Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3127836B2 - Sputtering method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3127836B2 - Sputtering method - Google Patents

Sputtering method

Info

Publication number
JP3127836B2
JP3127836B2 JP08231876A JP23187696A JP3127836B2 JP 3127836 B2 JP3127836 B2 JP 3127836B2 JP 08231876 A JP08231876 A JP 08231876A JP 23187696 A JP23187696 A JP 23187696A JP 3127836 B2 JP3127836 B2 JP 3127836B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
sputtering
target
sputtering method
power
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP08231876A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH1072663A (en
Inventor
一郎 塩野
昭史 三島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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 Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP08231876A priority Critical patent/JP3127836B2/en
Publication of JPH1072663A publication Critical patent/JPH1072663A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3127836B2 publication Critical patent/JP3127836B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体メモリー
などのキャパシタ用薄膜などに用いられるBa、Srお
よびTiの複合酸化物からなるペロブスカイト構造を有
する高誘電体膜を形成する際の成膜速度の経時変化の少
ないスパッタリング方法に関するものであり、特に、1
00mΩcm未満の導電性を有するBa、SrおよびT
iの複合酸化物からなるターゲットを用いて誘電体膜を
形成する際の成膜速度の経時変化の少ないスパッタリン
グ方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming speed for forming a high dielectric film having a perovskite structure composed of a composite oxide of Ba, Sr and Ti used for a thin film for a capacitor such as a semiconductor memory. The present invention relates to a sputtering method with little change over time.
Ba, Sr and T having a conductivity of less than 00 mΩcm
The present invention relates to a sputtering method in which a film formation rate is less changed with time when a dielectric film is formed using a target made of a composite oxide of i.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、Ba、SrおよびTiの複合酸
化物(以下、BaSrTi複合酸化物という)からなる
ペロブスカイト構造を有する高誘電体膜は、半導体メモ
リー等のキャパシタ用薄膜として用いられており、この
BaSrTi複合酸化物からなるペロブスカイト構造を
有する高誘電体膜はスパッタリング方法により形成する
ことが知られている。スパッタリング方法により前記高
誘電体膜を成膜するに際し、成膜速度は経時変化する。
そのため、成膜速度の経時変化を防止すべく、各種のス
パッタリング方法が提案されている。
2. Description of the Related Art Generally, a high dielectric film having a perovskite structure composed of a composite oxide of Ba, Sr and Ti (hereinafter referred to as a BaSrTi composite oxide) is used as a thin film for a capacitor such as a semiconductor memory. It is known that a high dielectric film having a perovskite structure made of this BaSrTi composite oxide is formed by a sputtering method. In forming the high dielectric film by a sputtering method, the film forming speed changes with time.
Therefore, various sputtering methods have been proposed in order to prevent the deposition rate from changing over time.

【0003】成膜速度の経時変化を防止するスパッタリ
ング方法の1つとして、100mΩcm〜10Ωcmの
導電性を有するBaSrTi複合酸化物からなるターゲ
ットを用いて、直流または高周波マグネトロンスパッタ
リングする方法が知られている(特開平7−10956
6号公報参照)。さらに高速で安定した成膜速度でスパ
ッタリングする方法として、直流電力に高周波電力を重
畳した電力の放電によりスパッタリングする方法も知ら
れている(特開平7−126845号公報参照)。
[0003] As one of the sputtering methods for preventing the deposition rate from changing over time, there is known a method of performing DC or high-frequency magnetron sputtering using a target made of a BaSrTi composite oxide having a conductivity of 100 mΩ to 10 Ωcm. (Japanese Patent Laid-Open No. 7-10956
No. 6). Further, as a method of sputtering at a high and stable film forming rate, a method of performing sputtering by discharging electric power obtained by superimposing high-frequency electric power on DC electric power is also known (see JP-A-7-126845).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】導電性が高いターゲッ
トは高い電力を印加して高速スパッタリングすることが
可能であるが、しかし、100mΩcm未満の導電性の
高いターゲットは、成膜速度の経時変化が生じることは
避けられず、さらに成膜速度のばらつきが生じて均一な
厚さのBaSrTi複合酸化物からなる高誘電体膜を得
ることができなかった。
A target having high conductivity can be sputtered at high speed by applying a high electric power. However, a target having high conductivity of less than 100 mΩcm has a time-dependent change in the deposition rate. This inevitably occurs, and furthermore, the deposition rate varies, and a high dielectric film made of a BaSrTi composite oxide having a uniform thickness cannot be obtained.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
100mΩcm未満の導電性が高いBa、SrおよびT
iの複合酸化物からなるターゲットに高い直流電力をか
けて高速スパッタリング成膜しても成膜速度の経時変化
が極めて少ないスパッタリング方法を開発すべく研究を
行なった結果、 (a)100mΩcm未満の導電性を有するBa、Sr
およびTiの複合酸化物からなるターゲットを用いて誘
電体膜を形成するためのスパッタリング方法において、
直流放電電力密度に対する直流放電電圧の微係数が1.
5〜15cm2 /A(好ましくは、4〜10cm2
A)の範囲内の放電特性領域になるようにかつ放電電流
密度が一定になるように制御した直流電力またはこの直
流電力にターゲットが正電位になる周期を有する400
KHz以下の交番電力を重畳した電力の放電によりスパ
ッタすると、成膜速度の経時変化は極めて少なくなる、 (b)前記直流放電電力密度は、1.5〜7W/cm2
の範囲内にあることが好ましい、という知見を得たので
ある。
Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have:
Ba, Sr and T having high conductivity of less than 100 mΩcm
As a result of conducting research to develop a sputtering method in which the time-dependent change in the film formation rate is extremely small even when high-speed sputtering film formation is performed by applying a high DC power to a target made of a composite oxide of i, the results are as follows: (a) Conductivity of less than 100 mΩcm Ba and Sr having properties
And a sputtering method for forming a dielectric film using a target composed of a composite oxide of Ti,
The derivative of the DC discharge voltage with respect to the DC discharge power density is 1.
5 to 15 cm 2 / A (preferably, 4~10cm 2 /
400A having a DC power controlled so as to be in a discharge characteristic region within the range of A) and a constant discharge current density, or having a cycle in which the target has a positive potential in the DC power.
When sputtering is performed by discharging electric power with alternating power of KHz or less superimposed, the time-dependent change in the film forming rate is extremely small. (B) The DC discharge power density is 1.5 to 7 W / cm 2
It was found that it is preferable to be within the range.

【0006】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、 (1)100mΩcm未満の導電性を有するBa、Sr
およびTiの複合酸化物からなるターゲットを用いて誘
電体膜を形成するためのスパッタリング方法において、
直流放電電力密度に対する直流放電電圧の微係数が1.
5〜15cm2 /A(好ましくは、4〜10cm2
A)の範囲内の放電特性領域になるようにかつ放電電流
密度が一定になるように制御した直流電力の放電により
スパッタするスパッタリング方法、 (2)100mΩcm未満の導電性を有するBa、Sr
およびTiの複合酸化物からなるターゲットを用いて誘
電体膜を形成するためのスパッタリング方法において、
直流放電電力密度に対する直流放電電圧の微係数が1.
5〜15cm2 /A(好ましくは、4〜10cm2
A)の範囲内の放電特性領域になるようにかつ放電電流
密度が一定になるように制御した直流電力に、ターゲッ
トが正電位になる周期を有する400KHz以下の交番
電力を重畳した電力の放電によりスパッタするスパッタ
リング方法、に特徴を有するものである。
The present invention has been made based on this finding, and (1) Ba, Sr having a conductivity of less than 100 mΩcm.
And a sputtering method for forming a dielectric film using a target composed of a composite oxide of Ti,
The derivative of the DC discharge voltage with respect to the DC discharge power density is 1.
5 to 15 cm 2 / A (preferably, 4~10cm 2 /
A) A sputtering method of performing sputtering by discharging DC power controlled so as to be in the discharge characteristic region within the range of A) and to keep the discharge current density constant, (2) Ba, Sr having a conductivity of less than 100 mΩcm
And a sputtering method for forming a dielectric film using a target composed of a composite oxide of Ti,
The derivative of the DC discharge voltage with respect to the DC discharge power density is 1.
5 to 15 cm 2 / A (preferably, 4~10cm 2 /
A) A power obtained by superimposing an alternating power of 400 KHz or less having a period in which the target becomes a positive potential on a DC power controlled so as to be in the discharge characteristic region within the range of A) and to keep the discharge current density constant. A sputtering method for performing sputtering.

【0007】前記直流放電電力密度とは、スパッタのた
めの放電電力をターゲット面積で割った値であり、その
値は1.5〜7W/cm2 の範囲内にあることが好まし
い。したがって、この発明は、 (3)100mΩcm未満の導電性を有するBa、Sr
およびTiの複合酸化物からなるターゲットを用いて誘
電体膜を形成するためのスパッタリング方法において、
1.5〜7W/cm2 の範囲内の直流放電電力密度に対
する直流放電電圧の微係数が1.5〜15cm2 /A
(好ましくは、4〜10cm2 /A)の範囲内の放電特
性領域になるようにかつ放電電流密度が一定になるよう
に制御した直流電力の放電によりスパッタするスパッタ
リング方法、 (4)100mΩcm未満の導電性を有するBa、Sr
およびTiの複合酸化物からなるターゲットを用いて誘
電体膜を形成するためのスパッタリング方法において、
1.5〜7W/cm2 の範囲内の直流放電電力密度に対
する直流放電電圧の微係数が1.5〜15cm2 /A
(好ましくは、4〜10cm2 /A)の範囲内の放電特
性領域になるようにかつ放電電流密度が一定になるよう
に制御した直流電力に、ターゲットが正電位になる周期
を有する400KHz以下の交番電力を重畳した電力の
放電によりスパッタするスパッタリング方法、に特徴を
有するものである。
[0007] The DC discharge power density is a value obtained by dividing discharge power for sputtering by a target area, and the value is preferably in the range of 1.5 to 7 W / cm 2 . Therefore, the present invention provides: (3) Ba, Sr having a conductivity of less than 100 mΩcm
And a sputtering method for forming a dielectric film using a target composed of a composite oxide of Ti,
The differential coefficient of the DC discharge voltage with respect to the DC discharge power density in the range of 1.5 to 7 W / cm 2 is 1.5 to 15 cm 2 / A
(Preferably, a sputtering method in which sputtering is performed by discharging DC power controlled so as to be in a discharge characteristic region within a range of 4 to 10 cm 2 / A and a discharge current density is constant, (4) a sputtering method of less than 100 mΩcm Ba, Sr having conductivity
And a sputtering method for forming a dielectric film using a target composed of a composite oxide of Ti,
The differential coefficient of the DC discharge voltage with respect to the DC discharge power density in the range of 1.5 to 7 W / cm 2 is 1.5 to 15 cm 2 / A
(Preferably 4 to 10 cm 2 / A) DC power controlled so as to be in a discharge characteristic range within a range of 4 to 10 cm 2 / A and to keep the discharge current density constant, to 400 KHz or less having a cycle in which the target has a positive potential. A sputtering method in which sputtering is performed by discharging electric power on which alternating power is superimposed.

【0008】前述のように、導電性が100mΩcm〜
10Ωcmの範囲内にあるBaSrTi複合酸化物から
なるターゲットは、通常の条件の直流または高周波マグ
ネトロンスパッタリングしても成膜速度の経時変化は極
めて少なくなるので問題はないが、100mΩcm未満
の導電性の高いBaSrTi複合酸化物からなるターゲ
ットを長時間直流または高周波マグネトロンスパッタリ
ングすると、長時間に及ぶ成膜の結果生じる放電インピ
ーダンスの変化のために一定の成膜速度を得ることが出
来なくなる。そのため、この発明の100mΩcm未満
のBaSrTi複合酸化物からなるターゲットを長時間
スパッタリングしても一定の成膜速度を得るには、ター
ゲットから放出された電子が安定して吸収される陽極を
設置したスパッタリング装置を使用し、直流放電電力密
度に対する直流放電電圧の微係数を1.5〜15cm2
/A(好ましくは、4〜10cm2 /A)である放電特
性領域になるように制御し、さらに、放電電流密度を一
定とした直流電力またはこの直流電力にターゲットが正
電位になる周期を有する400KHz以下の交番電力を
重畳した電力の放電によりスパッタすることが必要とな
るのである。
As described above, the conductivity is 100 mΩcm or less.
A target made of a BaSrTi composite oxide in the range of 10 Ωcm has no problem because the change with time of the film formation rate is extremely small even under a direct current or high-frequency magnetron sputtering under normal conditions, but there is no problem. When a target made of a BaSrTi composite oxide is subjected to direct current or high frequency magnetron sputtering for a long time, a constant film formation rate cannot be obtained due to a change in discharge impedance resulting from a long time film formation. Therefore, in order to obtain a constant film forming rate even when sputtering a target made of a BaSrTi composite oxide having a diameter of less than 100 mΩcm according to the present invention for a long time, a sputtering method in which an anode in which electrons emitted from the target are stably absorbed is provided. Using a device, the differential coefficient of the DC discharge voltage to the DC discharge power density is 1.5 to 15 cm 2
/ A (preferably, 4 to 10 cm 2 / A), and further has a DC power with a constant discharge current density or a period in which the target has a positive potential in the DC power. It is necessary to perform sputtering by discharging electric power on which alternating power of 400 KHz or less is superimposed.

【0009】前記(2)および(4)のスパッタリング
方法に見られるように、直流電力に交番電力を重畳する
際に、ターゲットが正電位になる周期を有する400K
Hz以下の交番電力を重畳した電力を使用することは、
例えば、INTERNATIONAL CONFERE
NCE ON METALLURGICAL COAT
INGS AND THIN FILMS ICMCT
F93(1993.4)において発表されているよう
に、微細な塵や異常放電の発生の抑制に効果のある条件
としてすでに知られている技術であるから、限定理由の
説明は省略する。
As seen in the sputtering methods (2) and (4) above, when alternating power is superimposed on DC power, a 400 K
Using power superimposed with alternating power of less than or equal to
For example, INTERNATIONAL CONFERE
NCE ON METALLLURGICAL COAT
INGS AND THIN FILMS ICMCT
As disclosed in F93 (1993.3), this is a technique that is already known as a condition effective for suppressing the generation of fine dust and abnormal discharge, and therefore the explanation of the reason for the limitation is omitted.

【0010】この発明のスパッタリング方法において、
前記直流放電電力密度を1.5〜7W/cm2 の範囲内
に限定したのは、1.5W/cm2 未満では直流放電電
力密度に対する直流放電電圧の微係数が15cm2 /A
を越えるようになって安定した成膜速度を得ることがで
きなくなるので好ましくなく、一方、7W/cm2 を越
える直流放電電力密度でスパッタしても、ターゲットに
割れが発生するので好ましくないことによるものであ
る。また、この発明で使用する100mΩcm未満の導
電性を有するBa、SrおよびTiの複合酸化物からな
るターゲットは、(Ba1-x Srx )TiOy における
yを概ね2.97以下とする成分組成とすることにより
得ることができる。
[0010] In the sputtering method of the present invention,
The DC discharge power density was restricted to the range of 1.5~7W / cm 2 and is, 1.5 W / derivative of DC discharge voltage for DC discharge power density in cm less than 2 15cm 2 / A
Is not preferable because a stable film-forming rate cannot be obtained because of the above-mentioned problem. On the other hand, even if sputtering is performed at a DC discharge power density exceeding 7 W / cm 2 , cracks are generated in the target, which is not preferable. Things. The target used in the present invention, which is composed of a composite oxide of Ba, Sr and Ti having a conductivity of less than 100 mΩcm, has a component composition in which y in (Ba 1 -xSr x ) TiO y is approximately 2.97 or less. Can be obtained.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】いずれもSi含有量:5ppm以
下の市販のBaCO3 粉末、SrCO3 粉末およびTi
2 粉末を用意し、これらBaCO3 粉末、SrCO3
粉末およびTiO2 粉末を配合し、ボールミルに入れて
混合し、得られた混合粉末を大気中、1100℃で1時
間保持の条件で焼成しすることにより(Ba0.5 Sr
0.5 )TiO3.00の複合酸化物を作製した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Commercially available BaCO 3 powder, SrCO 3 powder and Ti
O 2 powder was prepared and these BaCO 3 powder, SrCO 3
The powder and the TiO 2 powder are blended, put in a ball mill and mixed, and the obtained mixed powder is fired in the atmosphere at 1100 ° C. for 1 hour to obtain (Ba 0.5 Sr
0.5 ) A composite oxide of TiO 3.00 was prepared.

【0012】この複合酸化物をボールミルに入れて粉砕
し、平均粒径:0.3μmを有する複合酸化物粉末を製
造し、さらに得られた複合酸化物粉末をグラファイトモ
ールドに充填し、 昇温速度:5℃/min、 加熱温度:1300℃、 圧力:150kgf/cm2 、 保持時間:1時間、 冷却:炉冷、 の条件で真空ホットプレスすることにより、直径:13
5mm、厚さ:6mmの寸法を有し、相対密度がいずれ
も99%以上の(Ba0.5 Sr0.5 )TiO2.97複合酸
化物からなるホットプレス体を作製し、このホットプレ
ス体を機械加工することにより直径:125mm、厚
さ:5mmの寸法を有するターゲットを作製した。得ら
れたターゲットの抵抗値は80mΩcmであった。
This composite oxide is put into a ball mill and pulverized to produce a composite oxide powder having an average particle size of 0.3 μm, and the obtained composite oxide powder is filled in a graphite mold, and the temperature is increased. : 5 ° C / min, heating temperature: 1300 ° C, pressure: 150 kgf / cm 2 , holding time: 1 hour, cooling: furnace cooling, diameter: 13
A hot-pressed body made of a (Ba 0.5 Sr 0.5 ) TiO 2.97 composite oxide having a size of 5 mm and a thickness of 6 mm, and each having a relative density of 99% or more, is produced, and the hot-pressed body is machined. Thus, a target having a size of 125 mm in diameter and 5 mm in thickness was produced. The resistance value of the obtained target was 80 mΩcm.

【0013】実施例1 このターゲットをIn−Snはんだにより水冷銅板に接
合し、陽極を設置した直流マグネトロンスパッタ装置内
にセットし、 雰囲気ガス:Arと酸素の混合ガス(Ar:O=1:
1)、 スパッタガス圧力:15mTorr 基板−ターゲット間距離:5cm 初期直流放電電力密度(P):2.5W/cm2 初期直流放電電力密度(P)に対する直流放電電圧
(V)の微係数(dV/dP):8.0cm2 /A 固定放電電流密度:0.0124A/cm2 スパッタ時間:25時間、 の条件にてスパッタし、連続放電時間:5時間ごとに成
膜速度(オングストローム/min)を測定し、連続放
電時間に対する成膜速度の関係をプロットしてグラフを
作成し、そのグラフを図1に示した。さらに、25時間
のスパッタ中、現象の時間幅が100μ秒以下の異常放
電が約50回発生したが、これ以上の時間幅が大きな異
常放電は発生しなかった。また、スパッタ終了後、ター
ゲットにいかなる損傷も見られなかった。
Example 1 This target was bonded to a water-cooled copper plate with In-Sn solder, set in a DC magnetron sputtering apparatus provided with an anode, and an atmosphere gas: a mixed gas of Ar and oxygen (Ar: O = 1: 1).
1) Sputter gas pressure: 15 mTorr Substrate-target distance: 5 cm Initial DC discharge power density (P): 2.5 W / cm 2 Derivative coefficient (dV) of DC discharge voltage (V) with respect to initial DC discharge power density (P) / DP): 8.0 cm 2 / A Fixed discharge current density: 0.0124 A / cm 2 Sputtering time: 25 hours Sputtering was carried out under the following conditions: Continuous discharging time: Deposition rate every 5 hours (angstrom / min) Was measured and the relationship between the film formation rate and the continuous discharge time was plotted to create a graph. The graph is shown in FIG. Further, during the 25-hour sputtering, abnormal discharges with a phenomenon time width of 100 μsec or less occurred about 50 times, but no abnormal discharges with a time width larger than this occurred. In addition, no damage was found on the target after the sputtering.

【0014】比較例1 直流放電電力密度(P)に対する直流放電電圧(V)の
微係数(dV/dP)を22.9cm2 /A、固定放電
電流密度:0.0063A/cm2 とする以外は実施例
1と同じ条件でスパッタし、連続放電時間に対する成膜
速度(オングストローム/min)の関係をプロットし
てグラフを作成し、そのグラフを図1に示した。
Comparative Example 1 Except that the derivative (dV / dP) of the DC discharge voltage (V) with respect to the DC discharge power density (P) was 22.9 cm 2 / A, and the fixed discharge current density was 0.0063 A / cm 2. Was sputtered under the same conditions as in Example 1, and a graph was created by plotting the relationship between the film formation rate (angstrom / min) and the continuous discharge time. The graph is shown in FIG.

【0015】従来例1 実施例1と同様にターゲットをIn−Snはんだにより
水冷銅板に接合し、直流マグネトロンスパッタ装置内に
セットし、 雰囲気ガス:Arと酸素の混合ガス(Ar:O=1:
1)、 スパッタガス圧力:15mTorr 基板−ターゲット間距離:5cm 固定放電電力密度:2.5W/cm2 連続放電時間:25時間、 の条件にてスパッタし、連続放電時間に対する成膜速度
(オングストローム/min)の関係をプロットしてグ
ラフを作成し、そのグラフを図1に示した。
Conventional Example 1 A target was joined to a water-cooled copper plate by In-Sn solder in the same manner as in Example 1, and set in a DC magnetron sputtering apparatus. Atmospheric gas: a mixed gas of Ar and oxygen (Ar: O = 1: 1)
1) Sputter gas pressure: 15 mTorr Substrate-target distance: 5 cm Fixed discharge power density: 2.5 W / cm 2 Continuous discharge time: 25 hours Sputtering was performed under the following conditions, and the film formation rate (angstrom / min) was plotted to create a graph, and the graph is shown in FIG.

【0016】図1に示されるグラフから、実施例1で得
られた線図は25時間の連続放電時間に対する成膜速度
が±3オングストローム/minの範囲内の微小変化で
あるのに対し、従来例1で得られた線図は25時間の連
続放電時間に対する成膜速度が初期の段階で20オング
ストローム/min以上も低下し、一定の厚さのBaS
rTi複合酸化物からなる高誘電体膜を得ることができ
ないことが分かる。また、初期直流放電電力密度(P)
に対する直流放電電圧(V)の微係数(dV/dP)が
この発明の15cm2 /Aから大きく外れた22.9c
2 /Aで行った比較例1で得られた線図は連続放電時
間に対する成膜速度(オングストローム/min)の変
化は微小であるが、成膜速度の値が格段に小さいところ
から、効率的な成膜はできず、従って実用的な方法では
ないことが分かる。
From the graph shown in FIG. 1, the diagram obtained in Example 1 shows that the film formation rate for a continuous discharge time of 25 hours is a minute change in the range of ± 3 Å / min, while The diagram obtained in Example 1 shows that the film formation rate with respect to a continuous discharge time of 25 hours is reduced by 20 Å / min or more at the initial stage, and the BaS having a constant thickness is formed.
It can be seen that a high dielectric film made of the rTi composite oxide cannot be obtained. Also, the initial DC discharge power density (P)
22.9c, the differential coefficient (dV / dP) of the DC discharge voltage (V) greatly deviated from 15 cm 2 / A of the present invention.
In the diagram obtained in Comparative Example 1 performed at m 2 / A, the change in the film formation rate (angstrom / min) with respect to the continuous discharge time is very small, but the efficiency is small because the value of the film formation rate is extremely small. It can be seen that the film cannot be formed easily, and is therefore not a practical method.

【0017】実施例2 このターゲットをIn−Snはんだにより水冷銅板に接
合し、陽極を設置した直流マグネトロンスパッタ装置内
にセットし、 雰囲気ガス:Arと酸素の混合ガス(Ar:O=1:
1)、 スパッタガス圧力:15mTorr 基板−ターゲット間距離:5cm 初期直流放電電力密度(P):3.3W/cm2 初期直流放電電力密度(P)に対する直流放電電圧
(V)の微係数(dV/dP):5.4cm2 /A 固定放電電流密度:0.0166A/cm2 ターゲット電位が+50Vになる周期を有する重畳交番
電力の周波数:100KHz 連続放電時間:25時間、 の条件にてスパッタし、連続放電時間:5時間ごとに成
膜速度(オングストローム/min)を測定し、連続放
電時間に対する成膜速度の関係をプロットしてグラフを
作成し、そのグラフを図2に示した。さらに、25時間
のスパッタ中、現象の時間幅が100μ秒以下の異常放
電が放電開始後15分以内に3回生じたが、その後、異
常放電は発生しなかった。また、現象の時間幅が100
μ秒以上の異常放電は一度も発生しなかった。スパッタ
終了後、ターゲットにいかなる損傷も見られなかった。
Example 2 This target was bonded to a water-cooled copper plate with In-Sn solder, and was set in a DC magnetron sputtering apparatus provided with an anode. Atmospheric gas: a mixed gas of Ar and oxygen (Ar: O = 1:
1) Sputter gas pressure: 15 mTorr Substrate-target distance: 5 cm Initial DC discharge power density (P): 3.3 W / cm 2 Derivative coefficient (dV) of DC discharge voltage (V) with respect to initial DC discharge power density (P) / DP): 5.4 cm 2 / A Fixed discharge current density: 0.0166 A / cm 2 Frequency of superimposed alternating power having a cycle in which the target potential becomes +50 V: 100 KHz Continuous discharge time: 25 hours Continuous discharge time: The film formation rate (angstrom / min) was measured every 5 hours, and a graph was created by plotting the relationship between the film formation rate and the continuous discharge time. The graph is shown in FIG. Further, during the 25-hour sputtering, abnormal discharge with a time width of 100 μsec or less occurred three times within 15 minutes after the start of discharge, but thereafter, no abnormal discharge occurred. The time width of the phenomenon is 100
Abnormal discharge for more than μsec never occurred. After the end of sputtering, no damage was found on the target.

【0018】比較例2 直流放電電力密度(P)に対する直流放電電圧(V)の
微係数(dV/dP)を18.9cm2 /A、固定放電
電流密度:0.0071A/cm2 とする以外は実施例
2と同じ条件でスパッタし、成膜速度(オングストロー
ム/min)に対する連続放電時間の関係をプロットし
てグラフを作成し、そのグラフを図2に示した。
Comparative Example 2 The derivative (dV / dP) of the DC discharge voltage (V) to the DC discharge power density (P) was 18.9 cm 2 / A, and the fixed discharge current density was 0.0071 A / cm 2. Was sputtered under the same conditions as in Example 2, and a graph was created by plotting the relationship between the film formation rate (angstrom / min) and the continuous discharge time. The graph is shown in FIG.

【0019】従来例2 実施例2と同様にターゲットをIn−Snはんだにより
水冷銅板に接合し、直流マグネトロンスパッタ装置内に
セットし、 雰囲気ガス:Arと酸素の混合ガス(Ar:O=1:
1)、 スパッタガス圧力:15mTorr 基板−ターゲット間距離:5cm 固定放電電力密度:3.3W/cm2 ターゲット電位が+50Vになる周期を有する重畳交番
電力の周波数:100KHz 連続放電時間:25時間、 の条件にてスパッタし、成膜速度(オングストローム/
min)に対する連続放電時間の関係をプロットしてグ
ラフを作成し、そのグラフを図2に示した。
Conventional Example 2 A target was bonded to a water-cooled copper plate by In-Sn solder in the same manner as in Example 2, and was set in a DC magnetron sputtering apparatus. Atmospheric gas: a mixed gas of Ar and oxygen (Ar: O = 1: 1)
1) Sputter gas pressure: 15 mTorr Substrate-target distance: 5 cm Fixed discharge power density: 3.3 W / cm 2 Frequency of superimposed alternating power having a cycle where the target potential is +50 V: 100 KHz Continuous discharge time: 25 hours Sputter under the conditions and the film formation rate (angstrom /
A graph was created by plotting the relationship between the continuous discharge time and the discharge time of the continuous discharge time (min), and the graph is shown in FIG.

【0020】図2に示しされるグラフから、実施例2で
得られた線図は25時間の連続放電時間に対する成膜速
度が±2オングストローム/minの範囲内の微小変化
であるのに対し、従来例2で得られた線図は25時間の
連続放電時間に対する成膜速度が初期の段階で30オン
グストローム/min以上も低下し、一定の厚さのBa
SrTi複合酸化物からなる高誘電体膜を得ることがで
きないことが分かる。また、初期直流放電電力密度
(P)に対する直流放電電圧(V)の微係数(dV/d
P)がこの発明の15cm2 /Aから大きく外れた1
8.9cm2 /Aで行った比較例2で得られた線図は連
続放電時間に対する成膜速度(オングストローム/mi
n)の変化は微小であるが、成膜速度の値が格段に小さ
いところから、効率的な成膜はできず、従って実用的な
方法ではないことが分かる。
From the graph shown in FIG. 2, the diagram obtained in Example 2 shows a small change in the film formation rate within a range of ± 2 Å / min with respect to a continuous discharge time of 25 hours. The diagram obtained in the conventional example 2 shows that the film formation rate with respect to the continuous discharge time of 25 hours is reduced by 30 Å / min or more at the initial stage, and the Ba having a constant thickness is obtained.
It can be seen that a high dielectric film made of the SrTi composite oxide cannot be obtained. Also, the derivative (dV / d) of the DC discharge voltage (V) with respect to the initial DC discharge power density (P)
P) deviates greatly from 15 cm 2 / A of the present invention.
The diagram obtained in Comparative Example 2 performed at 8.9 cm 2 / A shows the film formation rate (angstrom / mi) with respect to the continuous discharge time.
Although the change in n) is very small, the value of the film formation rate is extremely small, indicating that efficient film formation cannot be performed, and thus it is not a practical method.

【0021】実施例3〜11 直流放電電力密度(P)、直流放電電力密度(P)に対
する直流放電電圧(V)の微係数(dV/dP)、固定
放電電流密度を表1に示される値とする以外は、実施例
1と同じ条件でスパッタし、成膜開始直後および連続放
電時間:25時間後の成膜速度(オングストローム/m
in)を測定し、その結果を表1に示した。表1に示さ
れる結果から、この発明の条件を満足する実施例3〜1
1での成膜開始直後および連続放電時間:25時間後の
成膜速度の差は微小であることが分かる。
Examples 3 to 11 DC discharge power density (P), differential coefficient (dV / dP) of DC discharge voltage (V) with respect to DC discharge power density (P), and fixed discharge current density are shown in Table 1. Sputtering was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the film formation rate (angstrom / m) immediately after the start of film formation and after 25 hours of continuous discharge time
in) was measured, and the results are shown in Table 1. From the results shown in Table 1, Examples 3 to 1 satisfying the conditions of the present invention are shown.
It can be seen that the difference between the film formation rates immediately after the start of film formation in Example 1 and the continuous discharge time: 25 hours after was very small.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】実施例12〜21 直流放電電力密度(P)、直流放電電力密度(P)に対
する直流放電電圧(V)の微係数(dV/dP)、固定
放電電流密度を表2に示される値とする以外は、実施例
2と同じ条件でスパッタし、成膜開始直後および連続放
電時間:25時間後の成膜速度(オングストローム/m
in)を測定し、その結果を表2に示した。表2に示さ
れる結果から、この発明の条件を満足する実施例12〜
21での成膜開始直後および連続放電時間:25時間後
の成膜速度の差は微小であることが分かる。
Examples 12 to 21 DC discharge power density (P), differential coefficient (dV / dP) of DC discharge voltage (V) with respect to DC discharge power density (P), and fixed discharge current density are shown in Table 2. Sputtering was carried out under the same conditions as in Example 2 except that the film formation rate (angstrom / m) immediately after the start of film formation and after 25 hours of continuous discharge time
in) was measured, and the results are shown in Table 2. From the results shown in Table 2, Examples 12 to which satisfy the conditions of the present invention are shown.
It can be seen that the difference between the film formation rates immediately after the start of film formation at 21 and the continuous discharge time: 25 hours after was small.

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】[0024]

【発明の効果】上述のように、この発明のスパッタリン
グ方法は成膜速度の経時変化が少ないところから、長持
間スパッタしても均一な厚さのBaSrTi複合酸化物
からなる高誘電体膜を得ることができ、産業上優れた効
果を奏するものである。
As described above, in the sputtering method of the present invention, since the film formation rate does not change with time, a high dielectric film made of a BaSrTi composite oxide having a uniform thickness can be obtained even when the sputtering is performed for a long time. It has excellent industrial effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1、比較例1および従来例1で得られた
成膜速度に対する連続放電時間の関係をプロットしたグ
ラフである。
FIG. 1 is a graph plotting the relationship between the film formation rate and the continuous discharge time obtained in Example 1, Comparative Example 1, and Conventional Example 1.

【図2】実施例2、比較例2および従来例2で得られた
成膜速度に対する連続放電時間の関係をプロットしたグ
ラフである。
FIG. 2 is a graph plotting the relationship between the film formation rate and the continuous discharge time obtained in Example 2, Comparative Example 2, and Conventional Example 2.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/316 H01L 21/316 Y 21/8242 27/10 651 27/108 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203 H01L 21/285 H01L 21/31 H01L 21/316 H01L 21/8242 H01L 27/108 H05H 1/46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H01L 21/316 H01L 21/316 Y 21/8242 27/10 651 27/108 (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , (DB name) C23C 14/00-14/58 H01L 21/203 H01L 21/285 H01L 21/31 H01L 21/316 H01L 21/8242 H01L 27/108 H05H 1/46

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】100mΩcm未満の導電性を有するB
a、SrおよびTiの複合酸化物からなるターゲットを
用いて誘電体膜を形成するためのスパッタリング方法に
おいて、 直流放電電力密度に対する直流放電電圧の微係数が1.
5〜15cm2 /Aの範囲内の放電特性領域になるよう
にかつ放電電流密度が一定になるように制御した直流電
力の放電によりスパッタすることを特徴とするスパッタ
リング方法。
1. B having a conductivity of less than 100 mΩcm
In a sputtering method for forming a dielectric film using a target composed of a composite oxide of a, Sr and Ti, a differential coefficient of DC discharge voltage to DC discharge power density is 1.
A sputtering method characterized in that sputtering is performed by discharging DC power controlled so as to have a discharge characteristic region within a range of 5 to 15 cm 2 / A and a constant discharge current density.
【請求項2】100mΩcm未満の導電性を有するB
a、SrおよびTiの複合酸化物からなるターゲットを
用いて誘電体膜を形成するためのスパッタリング方法に
おいて、 直流放電電力密度に対する直流放電電圧の微係数が1.
5〜15cm2 /Aの範囲内の放電特性領域になるよう
にかつ放電電流密度が一定になるように制御した直流電
力に、ターゲットが正電位になる周期を有する400K
Hz以下の交番電力を重畳した電力の放電によりスパッ
タすることを特徴とするスパッタリング方法。
2. B having a conductivity of less than 100 mΩcm
In a sputtering method for forming a dielectric film using a target composed of a composite oxide of a, Sr and Ti, a differential coefficient of DC discharge voltage to DC discharge power density is 1.
DC power controlled so that the discharge characteristics are in the range of 5 to 15 cm 2 / A and the discharge current density is constant, 400K having a period in which the target has a positive potential.
A sputtering method characterized in that sputtering is performed by discharging electric power in which alternating power of not more than Hz is superimposed.
【請求項3】前記直流放電電力密度は、1.5〜7W/
cm2 の範囲内にあることを特徴とする請求項1または
2記載のスパッタリング方法。
3. The DC discharge power density is 1.5 to 7 W /
3. The sputtering method according to claim 1, wherein the thickness is in the range of cm 2 .
JP08231876A 1996-09-02 1996-09-02 Sputtering method Expired - Fee Related JP3127836B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08231876A JP3127836B2 (en) 1996-09-02 1996-09-02 Sputtering method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08231876A JP3127836B2 (en) 1996-09-02 1996-09-02 Sputtering method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1072663A JPH1072663A (en) 1998-03-17
JP3127836B2 true JP3127836B2 (en) 2001-01-29

Family

ID=16930415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08231876A Expired - Fee Related JP3127836B2 (en) 1996-09-02 1996-09-02 Sputtering method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3127836B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5102338B2 (en) * 2010-08-24 2012-12-19 株式会社アルバック Dielectric target for optical disk and film forming method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1072663A (en) 1998-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190112857A (en) Sintered body target and method for producing sintered body
US3749658A (en) Method of fabricating transparent conductors
US6217722B1 (en) Process for producing Ti-Cr-Al-O thin film resistors
JP3127836B2 (en) Sputtering method
KR100237316B1 (en) Sputtering target for forming magnetic thin film and the manufacturing method thereof
CN117418207B (en) Three-target high-power pulse magnetron co-sputtering method
JP2905342B2 (en) Method for producing YBa2Cu3Ox superconducting thin film
JPS63140077A (en) Method and apparatus for producing thin dielectric film
JP3949209B2 (en) Dielectric film formation method
JPH07145479A (en) Sputtering target
JPH11200032A (en) Sputtering film forming method of insulated film
JPH07126845A (en) Formation of dielectric film
JP3129046B2 (en) Sputtered sintered target material with excellent thermal shock resistance
JP2000178722A (en) Melted ruthenium target
JPS59197567A (en) sputtering equipment
JP3105014B2 (en) Superconducting thin film manufacturing method
Vratny Tantalum oxide films prepared by oxygen plasma anodization and reactive sputtering
JPH07166340A (en) Production of sputtering target
JPS60101721A (en) Formation of barium ferrite layer
JP2000345325A (en) ITO sputtering target
JP3128597B2 (en) Manufacturing method of dielectric film
JP3127773B2 (en) Sputtering target for ferroelectric film formation
JPH07109566A (en) Sputtering target
JP2003003259A (en) Method of forming aluminum oxide thin film and method of forming aluminum nitride thin film
JPH04304367A (en) Formation of thin film

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20001010

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees