本発明の具体的実施例を説明する。
【0019】実施例1 通常の精練法で作製された直径50mm×長さ1mのア
ルミニウム(Al)製棒を、10-3Paの真空中で、7
50℃の温度で幅約50mmの溶融帯を作成し、この溶
融帯を棒の一端から他端へ移動させる所謂ゾーンメルト
法により精製した。尚、溶融帯の移動速度は10〜30
mm/minとした。
【0020】精製前後のアルミニウム(Al)中の鉛
(Pb)の含有量(ppb)を調べたところ、次の通り
であった。
【0021】 ゾーンメルト精製前 ゾーンメルト精製後 試料1−1 800 9 試料1−2 100 <2 このようにゾーンメルト法により精製されたアルミニウ
ム中の鉛含有量は低減していることが分かる。
【0022】従って、本実施例のアルミニウムはVLS
I、ULSIの配線材料であるスパッタリングターゲッ
トとして用いた場合に、鉛含有量が極めて少ないため、
配線中にα線ソフトエラーの発生の起因となるα放射線
核種が極めて少ないことになる。
【0023】実施例2 通常の精練法で作製された直径20mm×長さ50mm
の銅(Cu)製棒を、10-4Paの真空中で、電子ビー
ムゾーンメルト法により精製した。尚、電子ビームガン
の移動速度は5mm/minとした。
【0024】精製前後の銅(Cu)中の鉛(Pb)の含
有量(ppb)を調べたところ、次の通りであった。
【0025】 ゾーンメルト精製前 ゾーンメルト精製後 試料2−1 300 <1 試料2−2 500 20 このように電子ビームゾーンメルト法により精製された
銅中の鉛含有量は低減していることが分かる。
【0026】従って、本実施例の銅はVLSI、ULS
Iの配線材料であるスパッタリングターゲットとして用
いた場合に、鉛含有量が極めて少ないため、配線中にα
線ソフトエラーの発生の起因となるα放射線核種が極め
て少ないことになる。
【0027】実施例3 通常の精練法で作製された直径50mm×長さ600m
mの銅・チタン合金(Cu−0.5at%Ti)製棒を、
10-2Paの真空中で、1250℃の温度で幅約50m
mの溶融帯を作成し、この溶融帯を棒の一端から他端へ
移動させる所謂ゾーンメルト法により精製した。尚、溶
融帯の移動速度は1〜6mm/minとした。
【0028】精製前後の銅・チタン合金中の鉛(Pb)
の含有量(ppb)を調べたところ、次の通りであっ
た。
【0029】 ゾーンメルト精製前 ゾーンメルト精製後 試料3−1 280 <1 試料3−2 350 <1 このようにゾーンメルト法により精製された銅・チタン
合金中の鉛含有量は低減していることが分かる。
【0030】従って、本実施例の銅・チタン合金はVL
SI、ULSIの配線材料として用いた場合に、鉛含有
量が極めて少ないため、配線中にα線ソフトエラーの発
生の起因となるα放射線核種が極めて少ないことにな
る。
【0031】実施例4 通常の精練法で作製された直径30mm×長さ200m
mのアルミニウム・シリコン合金(Al−1at%Si)
製棒を10-2Paの真空中で、電子ビームゾーンメルト
法により精製した。尚、電子ビームガンの移動速度は5
mm/minとした。
【0032】精製前後のアルミニウム・シリコン合金中
の鉛(Pb)の含有量(ppb)を調べたところ、次の
通りであった。
【0033】 ゾーンメルト精製前 ゾーンメルト精製後 試料4−1 550 7 試料4−2 200 2 このように電子ビームゾーンメルト法により精製された
アルミニウム・シリコン合金中の鉛含有量は低減してい
ることが分かる。
【0034】従って、本実施例のアルミニウム・シリコ
ン合金はVLSI、ULSIの配線材料であるスパッタ
リングターゲットとして用いた場合に、鉛含有量が極め
て少ないため、配線中にα線ソフトエラーの発生の起因
となるα放射線核種が極めて少ないことになる。
【0035】実施例5 10-3Paの真空中で直径40mm×高さ50mmのB
Nるつぼにアルミニウム・シリコン合金を入れ、抵抗加
熱ヒーターで約700℃に加熱溶解し、30分程度保持
し、溶融精製した。
【0036】精製前後のアルミニウム・シリコン合金中
の鉛(Pb)の含有量(ppb)を調べたところ、次の
通りであった。
【0037】 実施例6 10-3Paの真空中で直径40mm×高さ50mmのB
Nるつぼに銅・チタン合金を入れ、抵抗加熱ヒーターで
約1400℃に加熱溶融し、30分〜1時間保持し、溶
融精製した。
【0038】精製前後の銅・チタン合金中の鉛(Pb)
の含有量(ppb)を調べたところ、次の通りであっ
た。
【0039】 前記実施例ではアルミニウム、銅、アルミニウム・シリ
コン合金、銅・チタン合金についてゾーンメルト法、或
いは高真空中で精製して、アルミニウム、銅およびそれ
らの合金中の鉛含有量を低減させたが、例えばアーク溶
融法、プラズマ溶融法によりアルミニウム、銅およびそ
れらの合金中の鉛量を低減させるようにしてもよい。
【0040】また、VLSI、ULSIの配線形成用の
ターゲットとなるアルミニウム、銅およびそれらの合金
中には鉛( 210Pb)以外のα放射線核種として 144
d、147Sm、 190Ptが含有されていたが、精製され
たターゲット中にはNd、Sm、Ptの含有量がいずれ
も10ppb以下であり、実用上問題には到らなかっ
た。
【0041】
【発明の効果】このように本発明によるときは、アルミ
ニウム、銅およびそれらの合金中の鉛量は50ppb以
下のスパッタリングターゲットであるから、該スパッタ
リングターゲットを用いて成膜された薄膜の配線中には
ソフトエラーの起因となるα放射性同位元素を含む鉛量
が低減されることとなり、α線ソフトエラーの発生が極
めて少なくなって、VLIS、ULISの配線材料に適
したスパッタリングターゲットを提供出来る効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 210Pbの崩壊系列図、
【図2】 α線束とソフトエラー発生率との関係を示す
特性線図、
【図3】 配線材料中の鉛の含有量とソフトエラー発生
率との関係を示す特性線図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム、銅およびそれらの合金中
    の鉛の含有量を50ppb以下に低減させて成ることを
    特徴とする鉛の含有量を低減したスパッタリングターゲ
    ット。
  2. 【請求項2】 前記スパッタリングターゲットはVLS
    I、ULSIの配線材料であることを特徴とする請求項
    第1項に記載の鉛の含有量を低減したスパッタリングタ
    ーゲット。
JP9340794A 1994-05-02 1994-05-02 鉛の含有量を低減したスパッタリングターゲット Pending JPH07300668A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000004203A1 (fr) * 1998-07-14 2000-01-27 Japan Energy Corporation Cible de pulverisation cathodique et piece pour appareil de formation de couches minces
JP2001271159A (ja) * 2000-03-24 2001-10-02 Vacuum Metallurgical Co Ltd 導電薄膜形成材料
JP5690917B2 (ja) * 2011-03-07 2015-03-25 Jx日鉱日石金属株式会社 銅又は銅合金、ボンディングワイヤ、銅の製造方法、銅合金の製造方法及びボンディングワイヤの製造方法

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