JP2000256841A - スパッタリングターゲット、配線膜および電子部品 - Google Patents
スパッタリングターゲット、配線膜および電子部品Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｔｉスパッタリングターゲットを用いて、Ｔ
ｉ膜やＴｉ化合物膜などをスパッタ成膜する際に、これ
らの膜の膜厚や特性などを劣化させることなく、堆積速
度を向上させる。 【解決手段】 実質的に窒素を 30ppm〜 1重量% の範囲
で含むチタンおよび／または窒化チタンおよび不可避的
不純物からなるスパッタリングターゲットである。スパ
ッタリングターゲット中の酸素含有量は250ppm以下とす
ることが好ましい。さらに、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒの各
元素の含有量は10ppm 以下、ＮａおよびＫの各元素の含
有量は0.1ppm以下とすることが好ましい。
ｉ膜やＴｉ化合物膜などをスパッタ成膜する際に、これ
らの膜の膜厚や特性などを劣化させることなく、堆積速
度を向上させる。 【解決手段】 実質的に窒素を 30ppm〜 1重量% の範囲
で含むチタンおよび／または窒化チタンおよび不可避的
不純物からなるスパッタリングターゲットである。スパ
ッタリングターゲット中の酸素含有量は250ppm以下とす
ることが好ましい。さらに、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒの各
元素の含有量は10ppm 以下、ＮａおよびＫの各元素の含
有量は0.1ppm以下とすることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の電
極、コンタクト部、バリア層などを形成する際に用いら
れるスパッタリングターゲットとそれを用いて形成した
配線膜および電子部品に関する。
極、コンタクト部、バリア層などを形成する際に用いら
れるスパッタリングターゲットとそれを用いて形成した
配線膜および電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のＬＳＩの高集積化は著しく、これ
に伴い配線幅は微細化する傾向にある。また、配線層と
して用いられているＡｌ膜とＳｉ基板との間は、両元素
の反応拡散を防止する必要があり、そのために例えばＴ
ｉＮからなる拡散防止層（バリア層）が使用されてい
る。
に伴い配線幅は微細化する傾向にある。また、配線層と
して用いられているＡｌ膜とＳｉ基板との間は、両元素
の反応拡散を防止する必要があり、そのために例えばＴ
ｉＮからなる拡散防止層（バリア層）が使用されてい
る。
【０００３】ＴｉＮバリア層は電極の一部となるため、
比抵抗ができるだけ低い材料で形成することが望まれて
いる。このような電気特性を得るために、通常はＴｉタ
ーゲットを用いて、まずＡｒ雰囲気下でＴｉ薄膜を形成
した、その上に窒素雰囲気下でＴｉターゲットをスパッ
タしてＴｉＮ薄膜を形成している。従って、拡散防止層
はＳｉ／Ｔｉ／ＴｉＮの 3層構造となる。
比抵抗ができるだけ低い材料で形成することが望まれて
いる。このような電気特性を得るために、通常はＴｉタ
ーゲットを用いて、まずＡｒ雰囲気下でＴｉ薄膜を形成
した、その上に窒素雰囲気下でＴｉターゲットをスパッ
タしてＴｉＮ薄膜を形成している。従って、拡散防止層
はＳｉ／Ｔｉ／ＴｉＮの 3層構造となる。
【０００４】上述した半導体素子のバリア層などとして
用いられるＴｉＮ膜は、純Ｔｉターゲットを窒素ガス雰
囲気中でスパッタリングする、いわゆる反応性スパッタ
法により形成することが一般的であり、極めて小さい誤
差で高速かつ経済的にＴｉＮ膜を堆積させる必要があ
る。半導体素子などの製造に適用される成膜プロセスに
おいては、例えば膜の均一性および堆積速度を向上させ
ることによって、製造コストを低減することができる。
用いられるＴｉＮ膜は、純Ｔｉターゲットを窒素ガス雰
囲気中でスパッタリングする、いわゆる反応性スパッタ
法により形成することが一般的であり、極めて小さい誤
差で高速かつ経済的にＴｉＮ膜を堆積させる必要があ
る。半導体素子などの製造に適用される成膜プロセスに
おいては、例えば膜の均一性および堆積速度を向上させ
ることによって、製造コストを低減することができる。
【０００５】ＴｉＮ膜の成膜などに用いられるＴｉター
ゲットを構成するＴｉ材は、高純度であることが重要で
ある。このような高純度Ｔｉ材の製造方法としては、一
般にＴｉＣｌ4 のようなＴｉ化合物をＮａ、Ｍｇのよう
な活性金属で熱還元する方法で、クロール(Kroll) 法、
ハンター(Hunter)法と呼ばれている方法や、例えばＫＣ
ｌやＮａＣｌなどの塩を用いた溶融塩電解法などが採用
されている。近年の金属の精製技術の進歩や製造工程の
管理により、重金属などの不純物の混入は極力抑えられ
るようになってきた。
ゲットを構成するＴｉ材は、高純度であることが重要で
ある。このような高純度Ｔｉ材の製造方法としては、一
般にＴｉＣｌ4 のようなＴｉ化合物をＮａ、Ｍｇのよう
な活性金属で熱還元する方法で、クロール(Kroll) 法、
ハンター(Hunter)法と呼ばれている方法や、例えばＫＣ
ｌやＮａＣｌなどの塩を用いた溶融塩電解法などが採用
されている。近年の金属の精製技術の進歩や製造工程の
管理により、重金属などの不純物の混入は極力抑えられ
るようになってきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな高純度のＴｉターゲットを使用して、反応性スパッ
タによりＴｉＮ膜を成膜する場合、その堆積速度が遅い
ことから、所望の膜厚のＴｉＮ膜を堆積させるためのス
パッタリング時間（処理時間）が長くなり、量産化にお
いては大きな問題となる。そこで、スパッタリング時の
投入電力を大きくするなど、スパッタリング条件を調整
することによって、スループットの向上が図られてい
る。
うな高純度のＴｉターゲットを使用して、反応性スパッ
タによりＴｉＮ膜を成膜する場合、その堆積速度が遅い
ことから、所望の膜厚のＴｉＮ膜を堆積させるためのス
パッタリング時間（処理時間）が長くなり、量産化にお
いては大きな問題となる。そこで、スパッタリング時の
投入電力を大きくするなど、スパッタリング条件を調整
することによって、スループットの向上が図られてい
る。
【０００７】しかしながら、スパッタリング時の投入電
力を大きくした場合には、スパッタリングターゲットの
表面温度が上昇することによって、冷却支持部材である
バッキングプレートを介した冷却が不十分となり、ター
ゲットおよび得られる薄膜の品質に悪影響を及ぼすとい
う問題が生じる。すなわち、ターゲットの表面温度が上
昇することにより結晶粒が粗大化する。ターゲットの結
晶粒や結晶方位が変化すると、スパッタ粒子の飛翔量が
ターゲットの場所により変動し、その結果として薄膜の
膜厚が不均一となると共に、膜特性にバラツキが生じ
る。このような問題はＴｉのように熱伝導率が低い材料
ほど顕著である。
力を大きくした場合には、スパッタリングターゲットの
表面温度が上昇することによって、冷却支持部材である
バッキングプレートを介した冷却が不十分となり、ター
ゲットおよび得られる薄膜の品質に悪影響を及ぼすとい
う問題が生じる。すなわち、ターゲットの表面温度が上
昇することにより結晶粒が粗大化する。ターゲットの結
晶粒や結晶方位が変化すると、スパッタ粒子の飛翔量が
ターゲットの場所により変動し、その結果として薄膜の
膜厚が不均一となると共に、膜特性にバラツキが生じ
る。このような問題はＴｉのように熱伝導率が低い材料
ほど顕著である。
【０００８】また、最近ではコンタクト部の溝深さが増
大し、高アスペクト化する傾向にあり、このような部分
に良好な膜を形成するために、ターゲットと基板との距
離を長くしたロングスロースパッタ法などが採用されて
いる。ロングスロースパッタ法などでは投入電力を増大
させる必要があるため、スパッタリングの処理時間を短
くすることが、すなわち堆積速度を向上させることが求
められている。
大し、高アスペクト化する傾向にあり、このような部分
に良好な膜を形成するために、ターゲットと基板との距
離を長くしたロングスロースパッタ法などが採用されて
いる。ロングスロースパッタ法などでは投入電力を増大
させる必要があるため、スパッタリングの処理時間を短
くすることが、すなわち堆積速度を向上させることが求
められている。
【０００９】本発明はこのような課題に対処するために
なされたものであって、投入電力の増大などのスパッタ
リング条件の調整を行うことなく、堆積速度を向上させ
ることによって、スパッタリングの処理時間を短くする
ことができ、かつターゲットの結晶粒や結晶方位などの
変動による膜特性の劣化などを抑制することを可能にし
たスパッタリングターゲットを提供することを目的とし
ており、またそのようなスパッタリングターゲットを用
いることによって、高品質で高スループットを実現した
配線膜、およびそのような配線膜を用いた電子部品を提
供することを目的としている。
なされたものであって、投入電力の増大などのスパッタ
リング条件の調整を行うことなく、堆積速度を向上させ
ることによって、スパッタリングの処理時間を短くする
ことができ、かつターゲットの結晶粒や結晶方位などの
変動による膜特性の劣化などを抑制することを可能にし
たスパッタリングターゲットを提供することを目的とし
ており、またそのようなスパッタリングターゲットを用
いることによって、高品質で高スループットを実現した
配線膜、およびそのような配線膜を用いた電子部品を提
供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
目的を達成するために、Ｔｉターゲットを用いてスパッ
タリングする際の堆積速度について検討を進めた結果、
使用するＴｉターゲットが適量の微量の窒素を含有する
ことによって、Ｔｉ膜やＴｉＮ膜などのＴｉを含む化合
物膜の堆積速度を向上させることが可能であることを見
出した。またその際、Ｔｉターゲット中の不純物元素と
しての酸素量を低減することによって、より一層堆積速
度が向上することを見出した。
目的を達成するために、Ｔｉターゲットを用いてスパッ
タリングする際の堆積速度について検討を進めた結果、
使用するＴｉターゲットが適量の微量の窒素を含有する
ことによって、Ｔｉ膜やＴｉＮ膜などのＴｉを含む化合
物膜の堆積速度を向上させることが可能であることを見
出した。またその際、Ｔｉターゲット中の不純物元素と
しての酸素量を低減することによって、より一層堆積速
度が向上することを見出した。
【００１１】本発明はこのような知見に基づいてなされ
たもので、本発明のスパッタリングターゲットは請求項
１に記載したように、実質的に窒素を 30ppm〜 1重量%
の範囲で含むチタンおよび／または窒化チタンおよび不
可避的不純物からなることを特徴としている。本発明の
スパッタリングターゲットは、さらに請求項２に記載し
たように、酸素含有量が250ppm以下であることを特徴と
している。
たもので、本発明のスパッタリングターゲットは請求項
１に記載したように、実質的に窒素を 30ppm〜 1重量%
の範囲で含むチタンおよび／または窒化チタンおよび不
可避的不純物からなることを特徴としている。本発明の
スパッタリングターゲットは、さらに請求項２に記載し
たように、酸素含有量が250ppm以下であることを特徴と
している。
【００１２】本発明のスパッタリングターゲットにおい
て、上記した酸素以外の不純物元素についても、膜特性
の向上などの観点から低減することが好ましい。例え
ば、請求項３に記載したように、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒ
の各元素の含有量は10ppm 以下、請求項４に記載したよ
うに、ＮａおよびＫの各元素の含有量は 0.1ppm 以下と
することが好ましい。
て、上記した酸素以外の不純物元素についても、膜特性
の向上などの観点から低減することが好ましい。例え
ば、請求項３に記載したように、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒ
の各元素の含有量は10ppm 以下、請求項４に記載したよ
うに、ＮａおよびＫの各元素の含有量は 0.1ppm 以下と
することが好ましい。
【００１３】本発明の配線膜は、請求項６に記載したよ
うに、上記した本発明のスパッタリングターゲットを用
いて、スパッタ成膜してなることを特徴としている。本
発明の配線膜は請求項７に記載したように、例えばＴｉ
膜やＴｉを含む化合物膜からなるものである。特に、請
求項８に記載したように、本発明はＴｉの窒化物膜を形
成する際に好適である。
うに、上記した本発明のスパッタリングターゲットを用
いて、スパッタ成膜してなることを特徴としている。本
発明の配線膜は請求項７に記載したように、例えばＴｉ
膜やＴｉを含む化合物膜からなるものである。特に、請
求項８に記載したように、本発明はＴｉの窒化物膜を形
成する際に好適である。
【００１４】また、本発明の電子部品は、請求項９に記
載したように、上記した本発明の配線膜を具備すること
を特徴としている。
載したように、上記した本発明の配線膜を具備すること
を特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
態について説明する。
【００１６】本発明のスパッタリングターゲットは、実
質的に窒素（Ｎ）を30ppm(重量ppm)〜 1重量% の範囲で
含むチタン（Ｔｉ）および／または窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）および不可避的不純物からなるものである。このよ
うに、Ｔｉターゲット中に微量の窒素を導入することに
よって、そのようなＴｉターゲットを用いてスパッタ成
膜した際の堆積速度を大幅に向上させることが可能とな
る。
質的に窒素（Ｎ）を30ppm(重量ppm)〜 1重量% の範囲で
含むチタン（Ｔｉ）および／または窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）および不可避的不純物からなるものである。このよ
うに、Ｔｉターゲット中に微量の窒素を導入することに
よって、そのようなＴｉターゲットを用いてスパッタ成
膜した際の堆積速度を大幅に向上させることが可能とな
る。
【００１７】本発明のスパッタリングターゲット（Ｔｉ
ターゲット）における窒素含有量は、上記したように 3
0ppm〜 1重量% の範囲とする。窒素含有量が30ppm 未満
であると、上記したような堆積速度の向上効果をほとん
ど得ることができず、一方窒素含有量が 1重量% を超え
ると粉末冶金法での製造が好ましくなり、ターゲットが
焼結体となるため、密度の低下、不純物の増加などの影
響により、得られる膜特性が低下する。Ｔｉターゲット
中の窒素量は50〜500ppmの範囲とすることがさらに好ま
しい。さらには75〜200ppmの範囲とすることが望まし
い。本発明のＴｉターゲットは、上記した範囲の窒素量
を含むものであればＴｉおよび／またはＴｉＮで構成さ
れてよい。
ターゲット）における窒素含有量は、上記したように 3
0ppm〜 1重量% の範囲とする。窒素含有量が30ppm 未満
であると、上記したような堆積速度の向上効果をほとん
ど得ることができず、一方窒素含有量が 1重量% を超え
ると粉末冶金法での製造が好ましくなり、ターゲットが
焼結体となるため、密度の低下、不純物の増加などの影
響により、得られる膜特性が低下する。Ｔｉターゲット
中の窒素量は50〜500ppmの範囲とすることがさらに好ま
しい。さらには75〜200ppmの範囲とすることが望まし
い。本発明のＴｉターゲットは、上記した範囲の窒素量
を含むものであればＴｉおよび／またはＴｉＮで構成さ
れてよい。
【００１８】上述したような窒素含有量の制御に基づく
堆積速度（成膜速度）の向上効果は、本発明のスパッタ
リングターゲット（Ｔｉターゲット）を用いた種々のス
パッタ成膜に対して有効である。例えば、本発明のＴｉ
ターゲットを用いてＡｒ雰囲気下などでＴｉ薄膜を成膜
する場合、および窒素雰囲気下で本発明のＴｉターゲッ
トをスパッタ（反応性スパッタ）してＴｉＮ薄膜を成膜
する場合のいずれにおいても、堆積速度を向上させるこ
とができる。
堆積速度（成膜速度）の向上効果は、本発明のスパッタ
リングターゲット（Ｔｉターゲット）を用いた種々のス
パッタ成膜に対して有効である。例えば、本発明のＴｉ
ターゲットを用いてＡｒ雰囲気下などでＴｉ薄膜を成膜
する場合、および窒素雰囲気下で本発明のＴｉターゲッ
トをスパッタ（反応性スパッタ）してＴｉＮ薄膜を成膜
する場合のいずれにおいても、堆積速度を向上させるこ
とができる。
【００１９】これらのうち、ＴｉＮ膜などのＴｉの化合
物膜を反応性スパッタにより成膜する場合、従来のＴｉ
ターゲットでは投入電力などのスパッタリング条件を変
更することなく、堆積速度を高めることが非常に困難で
あったことから、本発明のスパッタリングターゲットに
よる堆積速度の向上は特に効果的である。このように、
本発明のスパッタリングターゲットは、反応性スパッタ
によるＴｉの化合物膜、特にＴｉＮ膜の成膜に対して有
効である。
物膜を反応性スパッタにより成膜する場合、従来のＴｉ
ターゲットでは投入電力などのスパッタリング条件を変
更することなく、堆積速度を高めることが非常に困難で
あったことから、本発明のスパッタリングターゲットに
よる堆積速度の向上は特に効果的である。このように、
本発明のスパッタリングターゲットは、反応性スパッタ
によるＴｉの化合物膜、特にＴｉＮ膜の成膜に対して有
効である。
【００２０】本発明のスパッタリングターゲットは、窒
素含有量を 30ppm〜 1重量% の範囲に制御したことを基
本とするものであるが、窒素以外の元素（不純物元素）
については極力低減することが好ましい。特に、酸素含
有量を 250ppm 以下とした場合、上記した窒素含有量の
制御との相乗効果によって、より一層薄膜の堆積速度を
向上させることができる。Ｔｉターゲット中の酸素含有
量は、さらに 100ppm以下とすることが望ましい。酸素
は得られる薄膜（Ｔｉ膜やＴｉＮ膜など）の比抵抗など
を低減するためにも 250ppm 以下、さらには 100ppm 以
下とすることが望ましい。
素含有量を 30ppm〜 1重量% の範囲に制御したことを基
本とするものであるが、窒素以外の元素（不純物元素）
については極力低減することが好ましい。特に、酸素含
有量を 250ppm 以下とした場合、上記した窒素含有量の
制御との相乗効果によって、より一層薄膜の堆積速度を
向上させることができる。Ｔｉターゲット中の酸素含有
量は、さらに 100ppm以下とすることが望ましい。酸素
は得られる薄膜（Ｔｉ膜やＴｉＮ膜など）の比抵抗など
を低減するためにも 250ppm 以下、さらには 100ppm 以
下とすることが望ましい。
【００２１】Ｔｉターゲット中の酸素以外の不純物元素
についても、同様に低減することが好ましい。具体的に
は、形成された薄膜（Ｔｉ膜やＴｉＮ膜など）の界面接
合におけるリーク現象の原因などとなるＦｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｒのような重金属の含有量は、それぞれ10ppm 以下とす
ることが好ましい。また、例えばＳｉ中を容易に遊動し
て素子特性などを劣化させるＮａ、Ｋのようなアルカリ
金属の含有量は、それぞれ 0.1ppm 以下とすることが好
ましい。さらに、放射線エラーなどを引き起こすＵおよ
びＴｈの含有量はいずれも0.001ppm以下とすることが好
ましい。
についても、同様に低減することが好ましい。具体的に
は、形成された薄膜（Ｔｉ膜やＴｉＮ膜など）の界面接
合におけるリーク現象の原因などとなるＦｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｒのような重金属の含有量は、それぞれ10ppm 以下とす
ることが好ましい。また、例えばＳｉ中を容易に遊動し
て素子特性などを劣化させるＮａ、Ｋのようなアルカリ
金属の含有量は、それぞれ 0.1ppm 以下とすることが好
ましい。さらに、放射線エラーなどを引き起こすＵおよ
びＴｈの含有量はいずれも0.001ppm以下とすることが好
ましい。
【００２２】本発明のスパッタリングターゲットは、さ
らに平均結晶粒径が 100μm 以下の再結晶組織を有する
ことが好ましい。このような再結晶組織を有することに
よって、スパッタ処理におけるターゲット自身の反りを
抑えると共に、品質的に均一な薄膜を得ることができ
る。
らに平均結晶粒径が 100μm 以下の再結晶組織を有する
ことが好ましい。このような再結晶組織を有することに
よって、スパッタ処理におけるターゲット自身の反りを
抑えると共に、品質的に均一な薄膜を得ることができ
る。
【００２３】上述したような本発明のスパッタリングタ
ーゲットは、ヨウ化物分解法によるＴｉ材、溶融塩電解
法によるＴｉ材、クロール法によるＴｉ材などの各種の
Ｔｉ材を、例えば電子ビーム溶解（ＥＢ溶解）により精
製した高純度Ｔｉ材を用いて作製される。この際、例え
ば原料Ｔｉ中に窒素を導入したり、あるいはＥＢ溶解を
窒素含有雰囲気中で実施するなどによって、高純度Ｔｉ
材中の窒素含有量を30ppm 〜 1重量% の範囲に制御す
る。また、Ｔｉインゴットを通常の溶解法により精製す
る場合には、窒素によるバブリングなども有効である。
ーゲットは、ヨウ化物分解法によるＴｉ材、溶融塩電解
法によるＴｉ材、クロール法によるＴｉ材などの各種の
Ｔｉ材を、例えば電子ビーム溶解（ＥＢ溶解）により精
製した高純度Ｔｉ材を用いて作製される。この際、例え
ば原料Ｔｉ中に窒素を導入したり、あるいはＥＢ溶解を
窒素含有雰囲気中で実施するなどによって、高純度Ｔｉ
材中の窒素含有量を30ppm 〜 1重量% の範囲に制御す
る。また、Ｔｉインゴットを通常の溶解法により精製す
る場合には、窒素によるバブリングなども有効である。
【００２４】そして、上記したような高純度Ｔｉ材を再
汚染を防止しつつ、任意の形状に冷間加工する。次い
で、必要に応じて 400〜 600℃程度の温度で熱処理す
る。このような熱処理を施すことによって、平均結晶粒
径が 100μm 以下の再結晶組織が得られる。この後、機
械加工により所定のターゲット形状とすることによっ
て、本発明のスパッタリングターゲットが得られる。
汚染を防止しつつ、任意の形状に冷間加工する。次い
で、必要に応じて 400〜 600℃程度の温度で熱処理す
る。このような熱処理を施すことによって、平均結晶粒
径が 100μm 以下の再結晶組織が得られる。この後、機
械加工により所定のターゲット形状とすることによっ
て、本発明のスパッタリングターゲットが得られる。
【００２５】上述したように、本発明のスパッタリング
ターゲットによれば、投入電力の増大などのスパッタリ
ング条件の調整を行うことなく、堆積速度を向上させる
ことができるため、従来の堆積速度の向上策のように、
ターゲットの結晶粒や結晶方位の変動による膜特性の劣
化などを招くことがない。すなわち、高品質のＴｉ膜や
ＴｉＮ膜などを効率よく、すなわち高スループットで形
成することができ、製造コストおよび製造工数を大幅に
低減することが可能となる。また、投入電力を増大せざ
るを得ないロングスロースパッタなどにおいては、スパ
ッタリングの処理時間を短縮できることから、ターゲッ
トの表面温度上昇などに基づく悪影響を最小限に抑える
ことができる。
ターゲットによれば、投入電力の増大などのスパッタリ
ング条件の調整を行うことなく、堆積速度を向上させる
ことができるため、従来の堆積速度の向上策のように、
ターゲットの結晶粒や結晶方位の変動による膜特性の劣
化などを招くことがない。すなわち、高品質のＴｉ膜や
ＴｉＮ膜などを効率よく、すなわち高スループットで形
成することができ、製造コストおよび製造工数を大幅に
低減することが可能となる。また、投入電力を増大せざ
るを得ないロングスロースパッタなどにおいては、スパ
ッタリングの処理時間を短縮できることから、ターゲッ
トの表面温度上昇などに基づく悪影響を最小限に抑える
ことができる。
【００２６】本発明の配線膜は、前述した本発明のスパ
ッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜してなるＴ
ｉ膜、あるいはＴｉＮ膜のようなＴｉの化合物膜を具備
するものである。ＴｉＮ膜は半導体素子のバリア層とし
て、またＴｉ膜は電極やコンタクト部などとして好適で
ある。
ッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜してなるＴ
ｉ膜、あるいはＴｉＮ膜のようなＴｉの化合物膜を具備
するものである。ＴｉＮ膜は半導体素子のバリア層とし
て、またＴｉ膜は電極やコンタクト部などとして好適で
ある。
【００２７】このような本発明の配線膜は、半導体素子
に代表される各種の電子部品に使用することができる。
具体的には、本発明の配線膜を用いたＵＬＳＩやＶＬＳ
Ｉなどの半導体素子、さらにはＳＡＷデバイスやＴＰＨ
などの電子部品が挙げられる。本発明の電子部品はこの
ような半導体素子、ＳＡＷデバイス、ＴＰＨなどを含む
ものである。
に代表される各種の電子部品に使用することができる。
具体的には、本発明の配線膜を用いたＵＬＳＩやＶＬＳ
Ｉなどの半導体素子、さらにはＳＡＷデバイスやＴＰＨ
などの電子部品が挙げられる。本発明の電子部品はこの
ような半導体素子、ＳＡＷデバイス、ＴＰＨなどを含む
ものである。
【００２８】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について述べる。
価結果について述べる。
【００２９】実施例１ まず、チアン化合物である四ヨウ化チタン（ＴｉＩ4 ）
をアイオダイド法を用いて熱分解し、このアイオダイド
法により得られたクリスタルＴｉをさらにＥＢ溶解する
ことによって、Ｔｉインゴットを作製した。
をアイオダイド法を用いて熱分解し、このアイオダイド
法により得られたクリスタルＴｉをさらにＥＢ溶解する
ことによって、Ｔｉインゴットを作製した。
【００３０】次に、上記したＴｉインゴットを加工率 8
0%で鍛造、圧延加工して平板状とした後、 450℃で加熱
処理を行い、さらに機械研削加工を施すことによって、
直径250mm、厚さ15mmの高純度Ｔｉスパッタリングター
ゲットを作製した。このＴｉターゲットの化学分析を行
ったところ、窒素含有量は70ppm であった。他の元素の
分析結果を併せて表１に示す。
0%で鍛造、圧延加工して平板状とした後、 450℃で加熱
処理を行い、さらに機械研削加工を施すことによって、
直径250mm、厚さ15mmの高純度Ｔｉスパッタリングター
ゲットを作製した。このＴｉターゲットの化学分析を行
ったところ、窒素含有量は70ppm であった。他の元素の
分析結果を併せて表１に示す。
【００３１】また、本発明との比較例として、Ｋ2 Ｔｉ
Ｆ6 を溶融塩電解して得られたＴｉ材を、 2×10-3Pa以
下の高真空下でＥＢ溶解することによって、Ｔｉインゴ
ット（比較例１）を作製した。さらに、四塩化チタン
（ＴｉＣｌ4 ）をマグネシウムで還元して得られたスポ
ンジＴｉ、すなわちクロール法により作製されたＴｉ材
をＥＢ溶解して、Ｔｉインゴット（比較例２）を作製し
た。
Ｆ6 を溶融塩電解して得られたＴｉ材を、 2×10-3Pa以
下の高真空下でＥＢ溶解することによって、Ｔｉインゴ
ット（比較例１）を作製した。さらに、四塩化チタン
（ＴｉＣｌ4 ）をマグネシウムで還元して得られたスポ
ンジＴｉ、すなわちクロール法により作製されたＴｉ材
をＥＢ溶解して、Ｔｉインゴット（比較例２）を作製し
た。
【００３２】これら比較例１、２によるＴｉインゴット
をそれぞれ用いて、実施例１と同様にして高純度Ｔｉス
パッタリングターゲットを作製した。こられＴｉターゲ
ットの化学分析結果を表１併せて示す。
をそれぞれ用いて、実施例１と同様にして高純度Ｔｉス
パッタリングターゲットを作製した。こられＴｉターゲ
ットの化学分析結果を表１併せて示す。
【００３３】次に、上記した実施例１および比較例１、
２による各Ｔｉターゲットを用いて、ガス流量比Ｎ2 ／
Ａｒ＝ 1／1 のガス雰囲気中にて、出力0.5kW の条件で
ＴｉＮ膜をそれぞれ成膜した。設定膜厚を 100nmとした
際のＴｉＮ膜の堆積速度を測定、評価した。その結果を
表１に併せて示す。
２による各Ｔｉターゲットを用いて、ガス流量比Ｎ2 ／
Ａｒ＝ 1／1 のガス雰囲気中にて、出力0.5kW の条件で
ＴｉＮ膜をそれぞれ成膜した。設定膜厚を 100nmとした
際のＴｉＮ膜の堆積速度を測定、評価した。その結果を
表１に併せて示す。
【００３４】
【表１】 表１から明らかなように、窒素を適正量含有させた本発
明のＴｉターゲットによれば、他の不純物元素と同様に
窒素量についても低減されている比較例１、２のＴｉタ
ーゲットに比べて、ＴｉＮ膜の堆積速度を向上させるこ
とができる。
明のＴｉターゲットによれば、他の不純物元素と同様に
窒素量についても低減されている比較例１、２のＴｉタ
ーゲットに比べて、ＴｉＮ膜の堆積速度を向上させるこ
とができる。
【００３５】実施例２ 上記した実施例１において、窒素ガスの雰囲気圧力の条
件を変えることによって、窒素含有量を変化させた複数
のＴｉターゲットを作製した。なお、窒素含有量以外に
ついては、ほぼ実施例１の元素含有量と同等であった。
このような複数のＴｉターゲットを用いて、実施例１と
同様にして、ＴｉＮ膜の堆積速度を評価した。その結果
を表２に示す。
件を変えることによって、窒素含有量を変化させた複数
のＴｉターゲットを作製した。なお、窒素含有量以外に
ついては、ほぼ実施例１の元素含有量と同等であった。
このような複数のＴｉターゲットを用いて、実施例１と
同様にして、ＴｉＮ膜の堆積速度を評価した。その結果
を表２に示す。
【００３６】
【表２】 実施例３ 上記した実施例１において、溶解原料中の酸素濃度の条
件を変えることによって、酸素含有量を変化させた複数
のＴｉターゲットを作製した。なお、酸素含有量以外に
ついては、ほぼ実施例１の元素含有量と同等であり、窒
素含有量はそれぞれ約70ppm であった。このような複数
のＴｉターゲットを用いて、実施例１と同様にしてＴｉ
Ｎ膜の堆積速度を評価した。その結果を表３に示す。
件を変えることによって、酸素含有量を変化させた複数
のＴｉターゲットを作製した。なお、酸素含有量以外に
ついては、ほぼ実施例１の元素含有量と同等であり、窒
素含有量はそれぞれ約70ppm であった。このような複数
のＴｉターゲットを用いて、実施例１と同様にしてＴｉ
Ｎ膜の堆積速度を評価した。その結果を表３に示す。
【００３７】
【表３】 表３から明らかなように、窒素を適正量含有させたＴｉ
ターゲットの酸素含有量を低減することによって、さら
にＴｉＮ膜の堆積速度を向上させることができることが
分かる。
ターゲットの酸素含有量を低減することによって、さら
にＴｉＮ膜の堆積速度を向上させることができることが
分かる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスパッタ
リングターゲットによれば、膜特性などを劣化させるこ
となく、Ｔｉ膜やＴｉ化合物膜などの堆積速度を大幅に
向上させることが可能となる。従って、そのようなスパ
ッタリングターゲットを用いることによって、高品質で
高スループットの配線膜を提供することができ、各種電
子部品の性能や信頼性の向上、および製造コストの低減
に大きく寄与する。
リングターゲットによれば、膜特性などを劣化させるこ
となく、Ｔｉ膜やＴｉ化合物膜などの堆積速度を大幅に
向上させることが可能となる。従って、そのようなスパ
ッタリングターゲットを用いることによって、高品質で
高スループットの配線膜を提供することができ、各種電
子部品の性能や信頼性の向上、および製造コストの低減
に大きく寄与する。
【００３９】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石上 隆 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 佐藤 道雄 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4K029 BA17 BA41 BA60 BD02 CA05 DC03 DC05 DC08 4M104 BB14 BB30 BB38 DD40 HH20 5F033 HH18 HH33 PP15 WW01 WW04 XX00
Claims (10)
- 【請求項１】 実質的に窒素を 30ppm〜 1重量% の範囲
で含むチタンおよび／または窒化チタンおよび不可避的
不純物からなることを特徴とするスパッタリングターゲ
ット。 - 【請求項２】 請求項１記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、 酸素含有量が250ppm以下であることを特徴とするスパッ
タリングターゲット。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のスパッタ
リングターゲットにおいて、 Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒの各元素の含有量がそれぞれ10pp
m 以下であることを特徴とするスパッタリングターゲッ
ト。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 ＮａおよびＫの各元素の含有量がそれぞれ 0.1ppm 以下
であることを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 平均結晶粒径が 100μm 以下の再結晶組織を有すること
を特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項６】 請求項１記載のスパッタリングターゲッ
トを用いて、スパッタ成膜してなることを特徴とする配
線膜。 - 【請求項７】 請求項６記載の配線膜において、 前記配線膜はＴｉ膜またはＴｉを含む化合物膜からなる
ことを特徴とする配線膜。 - 【請求項８】 請求項７記載の配線膜において、 前記Ｔｉを含む化合物膜はＴｉの窒化物膜であることを
特徴とする配線膜。 - 【請求項９】 請求項６ないし請求項８のいずれか１項
記載の配線膜を具備することを特徴とする電子部品。 - 【請求項１０】 請求項９記載の電子部品において、 前記電子部品は半導体素子であることを特徴とする電子
部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06235199A JP4286367B2 (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | スパッタリングターゲット、配線膜および電子部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06235199A JP4286367B2 (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | スパッタリングターゲット、配線膜および電子部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000256841A true JP2000256841A (ja) | 2000-09-19 |
| JP4286367B2 JP4286367B2 (ja) | 2009-06-24 |
Family
ID=13197625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06235199A Expired - Lifetime JP4286367B2 (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | スパッタリングターゲット、配線膜および電子部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4286367B2 (ja) |
-
1999
- 1999-03-09 JP JP06235199A patent/JP4286367B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4286367B2 (ja) | 2009-06-24 |
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