WO2004063420A1 - ニッケル合金スパッタリングターゲット - Google Patents

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WO2004063420A1
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Yasuhiro Yamakoshi
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Nikko Materials Co., Ltd.
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    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
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    • 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
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    • 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
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process

Definitions

  • the present invention is capable of forming a thermally stable silicide (N i S i) film, and has good plastic workability to a target.
  • the present invention relates to a nickel alloy sputtering target useful for producing (thin film) and a method for producing the same.
  • N i Si films by salicide process has attracted attention as a gate electrode material.
  • Nickel is characterized in that it can form a silicide film with less consumption of silicon due to the salicide process compared to cobalt.
  • N i S i has a feature that, like the cobalt silicide film, it is difficult to cause an increase in fine line resistance due to the miniaturization of the wiring.
  • a metal compound film such as TiN or the like is capped on an Ni or Co film to react with oxygen at the time of forming a silicide film by capping and annealing.
  • a technology to prevent the formation of an insulating film In this case, T i N is used to prevent the reaction between oxygen and N i to form an uneven insulating film. If the unevenness is small, the distance to the junction between the NiSi film and the source / drain diffusion layer becomes long, so it is believed that junction leakage can be suppressed.
  • T i C, T i W, T i B, WB 2 , WC, BN, A 1 N, M g 3 N 2 , Ca N, Ge 3 N 4 , Ta N, Tb N i 2 , VB 2 , VC, Z r N, Z r B, etc. see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-38 104.
  • NiSi is also easily oxidized even in silicide materials, and there is a problem that large irregularities are formed in the interface region between the NiSi film and the Si substrate, resulting in junction leakage. It is pointed out.
  • the roughness of the silicide film is 40 nm or less and the particle diameter is 200 nm or more by forming the silicide film in a mixed gas (2.5 to 10%) atmosphere to which nitrogen gas is added. Furthermore, it is desirable to cap one of Ti, W, TiNx, WNx on Ni.
  • N i is sputtered with only argon gas not containing nitrogen gas, and then a cap film of TiN is sputtered, and then N ions are implanted by implanting N ions into the Ni film. It has been shown that N may be added to the i film (refer to JP-A-9-1536-16).
  • a semiconductor device and a method of manufacturing the same are disclosed, wherein the first metal: Co, Ni, Pt or Pd, and the second metal: Ti, Zr, Hf, V, Nb , T a or C r combinations are described.
  • the first metal Co, Ni, Pt or Pd
  • the second metal Ti, Zr, Hf, V, Nb , T a or C r combinations are described.
  • Co-Ti there is a combination of Co-Ti.
  • Cobalt has a lower ability to reduce a silicon oxide film than titanium, and when cobalt is deposited, the presence of a natural oxide film present on the surface of a silicon substrate or a polysilicon film inhibits the silicide reaction.
  • the heat resistance is inferior to that of the titanium silicide film, and the heat from the deposition of the silicon oxide film for interlayer film after the completion of the salicide process causes the cobalt silicide (CoSi 2 ) film to aggregate and increase the resistance.
  • CoSi 2 cobalt silicide
  • a technique for forming an amorphous alloy layer with a metal selected from hafnium and tungsten is disclosed.
  • the cobalt content is 50 to 75 at%, N i 40 Z r 60, but the content of the alloy is large in order to make it an amorphous film. No. 2).
  • the present invention is capable of forming a thermally stable silicide (N i S i) film, is less likely to cause film aggregation and excessive silicidation, and is less likely to generate particles when forming a sputtering film.
  • the purpose is to provide a nickel alloy sputtering target that is excellent in the formability, has excellent plastic formability to the target, and is particularly useful for the production of gate electrode materials (thin films), and its production technology. is there.
  • thermally stable silicide (N i S i) film formation is possible by adding a special metal element to high purity nickel, and particles are generated during sputtering.
  • the present invention is based on this finding.
  • Nickel alloy sputtering target characterized by containing 0.5 to 10 at% of tantalum in nickel
  • a nickel alloy sputtering container characterized by containing 1 to 5 at% of tantalum in nickel.
  • the nickel alloy sputtering target according to 1 to 2 above characterized in that the inevitable impurities excluding gas components are 100 wt ppm or less.
  • the maximum permeability on the initial magnetization curve in the target in-plane direction The nickel alloy sputtering target according to any one of the above items 7 to 10, characterized in that
  • crude Ni (about 4 N) is electrorefined to remove metal impurity components and then further purified by EB dissolution to form a high purity nickel alloy, and this ingot and high purity Tantalum is vacuum melted to produce a high purity nickel alloy ingot.
  • a cold crucible melting method using a water-cooled copper crucible is suitable.
  • the alloy ingot is formed into a plate shape by a process such as forging and rolling, and finally a heat treatment is performed at a recrystallization temperature (about 500 ° C.) to 950 ° C. to produce a target.
  • Table 1 shows the analytical values of this typical high purity nickel target.
  • the amount of tantalum added is 0.5 to 50%, more preferably 1 to 5%. If the amount is too small, the thermal stability of the nickel alloy layer will not be improved. If the amount is too large, not only the film resistance will be too large to be suitable, but also the amount of the intermetallic compound will be large, plastic working will be difficult, and particles at the time of sputtering will also be large.
  • the unavoidable impurities excluding gas components be 100 wt p m or less. More preferably, the inevitable impurities excluding the gas component are 10 wt p m or less.
  • oxygen at 50 wtp or less, more preferably at 10 wtp or less, and nitrogen, hydrogen and carbon at 10 wtp or less.
  • the initial permeability of the target is 50 or more (preferably about 100), and further, the maximum permeability be 100 or more.
  • a final heat treatment is performed above the recrystallization temperature (about 500 ° C) to 950 ° C to form a substantially recrystallized structure. If the heat treatment temperature is less than 500 ° C., a sufficient recrystallization structure can not be obtained. There is also no improvement in permeability and maximum permeability.
  • the presence of some unrecrystallized substances does not affect the characteristics, but the presence of a large amount is not preferable. It is desirable that the average grain size of the target is 80 m or less.
  • a final heat treatment above 950 ° C. is undesirable because it causes the average grain size to coarsen.
  • the average grain size is coarsened, the variation of the grain size becomes large and the uniformity decreases.
  • the product was further purified by EB melting to form a high purity nickel ingot, and this ingot and high purity tantalum were vacuum melted to produce a high purity nickel alloy ingot.
  • vacuum melting cold crucible melting using a water-cooled copper crucible was used.
  • This alloy ingot is forged and formed into a plate by a process such as rolling and finally 5
  • the heat treatment was carried out at a temperature of 00 to 950 ° C. to produce a target.
  • Example 1 series had an amount of Ta of 1.68 at%
  • Example 2 series had an amount of Ta of 3.48 at%
  • Example 3 series had an amount of Ta of 7. 50 at%.
  • Example 1-1 1.68 5N 35 500 62 103 unrecrystallized 1 23 8
  • Example 1 1 2 1.68 5N 25 600 103 142 unrecrystallized-18 11
  • Example 1 1 3 1.68 5N ⁇ 10 650 121 165 17.3 9.6 15 7
  • Comparative Example 1-1 1.68 3N5 8050-118 161 7.1 8.2 '113 5
  • Comparative Example 1-2 1.68 4N 75 650 115 167 8.5 7.6 103 3
  • Comparative Example 1 -3 1.68 5N ⁇ 10 300 18 47 No recrystallization-20 7
  • Comparative Example 1-4 1.68 5N ⁇ 10 450 23 63 Unrecrystallized-18 18 Comparative Example 1-5 1.
  • Example 2- 1 3. 48 5 N ⁇ 10 750 67 118 Non-recrystallized-17 11
  • Example 2-2 3.48 5 N ⁇ 10 800 102 156 12.7 18 9 6
  • Example 2-3 3 5 5 N ⁇ 10 850 112 163 53.2 21 12 13
  • Example 2-4 3.48 5N 10 10 930 121 165 73.4 27 15 11
  • Comparative Example 2-1 3.48 3N 5 10 300 11 29 Not crystallized-47 8
  • Comparative Example 2-2 3.48 4N ⁇ 10 650 16 59 Unrecrystallized-55 21 Comparative Example 2- 3 3.48 5 N ⁇ 10 10 50 125 166 153 43 16 23
  • Comparative Example 2-4 3.48 5 N ⁇ 10 1 150 124 172 146 51 19 27
  • Example 3-1 1 5.50 5 N ⁇ 10 900 67 123 46 11 37 15
  • Example 3-2 7.
  • Comparative Example 3-1 7.
  • the conditions of the amount of Ta, purity, oxygen content, and heat treatment temperature are within the range of the present invention Examples 1-1 to 1-3, Examples 2-1 to 2-4, and Examples 3-1 to 3 _ 2 is initial permeability 50 or more, maximum permeability 100 or more, average crystal grain size 80 m or less, variation in crystal grain size is small, particle quantity (0.3 m or more Z in 2 ) is small, The nuunity (%, 3 ⁇ ) is also a small value. Then, sputtering was performed using the tantalum-added nickel alloy of this example, and the sputter deposition was further heated in a nitrogen atmosphere, and then the change temperature of the crystal structure was measured by the XRD diffraction method. The phase change temperature of 0 to 90 ° C was improved. As a result, clear thermal stability has been confirmed.
  • the production process was the same as in the above example, and the addition amount of Ta was the same, but as shown in Table 2, the target was manufactured by changing the conditions of purity, oxygen content, and heat treatment temperature.
  • the initial permeability, maximum permeability, average grain size, variation of grain size, particle quantity, and uniformity were measured and observed as targets and film formation characteristics.
  • Comparative Example 1 series has a Ta amount of 1.6 at%
  • Comparative Example 2 series has a Ta amount of 3.48 at%
  • Comparative Example 3 series has a Ta amount of 7. 50 at%.
  • Comparative Examples 11 and 1 have a problem that a large amount of oxygen is generated and the generation of particles is large because the purity is low.
  • the heat treatment temperature was too low, so there was no improvement in the initial permeability and the maximum permeability, and no recrystallization or a large amount of unrecrystallized structure was present.
  • the final heat treatment temperature was too high, the average grain size became coarse, the unevenness became large, and the uniformity worsened.
  • Comparative Examples 2-1 and 2-2 have low purity and too low heat treatment temperature, so there is no improvement in initial permeability and maximum permeability, and there is no recrystallization or a large amount of unrecrystallized structure. Were present. There are also many particle generations.
  • Comparative Example 3-1 the heat treatment temperature was low, the initial permeability and the maximum permeability did not improve, and a large amount of unrecrystallized structure was present, and many particles were generated.
  • Comparative Example 3-2 the final heat treatment temperature was too high, the average grain size became coarse, the unevenness became large, and the uniformity was deteriorated. Effect of the invention
  • a nickel alloy sputtering target containing a predetermined amount of tantalum in nickel can form a thermally stable silicide (N i S i) film, which causes film aggregation and excessive silicidation.
  • the nickel alloy sputtering target is particularly useful for the production of gate electrode materials (thin films), which are less likely to occur, have less particle generation when forming a sputtering film, have good uniformity, and are excellent in plastic processability to a target. It has a remarkable effect of being able to provide.

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Abstract

ニッケルにタンタルを0.5～10at%含有するニッケル合金スパッタリングターゲット及びガス成分を除く不可避不純物が100wtppm以下であることを特徴とするニッケル合金スパッタリングターゲット。熱的に安定なシリサイド(NiSi)膜の形成が可能であり、膜の凝集や過剰なシリサイド化が起り難く、またスパッタ膜の形成に際してパーティクルの発生が少なく、ユニフォーミティも良好であり、さらにターゲットへの塑性加工性に富む、特にゲート電極材料(薄膜)の製造に有用なニッケル合金スパッタリングターゲット及びその製造技術を提供する。

Description

ニッケル合金スパッタリングターゲット
技術分野
この発明は、 熱的に安定なシリサイド （N i S i ) 膜の形成が可能であ り、 またターゲットへの塑性加工性が良好である、 特にゲート電極材料 明
(薄膜） の製造に有用なニッケル合金スパッタリングターゲット及びその 製造方法に関する。
書 背景技術
近年、 ゲート電極材料としてサリサイドプロセスによる N i S i膜の利 用が注目されている。 ニッケルはコバルトに比べてサリサイドプロセスに よるシリコンの消費量か少なくシリサイド膜を形成することができるとい う特徴がある。 また、 N i S iはコバルトシリサイド膜と同様に、 配線の 微細化による細線抵抗の上昇が起り難いという特徴がある。
このようなことから、 ゲート電極材料として高価なコバルトに替えて ニッケルを使用することが考えられる。
しかし、 N i S iの場合は、 より安定相である N i S i 2へ相転移し易 く、 界面ラフネスの悪化と高抵抗化する問題がある。 また、 膜の凝集や過 剰なシリサイド化が起り易いという問題もある。
従来、 ニッケルシリサイ ド等の膜を用いるものとして、 N iあるいは C o膜の上に T i Nなどの金属化合物膜をキャップしてァニールすることに よって、 シリサイド膜形成時に酸素と反応して絶縁膜を形成してしまうこ とを防止する技術がある。 この場合、 酸素と N iが反応して凹凸のある絶 縁膜が形成されるのを防ぐために、 T i Nが使用されている。 凹凸が小さいと N i S i膜とソース/ドレイン拡散層の接合までの距離 が長くなるので、 接合リークを抑制できるとされている。 他にキャップ膜 としては T i C、 T i W、 T i B、 WB2、 WC、 BN、 A 1 N、 M g 3N 2、 C aN、 G e 3N4、 T aN、 TbN i 2、 VB2、 VC、 Z r N、 Z r Bなどが示されている （特開平 7— 38 1 04号公報参照） 。
また従来技術では、 N i S iはシリサイド材料中でも非常に酸化され易 く N i S i膜と S i基板との界面領域には凹凸が大きく形成され、 接合 リークが生じるという問題があることが指摘されている。
この場合、 N i膜上にキャップ膜として T i N膜をスパッ夕し、 かっこ れを熱処理することにより N i S i膜の表面を窒化させる提案がなされて いる。 これによつて N i S iが酸化されるのを防ぎ、 凹凸の形成を抑制す ることを目的としている。
しかし、 T i Nを N i上に堆積して形成した N i S i上の窒化膜は薄い ため、 バリァ性を長時間保つことは難しいという問題がある。
そこで窒素ガスを添加した混合ガス （2. 5〜 1 0 %) 雰囲気中でシリ サイド膜を形成することにより、 シリサイド膜のラフネスを 40 nm以下、 粒径 20 0 nm以上とする提案がある。 さらに N i上に T i、 W、 T i N x、 WNxのうち一つをキャップすることが望ましいとする。
この場合、 窒素ガスを含まないアルゴンガスのみで N iをスパッ夕し、 続いて T i Nのキャップ膜をスパッ夕した後、 Nイオンを N i膜中にィォ ン注入することでによって N i膜中に Nを添加してもよいということが示 されている （特開平 9— 1 5 36 1 6号公報参照） 。
また、 従来技術として半導体装置とその製造方法が開示され、 第一金 属： C o、 N i、 P t又は P dと、 第二金属： T i、 Z r、 H f 、 V、 N b、 T a又は C rの組合せが記述されている。 実施例では、 C o— T iの 組合せがある。 コバルトは、 チタンに比べてシリコン酸化膜を還元させる能力が低く、 コバルトを堆積する際にシリコン基板やポリシリコン膜表面に存在する自 然酸化膜が存在する場合はシリサイ ド反応が阻害される。 さらに耐熱性が チタニウムシリサイド膜より劣り、 サリサイ ドプロセス終了後の層間膜用 のシリコン酸化膜の堆積時の熱で、 コバルトダイシリサイ ド （C o S i 2 ) 膜が凝集して抵抗が上昇してしまう問題があるということが示されて いる （特開平 1 1一 2 047 9 1号公報 （US P 5 9 8 9 98 8) 参照） 。 また、 従来技術として、 「半導体装置の製造方法」 の開示があり、 サリ サイド形成の際のオーバーグロースによる短絡を防止するために、 コバル トあるいはニッケルにチタン、 ジルコニウム、 タンタル、 モリブデン、 二 ォブ、 ハフニウム及びタングステンより選択された金属との非晶質合金層 を形成する技術が示されている。 この場合、 コバルトの含有量 5 0〜 7 5 a t %, N i 40 Z r 6 0の実施例があるが、 非晶質膜とするために合金 の含有量が多い （特開平 5— 9496 6号公報参照） 。
上記のように、 開示されている従来技術については、 いずれも成膜プロ セスに関するものでありスパッタリング夕ーゲットに関するものではなレ 。 また、 従来の高純度ニッケルとしては、 ガス成分を除いて〜 4N程度であ り酸素は 1 00 p pm程度と高いものであった。
このような従来のニッケルを基としたニッケル合金ターゲットを作製し たところ、 塑性加工性が悪く品質の良いターゲットを作製することが出来 なかった。 またスパッ夕の際にパーティクルが多く、 ュニフォーミティも 良くないという問題があつた。 発明の開示
本発明は、 熱的に安定なシリサイド （N i S i ) 膜の形成が可能であり、 膜の凝集や過剰なシリサイ ド化が起り難く、 またスパッ夕膜の形成に際し てパーティクルの発生が少なく、 ュニフォーミティも良好であり、 さらに ターゲットへの塑性加工性に富む、 特にゲート電極材料 （薄膜） の製造に 有用なニッケル合金スパッタリングタ一ゲット及びその製造技術を提供す ることを目的としたものである。
上記問題点を解決するため、 高純度ニッケルに特殊な金属元素を添加す ることにより、 熱的に安定したシリサイド （N i S i ) 成膜が可能であり、 スパッタリングの際にパーティクルの発生が少なく、 ュニフォーミティも 良好であり、 さらに塑性加工性に富む夕一ゲッ トを製造できるとの知見を 得た。
この知見に基づき、 本発明は
1. ニッケルにタンタルを 0. 5〜 10 a t %含有することを特徴とする ニッケル合金スパッタリング夕ーゲット
2. ニッケルにタンタルを 1〜 5 a t %含有することを特徴とするニッケ ル合金スパッタリング夕ーゲッ卜
3. ガス成分を除く不可避不純物が 100w t p pm以下であることを特 徵とする上記 1〜 2に記載のニッケル合金スパッタリングターゲット
4. ガス成分を除く不可避不純物が 1 Owt p pm以下であることを特徴 とする上記 1〜2に記載のニッケル合金スパッ夕リングターゲット
5. 酸素が 50 w t p pm以下、 窒素、 水素及び炭素がそれぞれ 1 Owt p pm以下であることを特徴とする上記 1〜4のそれぞれに記載のニッケ ル合金スパッタリング夕ーゲット
6 · 酸素が 1 0 w t p pm以下であることを特徴とする上記 1〜 5のそれ ぞれに記載のニッケル合金スパッタリング夕ーゲット 7. ターゲット面内方向の初透磁率が 5 0以上であることを特徴とする上 記 1〜6のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリングターゲット 8. ターゲット面内方向の初磁化曲線上の最大透磁率が 1 0 0以上である ことを特徴とする上記 〜 7のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリ ングターゲット
9. ターゲッ卜の平均結晶粒径が 8 0 m以下であることを特徴とする上 記 1〜8に記載のニッケル合金スパッタリング夕一ゲット
1 0. 再結晶温度〜 9 5 0 ° Cで最終熱処理.を行うことを特徴とする上記 1〜 9のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリング夕ーゲッ卜の製造方 法
を提供するものである。 発明の実施の形態
本発明のターゲットは、 粗 N i (〜4N程度） を電解精製にて、 金属不 純物成分を除去したのち、 E B溶解にてさらに精製して高純度ニッケルィ ンゴットとし、 このインゴッ 卜と高純度タンタルを真空溶解して高純度 ニッケル合金インゴットを作製する。
真空溶解に際しては、 水冷銅製坩堝を用いたコールドクルーシブル溶解 法が適している。 この合金インゴットを鍛造、 圧延などの工程で板状にし て、 最終的に再結晶温度 （約 5 0 0 ° C) 〜9 5 0 ° Cで熱処理すること によりターゲットを作製する。 この代表的な高純度ニッケルターゲットの 分析値を表 1に示す。
Figure imgf000007_0001
タンタルの添加量は 0 . 5〜： L 0 a t %、 より好ましくは 1〜 5 a t % とする。 添加量が少なすぎると、 ニッケル合金層の熱安定が向上しない。 添加量か多すぎると、 膜抵抗が大きくなりすぎて適当でないばかりか、 金 属間化合物の量が多くなり塑性加工が困難となって、 スパッ夕時のパー ティクルも多くなるという問題がある。
本発明のタンタル添加ニッケル合金を用いてスパッタリングし、 さらに このスパッ夕成膜を窒素雰囲気中で加熱した後、 X R D回折法により結晶 構造の変化温度を測定したところ、 タンタルの添加により 5 0〜 9 0 ° C の相変化温度が向上し、 明らかな熱安定性が確認できた。
スパッタリングの際のパーティクル発生を減少させ、 ュニフォーミティ を良好にするために、 ガス成分を除く不可避不純物を 1 0 0 w t p p m以 下とすることが望ましい。 より好ましくはガス成分を除く不可避不純物を 1 0 w t p p m以下とする。
また、 ガス成分もパーティクル発生を増加させる要因となるので、 酸素 5 0 w t p p m以下、 より好ましくは 1 0 w t p p m以下、 窒素、 水素及 び炭素をそれぞれ 1 0 w t p p m以下とするのが望ましい。
夕ーゲットの初透磁率が 5 0以上 （好ましくは 1 0 0程度） 、 さらには 最大透磁率 1 0 0以上にすることがスパッ夕特性に対して重要である。 再結晶温度以上 （約 5 0 0 ° C ) 〜 9 5 0 ° Cで最終熱処理を行い実質 的な再結晶組織とする。 熱処理温度が 5 0 0 ° C未満であると十分な再結 晶組織が得られない。 また、 透磁率及び最大透磁率の向上も無い。
本発明の夕一ゲットにおいては、 多少の未再結晶の存在は特性に影響し ないが、 多量の存在は好ましくない。 ターゲットの平均結晶粒径が 8 0 m以下であることが望ましい。
9 5 0 ° Cを超える最終熱処理は、 平均結晶粒径を粗大化させるので好 ましくない。 平均結晶粒径が粗大化すると、 結晶粒径のばらつきが大きく なり、 ュニフォーミティの低下となる。 実施例及び比較例
次に、 本発明の実施例について説明する。 なお、 本実施例はあくまで一 例であり、 この例に制限されるものではない。 すなわち、 本発明の技術思 想の範囲内で、 実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するものである。
(実施例 1一 1〜実施例 3— 2 )
粗 N i (〜4 N程度） を電解精製にて、 金属不純物成分を除去したのち、
E B溶解にてさらに精製して高純度ニッケルインゴッ トとし、 このイン ゴットと高純度タンタルを真空溶解して高純度ニッケル合金インゴットを 作製した。 真空溶解に際しては、 水冷銅製坩堝を用いたコールドクルーシ ブル溶解法を用いた。
この合金インゴットを鍛造、 圧延などの工程で板状にして、 最終的に 5
0 0〜 9 5 0 ° Cで熱処理することにより夕ーゲットを作製した。
ターゲットの製造条件である T a量、 純度、 酸素含有量、 熱処理温度の 条件並びにターゲット及び成膜特性である初透磁率、 最大透磁率、 平均結 晶粒径、 結晶粒径のばらつき、 パーティクル量、 ュニフォーミティを表 2 に示す。
表 2に示すように、 実施例 1シリーズは T a量が 1 . 6 8 a t %、 実施 例 2シリーズは T a量が 3 . 4 8 a t %、 実施例 3シリーズは T a量が 7 . 5 0 a t %である。
Ta量 純虔 酸素 熱処理条件 初透磁率最大透磁率 平均粒径 ばらつき パーティクル ュニフォ一ミ (a t %) (w t p pm) CO X 1 h r m) (%) (0.3 111以上 ティ (%, 3 σ)
Zi n2) 実施例 1- 1 1.68 5N 35 500 62 103 未再結晶あり 一 23 8 実施例 1一 2 1.68 5N 25 600 103 142 未再結晶あり - 18 11 実施例 1一 3 1.68 5N <10 650 121 165 17.3 9.6 15 7 比較例 1 - 1 1.68 3N5 80 650 - 118 161 7.1 8.2 ' 113 5 比較例 1—2 1.68 4N 75 650 115 167 8.5 7.6 103 3 比較例 1 -3 1.68 5N <10 300 18 47 再結晶しない - 20 7 比較例 1—4 1.68 5N <10 450 23 63 未再結晶あり - 18 18 比較例 1- 5 1.68 5 N <10 1000 141 189 244 57 15 14 実施例 2- 1 3.48 5N <10 750 67 118 未再結晶あり - 17 11 実施例 2-2 3.48 5N <10 800 102 156 12.7 18 9 6 実施例 2— 3 3.48 5 N <10 850 112 163 53.2 21 12 13 実施例 2— 4 3.48 5N ぐ 10 930 121 165 73.4 27 15 11 比較例 2- 1 3.48 3N5 10 300 11 29 冉結晶しない - 47 8 比較例 2-2 3.48 4N <10 650 16 59 未再結晶あり - 55 21 比較例 2-3 3.48 5N <10 1050 125 166 153 43 16 23 比較例 2-4 3.48 5N <10 1150 124 172 146 51 19 27 実施例 3- 1 7.50 5N <10 900 67 123 46 11 37 15 実施例 3 -2 7.50 5N <10 950 75 131 68 19 42 13 比較例 3— 1 7.50 5N 10 600 13 41 耒苒結^あり 一 43 26 比較例 3 -2 7.50 5N <10 1250 81 135 213 33 51 21
0
T a量、 純度、 酸素含有量、 熱処理温度の条件が本発明の範囲にある実 施例 1— 1〜 1— 3、 実施例 2— 1〜 2— 4、 実施例 3— 1〜 3 _ 2は、 初透磁率 5 0以上、 最大透磁率 1 0 0以上、 平均結晶粒径 8 0 m以下、 結晶粒径のばらつきが小さく、 パーティクル量 （ 0. 3 m以上 Z i n 2) も少なく、 ュニフォーミティ （％、 3 σ) も小さな値となっている。 そして、 本実施例のタンタル添加ニッケル合金を用いてスパッタリング し、 さらにこのスパッ夕成膜を窒素雰囲気中で加熱した後、 XRD回折法 により結晶構造の変化温度を測定したところ、 タンタルの添加により 5 0 〜 9 0 ° Cの相変化温度が向上した。 これによつて、 明らかな熱安定性が 確認できた。
なお、 実施例 1一 1、 実施例 1一 2、 実施例 2— 1については、 熱処理 温度がやや低いために、 未再結晶組織があつたが、 存在量が少ないために、 特性に影響を与えることはなかった。
(比較例 1 _ 1〜 3— 2)
上記実施例と製造工程は同様とし、 T a添加量は同一であるが、 表 2 に示すように純度、 酸素含有量、 熱処理温度の条件を変えてターゲットを 製造した。 これによるターゲット及び成膜特性である初透磁率、 最大透磁 率、 平均結晶粒径、 結晶粒径のばらつき、 パーティクル量、 ュニフォーミ ティを測定及び観察した。
なお、 実施例と同様に、 比較例 1シリーズは T a量が 1. 6 8 a t %、 比較例 2シリーズは T a量が 3. 48 a t %、 比較例 3シリーズは T a量 が 7. 50 a t %である。
この結果、 比較例 1一 1及び 1— 2は酸素量が多く、 純度が低いために、 パーティクルの発生が多いという問題があった。 比較例 1一 3及び 1一 4 については熱処理温度が低く過ぎるため、 初透磁率及び最大透磁率の向上 がなく、 また再結晶しないか又は未再結晶組織が多量に存在した。 比較例 1一 5は最終熱処理温度が高すぎ、 平均結晶粒径が粗大化し、 ば らつきが大きくなり、 ュニフォーミティが悪化した。
比較例 2— 1及び比較例 2— 2は純度が低く、 熱処理温度が低く過ぎる ため、 初透磁率及び最大透磁率の向上がなく、 また再結晶していないか又 は未再結晶組織が多量に存在した。 パーティクルの発生も多い。
比較例 2— 3及び 2— 4は最終熱処理温度が高すぎ、 平均結晶粒径が粗 大化し、 ばらつきが大きくなり、 ュニフォーミティが悪化した。
比較例 3 - 1は熱処理温度が低く、 初透磁率及び最大透磁率の向上がな レ^ また未再結晶組織が多量に存在し、 パーティクルの発生も多かった。 比較例 3 - 2は最終熱処理温度が高すぎ、 平均結晶粒径が粗大化し、 ば らつきが大きくなり、 ュニフォ一ミティが悪化した。 発明の効果
以上に示すように、 ニッケルにタンタルを所定量含有するニッケル合金 スパッタリング夕ーゲットは、 熱的に安定なシリサイド （N i S i ) 膜の 形成が可能であり、 膜の凝集や過剰なシリサイ ド化が起り難く、 またス パッタ膜の形成に際してパーティクルの発生が少なく、 ュニフォーミティ も良好であり、 さらにターゲットへの塑性加工性に富む、 特にゲート電極 材料 （薄膜） の製造に有用なニッケル合金スパッタリングターゲットを提 供できるという著しい効果を有する。

Claims

請 求 の 範 囲
1. ニッケルにタンタルを 0. 5〜10 a t %含有することを特徴とする 二ッケル合金スパッタリングターゲット。
2. ニッケルにタンタルを 1〜5 a t %含有することを特徴とするエッケ ル合金スパッタリングタ一ゲット。
3. ガス成分を除く不可避不純物が 10 Owt p pm以下であることを特 徴とする請求の範囲第 1項〜第 2項に記載のニッケル合金スパッタリング 夕ーケッ r>。
4. ガス成分を除く不可避不純物が 1 Owt p pm以下であることを特徴 とする請求の範囲第 1項〜第 2項に記載のニッケル合金スパッ夕リング タ一ケッ卜。
5. 酸素が 50 w t p pm以下、 窒素、 水素及び炭素がそれぞれ 10 w t p pm以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のそれぞれ に記載のニッケル合金スパッタリング夕ーゲット。
6. 酸素が 1 Owt p pm以下であることを特徴とする請求の範囲第 1 項 〜第 5項のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリングターゲット。
7. ターゲット面内方向の初透磁率が 50以上であることを特徼とする請 求の範囲第 1 項〜第 6項のそれぞれに記載のニッケル合金スパッタリング ターケッ 。
8. ターゲット面内方向の初磁化曲線上の最大透磁率が 100以上である ことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 7項のそれぞれに記載のニッケル . 合金スパッ夕リングターゲット。
9. ターゲットの平均結晶粒径が 80 zm以下であることを特徴とする請 求の範囲第 1項〜第 8項に記載のニッケル合金スパッタリングターゲット。
1 0 . 再結晶温度〜 9 5 0 ° Cで最 の範囲第 1項〜第 9項のそれぞれ ί ターゲッ卜の製造方法。
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