專利名稱：鉿合金靶及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成膜特性和成膜速度良好、很少產(chǎn)生顆粒、并且能夠很好地適用于形成HfO或HfON膜等高電介質(zhì)門絕緣膜的鉿合金靶及其制造方法。本說(shuō)明書中使用的單位“ppm”均意味著重量ppm。
背景技術(shù)：
電介質(zhì)門絕緣膜的膜厚，對(duì)于MOS晶體管性能產(chǎn)生重大影響，因而與硅基板的界面必須電性順暢并且不能損壞載體的移動(dòng)性。
以往，作為該門絕緣膜使用SiO2膜，從界面特性看是至今最優(yōu)秀的。并且作為該門絕緣膜使用的SiO2膜具有越薄就能夠增加載體(即電子或空穴)數(shù)量從而增加漏電流的特性。
因此，門SiO2膜通常在配線的精密化而電源電壓降低時(shí)，在不會(huì)損壞絕緣破壞的可靠性的范圍內(nèi)被薄膜化。但是當(dāng)門SiO2膜為3nm以下時(shí)直接流過(guò)隧道漏泄電流，因而產(chǎn)生不能起到絕緣膜功能的問(wèn)題。
但是如上所述，雖然使晶體管精密化，但作為門絕緣膜的SiO2膜的膜厚存在限制，因而就產(chǎn)生晶體管的精密化失去意義，不能改善性能的問(wèn)題。
另外為了降低LSI的電源電壓而降低電力消耗，需要使門絕緣膜更加薄，但是由于SiO2膜在3nm以下時(shí)存在如上所述的破壞門絕緣的問(wèn)題，因而薄膜化本身存在限制。
綜上所述，作為下一代的門絕緣膜的候補(bǔ)，考慮到將電容率比現(xiàn)有的SiO、SiON高的HfO、HfON作為有力的候補(bǔ)。該膜通過(guò)與氧、氮的反應(yīng)性濺射法來(lái)對(duì)Hf靶進(jìn)行成膜。
公開(kāi)有與此時(shí)所用的靶及其制造方法、與通過(guò)濺射法形成氧化膜相關(guān)的專利(參照特開(kāi)平11-40517號(hào)公報(bào))、與半導(dǎo)體元件有關(guān)的專利(參照美國(guó)專利第4,333,808號(hào)、美國(guó)專利第6,207,589號(hào))等相關(guān)的多個(gè)專利申請(qǐng)。
專利文獻(xiàn)(特開(kāi)平4-358030號(hào)公報(bào))中，描述了Hf靶的雜質(zhì)Al在10ppm以下的內(nèi)容。另外專利文獻(xiàn)(特開(kāi)平8-53756號(hào)公報(bào))和專利文獻(xiàn)(特開(kāi)平8-60350號(hào)公報(bào))中，記載有Fe10ppm以下、Ni10ppm以下、Cr10ppm以下、Al10ppm以下的內(nèi)容。
專利文獻(xiàn)(EPO0915117號(hào)公報(bào))中，記載有Fe10ppm以下、Ni10ppm以下、Cr10ppm以下、Al10ppm以下、氧250ppm以下、Na0.1ppm以下、K0.1ppm以下、U0.001ppm以下、Th0.001ppm以下。
另外，存在指出在門電極或漏、源部等非?？拷T電極的部分的形成所使用的MoSi、WSi、Ti膜中需要限制Fe、Ni、Cr、Na、K、U、Th的雜質(zhì)，并且規(guī)定靶中的雜質(zhì)的技術(shù)(特開(kāi)昭60-66425號(hào)公報(bào)、特開(kāi)昭61-107728號(hào)公報(bào)、特開(kāi)昭61-145828號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平2-213490號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平4-218912號(hào)公報(bào)，參照專利文獻(xiàn)12、專利文獻(xiàn)13)。
但是上述公知技術(shù)都停留在規(guī)定Hf單體中的一部分雜質(zhì)的技術(shù)水平。
對(duì)于使用Hf靶的絕緣膜的成膜進(jìn)行研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的Hf的一種單體中存在成膜時(shí)的顆粒產(chǎn)生量多的問(wèn)題。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，即使進(jìn)行被稱為膠合(pasting)的利用粘著性高的金屬膜的成膜來(lái)抑制容易剝離的膜的脫離的處理，也很難降低至實(shí)用的顆粒數(shù)，該處理在使用Ti靶進(jìn)行TiN的成膜時(shí)也使用。
另外還發(fā)現(xiàn)，特別是Fe、Ni、Cr量為數(shù)ppm左右時(shí)，向門電極下的Si基板部擴(kuò)散并使設(shè)備特性惡化。并且，由于成膜的絕緣膜的厚度產(chǎn)生偏差，因而存在晶片或各部的設(shè)備特性產(chǎn)生偏差的問(wèn)題。
在濺射初期雖然進(jìn)行叫做老化的處理，但是累計(jì)電力量未達(dá)到20kWHr以上的話膜厚就不穩(wěn)定。
另外為了今后提高成膜特性或成膜速度，考慮提高濺射功率，但是此時(shí)，預(yù)想到使用現(xiàn)有的金屬焊料的焊接法中在濺射中焊料熔化而靶剝落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，其目的在于，提供具有代替制造方法SiO2膜的特性、并且成膜特性和成膜速度良好、很少產(chǎn)生顆粒、能夠很好地適用于形成HfO或HfON膜等高電介質(zhì)門絕緣膜的鉿合金靶及其制造方法。
本發(fā)明提供1.一種鉿合金靶，其特征在于，Hf中包含總計(jì)100重量ppm-10重量％的Zr或Ti中的任一方或雙方。
2.根據(jù)上述1所述的鉿合金靶，其特征在于，平均結(jié)晶粒徑為1-100μm。
3.根據(jù)上述1或2所述的鉿合金靶，其特征在于，作為雜質(zhì)的Fe、Cr、Ni分別為1重量ppm以下。
4.根據(jù)上述1至3中任一項(xiàng)所述的鉿合金靶，其特征在于，{002}和從該面起35°以內(nèi)的{103}、{014}、{015}四個(gè)面的晶體慣態(tài)面取向率為55％以上，并且由于位置不同而引起的四個(gè)面的強(qiáng)度比的總和的偏差在20％以下。
5.根據(jù)上述1至4中任一項(xiàng)所述的鉿合金靶，其特征在于，靶的腐蝕面的平均粗糙度Ra為0.01-2μm。
6.根據(jù)上述1至5中任一項(xiàng)所述的鉿合金靶，其特征在于，靶的非腐蝕面的平均粗糙度Ra為2-50μm。
7.根據(jù)上述1至6中任一項(xiàng)所述的鉿合金靶的制造方法，其特征在于，對(duì)鉿合金的熔錠或坯段進(jìn)行熱鍛和熱軋或冷軋，并且在大氣中、真空中或惰性氣體氣氛中在800-1300℃加熱15分鐘以上。
8.根據(jù)上述7所述的鉿合金靶的制造方法，其特征在于，通過(guò)擴(kuò)散接合焊接到背板上。
9.根據(jù)上述8所述的鉿合金靶的制造方法，其特征在于，作為背板使用Al或Al合金、Cu或Cu合金、或者Ti或Ti合金。
10.根據(jù)上述1至5中任一項(xiàng)所述的鉿合金靶的制造方法，其特征在于，靶的側(cè)面等非腐蝕面通過(guò)噴砂、蝕刻、形成噴鍍覆膜而使平均粗糙度Ra為2-50μm。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是在Hf中包含總計(jì)100重量ppm-10重量％的Zr或Ti中的任一方或雙方的鉿合金靶。因此通過(guò)添加與Hf化學(xué)性質(zhì)相似的Zr或Ti，能夠如下所述地進(jìn)行顆粒少的成膜，而不會(huì)使絕緣膜的特性惡化，例如電容率降低或漏泄電流上升等。
本發(fā)明中，平均結(jié)晶粒徑為1-100μm。由此通過(guò)使靶的結(jié)晶粒徑微細(xì)化，能夠減少顆粒的產(chǎn)生。其中，只是使粒徑微細(xì)化時(shí)雖然添加超過(guò)10重量％的上述Zr或Ti也有效，但是超過(guò)10重量％時(shí)難以進(jìn)行靶的塑性加工，因而10重量％成為上限。
并且本發(fā)明中作為雜質(zhì)的Fe、Cr、Ni分別為1重量ppm以下。由于門氧化膜直接接觸Si的轉(zhuǎn)換部，因而需要降低在Si的能帶隙中形成能量級(jí)的Fe、Ni、Co的濃度。
{002}和在從該面起35°以內(nèi)的{103}、{014}、{015}四個(gè)面的晶體慣態(tài)面取向率為55％以上，并且由于位置不同而引起的四個(gè)面強(qiáng)度比的總和的偏差在20％以下。
為了將所形成的氧化膜的厚度抑制在實(shí)用上不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的偏差內(nèi)，需要控制結(jié)晶取向。將最密面(002)、以及從該面起35°以內(nèi)的(103)、(014)、(015)面作為晶體慣態(tài)面，將這些四個(gè)面的比例的總和通過(guò)以下公式定義為晶體慣態(tài)面取向率。
數(shù)1 (hk1)對(duì)粉末的Hf進(jìn)行X線衍射測(cè)量時(shí)出現(xiàn)的衍射面I(hk1)(hk1)的測(cè)量強(qiáng)度I*(hk1)JCPDS卡的相對(duì)強(qiáng)度由于該晶體慣態(tài)面取向率為55％以上，并且靶各部分的晶體慣態(tài)面取向率偏差在±20％以內(nèi)，因而能夠?qū)⒗迷摪卸鵀R射成膜的氧(氮)化膜的厚度的偏差抑制在實(shí)用上不存在問(wèn)題的±7％以內(nèi)。當(dāng)晶體慣態(tài)面取向率未達(dá)到55％時(shí)，即使將晶體慣態(tài)面取向率偏差抑制在20％以內(nèi)，其他面會(huì)占優(yōu)勢(shì)，這些面產(chǎn)生偏差時(shí)，氧(氮)化膜的膜厚也會(huì)產(chǎn)生偏差。
靶的腐蝕面的平均粗糙度Ra設(shè)定為0.01-2μm。因此通過(guò)減少靶表面附近的被濺射的速度快的加工損壞層而在提前達(dá)成穩(wěn)定的濺射率，能夠減少老化所需的濺射量、即累計(jì)電力量。
另一方面，期望的是，靶的非腐蝕面的平均粗糙度Ra設(shè)定為2-50μm。對(duì)靶的非腐蝕面、即靶側(cè)面等的因?yàn)R射物質(zhì)飛來(lái)而引起不優(yōu)選的靶物質(zhì)成膜的部分進(jìn)行噴砂、蝕刻、形成噴鍍覆膜，捕獲飛來(lái)物質(zhì)而抑制該物質(zhì)的剝落。由此能夠進(jìn)一步減少晶片上的顆粒數(shù)。
制造本發(fā)明的鉿合金靶時(shí)，對(duì)鉿合金的熔錠或坯段進(jìn)行熱鍛和熱軋或冷軋，并且在大氣中、真空中或惰性氣體氣氛中在800-1300℃加熱15分鐘以上。
組合進(jìn)行熱鍛、熱軋、冷軋而制成Hf合金的板、塊。形成規(guī)定的靶形狀，根據(jù)靶形狀不同，也可能在其后進(jìn)行旋壓加工等。在這些塑性加工的中途和最后，在大氣中、真空中或惰性氣體氣氛中進(jìn)行保持溫度800-1300℃、保持時(shí)間15分鐘以上的熱處理。此后根據(jù)靶形狀進(jìn)行切削加工，并根據(jù)需要進(jìn)行焊接、EB熔接等而形成規(guī)定的靶形狀。但是根據(jù)靶不同，也有不進(jìn)行焊接而形成一體型靶的情況。
背板通常使用Al或Al合金、Cu或Cu合金、或者Ti或Ti合金。特別期望的是，在背板上進(jìn)行焊接時(shí)通過(guò)擴(kuò)散接合而進(jìn)行。由此能夠忍耐高輸出濺射引起的溫度上升。
實(shí)施例下面，對(duì)于實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例是發(fā)明的一個(gè)例子，本發(fā)明不限定于這些實(shí)施例。即包括本發(fā)明的技術(shù)思想所包含的其他方式和變形。
(實(shí)施例1)將Hf-0.23重量％Zr錠在大氣中在1200℃下保持一個(gè)小時(shí)并進(jìn)行熱鍛。接著在1000℃保持1個(gè)小時(shí)并通過(guò)熱軋形成圓板狀后，在大氣中進(jìn)行1000℃×1小時(shí)的熱處理。此時(shí)的平均結(jié)晶粒徑為35μm。并且雜質(zhì)量如下。
Na＜0.01、K＜0.01、Fe＜0.01、Ni0.25、Cr＜0.01、U＜0.001、Th＜0.001、Li＜0.01、Be＜0.01、Mg＜0.01、Al＜0.1、Si2、P0.2、Cl＜0.05、Ca＜0.01、Ti0.07、Mn＜0.01、Cu＜0.05、Zn0.01、Nb＜0.05、Mo0.1、Ag＜0.05、W0.08、Au＜0.05、Hg＜0.05、Pb＜0.01、Bi＜0.01、O110、C30、N＜10(以上單位均為重量ppm)。其中，＜n是表示以作為檢測(cè)界限的n(ppm)沒(méi)有檢測(cè)到的情況。
此時(shí)的晶體慣態(tài)面取向率，在靶表面上的中央部為72％，半徑1/2部為80％，外周附近為75％。在靶Hf部的底面的中央部為70％，半徑1/2部為78％，外周附近為71％；在1/2厚度部分的中央部為68％，半徑1/2部為70％，外周附近為75％。
制成如下的靶將該靶表面的表面粗糙度最終加工成Ra＝0.3μm，并在靶側(cè)面上噴砂而將其表面粗糙度最終加工成Ra＝5μm。
利用該靶在直徑為200mm的Si晶片上形成HfO膜。當(dāng)以至5kWH的累計(jì)電力量成膜時(shí)，膜厚成為一定值。
另外，以至5kWH、20kWH、100kWH進(jìn)行成膜而測(cè)量膜厚分布(1σ)和顆粒數(shù)時(shí)，依次為2.0％、12顆粒/晶片、2.5％、8顆粒/晶片、2.4％、15顆粒/晶片，膜厚分布·顆粒數(shù)均得到良好的結(jié)果。利用該靶制作門絕緣膜的設(shè)備得到了良好的特性。
(實(shí)施例2)將Hf-300重量ppmZr錠在大氣中在1200℃保持一個(gè)小時(shí)并進(jìn)行熱鍛。接著在1000℃保持1個(gè)小時(shí)并通過(guò)熱軋形成圓板狀后，在大氣中進(jìn)行1000℃×1小時(shí)的熱處理。此時(shí)的平均結(jié)晶粒徑為70μm。并且雜質(zhì)量如下。
Na＜0.01、K＜0.01、Fe0.1、Ni0.8、Cr0.02、U＜0.001、Th＜0.001、Li＜0.01、Be＜0.01、Mg＜0.01、Al＜0.1、Si0.5、P0.1、Cl＜0.05、Ca＜0.01、Ti0.5、Mn＜0.01、Cu＜0.05、Zn0.01、Nb＜0.05、Mo4、Ag＜0.05、W0.02、Au＜0.05、Hg＜0.05、Pb＜0.01、Bi＜0.01、O80、C60、N＜10(以上單位均為重量ppm)。
此時(shí)的晶體慣態(tài)面取向率，在靶表面上的中央部為63％，半徑1/2部為61％，外周附近為70％。在靶的背面的中央部為59％，半徑1/2部為63％，外周附近為69％，在1/2厚度部分的中央部為66％，半徑1/2部為60％，外周附近為63％。
制成如下的靶將該靶表面的表面粗糙度最終加工成Ra＝0.25μm，并在靶側(cè)面上噴砂而將表面粗糙度最終加工成Ra＝10μm。
利用該靶在直徑為200mm的Si晶片上形成HfO膜。當(dāng)以至5kWH的累計(jì)電力量成膜時(shí)，膜厚成為一定值。
另外，以至5kWH、20kWH、100kWH進(jìn)行成膜而測(cè)量膜厚分布和顆粒數(shù)時(shí)，依次為1.5％、15顆粒/晶片、2.3％、17顆粒/晶片、2.3％、20顆粒/晶片，膜厚分布和顆粒數(shù)都得到良好的結(jié)果。
(實(shí)施例3)將Hf-4.7重量％Zr錠在大氣中在1200℃保持一個(gè)小時(shí)并進(jìn)行熱鍛。接著在1000℃保持1個(gè)小時(shí)并通過(guò)熱軋形成圓板狀后，在大氣中進(jìn)行900℃×1小時(shí)的熱處理。此時(shí)的平均結(jié)晶粒徑為10μm。并且雜質(zhì)量如下。
Na＜0.01、K＜0.01、Fe0.04、Ni0.02、Cr＜0.01、U＜0.001、Th＜0.001、Li＜0.02、Be＜0.01、Mg＜0.01、Al12、Si0.9、P0.2、Cl0.1、Ca＜0.01、Ti0.09、Mn＜0.01、Cu＜0.05、Zn0.03、Mo0.1、Ag＜0.05、W0.15、Au＜0.05、Hg＜0.05、Pb＜0.01、Bi＜0.01、O80、C60、N＜10(以上單位均為重量ppm)。
此時(shí)的晶體慣態(tài)面取向率，在靶表面上的中央部為73％，半徑1/2部為72％，外周附近為69％。在靶的背面的中央部為65％，半徑1/2部為72％，外周附近為66％，在1/2厚度部分的中央部為69％，半徑1/2部為67％，外周附近為70％。
制成如下的靶將該靶表面的表面粗糙度最終加工成Ra＝0.25μm，并在靶側(cè)面上噴砂而將表面粗糙度最終加工成Ra＝5μm。
利用該靶在直徑為200mm的Si晶片上形成HfO膜。當(dāng)以至7kWH的累計(jì)電力量成膜時(shí)，膜厚成為一定值。
另外，以至7kWH、20kWH、100kWH進(jìn)行成膜而測(cè)量膜厚分布和顆粒數(shù)時(shí)，依次為2.8％、13顆粒/晶片、3.2％、17顆粒/晶片、2.3％、24顆粒/晶片，膜厚分布和顆粒數(shù)均得到良好的結(jié)果。
(實(shí)施例4)將Hf-1重量％Ti錠在大氣中在1200℃保持一個(gè)小時(shí)并進(jìn)行熱鍛。接著在1000℃保持1個(gè)小時(shí)并通過(guò)熱軋形成圓板狀后，在大氣中進(jìn)行900℃×1小時(shí)的熱處理。此時(shí)的平均結(jié)晶粒徑為60μm。并且雜質(zhì)量如下。
Na＜0.01、K＜0.01、Fe0.04、Ni0.02、Cr＜0.01、U＜0.001、Th＜0.001、Li＜0.02、Be＜0.01、Mg＜0.01、Al12、Si0.9、P0.2、Cl0.1、Ca＜0.01、Mn＜0.01、Cu＜0.05、Zn0.03、Nb＜0.05、Zr20、Mo0.1、Ag＜0.05、W0.15、Au＜0.05、Hg＜0.05、Pb＜0.01、Bi＜0.01、O80、C60、N＜10(以上單位均為重量ppm)。
此時(shí)的晶體慣態(tài)面取向率，在靶表面上的中央部為63％，半徑1/2部為64％，外周附近為68％。在靶的背面的中央部為60％，半徑1/2部為69％，外周附近為64％，在1/2厚度部分的中央部為70％，半徑1/2部為65％，外周附近為71％。
制成如下的靶將該靶表面的表面粗糙度最終加工成Ra＝0.3μm，并在靶側(cè)面上噴砂而將表面粗糙度最終加工成Ra＝7μm。
利用該靶在直徑為200mm的Si晶片上形成HfO膜。當(dāng)以至5kWH的累計(jì)電力量成膜時(shí)，膜厚成為一定值。
另外，以至5kWH、20kWH、100kWH進(jìn)行成膜而測(cè)量膜厚分布(1σ)和顆粒數(shù)時(shí)，依次為1.5％、18顆粒/晶片、1.9％、20顆粒/晶片、2.4％、21顆粒/晶片，膜厚分布和顆粒數(shù)均得到良好的結(jié)果。
(實(shí)施例5)對(duì)于與實(shí)施例1相同的錠以及進(jìn)行過(guò)塑性加工·熱處理的靶，施加250-600℃、100-2000Kgf/cm2的溫度和壓力，并向諸如A5052或A6061的高強(qiáng)度Al合金上進(jìn)行擴(kuò)散接合而加工成靶形狀。利用該靶即使以10kW的輸出進(jìn)行濺射，也能得到與實(shí)施例1相同的成膜結(jié)果，但是將In作為焊料而進(jìn)行釬焊的焊接法中，In熔出而使靶剝離。其中，擴(kuò)散接合到高強(qiáng)度Cu合金上時(shí)，需要施加250-950℃、100-2000Kgf/cm2的溫度和壓力而接合。
(比較例1)將Hf-50重量ppmZr錠在大氣中在1200℃保持一個(gè)小時(shí)并進(jìn)行熱鍛。接著在1000℃保持1個(gè)小時(shí)并通過(guò)熱軋形成圓板狀后，在大氣中進(jìn)行1000℃×1小時(shí)的熱處理。此時(shí)的平均結(jié)晶粒徑為350μm。并且雜質(zhì)量如下。
Na＜0.01、K＜0.01、Fe＜0.01、Ni0.10、Cr＜0.01、U＜0.001、Th＜0.001、Li＜0.01、Be＜0.01、Mg＜0.01、Al＜0.1、Si1.5、P0.3、Cl＜0.05、Ca＜0.01、Ti0.16、Mn＜0.01、Cu＜0.05、Zn0.01、Nb＜0.05、Mo3、Ag＜0.05、W0.08、Au＜0.05、Hg＜0.05、Pb＜0.01、Bi＜0.01、O80、C40、N＜10(以上單位均為重量ppm)。
此時(shí)的晶體慣態(tài)面取向率，在靶表面上的中央部為69％，半徑1/2部為75％，外周附近為74％。
制成如下的靶將該靶表面的表面粗糙度最終加工成Ra＝0.3μm，并在靶側(cè)面上噴砂而將表面粗糙度最終加工成Ra＝6μm。
利用該靶在直徑為200mm的Si晶片上形成HfO膜。
當(dāng)以至5kWH的累計(jì)電力量成膜時(shí)，膜厚成為一定值。另外，以至5kWH、20kWH、100kWH進(jìn)行成膜而測(cè)量膜厚分布(1σ)和顆粒數(shù)時(shí)，依次為2.2％、150顆粒/晶片、1.5％、210顆粒/晶片、1.9％、260顆粒/晶片，膜厚分布雖然良好，但是顆粒數(shù)較多，不適于實(shí)用。
(比較例2)將Hf-15重量％Zr錠在大氣中在1300℃保持一個(gè)小時(shí)并進(jìn)行熱鍛。但是由于鍛造時(shí)變形量非常小，因而需要在鍛造中進(jìn)行多次再加熱。并且塑性加工成板狀時(shí)，由于耗時(shí)和成本非常大而不能在商業(yè)上實(shí)用。
(比較例3)將Hf-0.19重量％Zr錠在大氣中在1200℃保持一個(gè)小時(shí)并進(jìn)行熱鍛。接著在1000℃保持1個(gè)小時(shí)并通過(guò)熱軋形成圓板狀后，在大氣中進(jìn)行1000℃×1小時(shí)的熱處理。此時(shí)的平均結(jié)晶粒徑為55μm。并且雜質(zhì)量如下。
Na＜0.01、K＜0.01、Fe3、Ni8、Cr1.5、U＜0.001、Th＜0.001、Li＜0.01、Be＜0.01、Mg＜0.01、Al＜0.1、Si2.1、P0.3、Cl＜0.05、Ca＜0.01、Ti0.07、Mn＜0.01、Cu＜0.05、Zn＜0.01、Nb＜0.05、Mo2、Ag＜0.05、W0.13、Au＜0.05、Hg＜0.05、Pb＜0.01、Bi＜0.01、O120、C200、N＜10(以上單位均為重量ppm)。
此時(shí)的晶體慣態(tài)面取向率，在靶表面上的中央部為69％，半徑1/2部為75％，外周附近為74％。
制成如下的靶將該靶表面的表面粗糙度最終加工成Ra＝0.3μm，并在靶側(cè)面上噴砂而將表面粗糙度最終加工成Ra＝6μm。
利用該靶在直徑為200mm的Si晶片上形成HfO膜。當(dāng)以至5kWH的累計(jì)電力量成膜時(shí)，膜厚成為一定值。
另外，以至5kWH、20kWH、100kWH進(jìn)行成膜而測(cè)量膜厚分布(1σ)和顆粒數(shù)時(shí)，依次為2.2％、12顆粒/晶片、1.5％、20顆粒/晶片、1.9％、25顆粒/晶片，膜厚分布·顆粒數(shù)都良好，但是，由于具有利用該靶而形成的門絕緣膜的設(shè)備的特性的偏差大，因而不能制造集成電路。
(比較例4)對(duì)從與實(shí)施例1相同的錠切出的部分，省略熱鍛工序而在1000℃保持一個(gè)小時(shí)后，通過(guò)熱軋形成圓板狀，然后在大氣中進(jìn)行1000℃×1個(gè)小時(shí)的熱處理。因此，組成( Hf-0.23重量％Zr)、雜質(zhì)量均與實(shí)施例1相同。
此時(shí)的結(jié)晶粒徑為65μm，晶體慣態(tài)面取向率，在靶表面上的中央部為75％，半徑1/2部為35％，外周附近為45％。
制成如下的靶將該靶表面的表面粗糙度最終加工成Ra＝0.3μm，并在靶側(cè)面上噴砂而將表面粗糙度最終加工成Ra＝5μm。
利用該靶在直徑為200mm的Si晶片上形成HfO膜。雖然以至5kWH的累計(jì)電力量成膜時(shí)，膜厚成為一定值，但是5kWH、20kWH時(shí)的膜厚分布為20％、18％，偏差大而不能實(shí)用。
(比較例5)將從與實(shí)施例1相同的錠切出并進(jìn)行相同的塑性加工·熱處理的部分加工成靶。此時(shí)的平均結(jié)晶粒徑為35μm。
此時(shí)的晶體慣態(tài)面取向率，在靶表面上的中央部為75％，半徑1/2部為64％，外周附近為66％。在靶的背面的中央部為74％，半徑1/2部為68％，外周附近為73％，在1/2厚度部分的中央部為63％，半徑1/2部為65％，外周附近為69％。
制成如下的靶將該靶表面的表面粗糙度最終加工成Ra＝0.3μm，靶側(cè)面進(jìn)行車銷而將表面粗糙度最終加工成Ra＝1.5μm。
利用該靶在直徑為200mm的Si晶片上形成HfO膜。當(dāng)以至5kWH的累計(jì)電力量成膜時(shí)，膜厚成為一定值。另外，以至5kWH、20kWH、100kWH進(jìn)行成膜而測(cè)量膜厚分布(1σ)和顆粒數(shù)時(shí)，依次為2.0％、12顆粒/晶片、2.5％、35顆粒/晶片、2.4％、105顆粒/晶片，膜厚分布雖然良好，但是顆粒數(shù)隨著靶的使用而增加。
(比較例6)將從與實(shí)施例1相同的錠切出并進(jìn)行相同的加工·熱處理的部分加工成靶。此時(shí)的平均結(jié)晶粒徑為42μm。
此時(shí)的晶體慣態(tài)面取向率，在靶表面上的中央部為65％，半徑1/2部為71％，外周附近為72％。在靶的背面的中央部為63％，半徑1/2部為73％，外周附近為67％；在1/2厚度部分的中央部為60％，半徑1/2部為63％，外周附近為65％。
制成如下的靶將該靶表面的表面粗糙度通過(guò)車削最終加工成Ra＝1.7μm，靶側(cè)面進(jìn)行噴砂處理而將最終加工成Ra＝1.5μm。
利用該靶在直徑為200mm的Si晶片上形成HfON膜。累計(jì)電力量施加至20kWH，膜厚成為一定值。
本發(fā)明，具有以下優(yōu)秀的效果可得到成膜特性和成膜速度良好、很少產(chǎn)生顆粒、并且能夠很好地適用于形成HfO或HfON膜等高電介質(zhì)門絕緣膜的鉿合金靶。
權(quán)利要求
1.一種鉿合金靶，其特征在于，Hf中包含總計(jì)100重量ppm-10重量％的Zr或Ti中的任一方或雙方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉿合金靶，其特征在于，平均結(jié)晶粒徑為1-100μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉿合金靶，其特征在于，作為雜質(zhì)的Fe、Cr、Ni分別為1重量ppm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的鉿合金靶，其特征在于，{002}和從該面起35°以內(nèi)的{103}、{014}、{015}四個(gè)面的晶體慣態(tài)面取向率為55％以上，并且由于位置不同而引起的四個(gè)面的強(qiáng)度比的總和的偏差在20％以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的鉿合金靶，其特征在于，靶的腐蝕面的平均粗糙度Ra為0.01-2μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的鉿合金靶，其特征在于，靶的非腐蝕面的平均粗糙度Ra為2-50μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的鉿合金靶的制造方法，其特征在于，對(duì)鉿合金的熔錠或坯段進(jìn)行熱鍛和熱軋或冷軋，并且在大氣中、真空中或惰性氣體氣氛中在800-1300℃加熱15分鐘以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉿合金靶的制造方法，其特征在于，通過(guò)擴(kuò)散接合焊接到背板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉿合金靶的制造方法，其特征在于，作為背板使用Al或Al合金、Cu或Cu合金、或者Ti或Ti合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的鉿合金靶的制造方法，其特征在于，靶的側(cè)面等非腐蝕面通過(guò)噴砂、蝕刻、形成噴鍍覆膜而使平均粗糙度Ra為2-50μm。
全文摘要
一種鉿合金靶，其特征在于，Hf中含有總計(jì)100重量ppm－10重量％的Zr或Ti中的任一方或雙方，并且平均結(jié)晶粒徑為1－100μm；作為雜質(zhì)的Fe、Cr、Ni分別為1重量ppm以下；并且{002}與從該面起35°以內(nèi)的{103}、{014}、{015}四個(gè)面的晶體慣態(tài)面取向率為55％以上，并且由于位置不同而引起的四個(gè)面的強(qiáng)度比的總和的偏差在20％以下。得到成膜特性和成膜速度良好、很少產(chǎn)生顆粒、并且能夠很好地適用于形成HfO或HfON膜等高電介質(zhì)門絕緣膜的鉿合金靶及其制造方法。
文檔編號(hào)H01L21/316GK1759202SQ20048000625
公開(kāi)日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2004年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者岡部岳夫, 入間田修一, 山越康廣, 宮下博仁, 鈴木了 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日礦材料