[发明专利]溅射用镧靶

说明书

技术领域

本发明涉及表面不具有宏观形貌不均匀(マクロ模様のムラ)的溅射用镧靶及其制造方法。

背景技术

镧(La)包含在稀土元素中，作为矿物资源以复合氧化物的形式包含在地壳中。稀土元素是从比较稀有地存在的矿物中分离出来的，因此具有这样的名称，但是从地壳整体来看绝不稀少。

镧是原子序数为57、原子量138.9的白色金属，常温下具有双六方最密堆积结构。

熔点为921℃、沸点为3500℃、密度为6.15g/cm³，在空气中表面被氧化，在水中缓慢溶解。可溶于热水、酸。没有延性，但是稍有展性。电阻率为5.70×10^-6Ωcm。在445℃以上燃烧生成氧化物(La₂O₃)(参考《理化学辞典》)。一般情况下，稀土元素的氧化数为3的化合物稳定，镧也是三价。最近，镧是受到关注的金属，正在研究开发将其作为金属栅材料、高介电常数材料(High-k)等电子材料。

镧金属具有在纯化时容易氧化的问题，因此是难以进行高纯度化的材料。另外，镧金属在空气中放置时，会在短时间内氧化变为黑色，因此具有不易进行操作的问题。

最近，作为下一代的MOSFET中的栅绝缘膜，要求进行薄膜化，但是，一直作为栅绝缘膜使用的SiO₂，在薄膜化时，由隧道效应引起的漏电流增大，难以进行正常操作。

因此，作为其替代物，提出了具有高介电常数、高热稳定性以及对硅中的空穴和电子具有高的能量势垒的HfO₂、ZrO₂、Al₂O₃和La₂O₃。特别是在这些材料中，La₂O₃的评价高，因此，对其电特性进行了考查，并且发表了将其作为下一代MOSFET中的栅绝缘膜的研究报告(参考非专利文献1)。但是，该专利文献中，作为研究对象的是La₂O₃膜，并没有特别述及La元素的特性和行为。

另外，在专利文献1中，主要涉及作为靶材料的镧(及其制造方法)，虽然存在用镧制造靶的记载，但是未记载具体的靶的制造方法(条件)，因此不能参考。

可见，关于镧(氧化镧)，可以说仍处于研究阶段，在对这样的镧(氧化镧)的特性进行考查时，如果镧金属自身以溅射用靶材料的形式存在，则具有以下显著优点：可以在衬底上形成镧的薄膜，另外容易考查与硅衬底的界面的行为、以及通过形成镧化合物而容易考查高介电常数栅绝缘膜等的特性，并且作为制品的自由度增大。

但是，即使制作溅射用镧靶，如上所述，也会在空气中短时间(约10分钟)内发生氧化。在靶表面形成氧化膜时，会引起导电率下降，导致溅射不良。另外，在空气中长时间放置时，与空气中的水分反应从而产生由氢氧化物的白色粉末覆盖的状态，引起不能进行正常的溅射的问题。因此，研究了在靶制作后采取防止氧化的措施。

但是，即使可以解决上述的问题，也存在其它问题。这就是：在从熔炼得到的锭制造靶的阶段，在机械加工后的镧靶的表面会产生宏观形貌不均匀。图1中示出表面产生宏观形貌不均匀的镧靶的照片。

在该图1中，可以观察到：从靶的中心稍微偏离的位置和靶的周围，产生了宏观形貌不均匀(看起来象云)。如后述的比较例所示，这是粗大化的组织，是与其它材料不均衡的组织。

这会产生在溅射时成膜不均匀的问题以及引起粉粒产生的大问题。因此，需要采取防止这样的宏观形貌不均匀产生的措施，但是，迄今未能解决该问题，并且关于镧靶，目前的情况是还未认识到存在这样的问题。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：德光永辅等三人著、《High-kゲ一ト絶縁膜用酸化物材料の研究》，日本电气学会电子材料研究会资料，第6-13卷、第37-41页，2001年9月21日发行

专利文献

专利文献1：国际公开WO2009/084318号公报

发明内容

本发明的课题在于提供可以有效且稳定地提供表面无宏观形貌不均匀的溅射用镧靶及其制造方法的技术。

如上述现有技术所述，在制造为靶的过程中，镧为表面容易产生宏观形貌不均匀的材料，但是，本申请发明人发现，通过提高镧靶的硬度，并保持一定的硬度，可以减少表面上宏观形貌不均匀的产生。对此，已预定作为新发明进行申请。