溅射用镧靶制造技术

本发明专利技术提供一种溅射用镧靶，其中，具有平均晶粒直径为100μm以下的再结晶组织，并且表面无宏观形貌不均匀；还提供一种溅射用镧靶的制造方法，其特征在于，将镧熔炼、铸造而制成锭，然后在300～500℃的温度下对该锭进行揉锻，之后再进行热镦锻而将形状调节为靶原形，再对其进行机械加工而得到靶。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及表面不具有宏观形貌不均勻(1 ” 口模様O K 7 )的溅射用镧靶及其制造方法。
技术介绍
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°C、沸点为3500°C、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 X 10_6 Ω cm。在445°C 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Hf02、&02、Al203和L 03。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勻。图1中示出表面产生宏观形貌不均勻的镧靶的照片。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勻(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勻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勻产生的措施，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 Y —卜絶縁膜用酸化物材料O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W02009/084318号公报
技术实现思路
本专利技术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勻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勻的材料，但是，本申请专利技术人发现，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勻的产生。对此，已预定作为新专利技术进行申请。但是，通过大量试验确认即使不象这样将维氏硬度调节为60以上，也可以提供表面无宏观形貌不均勻的溅射用镧靶。这就是溅射用镧靶的组织为平均晶粒直径为 100 μ m以下的再结晶组织。由此，可以得到表面无宏观形貌不均勻的溅射用镧靶，可以实现溅射时成膜的均勻性，并且可以有效地抑制粉粒的产生。在作为MOSFET中的栅绝缘膜使用时，形成的主要是LaOx膜，在形成该膜的情况下，为了增大可形成任意膜的膜形成自由度，需要镧金属。本申请专利技术可以提供适合该膜形成的靶材料。作为本专利技术中使用的镧的原料，期望使用纯度尽可能高的材料，但是，通常包含的杂质也是容许的。特别是镧中所含的稀土元素，除镧(La)以外，还有&、Y、Ce、ft·、Nd、Rn、 Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu，由于特性近似，因此难以从La中分离纯化。特别是Ce 与La近似，因此不容易减少Ce。但是，这些稀土元素，由于性质近似，因此只要以稀土元素合计低于1000重量ppm，则在作为电子部件材料使用时，不会特别地成问题。因此，本申请专利技术的镧靶，容许含有该水平的稀土元素。但是，为了有效利用镧元素的特性，可以说，期望优选镧以外的稀土元素的合计量为100重量ppm以下，更优选10重量ppm以下，进一步优选各稀土元素的含量为1重量ppm以下。本申请专利技术可以实现这些方面，并包括这些方面。一般而言，作为气体成分，存在C、N、0、S、H。它们有时作为单独的元素存在，但是多数情况是以化合物(0)、0)2、302等)或与构成元素的化合物的形态存在。这些气体成分元素的原子量和原子半径小，因此只要不大量含有，则即使作为杂质存在，也很少会对材料的特性产生大的影响。因此，在进行纯度表示的情况下，一般是指除气体成分以外的纯度。在该意义上，本申请专利技术的镧的纯度以除气体成分以外的纯度计为4N以上。纯化至该水平的镧，气体成分也随之减少。例如，如果镧中含有的氧为2000重量ppm以上，根据情况为5000重量ppm以下，有时也不会成为大的问题。但是，应该理解，本申请专利技术的目标并非是5000重量ppm附近的氧含量。S卩，不用说，氧也是期望尽可能少的。本申请专利技术中，目标是1500重量ppm以下，进一步为低于1000 重量ppm，并且本专利技术可以实现该目标。另外，本申请专利技术的镧靶，期望除稀土元素和气体成分以外的纯度为4N以上。特别是期望镧中的铝、铁和铜各自为100重量ppm以下，并且氧含量为1500重量ppm以下， 碱金属和碱土金属的各元素各自为1重量ppm以下，上述以外的过渡金属和高熔点金属的各元素各自为10重量ppm以下，放射性元素各自为10重量ppb以下。制造溅射用镧靶时，将作为原料的镧熔炼、铸造制成锭，然后在300 500°C的温度下对该锭进行揉锻(二 Λ < U鍛造)，之后再在300 500°C下进行镦煅或温轧而将形状调节为靶原形，然后在150 300°C的温度下对其进行热处理使之再结晶，再对其进行机械加工而得到靶，由此制作溅射用镧靶。另外，揉锻是从纵向和横向交替引入大的应变的热锻，由此破坏锭的铸造组织。由此，可以制造具有平均晶粒直径为100 μ m以下的再结晶组织，并且表面无宏观形貌不均勻的溅射用镧靶。另外，再结晶组织的平均晶粒直径超过100 μ m时，观察到本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种溅射用镧靶，其中，具有平均晶粒直径为１００μｍ以下的再结晶组织，并且表面无宏观形貌不均匀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：塚本志郎，大月富男，
申请(专利权)人：吉坤日矿日石金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP