JPH0770747A - 高純度誘電体薄膜形成用ターゲット材 - Google Patents
高純度誘電体薄膜形成用ターゲット材Info
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- JPH0770747A JPH0770747A JP6860394A JP6860394A JPH0770747A JP H0770747 A JPH0770747 A JP H0770747A JP 6860394 A JP6860394 A JP 6860394A JP 6860394 A JP6860394 A JP 6860394A JP H0770747 A JPH0770747 A JP H0770747A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 一般式： ＭTiＯ3 または（M'x Pb1-x ）Ti
Ｏ3 (式中、ＭおよびM'はそれぞれBa, Ca, Mg, Sr, N
b, Bi, CdおよびCeから選ばれる１種または２種以上の
金属、０＜ｘ＜１) で表されるペロブスカイト型チタン
酸塩化合物からなる誘電体薄膜をスパッタリング法によ
り形成するためのターゲット材の改良。 【構成】 ターゲット材が各成分金属の精製された有機
金属化合物 (例、カルボン酸塩、アルコキシド) の熱分
解で得た金属酸化物粉末を所定組成比となるように混合
した混合物の焼結体からなり、この焼結体のアルカリ金
属不純物の含有量が１ppm 以下、好ましくは0.1 ppm 以
下であり、好ましくはＵとThの合計含有量が10 ppb以下
である。 【効果】 リーク電流が少なく、誘電特性に優れた高純
度のスパッタリング膜が得られる。
Ｏ3 (式中、ＭおよびM'はそれぞれBa, Ca, Mg, Sr, N
b, Bi, CdおよびCeから選ばれる１種または２種以上の
金属、０＜ｘ＜１) で表されるペロブスカイト型チタン
酸塩化合物からなる誘電体薄膜をスパッタリング法によ
り形成するためのターゲット材の改良。 【構成】 ターゲット材が各成分金属の精製された有機
金属化合物 (例、カルボン酸塩、アルコキシド) の熱分
解で得た金属酸化物粉末を所定組成比となるように混合
した混合物の焼結体からなり、この焼結体のアルカリ金
属不純物の含有量が１ppm 以下、好ましくは0.1 ppm 以
下であり、好ましくはＵとThの合計含有量が10 ppb以下
である。 【効果】 リーク電流が少なく、誘電特性に優れた高純
度のスパッタリング膜が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高純度のペロブスカイ
ト型チタン酸塩化合物（TiまたはTiおよびPbと別の１種
もしくは２種以上の金属との複合酸化物）からなる誘電
体薄膜をスパッタリング法によって形成するのに用いる
ターゲット材に関する。この誘電体薄膜は、赤外線セン
サー、圧電フィルター、振動子、レーザーの変調素子、
光シャッター、キャパシタ膜、不揮発性のメモリー等に
適用される。
ト型チタン酸塩化合物（TiまたはTiおよびPbと別の１種
もしくは２種以上の金属との複合酸化物）からなる誘電
体薄膜をスパッタリング法によって形成するのに用いる
ターゲット材に関する。この誘電体薄膜は、赤外線セン
サー、圧電フィルター、振動子、レーザーの変調素子、
光シャッター、キャパシタ膜、不揮発性のメモリー等に
適用される。
【０００２】
【従来の技術】薄膜の気相形成法の１つとしてスパッタ
リング法は従来よりよく知られ、工業的な薄膜製造にも
利用されてきた。スパッタリング法では、成膜物質と同
成分のターゲット材を用意し、通常は、このターゲット
材にグロー放電で発生させたアルゴンガスイオンを衝突
させてターゲット材の構成原子を叩き出し、基板上に原
子を堆積させることにより成膜が行われる。
リング法は従来よりよく知られ、工業的な薄膜製造にも
利用されてきた。スパッタリング法では、成膜物質と同
成分のターゲット材を用意し、通常は、このターゲット
材にグロー放電で発生させたアルゴンガスイオンを衝突
させてターゲット材の構成原子を叩き出し、基板上に原
子を堆積させることにより成膜が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、誘電体薄膜を
形成する際、良好な特性を得るためには、どのような成
膜法でも最終的に熱処理を行い結晶性を上げることが必
要であり、スパッタリング法による成膜後もこの熱処理
が行われる。しかし結晶性を上げるために熱処理を行う
と、同時に結晶粒の成長が起こり、粒界に析出する不純
物を通じてリーク電流が増加する問題がある。そこで、
高純度化することによってリーク電流を減少させること
が考えられるが、原料成分を高純度化するのに手間がか
かるため、高純度化とリーク電流との関係については従
来はほとんど検討されておらず、どの程度高純度化すれ
ばリーク電流を抑制できるかは全く知られていなかっ
た。
形成する際、良好な特性を得るためには、どのような成
膜法でも最終的に熱処理を行い結晶性を上げることが必
要であり、スパッタリング法による成膜後もこの熱処理
が行われる。しかし結晶性を上げるために熱処理を行う
と、同時に結晶粒の成長が起こり、粒界に析出する不純
物を通じてリーク電流が増加する問題がある。そこで、
高純度化することによってリーク電流を減少させること
が考えられるが、原料成分を高純度化するのに手間がか
かるため、高純度化とリーク電流との関係については従
来はほとんど検討されておらず、どの程度高純度化すれ
ばリーク電流を抑制できるかは全く知られていなかっ
た。
【０００４】本発明は、リーク電流の少ないペロブスカ
イト型チタン酸塩化合物からなる誘電体薄膜をスパッタ
リング法により形成することができるターゲット材を提
供することを目的とする。
イト型チタン酸塩化合物からなる誘電体薄膜をスパッタ
リング法により形成することができるターゲット材を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ペロブス
カイト型チタン酸塩化合物からなる誘電体薄膜の高純度
化を試み、成分原料を有機金属化合物の形で蒸留、昇
華、再結晶を繰り返し、あるいはこれらを組み合わせて
繰り返すことによって高純度化し、不純物濃度とリーク
電流との関係を追及したところ、アルカリ金属不純物の
合計量が１ppm 以下、好ましくは0.1 ppm 以下のときに
リーク電流が大幅に減少することを見出した。従って、
スパッタリング法により上記の誘電体薄膜を形成する場
合、ターゲット材のアルカリ金属不純物濃度が１ppm 以
下であれば、得られる薄膜のアルカリ金属不純物の合計
量も１ppm 以下となって、リーク電流が著しく低くなる
ことが判明した。
カイト型チタン酸塩化合物からなる誘電体薄膜の高純度
化を試み、成分原料を有機金属化合物の形で蒸留、昇
華、再結晶を繰り返し、あるいはこれらを組み合わせて
繰り返すことによって高純度化し、不純物濃度とリーク
電流との関係を追及したところ、アルカリ金属不純物の
合計量が１ppm 以下、好ましくは0.1 ppm 以下のときに
リーク電流が大幅に減少することを見出した。従って、
スパッタリング法により上記の誘電体薄膜を形成する場
合、ターゲット材のアルカリ金属不純物濃度が１ppm 以
下であれば、得られる薄膜のアルカリ金属不純物の合計
量も１ppm 以下となって、リーク電流が著しく低くなる
ことが判明した。
【０００６】本発明によれば、一般式 ＭTiＯ3 また
は (M'x Pb1-x ）TiＯ3（式中、ＭおよびM'はそれぞれB
a, Ca, Mg, SrおよびCdから選ばれる１種または２種以
上の金属元素であり、ｘは０＜ｘ＜１である）で表され
るペロブスカイト型チタン酸塩化合物からなる誘電体薄
膜をスパッタリング法により形成するためのターゲット
材であって、このターゲット材は各成分金属の精製され
た有機金属化合物から得た金属酸化物粉末を前記一般式
で表される所定組成比となるように混合した混合物の焼
結体からなり、このターゲット材はアルカリ金属不純物
の含有量が１ppm 以下であって、それによりアルカリ金
属不純物の含有量が１ppm 以下の誘電体薄膜を形成する
ことができるターゲット材が提供される。
は (M'x Pb1-x ）TiＯ3（式中、ＭおよびM'はそれぞれB
a, Ca, Mg, SrおよびCdから選ばれる１種または２種以
上の金属元素であり、ｘは０＜ｘ＜１である）で表され
るペロブスカイト型チタン酸塩化合物からなる誘電体薄
膜をスパッタリング法により形成するためのターゲット
材であって、このターゲット材は各成分金属の精製され
た有機金属化合物から得た金属酸化物粉末を前記一般式
で表される所定組成比となるように混合した混合物の焼
結体からなり、このターゲット材はアルカリ金属不純物
の含有量が１ppm 以下であって、それによりアルカリ金
属不純物の含有量が１ppm 以下の誘電体薄膜を形成する
ことができるターゲット材が提供される。
【０００７】本発明の好適態様では、ターゲット材はさ
らにＵとThの合計含有量が10 ppb以下であって、それに
よりＵ，Thの合計含有量が10 ppb以下の誘電体薄膜を形
成することができる。別の好適態様によれば、ターゲッ
ト材のアルカリ金属不純物含有量が0.1 ppm 以下であ
り、それによりアルカリ金属不純物の含有量が0.1 ppm
以下の誘電体薄膜を形成することができる。
らにＵとThの合計含有量が10 ppb以下であって、それに
よりＵ，Thの合計含有量が10 ppb以下の誘電体薄膜を形
成することができる。別の好適態様によれば、ターゲッ
ト材のアルカリ金属不純物含有量が0.1 ppm 以下であ
り、それによりアルカリ金属不純物の含有量が0.1 ppm
以下の誘電体薄膜を形成することができる。
【０００８】本発明のスパッタリング用ターゲット材を
用いたスパッタリングにより形成される誘電体薄膜は、 一般式： ＭTiＯ3 （Ｍは２価のBa, Ca, Mg, Srおよ
びCdから選ばれた１種もしくは２種以上）か、または 一般式：（M'x Pb1-x ）TiＯ3 (M'はBa, Ca, Mg, Sr
およびCdから選ばれた１種もしくは２種以上であり、ｘ
は０＜ｘ＜１である） で表されるペロブスカイト型チタン酸塩化合物からな
る。なお、上記の一般式およびから理解されるよう
に、Ｍが２種以上の上記金属からなる場合には、それら
の原子分率の合計がTiの原子分率と等しくなり、M'が２
種以上の上記金属からなる場合には、それらの原子分率
の合計とPbの原子分率との和がTiの原子分率と等しくな
る。
用いたスパッタリングにより形成される誘電体薄膜は、 一般式： ＭTiＯ3 （Ｍは２価のBa, Ca, Mg, Srおよ
びCdから選ばれた１種もしくは２種以上）か、または 一般式：（M'x Pb1-x ）TiＯ3 (M'はBa, Ca, Mg, Sr
およびCdから選ばれた１種もしくは２種以上であり、ｘ
は０＜ｘ＜１である） で表されるペロブスカイト型チタン酸塩化合物からな
る。なお、上記の一般式およびから理解されるよう
に、Ｍが２種以上の上記金属からなる場合には、それら
の原子分率の合計がTiの原子分率と等しくなり、M'が２
種以上の上記金属からなる場合には、それらの原子分率
の合計とPbの原子分率との和がTiの原子分率と等しくな
る。
【０００９】かかるチタン酸塩化合物の代表的な組成を
次に示す。MgTiＯ3, CaTiＯ3, SrTiＯ3, BaTiＯ3, CdTi
Ｏ3,(SrxBa1-x)TiＯ3, (CaxBa1-x)TiＯ3,(SrxPb1-x)T
iＯ3, (MgxPb1-x)TiＯ3,(SrxMg1-x)TiＯ3, (CaxMg
1-x)TiＯ3,(BaxPb1-x)TiＯ3, (BaxCd1-x)TiＯ3,(BaxS
ryPb1-x-y)TiＯ3,(BaxSryMg1-x-y)TiＯ3,(BaxSryCa
1-x-y)TiＯ3,(BaxSryPbzCa1-x-y-z)TiＯ3,(BaxSryPbzCd
1-x-y-z)TiＯ3 。
次に示す。MgTiＯ3, CaTiＯ3, SrTiＯ3, BaTiＯ3, CdTi
Ｏ3,(SrxBa1-x)TiＯ3, (CaxBa1-x)TiＯ3,(SrxPb1-x)T
iＯ3, (MgxPb1-x)TiＯ3,(SrxMg1-x)TiＯ3, (CaxMg
1-x)TiＯ3,(BaxPb1-x)TiＯ3, (BaxCd1-x)TiＯ3,(BaxS
ryPb1-x-y)TiＯ3,(BaxSryMg1-x-y)TiＯ3,(BaxSryCa
1-x-y)TiＯ3,(BaxSryPbzCa1-x-y-z)TiＯ3,(BaxSryPbzCd
1-x-y-z)TiＯ3 。
【００１０】本発明のターゲット材の原料は、上記ま
たはの一般式で表される目的とする誘電体薄膜の各成
分金属 (即ち、Ｍ金属とTi、またはPbとＭ金属とTi）の
熱分解性の有機金属化合物（例、アルコキシド、カルボ
ン酸塩、アセチルアセトン錯体など）であり、市販品ま
たは合成品を使用することができる。原料の有機金属化
合物は、蒸留、昇華、再結晶のいずれかを繰返すか、或
いはこれらを組合せて繰り返すことにより精製して高純
度化したものを用いる。有機金属化合物を原料とするこ
とにより、蒸留、昇華、再結晶といった有機化合物に適
した精製法を採用して、アルカリ金属化合物やＵ、Thを
実質的に完全に除去することができ、従来に比べて著し
い原料の高純度化が可能となる。この精製された有機金
属化合物を大気中で焼成して熱分解させることにより、
各成分金属の酸化物粉末を得る。こうして、アルカリ金
属やＵ、Thの含有量が著しく少ない高純度の金属酸化物
粉末を得ることができる。
たはの一般式で表される目的とする誘電体薄膜の各成
分金属 (即ち、Ｍ金属とTi、またはPbとＭ金属とTi）の
熱分解性の有機金属化合物（例、アルコキシド、カルボ
ン酸塩、アセチルアセトン錯体など）であり、市販品ま
たは合成品を使用することができる。原料の有機金属化
合物は、蒸留、昇華、再結晶のいずれかを繰返すか、或
いはこれらを組合せて繰り返すことにより精製して高純
度化したものを用いる。有機金属化合物を原料とするこ
とにより、蒸留、昇華、再結晶といった有機化合物に適
した精製法を採用して、アルカリ金属化合物やＵ、Thを
実質的に完全に除去することができ、従来に比べて著し
い原料の高純度化が可能となる。この精製された有機金
属化合物を大気中で焼成して熱分解させることにより、
各成分金属の酸化物粉末を得る。こうして、アルカリ金
属やＵ、Thの含有量が著しく少ない高純度の金属酸化物
粉末を得ることができる。
【００１１】この高純度の酸化物粉末を使用して、常法
によりスパッタリング用ターゲット材を作製する。即
ち、各構成金属の金属酸化物を、金属の存在比が目的と
する誘電体薄膜と同一になる所定組成比で混合し、得ら
れた混合物をホットプレスなどの適当な方法で焼結し
て、焼結体とし、これをターゲット材として使用する。
スパッタリング技術において周知のように、この焼結体
に、ターゲット作製のための後処理（例、歪取りのため
の熱処理、表面反応層を除去するための砥石研削、銅板
へのロウ付け）を行うと、スパッタリング用ターゲット
が作製される。
によりスパッタリング用ターゲット材を作製する。即
ち、各構成金属の金属酸化物を、金属の存在比が目的と
する誘電体薄膜と同一になる所定組成比で混合し、得ら
れた混合物をホットプレスなどの適当な方法で焼結し
て、焼結体とし、これをターゲット材として使用する。
スパッタリング技術において周知のように、この焼結体
に、ターゲット作製のための後処理（例、歪取りのため
の熱処理、表面反応層を除去するための砥石研削、銅板
へのロウ付け）を行うと、スパッタリング用ターゲット
が作製される。
【００１２】本発明のターゲット材は、アルカリ金属不
純物含有量が１ppm 以下、好ましくは0.1 ppm 以下であ
り、またＵ，Thの合計含有量が10 ppb以下であることも
好ましい。原料の有機金属化合物が高度に精製されてい
るため、このような高純度のターゲット材を得ることが
可能となる。このターゲット材を使用して、常法により
スパッタリングを行うと、基板上に前記またはの一
般式で表され、アルカリ金属不純物含有量が１ppm 以
下、好ましくは0.1 ppm以下であり、好ましくはＵ，Th
の合計含有量が10 ppb以下の、高純度のペロブスカイト
型チタン酸塩化合物からなる誘電体薄膜を形成すること
ができる。
純物含有量が１ppm 以下、好ましくは0.1 ppm 以下であ
り、またＵ，Thの合計含有量が10 ppb以下であることも
好ましい。原料の有機金属化合物が高度に精製されてい
るため、このような高純度のターゲット材を得ることが
可能となる。このターゲット材を使用して、常法により
スパッタリングを行うと、基板上に前記またはの一
般式で表され、アルカリ金属不純物含有量が１ppm 以
下、好ましくは0.1 ppm以下であり、好ましくはＵ，Th
の合計含有量が10 ppb以下の、高純度のペロブスカイト
型チタン酸塩化合物からなる誘電体薄膜を形成すること
ができる。
【００１３】なお、前述したように、膜の結晶性を確保
するために、成膜後に熱処理して結晶性を高めることが
必要である。次に説明するように、本発明のターゲット
材から得られた誘電体薄膜は非常に高純度であるため、
熱処理中に起こりうる粒界への不純物の析出が少なく、
熱処理によるリーク電流の増大が抑制される。
するために、成膜後に熱処理して結晶性を高めることが
必要である。次に説明するように、本発明のターゲット
材から得られた誘電体薄膜は非常に高純度であるため、
熱処理中に起こりうる粒界への不純物の析出が少なく、
熱処理によるリーク電流の増大が抑制される。
【００１４】図１に、ゾル−ゲル法の成膜例であるが、
組成 (Sr0.7Pb0.3)TiO3 の誘電体薄膜中の金属不純物量
と成膜・熱処理後の薄膜のリーク電流密度との関係を示
す。この実験での成膜は、各成分金属 (Sr、Pb、Ti) の
有機金属化合物を有機溶媒に溶解した塗布液を基板に塗
布して行うゾル−ゲル法により行った。具体的には、原
料の有機金属化合物の市販品をそのまま有機溶媒に溶解
した低純度の塗布液と、市販品を蒸留、昇華、再結晶等
を繰返して精製してから有機溶媒に溶解した高純度の塗
布液とを用意し、この２種類の塗布液を割合を変えて混
合することにより不純物含有量が異なる多数の塗布液を
調製し、これらの塗布液を用いてPt基板上にスピンコー
ト法で膜厚約3000Åに塗布し、空気中、700 ℃で２時間
の熱処理(焼成) を行って成膜した。リーク電流密度の
測定値は膜上の20箇所の測定点の平均値である。図を見
るとわかるように、金属不純物の合計量が１ppm 以下の
範囲でリーク電流の減少率が大きくなり、１ppm 付近が
リーク電流密度変化の変曲点になっている。金属不純物
量がさらに減少して0.1 ppm 以下になると、リーク電流
が一層減少するので、さらに有利になる。このような不
純物による影響は成膜法には依存しないので、スパッタ
リング法で成膜しても同様の結果になる。
組成 (Sr0.7Pb0.3)TiO3 の誘電体薄膜中の金属不純物量
と成膜・熱処理後の薄膜のリーク電流密度との関係を示
す。この実験での成膜は、各成分金属 (Sr、Pb、Ti) の
有機金属化合物を有機溶媒に溶解した塗布液を基板に塗
布して行うゾル−ゲル法により行った。具体的には、原
料の有機金属化合物の市販品をそのまま有機溶媒に溶解
した低純度の塗布液と、市販品を蒸留、昇華、再結晶等
を繰返して精製してから有機溶媒に溶解した高純度の塗
布液とを用意し、この２種類の塗布液を割合を変えて混
合することにより不純物含有量が異なる多数の塗布液を
調製し、これらの塗布液を用いてPt基板上にスピンコー
ト法で膜厚約3000Åに塗布し、空気中、700 ℃で２時間
の熱処理(焼成) を行って成膜した。リーク電流密度の
測定値は膜上の20箇所の測定点の平均値である。図を見
るとわかるように、金属不純物の合計量が１ppm 以下の
範囲でリーク電流の減少率が大きくなり、１ppm 付近が
リーク電流密度変化の変曲点になっている。金属不純物
量がさらに減少して0.1 ppm 以下になると、リーク電流
が一層減少するので、さらに有利になる。このような不
純物による影響は成膜法には依存しないので、スパッタ
リング法で成膜しても同様の結果になる。
【００１５】この金属不純物は主にアルカリ金属である
ことが確認された。このように、アルカリ金属は電荷移
動への関与が大きく、粒界に析出するとリーク電流を発
生させ易くなるので、本発明においては、これらLi、N
a、Ｋなどのアルカリ金属不純物の合計含有量を１ppm
以下、好ましくは0.1 ppm 以下の誘電体薄膜が得られる
ように、スパッタリング用のターゲット材中のアルカリ
金属不純物濃度を同じように１ppm 以下、好ましくは0.
1 ppm 以下に制限する。それにより、成膜後の熱処理中
に結晶粒界に析出する不純物量が減少し、また膜欠陥が
少なくなって、リーク電流が大幅に減少する。
ことが確認された。このように、アルカリ金属は電荷移
動への関与が大きく、粒界に析出するとリーク電流を発
生させ易くなるので、本発明においては、これらLi、N
a、Ｋなどのアルカリ金属不純物の合計含有量を１ppm
以下、好ましくは0.1 ppm 以下の誘電体薄膜が得られる
ように、スパッタリング用のターゲット材中のアルカリ
金属不純物濃度を同じように１ppm 以下、好ましくは0.
1 ppm 以下に制限する。それにより、成膜後の熱処理中
に結晶粒界に析出する不純物量が減少し、また膜欠陥が
少なくなって、リーク電流が大幅に減少する。
【００１６】また、誘電体薄膜中のＵ、Thはα放射線源
となり、誘電体薄膜をDRAMのキャパシター膜として用い
た場合にα線によるソフトエラーを生ずる原因となるの
で、その合計含有量を10 ppb以下に制限することが好ま
しい。そのため、スパッタリング用ターゲット材中の
Ｕ、Thの合計含有量も同様に10 ppb以下に制限すること
が好ましい。
となり、誘電体薄膜をDRAMのキャパシター膜として用い
た場合にα線によるソフトエラーを生ずる原因となるの
で、その合計含有量を10 ppb以下に制限することが好ま
しい。そのため、スパッタリング用ターゲット材中の
Ｕ、Thの合計含有量も同様に10 ppb以下に制限すること
が好ましい。
【００１７】本発明に従って有機金属化合物をターゲッ
ト材の原料とし、原料の有機金属化合物を蒸留、昇華、
再結晶等で十分に精製すれば、上記の好ましい純度、即
ち、アルカリ金属不純物含有量が0.1 ppm 以下、Ｕ、Th
の合計含有量が10 ppb以下を有するターゲット材を容易
に得ることができる。
ト材の原料とし、原料の有機金属化合物を蒸留、昇華、
再結晶等で十分に精製すれば、上記の好ましい純度、即
ち、アルカリ金属不純物含有量が0.1 ppm 以下、Ｕ、Th
の合計含有量が10 ppb以下を有するターゲット材を容易
に得ることができる。
【００１８】
【実施例】実施例１ 蒸留、昇華、再結晶を繰返して精製したSr、Tiの各有機
金属化合物をそれぞれ大気中で焼成して熱分解させるこ
とにより、SrO 、TiO2の各金属酸化物の粉末を得た。こ
れらの金属酸化物粉末はいずれも、Na、Ｋ、Liのアルカ
リ金属含有量がそれぞれ10 ppb以下であり、Ｕ、Thは検
出限界(10 ppb)以下であった。これらの金属酸化物粉末
をSr：Ti＝１：１の組成比となるように混合し、ホット
プレス法により焼結体を作製した。ホットプレス条件
は、温度：1200℃、加圧力：150 kg/cm2、雰囲気：10-4
torr 、時間：２時間であった。この焼結体に常法によ
り熱処理、表面研削加工を施し、SrTiＯ3 の組成を有す
るターゲット材を得た。
金属化合物をそれぞれ大気中で焼成して熱分解させるこ
とにより、SrO 、TiO2の各金属酸化物の粉末を得た。こ
れらの金属酸化物粉末はいずれも、Na、Ｋ、Liのアルカ
リ金属含有量がそれぞれ10 ppb以下であり、Ｕ、Thは検
出限界(10 ppb)以下であった。これらの金属酸化物粉末
をSr：Ti＝１：１の組成比となるように混合し、ホット
プレス法により焼結体を作製した。ホットプレス条件
は、温度：1200℃、加圧力：150 kg/cm2、雰囲気：10-4
torr 、時間：２時間であった。この焼結体に常法によ
り熱処理、表面研削加工を施し、SrTiＯ3 の組成を有す
るターゲット材を得た。
【００１９】このターゲット材のNa、Ｋ、Liのアルカリ
金属含有量を測定したところ、いずれも10 ppb以下であ
り、Ｕ、Thは検出限界以下であった。このターゲット材
を用いてスパッタリング法によりPt基板上に膜厚約3000
Åの薄膜を形成した後、結晶性を高めるために空気中、
700 ℃で２時間の熱処理 (焼成) を行って、SrTiＯ3の
組成を有する、ペロブスカイト型結晶構造の薄膜を得
た。この膜上にPt電極を形成し、電気的特性を測定した
ところ、次の通りであった。
金属含有量を測定したところ、いずれも10 ppb以下であ
り、Ｕ、Thは検出限界以下であった。このターゲット材
を用いてスパッタリング法によりPt基板上に膜厚約3000
Åの薄膜を形成した後、結晶性を高めるために空気中、
700 ℃で２時間の熱処理 (焼成) を行って、SrTiＯ3の
組成を有する、ペロブスカイト型結晶構造の薄膜を得
た。この膜上にPt電極を形成し、電気的特性を測定した
ところ、次の通りであった。
【００２０】
【表１】
【００２１】実施例２〜１２ 蒸留、昇華、再結晶を繰返して精製したPb、Ba、Ca、M
g、Sr、Cd、Tiの各有機金属化合物をそれぞれ大気中で
焼成して熱分解させることにより、PbO 、BaO 、CaO 、
MgO 、SrO 、CdO 、TiO2の各粉末を得た。これらの粉末
を表２に示す金属存在比となるような組成比で混合し、
実施例１と同様にしてスパッタリング用ターゲット材を
作製した。これらのターゲット材のNa、Ｋ、Liのアルカ
リ金属含有量を測定したところ、いずれも10 ppb以下で
あり、Ｕ、Thは検出限界(10 ppb)以下であった。このタ
ーゲット材を用いてスパッタリング法によりPt基板上に
膜厚約3000Åの薄膜を形成した後、結晶性を高めるため
に空気中、700 ℃で２時間の熱処理を行って、所定組成
を有するペロブスカイト型結晶構造の薄膜を得た。この
薄膜の電気的特性も表２に併せて示す。
g、Sr、Cd、Tiの各有機金属化合物をそれぞれ大気中で
焼成して熱分解させることにより、PbO 、BaO 、CaO 、
MgO 、SrO 、CdO 、TiO2の各粉末を得た。これらの粉末
を表２に示す金属存在比となるような組成比で混合し、
実施例１と同様にしてスパッタリング用ターゲット材を
作製した。これらのターゲット材のNa、Ｋ、Liのアルカ
リ金属含有量を測定したところ、いずれも10 ppb以下で
あり、Ｕ、Thは検出限界(10 ppb)以下であった。このタ
ーゲット材を用いてスパッタリング法によりPt基板上に
膜厚約3000Åの薄膜を形成した後、結晶性を高めるため
に空気中、700 ℃で２時間の熱処理を行って、所定組成
を有するペロブスカイト型結晶構造の薄膜を得た。この
薄膜の電気的特性も表２に併せて示す。
【００２２】上記の各実施例で使用した有機金属化合物
は、２価金属については酢酸塩、即ち、 [M(CH3COO)2,
M＝Pb、Ba、Sr、Ca、Mg、Cd] 、Tiについてはイソプロ
ポキシド [Ti(O-i-C3H7)4]であった。精製は、酢酸塩に
ついては水からの再結晶の反復、イソプロポキシドは蒸
留の反復により行った。
は、２価金属については酢酸塩、即ち、 [M(CH3COO)2,
M＝Pb、Ba、Sr、Ca、Mg、Cd] 、Tiについてはイソプロ
ポキシド [Ti(O-i-C3H7)4]であった。精製は、酢酸塩に
ついては水からの再結晶の反復、イソプロポキシドは蒸
留の反復により行った。
【００２３】
【表２】
【００２４】
【発明の効果】本発明のスパッタリング用ターゲット材
から形成されたペロブスカイト型チタン酸塩化合物から
なる誘電体薄膜は、アルカリ金属不純物含有量および
Ｕ、Th含有量が低く、従来問題であったリーク電流が大
幅に減少し、優れた誘電特性を示す。また膜の部位によ
る特性変化が極めて少ない安定な膜が得られ、エレクト
ロニクスの分野等において広く用いることができる。
から形成されたペロブスカイト型チタン酸塩化合物から
なる誘電体薄膜は、アルカリ金属不純物含有量および
Ｕ、Th含有量が低く、従来問題であったリーク電流が大
幅に減少し、優れた誘電特性を示す。また膜の部位によ
る特性変化が極めて少ない安定な膜が得られ、エレクト
ロニクスの分野等において広く用いることができる。
【図１】薄膜の金属不純物濃度とリーク電流密度の関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
Claims (3)
- 【請求項１】 一般式 ＭTiＯ3 または（M'x Pb1-x ）
TiＯ3（式中、ＭおよびM'はそれぞれBa, Ca, Mg, Srお
よびCdから選ばれる１種または２種以上の金属元素であ
り、ｘは０＜ｘ＜１である）で表されるペロブスカイト
型チタン酸塩化合物からなる誘電体薄膜をスパッタリン
グ法により形成するためのターゲット材であって、この
ターゲット材は各成分金属の精製された有機金属化合物
から得た金属酸化物粉末を前記一般式で表される所定組
成比となるように混合した混合物の焼結体からなり、タ
ーゲット材のアルカリ金属不純物の含有量が１ppm 以下
であって、それによりアルカリ金属不純物の含有量が１
ppm 以下の誘電体薄膜を形成することができるターゲッ
ト材。 - 【請求項２】 前記ターゲット材のＵ，Thの合計含有量
が10 ppb以下であり、それによりアルカリ金属不純物の
含有量が１ppm 以下、かつＵ，Thの合計含有量が10 ppb
以下の誘電体薄膜を形成することができる、請求項１記
載のターゲット材。 - 【請求項３】 前記ターゲット材のアルカリ金属不純物
の含有量が0.1 ppm以下であり、それによりアルカリ金
属不純物の含有量が0.1 ppm 以下の誘電体薄膜を形成す
ることができる請求項１または２記載のターゲット材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6860394A JPH0770747A (ja) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | 高純度誘電体薄膜形成用ターゲット材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6860394A JPH0770747A (ja) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | 高純度誘電体薄膜形成用ターゲット材 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4024294A Division JP2768109B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 高純度誘電体薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0770747A true JPH0770747A (ja) | 1995-03-14 |
Family
ID=13378534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6860394A Withdrawn JPH0770747A (ja) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | 高純度誘電体薄膜形成用ターゲット材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770747A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6245203B1 (en) | 1997-10-01 | 2001-06-12 | Japan Energy Corporation | BaxSr1-xTiO3-y target materials for sputtering |
| US8784936B2 (en) | 2006-03-10 | 2014-07-22 | Advanced Technology Materials, Inc. | Precursor compositions for atomic layer deposition and chemical vapor deposition of titanate, lanthanate, and tantalate dielectric films |
| US9373677B2 (en) | 2010-07-07 | 2016-06-21 | Entegris, Inc. | Doping of ZrO2 for DRAM applications |
| US9443736B2 (en) | 2012-05-25 | 2016-09-13 | Entegris, Inc. | Silylene compositions and methods of use thereof |
| US10186570B2 (en) | 2013-02-08 | 2019-01-22 | Entegris, Inc. | ALD processes for low leakage current and low equivalent oxide thickness BiTaO films |
-
1994
- 1994-04-06 JP JP6860394A patent/JPH0770747A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6245203B1 (en) | 1997-10-01 | 2001-06-12 | Japan Energy Corporation | BaxSr1-xTiO3-y target materials for sputtering |
| US8784936B2 (en) | 2006-03-10 | 2014-07-22 | Advanced Technology Materials, Inc. | Precursor compositions for atomic layer deposition and chemical vapor deposition of titanate, lanthanate, and tantalate dielectric films |
| US9534285B2 (en) | 2006-03-10 | 2017-01-03 | Entegris, Inc. | Precursor compositions for atomic layer deposition and chemical vapor deposition of titanate, lanthanate, and tantalate dielectric films |
| US9373677B2 (en) | 2010-07-07 | 2016-06-21 | Entegris, Inc. | Doping of ZrO2 for DRAM applications |
| US9443736B2 (en) | 2012-05-25 | 2016-09-13 | Entegris, Inc. | Silylene compositions and methods of use thereof |
| US10186570B2 (en) | 2013-02-08 | 2019-01-22 | Entegris, Inc. | ALD processes for low leakage current and low equivalent oxide thickness BiTaO films |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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