KR100496115B1 - 고강도유전체스퍼터링타겟및그의제조방법 - Google Patents

고강도유전체스퍼터링타겟및그의제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100496115B1
KR100496115B1 KR1019970020622A KR19970020622A KR100496115B1 KR 100496115 B1 KR100496115 B1 KR 100496115B1 KR 1019970020622 A KR1019970020622 A KR 1019970020622A KR 19970020622 A KR19970020622 A KR 19970020622A KR 100496115 B1 KR100496115 B1 KR 100496115B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
less
ppm
content
tio
mpa
Prior art date
Application number
KR1019970020622A
Other languages
English (en)
Other versions
KR970074971A (ko
Inventor
가즈오 와따나베
아끼후미 미시마
Original Assignee
미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Publication of KR970074971A publication Critical patent/KR970074971A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100496115B1 publication Critical patent/KR100496115B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02197—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides the material having a perovskite structure, e.g. BaTiO3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31691—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass with perovskite structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

본 발명은 일반식 Ba1-xSrxTiO3-y (0<x<1, 0<y≤0.03)의 산소가 결핍된 스퍼터링 타겟의 소결체에서, 상기 소결체의 평균 입자 직경이 0.3 내지 5 ㎛, 최대 입자 직경이 20 ㎛ 이하, 상대 밀도가 95% 내지 99%, 순도가 4 N 이상, K 함량이 1 ppm 이하, Na 함량이 2 ppm 이하, Al 함량이 5 ppm 이하, Si 함량이 20 ppm 이하, Fe 함량이 2 ppm 이하, 소결체의 요곡 강도가 150 MPa 이상인 고강도 유전체 스터퍼링 타겟; 및 스퍼터링 타겟을 필요한 경우 소결 온도 1100 내지 1300 ℃, 최대 온도에서의 소결 시간 1 내지 10 시간, 압력 10 MPa 내지 50 MPa로 진공 또는 불활성 가스 대기에서 고온-압축시키는 고강도 유전체 스퍼터링 타겟의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

고강도 유전체 스퍼터링 타겟 및 그의 제조 방법 {Sputtering target of dielectrics with high strength and a method for manufacturing the same}
본 발명은 후속적으로 생성되는 고집적 반도체 메모리의 축전기 막 및 작용성 유전체 박막을 형성하기 위한 고강도 유전체 스터퍼링 타겟 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
미심사 일본 특허 공개 제 6-330297호에 개시된 바와 같이, (Ba, Sr) Ti 산화물의 분말이 진공 또는 불활성 대기에서 소결되어 산소-결핍 산화물의 타겟이 형성될 때 소결체의 타겟의 전기 저항을 10 Ω-m 이하로 감소시켜 안정한 직류 스퍼터링을 적용할 수 있으므로 스퍼터링 막이 상당히 고속으로 형성될 수 있음이 본 분야에 알려져 있다.
높은 전력하에서 적용될 수 있는 스퍼터링법에서 고속으로 스퍼터링 막을 형성하는 것이 최근 요구되고 있다. 그러나, 상기 통상의 기술에서는 타겟 물질이 고전력 하에서 스퍼터링 공정 중 부서지고 균열되기 쉬워서 고속으로 안정한 막이 형성될 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 고열 내충격성 및 고전력하에서 스퍼터링되는 중에 균열을 유도하지 않는 우수한 특성을 갖는 유전체 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 목적을 달성하기 위한 방법은 일반식 Ba1-xSrxTiO3-y (0<x<1 , 0<y≤0.03)의 산소가 결핍된 스퍼터링 타겟의 소결체를 제조하는데 있어서, 소결 온도 1100 내지 1300 ℃, 최대 온도에서의 소결시간 1 내지 10 시간, 압력 10 MPa 내지 50 MPa로 진공 또는 불활성 가스 대기 중에서 평균 1차 입도가 1 ㎛ 이하인 분말 물질을 고온-압축시키는 단계, 소결체의 평균 입자 직경을 0.3 내지 5 ㎛로, 최대 입자 직경을 20 ㎛ 이하로, 상대 밀도를 95% 내지 99%로, 순도를 4 N 이상으로, K 함량을 1 ppm 이하로, Na 함량을 2 ppm 이하로, Al 함량을 5 ppm 이하로, Si 함량을 20 ppm 이하로, Fe 함량을 2 ppm 이하로 조절하는 단계를 포함한다.
이같은 소결체로부터의 타겟 물질을 사용하여 제조된 스퍼터링 타겟은 고밀도 구조 및 미소 구조를 가지며, 삼점 요곡 강도는 통상의 물질의 2 내지 5배인 150 MPa 이상으로 향상된다. 유전체 스퍼터링 타겟의 강도의 증가는 높은 직류 전력하에서의 스퍼터링에 대한 요구사항에 부합될 수 있다. 특히 K, Na 등의 미량 불순물의 함량은 소결체의 요곡 강도와 밀접한 관계가 있다는 결론에 이르렀다.
전술한 단계에 의해 완성된 본 발명은 (1) 일반식 Ba1-xSrxTiO3-y (0<x<1, 0<y≤0.03)의 산소가 결핍된 스퍼터링 타겟의 소결체에서, 상기 소결체의 평균 입자 직경이 0.3 내지 5 ㎛이고, 최대 입자 직경이 20 ㎛ 이하이고, 상대 밀도가 95% 내지 99%이고, 순도가 4 N 이상이고, K 함량이 1 ppm 이하이고, Na 함량이 2 ppm 이하이고, Al 함량이 5 ppm 이하이고, Si 함량이 20 ppm 이하이고, Fe 함량이 2 ppm 이하이고, 소결체의 요곡 강도가 150 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 유전체 스터퍼링 타겟, (2) 평균 1차 입도가 1 ㎛ 이하인 분말 물질을 소결온도 1100 내지 1300 ℃, 최대 온도에서 1 내지 10 시간의 소결 시간 동안 10 MPa 내지 50 MPa의 압력하에서 진공 또는 불활성 가스 대기에서 고온-압축시키는 것을 특징으로 하는 (1)에 따른 고강도 유전체 스퍼터링 타겟의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 바람직한 태양을 하기에 기재한다.
먼저, BaO, SrO 및 TiO2의 고순도 분말을 재결정화시키거나 또는 증류시켜 수득하였다. 이들 분말을 소정의 비로 함께 혼합시키고 혼합물을 공기 중에서 1100 ℃로 열처리하고, 이어서 파쇄 및 미분화시켜서 순도가 4N 이상이고 결정 구조가 페로브스카이트 형인 (Ba,Sr)TiO3의 분말을 수득하였다. 상기 분말의 평균 1차 입도는 0.05 내지 1 ㎛였다.
상기 분말을 고온-압축 그래파이트 주형 내에 채우고, 채워진 분말 물질을 소결 온도 1100 내지 1300 ℃, 최대 온도에서의 소결 시간 1 내지 10 시간, 압력 10 MPa 내지 50 MPa로, 진공 또는 불활성 가스 대기에서 고온-압축시켰다. 이와 같이하여 평균 입도가 0.3 내지 5 ㎛이고, 최대 입도가 20 ㎛ 이하이고, 상대 밀도가 95 내지 99%인 일반식 Ba1-xSrxTiO3-y (0<x<1 및 0<y≤0.03)의 산소가 결핍된 소결체를 제조한다.
상기와 같이 제조된 소결체로부터 절단된 시험편을 사용하여 요곡 강도를 측정하였다. 시험편의 평균 내요곡 강도는 150 MPa 이상으로, 이 값은 통상의 소결체의 2 내지 5배였다.
이어서, 상기 소결체를 치수가 125 mm (직경) x 5 mm (두께)인 판으로 가공하고, 이판을 In-Sn 솔더를 사용하여 구리로부터 제조된 뒷받침판에 결합시켰다. 이와 같이 제조된 스퍼터링 타겟에 직류 스퍼터링 전력하에서 내파쇄 시험 및 막 형성 속도 시험을 행하였다. 시험 결과는 직류 500 (W) 이하의 스퍼터링 전력에서 시험 타겟이 파쇄되지 않은채 스퍼터링될 수 있고, 최고 성막 속도는 분당 250 옹스트롬 (이하 Å로 표기함) 이상, 즉 통상의 값의 2 내지 3배임을 나타내었다. 이같은 결과는 본 발명에 따른 소결체가 스퍼터링 고전력에서의 스퍼터링 조건에서도 우수한 수행능을 갖는 고강도 유전체 스퍼터링 타겟일 수 있음을 나타낸다.
재결정화 및 증류를 반복함으로써 소결체를 제조하기 위한 분말 물질을 고순도로 정제하여, 분말 물질 중에 혼입된 미량 불순물 중에서 K의 함량을 1 ppm 이하로, Na의 함량을 2 ppm 이하로, Al의 함량을 5 ppm 이하로, Si의 함량을 20 ppm 이하로, Fe의 함량을 2 ppm 이하로 조절하였다. 이와 같이 수득된 스퍼터링 타겟은 파쇄되지 않으면서 보다 높은 스퍼터링 전력하에서 스퍼터링될 수 있었고, 보다 높은 최고 성막 속도를 가졌다. 이같은 사실은 분말 물질을 정제하여 고강도 유전체 스퍼터링 타겟의 특성을 향상시킬 수 있음을 나타낸다.
수치가 전술한 범위로 한정되는 이유는 다음과 같다:
(a) 소결체의 평균 입자 직경
수치가 5 ㎛를 초과할 때, 평균 내파쇄 강도가 감소하여 낮은 스퍼터링 전력에서도 스퍼터링되는 중에 스퍼터링 타겟 물질이 파쇄된다. 한편, 수치가 0.3 ㎛ 미만일 때, 본 발명에 따른 제조법으로 고밀도의 소결체를 제조하는 것이 어렵다. 이에 따라, 수치는 0.3 내지 5 ㎛의 범위로 한정되었다.
(b) 소결체의 최대 입자 직경
수치가 20 ㎛을 초과할 때, 소결체의 평균 내파쇄 강도는 현저히 감소하여 낮은 스퍼터링 전력에서도 스퍼터링되는 중에 타겟 물질이 파쇄되므로 수치는 20 ㎛ 이하로 한정되었다.
(c) 소결체의 상대 밀도
수치가 95 내지 99 %의 범위로 한정되는 이유는 95 % 미만일 때, 소결체의 고강도가 손상되는 반면 수치가 99 %를 초과할 때 고열 내충격성이 감소되기 때문이다.
(d) 소결체의 순도
소결체의 입자 성장이 4N 미만의 순도에서 가속화되는 경향이 있으므로 순도는 4N로 정해졌다.
(e) 미량 불순물의 함량
불순물인 K, Na, Al, Si 및 Fe의 함량은 이들이 각각 1 ppm 이하, 1 ppm 이하, 2 ppm 이하, 5 ppm 이하, 20 ppm 이하 그리고 2 ppm 이하일 때 타겟 물질이 파쇄되는 것을 막을 수 있으므로 이와 같이 설정된다.
(f) 분말 물질의 평균 1차 입도
수치가 1 ㎛을 초과할 때 소결체의 입자 크기가 5 ㎛를 초과하게 되어 낮은 직류 전력하에서 스퍼터링되는 중에 평균 내파쇄 강도가 감소되고 타겟 물질이 파쇄되므로 수치가 1 ㎛인 이하인 것이 바람직하다.
(g) 소결 온도 및 소결 시간
소결 온도 및 소결 시간은 산화물 소결체의 밀도 및 입자 직경을 조절하는 작용을 한다. 소결 온도 및 최대 온도에서의 소결 시간이 각각 1100 ℃ 및 1 시간 미만일 때, 요구되는 고밀도를 얻을 수 없는 반면, 수치가 1300 ℃ 및 10 시간을 초과할 때, 입자 성장으로 인해 입자 직경은 요구되는 범위에서 벗어나게된다. 즉, 소결 온도 및 최대 온도에서의 소결 시간을 1100 ℃ 및 1300 ℃ 및 1 시간 내지 10 시간으로 각각 조절하는 것이 바람직하다.
(h) 고온-압축시 압력
고온-압축 압력은 산화물 소결체의 밀도 및 입자 직경을 조절하는 작용을 한다. 상기의 밀도 및 입자 직경을 확실히 얻기 위해 압력 범위가 10 MPa 내지 50 MPa인 것이 바람직하다.
<실시예>
하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 이는 청구범위에서 정의된 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예 1 내지 8
재결정화에 의해 고순도로 정제된 각각의 바륨 아세테이트 및 스트론튬 아세테이트를 열 분해시켜 고순도의 BaO 및 SrO의 분말을 수득한다.
증류에 의해 고순도로 정제된 티탄 테트라프로폭사이드를 이소프로필 알코올에 용해시키고 물을 첨가하여 가수분해시킨다. 가수분해후 침전물을 열분해시켜서 고순도로 정제된 TiO2의 분말을 수득하였다.
상기와 같이 수득된 분말을 소정의 혼합비로 혼합하고, 혼합물을 공기중에서 1100 ℃에서 열처리하고, 이어서 파쇄시키고 미분화시켜 결정 구조가 페로브스카이트형이고 순도가 4 Nine 이상인 (Ba0.5Sr0.5)TiO3.00 분말을 제조한다.
각 분말의 제 1 평균 입도를 표 1a 의 d열에 나타낸다. 파쇄 및 미분화 조건을 변화시켜서 0.3 ㎛ 내지 0.9 ㎛로 제조한다.
분말을 고온-압축 그래파이트 주형에 채워 직경 130 mm의 소결체를 제조하고, 머무름시간 3시간, 온도 1150 내지 1300 ℃, 압력 20 MPa로 진공 상태 (5 x 10-2 Pa)에서 고온-압축시켜서, 다양한 밀도 (상대 밀도 95 내지 99 %)를 갖는 소결체를 수득한다. 소결 온도, 밀도 및 상대 밀도의 측정치를 각각 표 1a의 f열, 표 1b의 k 및 l 열에 나타낸다.
소결체의 습윤 표면을 미분화시키고 연마시켜 거친 표면을 제거한 후 각 소결체의 외관은 검은 색이고, 각 소결체 (타겟)의 비저항을 표 1b의 r열에 나타낸다.
분석 결과는 소결체의 조성식을 (Ba0.5Sr0.5)TiO2.97-2.99로 표시할 수 있음을 나타낸다. 이것은 감압하에서의 소결에 기인한 산소 결핍을 나타낸다.
주사 전자 현미경 관찰 (SEM)하여 차단법에 의해 측정된 각 소결체의 연마 표면 상에서의 평균 입자 직경을 표 1b의 m열에 나타낸다. 상분석에 의해 측정된 최대 및 최소 입자 직경 분포를 표 1b의 n 및 o열에 나타낸다. 이들 측정치는 0.1 내지 20 ㎛의 범위이다.
소결체의 주변부에서 Na, K, Al, Si 및 Fe 각 불순물의 함량을 정량적으로 측정하고 표 1b의 p열에 나타낸다.
4 mm x 3 mm x 40 mm 치수의 시험편을 상기와 동일한 조건하에서 제조된 소결체로부터 절단한다. C 0.1 등급으로 홈을 판 후 # 1500 에메리 (Emery) 연마지 한 장으로 시험편의 표면을 연마시켜 10개의 시험편을 제조한다. 각 10개의 시험편에 대해 요곡 강도 시험을 적용하여 요곡 강도를 측정한다. 각 시험편의 평균 요곡 강도를 표 1b의 q열에 나타낸다.
상기와 같이 제조된 소결체를 직경 125 mm 및 두께 5 mm 치수의 원판 형태로 제조한다. In-Sn 솔더를 사용하여 상기 원판을 구리로 제조된 뒷받침판에 결합시켜 본 발명에 따른 고강도 유전체 스퍼터링 타겟을 제조하고 표 2에 실린 시험 조건하에서 타겟에 직류 스퍼터링 전력을 가하여 내파쇄 시험 및 성막 속도 시험을 행한다. 결과를 표 1b의 s 및 t열에 나타낸다. 이들 결과는 직류 전력이 600 W로 증가될 때까지 파쇄되지 않으면서 스퍼터링시킬 수 있고 최대 성막 속도가 230 ∼ 410 Å/분임을 나타낸다.
비교예 1 내지 3
결정 구조가 페로브스카이트형인 순도 4N 이상의 (Ba0.5Sr0.5)TiO3.00 분말을 전술한 실시예와 동일한 방법으로 제조한다.
이후, 전술한 실시예와 동일한 방법으로 타겟을 제조하고 다양한 시험을 실시한다.
이들 결과를 하기 표 1a 및 표 1b에 나타낸다. 소결체의 조성식을 (Ba0.5Sr0.5)TiO2.97-2.98로 나타낸다.
비교예 4 내지 10
순도가 3 N이고 평균 1차 입도가 0.1 ㎛인 BaTiO3 분말 및 순도가 3 N이고 평균 1차 입도가 0.1 ㎛인 SrTiO3 분말을 습윤 혼합시키고 혼합물을 공기중에서 1150 ℃에서 하소시킨 후 분쇄시키고 미분화시켜서 결정 구조가 페로브스카이트형인 순도 3 N의 (Ba0.5Sr0.5)TiO3.00의 분말을 수득한다.
이후, 전술한 실시예와 동일한 방법으로, 타겟을 제조하고 다양한 시험을 실시한다.
이들 결과를 하기 표 1a 및 표 1b에 나타낸다. 소결체의 조성식을 (Ba0.5Sr0.5)TiO2.97로 나타낸다.
하기 실험 결과에서 보여지는 바와 같이, 본 발명에 따라 스퍼터링에 대한 전력 밀도가 증가될지라도 스퍼터링 막은 고강도 유전체 타겟 1 내지 8을 파쇄시키지 않으면서 고속으로 형성되는 반면, 비교 타겟 1 내지 10은 스퍼터링에 대한 낮은 전력 밀도에서 파쇄되므로 고속 성막은 불가능하였다. 이같은 결과는 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟을 제조하기 위한 타겟 물질이 고순도, 고밀도 및 미소 구조에 기인하는 고강도를 갖기 때문이다.
열 a b c d e f g h i j
원료물질의 조성 하소 온도 (℃) 순도 평균1차 입도 (㎛) 타겟의 조성 소결 온도 (℃) 최대 온도에서의 소결 시간 (시간) 고온-압축의 압력 (MPa) 고온-압축의 대기 진공 정도 (Pa)
실시예 1 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1100 >4Nine 0.5 Ba0.5Sr0.5TiO2.99 1150 3 20 진공 5x10-2
2 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1100 >4Nine 0.9 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1200 3 20 진공 5x10-2
3 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1100 >4Nine 0.3 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1250 3 20 진공 5x10-2
4 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1100 >4Nine 0.7 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1275 3 20 진공 5x10-2
5 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1100 >4Nine 0.5 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1300 3 20 진공 5x10-2
6 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1100 >4Nine 0.5 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1300 3 20 진공 5x10-2
7 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1100 >4Nine 0.6 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1300 3 20 진공 5x10-2
8 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1100 >4Nine 0.5 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1300 3 20 진공 5x10-2
비교예 1 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1100 >4Nine 0.4 Ba0.5Sr0.5TiO2.98 1050 3 20 진공 5x10-2
2 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1300 >4Nine 8.3 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1350 3 20 진공 5x10-2
3 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1100 >4Nine 0.6 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1400 3 20 진공 5x10-2
4 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1150 >3Nine 0.4 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1300 3 20 진공 5x10-2
5 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1150 >3Nine 1.5 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1300 3 20 진공 5x10-2
6 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1150 >3Nine 0.6 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1300 3 20 진공 5x10-2
7 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1150 >3Nine 0.8 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1300 3 20 진공 5x10-2
8 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1150 >3Nine 1.5 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1300 3 20 진공 5x10-2
9 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1150 >3Nine 0.9 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1300 3 20 진공 5x10-2
10 Ba0.5Sr0.5TiO3.00 1150 >3Nine 3.8 Ba0.5Sr0.5TiO2.97 1300 3 20 진공 5x10-2
열 k l m n o p q r s t
소결체의 밀도(g/cm3) 상대 밀도 (%) 평균 입자 직경(㎛) 최소 입자직경(㎛) 최대 입자직경(㎛) 불순물의 함량 (ppm) 요곡강도(MPa) 비저항(10-3 Ωㆍcm) 파쇄직류 전력 (와트) 스퍼터링 속도(Å/분)
Na K Al Si Fe
실시예 1 5.35 95 0.8 0.1 10 <1 <1 3 17 2 165 90 350 250
2 5.43 96.5 1.7 0.1 10 <1 <1 2 14 1 188 80 450 290
3 5.51 97.8 2.2 0.5 20 <1 <1 2 11 1 235 60 500 320
4 5.55 98.6 3.5 0.5 20 <1 <1 2 9 1 362 60 550 350
5 5.57 99 4.6 0.5 20 <1 <1 1 8 1 283 40 550 350
6 5.55 98.5 2.2 0.5 20 <1 <1 1 1 <1 355 30 600 410
7 5.53 98.3 2.4 0.5 20 <1 <1 5 10 1 293 40 550 360
8 5.57 98.9 3.6 0.5 20 <1 <1 1 18 2 276 30 550 360
비교예 1 5.08 90.2 0.6 0.1 10 2 1 35 300 10 51 150 150 90
2 5.53 98.3 6.5 1 50 2 1 10 30 5 103 50 200 150
3 5.6 99.5 81 10 200 1 4 70 20 20 75 20 150 100
4 5.57 98.9 25 5 80 3 1 5 50 10 123 40 250 180
5 5.53 98.3 68 5 150 3 1 4 40 10 105 50 200 130
6 5.54 98.4 12 5 50 2 2 80 18 3 118 50 250 180
7 5.55 98.5 20 5 100 10 1 5 75 5 107 40 250 170
8 5.48 97.3 53 5 150 8 3 10 80 15 107 60 200 130
9 5.52 98 88 10 200 20 5 18 150 20 70 50 150 100
10 5.52 98 126 50 300 15 3 120 200 35 46 50 100 70
적용 전력 (W) 50, 100, 150, 200 .... (50 W 단위로 단계적으로 증가함)
성막 시간 (분) 10
기판 ø 5 인치 규소 웨이퍼
기판 및 타겟 사이의 거리 70 mm
기판의 온도 (℃) 600
스퍼터링 가스 압력 (Pa) 1
스퍼터링 가스 Ar/O2 = 9/1
본 발명에 따라 고열 내충격성을 갖고 고전력하에서 스퍼터링될 때 균열되지 않는 유전체 스퍼터링 타겟을 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 일반식 Ba1-xSrxTiO3-y (0<x<1, 0<y≤0.03)의 산소가 결핍된 스퍼터링 타겟의 소결체에서, 상기 소결체의 평균 입자 직경이 0.3 내지 5 ㎛, 최대 입자 직경이 20 ㎛ 이하, 상대 밀도가 95% 내지 99%, 순도가 4 N 이상, K 함량이 1 ppm 이하, Na 함량이 2 ppm 이하, Al 함량이 5 ppm 이하, Si 함량이 20 ppm 이하, Fe 함량이 2 ppm 이하, 소결체의 요곡 강도가 150 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 유전체 스터퍼링 타겟.
  2. 평균 1차 입도가 1 ㎛ 이하인 분말 물질을 소결 온도 1100 내지 1300 ℃, 최대 온도에서의 소결 시간 1 내지 10 시간, 압력 10 MPa 내지 50 MPa로 진공 또는 불활성 가스 대기에서 고온-압축시키는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 고강도 유전체 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
KR1019970020622A 1996-05-27 1997-05-26 고강도유전체스퍼터링타겟및그의제조방법 KR100496115B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP96-131736 1996-05-27
JP13173696A JP3346167B2 (ja) 1996-05-27 1996-05-27 高強度誘電体スパッタリングターゲットおよびその製造方法並びに膜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR970074971A KR970074971A (ko) 1997-12-10
KR100496115B1 true KR100496115B1 (ko) 2005-09-08

Family

ID=15065001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970020622A KR100496115B1 (ko) 1996-05-27 1997-05-26 고강도유전체스퍼터링타겟및그의제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6176986B1 (ko)
JP (1) JP3346167B2 (ko)
KR (1) KR100496115B1 (ko)
DE (1) DE19721989C2 (ko)
TW (1) TW425435B (ko)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW509728B (en) * 1997-10-01 2002-11-11 Japan Energy Corp BaxSr1-xTiO3-y target materials for sputtering
US6506289B2 (en) 2000-08-07 2003-01-14 Symmorphix, Inc. Planar optical devices and methods for their manufacture
US7469558B2 (en) * 2001-07-10 2008-12-30 Springworks, Llc As-deposited planar optical waveguides with low scattering loss and methods for their manufacture
US7404877B2 (en) * 2001-11-09 2008-07-29 Springworks, Llc Low temperature zirconia based thermal barrier layer by PVD
US6884327B2 (en) 2002-03-16 2005-04-26 Tao Pan Mode size converter for a planar waveguide
US7378356B2 (en) 2002-03-16 2008-05-27 Springworks, Llc Biased pulse DC reactive sputtering of oxide films
US20030175142A1 (en) * 2002-03-16 2003-09-18 Vassiliki Milonopoulou Rare-earth pre-alloyed PVD targets for dielectric planar applications
US8404376B2 (en) 2002-08-09 2013-03-26 Infinite Power Solutions, Inc. Metal film encapsulation
US8431264B2 (en) * 2002-08-09 2013-04-30 Infinite Power Solutions, Inc. Hybrid thin-film battery
US7993773B2 (en) 2002-08-09 2011-08-09 Infinite Power Solutions, Inc. Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate
US8445130B2 (en) * 2002-08-09 2013-05-21 Infinite Power Solutions, Inc. Hybrid thin-film battery
US20070264564A1 (en) 2006-03-16 2007-11-15 Infinite Power Solutions, Inc. Thin film battery on an integrated circuit or circuit board and method thereof
US8394522B2 (en) * 2002-08-09 2013-03-12 Infinite Power Solutions, Inc. Robust metal film encapsulation
US8236443B2 (en) * 2002-08-09 2012-08-07 Infinite Power Solutions, Inc. Metal film encapsulation
US8021778B2 (en) * 2002-08-09 2011-09-20 Infinite Power Solutions, Inc. Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate
AU2003261463A1 (en) * 2002-08-27 2004-03-19 Symmorphix, Inc. Optically coupling into highly uniform waveguides
US7238628B2 (en) * 2003-05-23 2007-07-03 Symmorphix, Inc. Energy conversion and storage films and devices by physical vapor deposition of titanium and titanium oxides and sub-oxides
US8728285B2 (en) * 2003-05-23 2014-05-20 Demaray, Llc Transparent conductive oxides
JP4351213B2 (ja) * 2003-09-03 2009-10-28 日鉱金属株式会社 スパッタリング用ターゲット及びその製造方法
US20050061857A1 (en) * 2003-09-24 2005-03-24 Hunt Thomas J. Method for bonding a sputter target to a backing plate and the assembly thereof
DE602005017512D1 (de) * 2004-12-08 2009-12-17 Symmorphix Inc Abscheidung von licoo2
US7959769B2 (en) * 2004-12-08 2011-06-14 Infinite Power Solutions, Inc. Deposition of LiCoO2
US7838133B2 (en) * 2005-09-02 2010-11-23 Springworks, Llc Deposition of perovskite and other compound ceramic films for dielectric applications
AT9543U1 (de) * 2006-07-07 2007-11-15 Plansee Se Verfahren zur herstellung einer elektrisch leitfähigen schicht
US8062708B2 (en) * 2006-09-29 2011-11-22 Infinite Power Solutions, Inc. Masking of and material constraint for depositing battery layers on flexible substrates
US8197781B2 (en) * 2006-11-07 2012-06-12 Infinite Power Solutions, Inc. Sputtering target of Li3PO4 and method for producing same
CN103498126B (zh) * 2007-12-18 2015-11-18 Jx日矿日石金属株式会社 适于制造以氧化钛为主成分的薄膜的烧结体溅射靶
TWI441937B (zh) * 2007-12-21 2014-06-21 Infinite Power Solutions Inc 形成用於電解質薄膜之濺鍍靶材的方法
US8268488B2 (en) 2007-12-21 2012-09-18 Infinite Power Solutions, Inc. Thin film electrolyte for thin film batteries
US8518581B2 (en) 2008-01-11 2013-08-27 Inifinite Power Solutions, Inc. Thin film encapsulation for thin film batteries and other devices
CN101983469B (zh) * 2008-04-02 2014-06-04 无穷动力解决方案股份有限公司 与能量采集关联的储能装置的无源过电压/欠电压控制和保护
US8906523B2 (en) 2008-08-11 2014-12-09 Infinite Power Solutions, Inc. Energy device with integral collector surface for electromagnetic energy harvesting and method thereof
WO2010030743A1 (en) 2008-09-12 2010-03-18 Infinite Power Solutions, Inc. Energy device with integral conductive surface for data communication via electromagnetic energy and method thereof
US8508193B2 (en) * 2008-10-08 2013-08-13 Infinite Power Solutions, Inc. Environmentally-powered wireless sensor module
CN102439778B (zh) * 2009-05-20 2016-02-10 萨普拉斯特研究有限责任公司 用于将电化学器件集成到固定设施之内或之上的方法
DE102009031302A1 (de) * 2009-06-30 2011-01-05 O-Flexx Technologies Gmbh Verfahren zur Herstellung von thermoelektrischen Schichten
US8599572B2 (en) * 2009-09-01 2013-12-03 Infinite Power Solutions, Inc. Printed circuit board with integrated thin film battery
CN102947976B (zh) 2010-06-07 2018-03-16 萨普拉斯特研究有限责任公司 可充电、高密度的电化学设备
JP5958028B2 (ja) * 2012-04-02 2016-07-27 ソニー株式会社 スパッタリングターゲットの製造方法
JP2017014551A (ja) * 2015-06-29 2017-01-19 Tdk株式会社 スパッタリングターゲット
US11227751B1 (en) 2020-07-01 2022-01-18 Applied Materials, Inc. Plasma chamber target for reducing defects in workpiece during dielectric sputtering

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06330297A (ja) * 1993-05-21 1994-11-29 Vacuum Metallurgical Co Ltd 誘電体薄膜形成用スパッタリングターゲット

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4534956A (en) * 1983-07-08 1985-08-13 General Electric Company Molten salt synthesis of barium and/or strontium titanate powder
US4888246A (en) * 1985-05-23 1989-12-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dielectric thin film, and method for making the thin film
US5614252A (en) * 1988-12-27 1997-03-25 Symetrix Corporation Method of fabricating barium strontium titanate
DE4143454C2 (de) * 1991-07-01 1995-01-05 Fuller H B Licensing Financ Verfahren zur Herstellung eines wasserdampfdurchlässigen Materials sowie ein solches Material
JPH06264231A (ja) * 1993-03-11 1994-09-20 Mitsubishi Materials Corp 高誘電体薄膜製造用ターゲット材およびその製造法
JPH06264230A (ja) * 1993-03-11 1994-09-20 Mitsubishi Materials Corp 高誘電体薄膜製造用ターゲット材およびその製造法
US5359760A (en) * 1993-04-16 1994-11-01 The Curators Of The University Of Missouri On Behalf Of The University Of Missouri-Rolla Method of manufacture of multiple-element piezoelectric transducer
US5709783A (en) * 1993-11-18 1998-01-20 Mcdonnell Douglas Corporation Preparation of sputtering targets
US5557286A (en) * 1994-06-15 1996-09-17 The Penn State Research Foundation Voltage tunable dielectric ceramics which exhibit low dielectric constants and applications thereof to antenna structure
US5635433A (en) * 1995-09-11 1997-06-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Ceramic ferroelectric composite material-BSTO-ZnO
US5771567A (en) * 1996-08-29 1998-06-30 Raytheon Company Methods of fabricating continuous transverse stub radiating structures and antennas

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06330297A (ja) * 1993-05-21 1994-11-29 Vacuum Metallurgical Co Ltd 誘電体薄膜形成用スパッタリングターゲット

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09316630A (ja) 1997-12-09
KR970074971A (ko) 1997-12-10
JP3346167B2 (ja) 2002-11-18
TW425435B (en) 2001-03-11
DE19721989C2 (de) 1998-09-24
DE19721989A1 (de) 1998-02-12
US6176986B1 (en) 2001-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100496115B1 (ko) 고강도유전체스퍼터링타겟및그의제조방법
CN1850719A (zh) 一种钛酸锶压敏电阻器介质及其制备方法
US4048546A (en) Dielectric powder compositions
EP0749134B1 (en) Dielectric material comprising Ta2O5 doped with TiO2 and devices employing same
US6916754B2 (en) Dielectric ceramic material and method for producing the same
EP1415960B1 (en) Method for making raw dielectric ceramic powder, dielectric ceramic and monolithic ceramic capacitor
JPH09249967A (ja) 高純度チタン酸バリウムストロンチウムスパッタリングターゲット材およびその製造方法
JP2001068754A (ja) アクチュエータ用圧電部材及びその製造方法
US20120018664A1 (en) Method of producing a lead zirconium titanate-based sintered body, lead zirconium titanate-based sintered body, and lead zirconium titanate-based sputtering target
US6432353B1 (en) Method for producing oxide type ceramic sintered body
EP0344046A1 (en) Dielectric ceramic composition
JP3129233B2 (ja) Ｂａ、ＳｒおよびＴｉの複合酸化物焼結体からなる高誘電体膜形成用スパッタリングターゲット
KR100308609B1 (ko) 스패터링용BaxSr₁－xTIO₃-y타겟재
CN116477938B (zh) 钛酸钡基无铅压电陶瓷及其制备方法
CN113773071B (zh) 一种陶瓷材料、陶瓷浆料和多层片式陶瓷电容器
JP3450400B2 (ja) 窒化アルミニウム焼結体および窒化アルミニウム多層回路基板
KR100494610B1 (ko) 고유전체막형성용고밀도스퍼터링타겟
JPH09235154A (ja) アルミナセラミックスおよびその製造方法
JP3225577B2 (ja) 誘電体磁器組成物
KR20020048101A (ko) Ｘ7ｒ 특성 적층 칩캐퍼시터용 티탄산바륨 파우더 제조방법
JP3417457B2 (ja) ＭｇＯを主成分とするターゲット及びその製造方法
JPS6398816A (ja) 薄膜磁気ヘツド用基板およびその製造方法
JP3287104B2 (ja) 焦電体材料及びそれを用いた焦電用受光素子の製造方法、及びそれを用いた赤外線センサー
JPH11323539A (ja) Ｂｉ−Ｓｒ−Ｔａ−Ｏ系強誘電体薄膜の成膜用スパッタリングタ−ゲット材およびそれを用いた成膜方法
JPH05319926A (ja) 圧電磁器の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20090603

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee