KR19990036751A - 스패터링용 ＢａｘＳｒ₁－ｘＴｉＯ₃－ｙ 타겟재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스패터링법에 의해 MOS-ULSI의 고유전체커패시터박막을 형성할때에 사용하는 Ba_xSr_1-xTiO_3-y의 조성식에 의해 표시되는 페로브스형복합산화물로 이루어진 스패터링용타켓에 관한 것으로서, 일반식 Ba_xSr_1-xTiO_3-y(단, 0≤x≤1.0≤y＜0.5)에 의해 표시되는 페로브스카이트형복합산화물소결체로 이루어진 스패터링용 타겟재에 있어서, 한층 뛰어난 유전특성을 표시하는 동시에, 종래 문제가 되고 있던 누설전류를 한층 저감하고, 또, 소프트웨어에러의 발생을 방지하는 것을 과제로 한 것이며, 소결체의 상대밀도가 97％이상이고, 또 소결체의 평균결정입자직경이 3㎛이하인 스패터링용 타겟재이고, 이것은 파이티클결함이 적은 박막의 제조를 가능하게 하고, 동시에 기계적 강도를 향상시키는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

스패터링용 ＢａｘＳｒ₁－ｘＴｉＯ₃－ｙ 타겟재

본 발명은, 스패터링법에 의해 MOS-ULSI의 고유전체커패시터박막을 형성할때에 사용되는 Ba_xSr_1-xTiO_3-y의 조성식에 의해 표시되는 페로브스카이트형 복합산화물로 이루어진 스패터링용 타겟재에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 성막한 Ba_xSr_1-xTiO₃박막의 누설전류를 현저하게 저하시킬 수 있는 스패터링용타겟재, 또 파아티클(particle)결함이 매우 적은 박막의 제조를 가능하게 하고, 동시에 기계적강도를 향상시킨 스패터링용 타겟재에 관한 것이다.

최근, 반도체메모리의 커패시터에 높은 유전율을 가진 SrTiO₃나 그 Sr사이트의 일부를 Ba로 치환한 Ba_xSr_1-xTiO₃의 박막을 사용하는 것이 연구되고 있다. 이와 같은 고유전성박막의 성막방법으로서는, 스패터링법이 일반적으로 사용되고 있으나, 스패터링법에 의해 성막된 박막에 양호한 유전특성을 부여할려면, 결정성을 높이기 위한 열처리가 필요하게 된다. 그 때, Na,K등의 알칼리금속불순물을 함유하면, 결정성장에 의해서 결정입자경계상에 이들의 불순물이 토출되고, 이들 알칼리금속불순물을 통해서 누설전류가 증대하는 것이 알려져 있다. 또, U, Th등의 방사성원소가 불순물로서 존재하면, 이들 원소로부터 방출되는 α선에 의해서 소프트 웨어에러를 일으키는 원으로 되는 것이 알려져 있다.

예를 들면, 일본국 특개평 7-70747호는, 페로브스카이트형 티탄산염화합물로 이루어진 타겟재에 있어서, 누설전류의 원인이 전하이동에의 관여가 큰 알칼리금속인 것을 구명하고, 알칼리금속함유량을 1ppm이하로 하는 것을 기재하고 있다.

U, Th등의 방사성원소가 α선에 의한 소프트웨어에러를 일이키는 원인이 되므로, 그들의 합계함유량을 10ppb이하로 제한하는 것을 제창하고 있다.

또, 일본국특개평 7-173621호는, Ba_xSr_1-xTiO_3-y로 이루어진 스패터링용 소결타갯재를 대상으로 해서, 고속성막을 가능하게 할 수 있도록 알칼리금속불순물량을 10ppm이하로 하는 것을 기재하고 있다.

또는, 일본국 특개평 7-3444호는, (Ba,Sr)O·TiO₂로 이루어진 스패터링용 소결타겟재의 열편차에 대한 내할손성(耐割損性)을 향상시키기 위하여 Na나 Ca, 또는 Al, Si 및 Fe 등의 불가피적불순물의 함유량을 90ppm이하로 저감하는 것을 제창하고 있다.

또 다른 문제로서, SrTiO₃나 그 Sr사이트의 일부를 Ba로 치환한 Ba_xSr_1-xTiO₃는, 소성중에 이상입자성장이 일어나기 쉬운 재료이기 때문에, 치밀한 스패터링용 타겟을 얻는 것이 곤란하고, 또 치밀화를 위하여 고온에서 소성하면 이상입자성장의 발달에 의해 결정입자직경이 20㎛이상의 소결체조직으로 되어 버린다. 이와 같은 소결체를 스패터링용 타겟으로서 사용하면, 성막된 박막위에 파아티클(타겟으로부터 방출되는 입자의 클러스터화한 것)이라고 호칭되는 결함이 다수 발생하고, 수율이 대폭적으로 저하한다고 하는 문제점이 있었다. 또, 소결체를 타겟치수로 기계가공할 때, 밀도가 낮은 소결체 또는 결정입자직경이 큰 소결체는 기계적강도가 약하기 때문에, 수율저하, 불순물에 의한 오염 등의 문제가 있었다.

그러나, 종래 기술에서는, Fe, Ni, Co, Cr, Cu등의 천이금속 또는 Mg, Al등의 불순물원소의 누설전류에의 영향에 대해서는 아직 명백하지는 않다. 본 발명은, 일반식 Ba_xSr_1-xTiO_3-y(단, 0≤x＜1.0≤y＜0.5)에 의해 표시되는 페로브스카이트형 복합산화물소결체로 이루어진 스패터링용 타겟재에 있어서, 한층 뛰어난 유전특성을 표시하는 동시에, 종래 문제로 되어 있던 누설전류를 한층 저감하고, 또, 소프트웨어에러의 발생을 방지하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 또 다른 과제는, 이러한 페로브스카이트형 복합산화물소결체로 이루어진 스패터링용타겟재에 있어서, 파아티클결합이 매우 적은 박막의 제조를 가능하게 하고, 또 동시에 그 기계적강도를 향상시키는 것이다.

종래 기술에 있어서, Ba_xSr_1-xTiO_3-y에 의해 표시되는 페로브스카이트형 복합산화물소결체로 이루어진 스패터링용 타겟재에 있어서의, 이러한 파아티클결함과 기계적 강도의 문제에 정면에서 맞붙은 것은 없다.

그래서, 본 발명자들은, 스패터링법에 의해 성막된 Ba_1-xSr_xTiO_3-y조성의 고유전체박막의 누설전류를 저하시키기 위하여, 스패터링에 사용하는 Ba_xSr_1-xTiO_3-y의 조성식에 의해 표시되는 타겟재 중의 불순물에 대해서 면밀하게 검토를 행하였다. 그 결과, 타겟재중의 Na, K의 알칼리금속원소를 1ppm이하로 하고, 또 그것에 더하여, Fe, Ni, Co, Cr, Cu의 천이금속 및 Mg, Al의 각 원소의 함유량을 1ppm이하로 하므로써, 성막한 Ba_xSr_1-xTiO₃박막의 누설전류가 현저하게 저하하는 것을 발견하였다. 또, 반도체메모리의 소프트웨어에러를 보다 확실하게 방지하기 위하여, 일본국 특개평 7-70747호에 제창된 바와 같은, U, Th등의 방사성원소의 합계함유량을 10ppb이하로 제한하는 것보다 더욱 깊이 파고들어서, U, Th의 각 방사선원소의 함유량을 1ppb이하로 할 수 있는 것도 판명하였다.

또, 본 발명자들은 상기의 제 2과제를 해결하기 위해 검토한 결과, Ba_xSr_1-xTiO_3-y의 조성식에 의해 표시되는 소결체의 상대밀도를 97％이상, 또한 소결체의 결정입자직경을 3㎛이하로 하므로서, 파아티클결함이 1개/㎠이하로 되고, 또, 기계가공에 의한 수율이 현저하게 향상되는 것을 발견하였다. 치밀화를 위하여 고온에서 소성하면 이상입자성장의 발달에 의해 결정입자직경이 큰 소결체 조직으로 되는 것이 통상적이지만, 본 발명은 제조방법의 적절한 콘트롤을 통해서 이 상반되는 요건을 동시에 실현하는 것에 성공한 것이다.

이 식견에 의거해서, 본 발명은, 제 1의 양상에 있어서, 일반식 Ba_xSr_1-xTiO_3-y(단. 0≤x≤1.0≤y＜0.5)에 의해 표시되는 페로브스카이트형복합산화물 소결체로 이루어진 스패터링용 타겟재에 있어서, Na, K, Mg, Fe, Ni, Co, Cr, Cu 및 Al의 군의 각 원소의 함유량이 1ppm이하, 그리고 U 및 Th의 각 원소의 함유량이 1ppb이하인 것을 특징으로 하는 스패터링용 타겟재를 제공하는 것이다.

본 발명은 또, 제 2의 양상에 있어서, 일반식 Ba_xSr_1-xTiO_3-y(단, 0≤x＜1.0≤y＜0.5)에 의해 표시되는 페로브스카이트형 복합산화물소결체로 이루어진 스패터링용 타겟재에 있어서, 소결체의 상대밀도가 97％이상이고, 또 소결체의 평균결정입자직경이 3㎛이하인 것을 특징으로 하는 스패터링용 타겟재를 제공한다.

본 발명은, 이들을 조합해서, 일반식 Ba_xSr_1-xTiO_3-y(단, 0≤x＜1.0≤y＜0.5)에 의해 표시되는 페로브스카이트형 복합산화물소결체로 이루어진 스패터링용타겟재에 있어서, Na, k, Mg, Fe, Ni, Co, Cr, Cu 및 Al의 군의 각 원소의 함유량이 1ppm이하, 그리고 U 및 Th의 각 원소의 함유량이 1ppb이하이며, 소결체의 상대밀도가 97％이상이고, 또, 소결체의 평균결정입자직경이 3㎛이하인 것을 특징으로 하는 스패터링용 타겟재도 제공한다.

(1) Na, K, Mg, Fe, Ni, Co, Cr, Cu 및 Al의 군의 각 원소의 함유량이 1ppm이하, 그리고 U 및 Th의 각 원소의 함유량이 1ppb이하인 스패터링용 타겟재:

본 발명타겟재의 제작에는, 출발원료로서, Na, K의 알칼리금속원소, Fe, Ni, Co, Cr, Cu의 천이금속원소 및 Mg, Al의 각 원소의 함유량이 1ppm이하, U, Th등의 방사성원소가 1ppb이하인 탄산스트론튬(SrC0₃), 또는 탄산바륨(BaC0₃) 및 탄산스트론튬(SrCO₃) 및 산화티탄(TiO₂)분말을 사용한다.

이러한 고순도 SrCO₃, BaCO₃및 TiO₂분말 각각을 제조하는 기술은 이미 확립되어 있다. 예를 들면, 일본국 특개평 9-77516호 및 동 특개평 9-142839호는, 고순도탄산스트론튬 및 탄산바륨을 제조하는 기술에 대해서 각각 기재하고 있다. 고순도탄산스트론튬을 예로 들으면, 스트론튬함유수용액(예: 질산스트론퓸, 염화스트론튬)에 산(예: 질산, 염산)을 첨가해서 스트론튬염을 석출시키고, 석출한 스트론튬염을 고체액체분리한 후, 스트론튬염을 예를 들면 탄산염, 바람직하게는 탄산암모늄을 첨가하거나, 탄산가스를 불어넣으므로써 탄산염화하므로써 고순도 탄산스트론튬을 제조할 수 있다. 스트론튬염을 물에 용해하고, 산을 첨가하는 정제(精製)단계를 1회이상 반복해도 된다. 탄산바륨에 대해서도 완전히 마찬가지이다. 이들은 재결정화정제라고 호칭된다. TiO₂분말에 대해서도, 증류, 승화, 재결정을 반복해서 정제한 Ti의 유기금속화합물을 대기속에서 소성하여 열분해시키므로써 고순도의 것을 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서는, 이들 원료분말 어느 것에 있어서도 Na, K, Mg, Fe, Ni, Co, Cr, Cu 및 Al의 군의 각 원소의 함유량이 1ppm이하, 그리고 U 및 Th의 각 원소의 함유량이 1ppb이하까지 정제되고 있는 것이 긴요하다.

이들 원료분말을 소정의 조성으로 되도록 칭량하고, 알콜 등의 매체를 개재해서 혼합한 후, 열합성에 의해서 Ba_xSr_1-xTiO₃단상(單相)으로 한다. 소성은, 열합성에 의해서 얻게된 Ba_xSr_1-xTiO₃분말을 고온프레스법에 의해서 소결시키거나, 금형 또는 CIP를 사용해서 성형한 후, 상압(常壓)소결한다. 또, 이들의 소결체의 상대밀도를 98％이상으로 하기 위해서는, 고온프레스법, 또는 상압소결법에 의해 얻은 소결체를 HIP처리하므로써 얻을 수 있고, 이 때, 소결체는 고온에서 저산소분압하에 노출되기 때문에, Ba_xSr_1-xTiO₃에 산소결함이 발생하고, 전기전도성을 가진 소결체를 얻을 수 있다. 이 소결체를 소정의 형상으로 기계가공하므로써 스패터링용 타겟재를 제작할 수 있다.

이렇게 해서 제작한 Ba_xSr_1-xTiO_3-y( 단, 0≤X＜1.0≤y＜0.5)조성에 의해 표시되는 스패터링용타겟을 사용해서 성막한 Ba_xSr_1-xTiO₃박막은, 뛰어난 유전특성을 표시하는 동시에, 종래 문제로 되어 있던 누설전류가 현저하게 저하하고, 또, 소프트웨어에러의 발생을 방지할 수 있다.

(2) 상대밀도 97％이상, 결정입자직경 3㎛이하의 특성을 가진 타겟재료:

출발원료에는 순도 3N이상, 평균입자직경 1㎛이하의 BaCO₃및/또는 SrCO₃, TiO₂분말을 사용한다. 이들의 원료분말을 소정의 조성이 되도록 칭량하고, 알콜 등의 매체를 개재해서 습식혼합한 후, 850∼1000℃의 열합성에 의해서 평균입자직경이 1㎛이하의 Ba_xSr_1-xTiO₃합성분말을 얻는다.

소성방법에는, 고온프레스법이나 이것과 HIP를 병용하는 방법 및 상압소결법과 HIP를 병용하는 방법이 있다.

고온프레스법의 경우, 열합성에 의해서 얻게된 평균입자직경 1㎛이하의 Ba_xSr_1-xTiO₃분말을 Ar분위기속에서 1250∼1350℃, 15∼30MPa에 의해 소성하므로써 상대밀도 97％이상 그리고 결정입자직경 3㎛이하의 소결체를 얻을 수 있다. 이때, 소결온도가 1350℃를 초과하면, 밀도는 상승하나, 이상입자성장이 일어나 입자직경 20㎛이상의 결정조직 또는 이상입자와 미세입자의 혼합조직이 되어, 기계적 강도가 저하된다. 또, 소성온도 1250℃미만에서는, 상대밀도 97％이상의 소결체를 얻을 수 없다.

고온프레스법과 HIP를 병용하는 경우에는, 고온프레스온도를 1180∼1350℃로 하므로써 소결체표면의 기공형태를 폐쇄기공으로 하고, 1250∼1350℃, 50MPa이상에서 HIP처리하므로써, 상대밀도 97％이상, 결정입자직경 3㎛이하의 소결체를 얻을 수 있다.

상압소결법에 의해 상대밀도 97％이상의 소결체를 얻기 위해서는, 1400℃이상에서의 긴 유지시간이 필요하게 되고, 이상입자가 현저하게 발달해 버린다. 그래서, 1350∼1450℃의 소성온도에 있어서 적당한 유지시간에 의해 상대밀도 90∼94％, 소결체표면의 기공이 폐쇄기공인 소결체를 제작하고, 1250∼1350℃, 50MPa이상에서 HIP처리하므로써 상대밀도 97％이상, 결정입자직경 3㎛이하의 소결체를 얻을 수 있다.

또, HIP처리할때, 소결체는 고온에서 저산소분위기에 노출되기 때문에, 산소결함이 생성하여 전기도전성을 가진 Ba_1-xSr_xTiO_3-y소결체를 얻을 수 있다.

이렇게 해서, 일반식 Ba_xSr_1-xTiO_3-y(단, 0≤x＜1.0≤y＜0.5)에 의해 표시되는 페로브스카이트형 복합산화물소결체 스패터링용 타겟재에 있어서, 그 소결체의 상대밀도를 97％ 이상 또한 소결체의 결정입자직경을 3㎛이하로 할 수 있다. 얻게된 소결체는, 스패터링용 타겟재의 형상으로 기계 가공된다.

상기 제법에 의해 제작한 상대밀도 97％이상, 결정입자 직경 3㎛이하의 Ba_xSr_1-xTiO_3-y의 조성에 의해 표시되는 소결체는, 스패터링용 타겟에 가공할때의 수율이 현저하게 향상되고, 또, 이것을 스패터링용 타겟에 사용해서 성막인 Ba_xSr_1-xTiO₃박막에는, 파아티클결함이 1개/㎠이하로 되어, 반도체메모리의 제조수율이 현저하게 향상된다.

(3) Na, K, Mg, Fe, Ni, Co, Cr, Cu 및 Al의 군의 각 원소의 함유량이 1ppm이하, 그리고 U 및 Th의 각 원소의 함유량이 1ppb이하이며, 소결체의 상대밀도가 97％이상이고, 또, 소결체의 평균결정입자직경이 3㎛이하인 스패터링용 타겟재:

출발원료로서 Na, K의 알칼리금속원소, Fe, Ni, Co, Cr, Cu의 천이금속원소, 및 Mg, Al의 각 원소의 함유량이 1ppm이하, U, Th등의 방사성원소가 1ppb이하인 탄산스트론튬(SrC0₃), 또는 탄산바륨(BaCO₃) 및 타산스트론튬(SrCO₃) 및 산화티탄(TiO₂)분말을 사용하고, 상기 (2)에서 설명한 기술을 사용한다.

이하, 본 발명의 타겟 및 그 제조방법에 대해서 실시예 및 비교예에 따라서 설명한다.

(실시예 1)

출발원료로서 사용하는 BaCO₃및 SrCO₃분말은, 순도 3N(99.9％)의 Ba(NO₃)₂및 Sr(NO₃)₂을 재결정화 정제하므로써, Na, K, Fe, Ni, Co, Cr, Cu, Mg, Al의 각 원소의 함유량이 1ppm이하, U, Th의 각 원소가 1ppb이하로 하고, 그 후 Ba(NO₃)₂및 Sr(NO₃)₂수용액에 탄산가스 또는 (NH₄)CO₃수용액을 첨가하므로써 얻었다. 또, TiO₂분말은, BaCO₃분말, SrCO₃분말과 순도가 동일레벨의 시판하는 TiO₂분말을 사용하였다.

이들 각 원료분말은 몰비로 1:1:2가 되도록 배합하고, 나이론제의 보올 및 호트를 사용해서, 에탄올을 매체로 한 습식 보올 및 혼합을 행하였다. 혼합슬러리를 건조한 후, 대기속에서 열합성하므로써 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃단상분말을 얻었다. 이 분말체에 유기바인더를 첨가해서 금형을 사용한 예비성형을 행한 후, CIP성형하였다. 첨가한 유기바인더를 제거하기 위하여, 대기속에서 탈지(脫脂)처리를 행한 후, 상압하에서 1400℃, 15분의 소성을 행하여 상대밀도가 약 95％의 소결체를 얻었다. 또, 1300℃에서 1h, 100MPa의 조건에서 이 소결체를 HIP하므로써, 상대밀도가 약 99％의 소결체를 얻었다. 이 소결체를 소정의 형상으로 기계가공하여, 직경: 4inch, 두께: 6mm의 스패터링용 타겟재를 제작하였다.

이 타겟재를 사용해서, 기판온도: 550℃, 스패터가스압력: Ar=0.3Pa, 0₂=0.1Pa, 스패터전력밀도: 3W/㎠의 조건에서 RF스패터링법에 의해 성막하고, 막의 유전특성 및 누설전류를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 표시한다. 본 발명의 타겟재를 사용한 박막은, 1×10^-10A/㎠이하로 충분히 낮은 누설전류였다.

(실시예 1-1)

출발원료에 순도 3N의 BaCO₃분말, SrCO₃분말 및 TiO₂분말을 사용한 이외는 실시예 1과 동일조건에서 분말체를 합성, 소성을 행하였다. 상압에서의 소성에 의해 얻게된 소결체의 상대밀도는 약 97％이고, 실시예 1에서 얻게된 소결체보다 약간 고밀도였으나, HIP후의 상대밀도는 약 99％로 실시예 1과 차이는 없었다. 이 소결체를 소정치수로 기계가공하여, 스패터링용 타겟재를 제작하였다.

이 타겟재를 사용해서, 실시예 1과 동일조건에서 성막한 박막의 유전특성 및 누설전류를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 표시한다. 본 예에 의해 제작한 타겟재를 사용한 박막의 유전특성은, 실시예 1과 현저한 차이는 보이지 않으나, 누설전류는 4×10^-8A/㎠로 큰 값을 표시하였다.

(실시예 1-2)

출발원료로서, Ba(NO₃)₂및 Sr(NO₃)₂를 재결정화정제하므로써, Na 및 K의 알칼리금속원소를 1ppm이하로 하고, Fe, Ni, Cr, Co 및 Cu의 천기금속원소 및 Mg, Al의 복수성분원소가 1∼10ppm함유한 BaCO₃분말, SrCO₃분말을 사용한 이외는, 예 1과 동일조건에서 분말체를 합성, 소성을 행하였다. 상압에서의 소성에 의해 얻게된 소결체의 상대밀도는 약 95％ 실시예 1에서 얻게된 소결체와 거의 동일밀도였다. 또, HIP후의 상대밀도는 약 99％가 되었다. 이 소결체를 소정치수로 기계가공하여, 스패터링용타겟재를 제작하였다.

이 타겟재를 사용해서, 실시예 1과 동일조건에서 성막한 박막의 유전특성 및 누설전류를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 표시한다. 본 예에 의해 제작한 타겟재를 사용한 박막의 유전특성은 실시예 1과 현저한 차이는 보이지 않으나, 누설전류는 6×10^-10A/㎠로 실시예 1-1보다 작지만, 실시예 1에 표시한 누설전류보다 큰 값을 표시하였다. Na 및 K를 1ppm이하로 할 뿐만 아니라, Mg, Fe, Ni, Co, Cr, Cu 및 Al의 군의 각 원소의 함유량이 1ppm이하인 것의 중요성을 알 수 있다.

	비유전율 εr	유전손실 tanδ	누설전류(A/㎠)
예 1예 1-1예 1-2	252238255	0.0180.0210.020	＜1×10-104×10-86×10-10

(실시예 2)

순도 4N, 입자직경 1㎛이하의 BaCO₃분말, SrCO₃분말 및 TiO₂분말을 몰비로 1:1:2가 되도록 배합하고, 에탄올을 매체로 한 습식보올밀법에 의해 혼합을 행하였다. 혼합슬러리를 건조한 후, 대기속, 1000℃에서 열합성을 행하여 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃합성분말을 얻었다. 이 합성분말에 성형조제로서 유기바인더를 첨가하고, 금형을 사용해서 예비성형을 행한 후, CIP에 의해 본 성형하였다. 첨가한 유기바인더를 제거하기 위하여, 대기속에서 탈지처리를 행한 후, 대기속, 1370℃에서 2h소성을 행하여, 상대밀도 93％의 예비소결체를 얻었다. 이 소결체를 또, 1300℃에서 1시간, 100MPa에서 HIP처리하여, 소결체의 밀도, 조직, 저항력을 측정하였다.

다음에, 마찬가지로 해서 제작한 소결체를 스패터링용 타겟재의 형상(직경: 4inch, 두께: 6mm)으로 기계가공하고, 기판온도: 550℃, 스패터가스압력: Ar=0.3Pa, 0₂=0.1Pa, 스패터전력밀도: 3W/㎠의 조건에서 RF스패터링법에 의해(Ba, Sr)TiO₃박막을 성막하여, 박막상의 파아티클수를 계측하였다. 그 결과를, 표 2에 표시한다.

실시예 2에 의해 얻게된 소결체의 상대밀도는, 99.2％이고, 결정입자직경은 2.3㎛의 미세한 조직이었다. 3점구부림에 의한 저항력은 220MPa이고, 기계가공시의 타겟의 갈리짐은 없었다.

이들의 타겟을 사용해서 성막한 박막중의 파이티클수는 0.2개/㎠로 매우 적었다.

(실시예 2-1)

실시예 2와 동일조건에서 합성한 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃분말을 사용하여, 1300℃, 30분 및 30MPa의 조건에서 고온프레스한 소결체를 제작하고, 실시예 2와 마찬가지의 평가를 행하였다.

실시예 2-1에 의해 얻게된 소결체의 상대밀도는 98.9％이고, 결정입자직경은 1.6㎛의 미세한 조직이었다. 3점구부림에 의한 저항력은 219MPa이고, 기계가공시의 타겟의 가라짐은 없었다.

이들의 타겟을 사용해서 성막한 박막중의 파이티클수는 0.4개/㎠로 매우 적었다.

(실시예 2-2)

실시예 2와 동일조건에서 합성한 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃분말을 사용하여, 1300℃에서 10시간의 조건 및 1500℃에서 유지하지 않는 조건에서 소성한 소결체를 얻었다. 얻게된 소결체를 1300℃에서 1시간, 100MPa의 조건에서 HIP하고, 소결체의 밀도, 조직, 저항력을 측정하였다. 또, 이들 소결체를 실시예 2와 동일조건에서 스패터링용 타겟에 기계가공하고, 성막해서, 박막중의 파아티클수를 계측하였다. 그 결과를 표 2에 표시한다.

1300℃ 10시간의 소성을 행한 소결체는, 평균입자직경은 1㎛이하로 매우 미세하기는 했으나, HIP후의 상대밀도는 88％로 낮고, 항절력(抗折力)도 100MPa이하로, 타겟가공시에 크랙의 발생을 볼 수 있었다. 또, 1500℃에서 소성한 소결체의 상대밀도는 약 97％로 비교적 고밀도로 되었으나, 평균입자직경은 68㎛로 크게 되고, 항절력은 약 140MPa로 낮았다. 이들의 타겟재를 사용해서 성막한 박막중의 파이티클수는, 어느것이나 모두 4개/㎠이상으로 많았다.

	소성온도	HIP후밀도	평균입자직경	저항력	파아티클수
예 2예 2-1	1370℃1300℃	99.2％98.9％	2.3㎛1.6㎛	220MPa219MPa	0.2개/㎠0.4개/㎠
예 2-2	1300℃1500℃	88.2％96.9％	＜1㎛68㎛	97MPa141MPa	13.6개/㎠4.7개/㎠

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, Na, K 등의 알칼리금속원소 Fe, Ni, Co, Cr, Cu등의 천이금속원소 및 Mg, Al의 각 원소의 함유량이 1ppm이하, U, Th의 방사성원소가 1ppb이하인 Ba_xSr_1-xTiO_3-y의 조성식에 의해 표시되는 타켓재를 사용함으로써, 성막한 박막의 누설전류는 현저하게 감소하고, 소프트웨어에러의 발생을 방지할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, Ba_xSr_1-xTiO_3-y의 조성식에 의해 표시되는 타겟재의 상대밀도를 97％이상, 그리고 평균입자직경을 3㎛이하로 하므로써 기계적강도를 향상시키고, 타겟가공수율의 향상, 가공시의 오염을 방지할 수 있다. 또, 이 타겟을 사용하므로써, 파이티클결함이 매우 적은 박막을 스패터링법에 의해 얻을 수 있다.

따라서, 이 타겟재를 사용해서 성막된 반도체메모리의 수율 및 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 일반식 Ba_xSr_1-xTiO_3-y(단, 0≤x＜1.0≤y＜0.5)에 의해 표시되는 페로보스카이트형 복합산화물소결체로 이루어진 스패터링용 타겟재에 있어서, Na, K, Mg, Fe, Ni, Co, Cr, Cu 및 Al의 군의 각 원소의 함유량이 1ppm이하, 그리고 U 및 Th의 각 원소의 함유량이 1ppb이하인 것을 특징으로 하는 스패터링용 타겟재.
2. 일반식 Ba_xSr_1-xTiO_3-y(단, 0≤x＜1.0≤y＜0.5)에 의해 표시되는 페로브스카이트형 복합산화물소결체로 이루어진 스패터링용 타겟재에 있어서, 소결체의 상대밀도가 97％이상이고, 또, 소결체의 평균결정입자직경이 3㎛이하인 것을 특징으로 하는 스패터링용 타겟재.
3. 일반식 Ba_xSr_1-xTiO_3-y(단, 0≤x＜1.0≤y＜0.5)에 의해 표시되는 페로브스카이트형 복합산화물소결체로 이루어진 스패터링용 타겟재에 있어서, Na, K, Mg, Fe, Ni, Co, Cr, Cu 및 Al의 군의 각 원소의 함유량이 1ppm이하, 그리고 U 및 Th의 각 원소의 함유량이 1ppb이하이고, 소결체의 상대밀도가 97％이상이고, 또, 소결체의 평균결정입자직경이 3㎛이하인 것을 특징으로 하는 스패터링용 타겟재.