[發明專利]氧化鑭基燒結體、包含該燒結體的濺射靶、氧化鑭基燒結體的制造方法及通過該制造方法制造濺射靶的方法

有效

• 申請號: 200980126610.3
• 申請日: 2009-06-23
• 公開（公告）號: CN102089258A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 佐藤和幸;小井土由將
• 申請（專利權）人: JX日礦日石金屬株式會社
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/00;C23C14/34
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王海川;穆德駿

技術領域

本發明涉及以氧化鑭(La)為基礎成分，包含由鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)的一種或兩種以上組成的添加氧化物的氧化鑭基燒結體、包含該燒結體的濺射靶、氧化鑭基燒結體的制造方法及通過該制造方法制造濺射靶的方法。

背景技術

最近，作為下一代MOSFET中的柵絕緣膜，要求薄膜化，但是，迄今作為柵絕緣膜使用的SiO₂，通過隧道效應造成漏電流增加，難以正常工作。

因此，作為代替SiO₂的材料，提出了具有高介電常數、高熱穩定性、對硅中的空穴和電子具有高能障的HfO₂、ZrO₂、Al₂O₃、La₂O₃等所謂的High-K材料。

這些材料中有前景的是以HfO₂為基礎的材料體系，發布了作為下一代MOSFET中的柵絕緣膜。最近有報道稱，通過將HfO系或者HfON系的High-K材料與氧化鑭(La₂O₃)組合使用可以得到降低閾值電壓等特性改善(參考非專利文獻1)。另外公開了特別使用La₂Hf₂O₇作為LaHfO系的材料來控制金屬柵電極的有效功函數(參考專利文獻1參照)。

從而鑭成為引起關注的材料。

鑭(La)是包括在稀土元素中的元素，作為礦物資源以混合復合氧化物形式包含在地殼中。稀土元素是從比較稀少地存在的礦物中分離出來的，因此具有這樣的名稱，但是從地殼整體來看絕對不稀少。

鑭為原子序數57、原子量138.9的白色金屬，在常溫下具有雙六方最密堆積結構(複六方最密構造)。熔點921℃、沸點3500℃、密度6.15g/cm³，在大氣中表面被氧化，逐漸溶于水中?？扇苡跓崴⑺?。無延性，但稍有展性。電阻率為5.70×10^-6Ω·cm。在445℃以上燃燒形成氧化物(La₂O₃)(參考理化學辭典)。

稀土元素一般以氧化數為3的化合物穩定，鑭也是3價。

金屬鑭存在純化時容易氧化的問題，因此是難以高純度化的材料，從而不存在高純度制品。另外，金屬鑭在大氣中放置的情況下，短時間內氧化變為黑色，因此存在不容易操作的問題。

因此，對于鑭(氧化鑭)而言，可以說尚處于研究階段，在對這樣的鑭(氧化鑭)的特性進行調查的情況下，如果金屬鑭自身作為濺射靶材而存在，則可以在襯底上形成鑭的薄膜，并且容易對與硅襯底的界面行為、以及通過進一步形成鑭化合物而對高介電常數柵絕緣膜等的特性進行調查，另外，還具有作為制品的自由度增大的巨大優點。

但是，即使制作鑭濺射靶，如上所述，其在大氣中短時間內(約10分鐘)發生氧化。在靶上形成氧化膜時，電導率下降，導致濺射不良。另外，在大氣中長時間放置時，與大氣中的水分反應而成為由白色的氫氧化物粉末覆蓋的狀態，造成不能正常濺射的問題。

因此，在靶制作后，需要立即進行真空包裝或者用油脂包覆的抗氧化對策，但隨時進行真空包裝是非常繁雜的作業。同樣地，用油脂包覆的事實對于要求清潔度的濺射靶而言，由于伴隨油脂的除去作業，因此同樣伴隨繁雜的作業。

鑒于以上問題，鑭元素的靶材迄今未實際應用。如上所述，不能制造耐受實際應用的氧化鑭靶。

另一方面，為了制作氧化鑭膜，使用氧化鑭靶的方法與將金屬鑭與氧進行反應性濺射的方法或者在形成金屬鑭膜后進行氧化的方法相比，工序簡單，可以形成氧量均勻的膜。但是，氧化鑭與大氣中的水分的反應比金屬鑭發生得快，在非常的短的時間內成為粉末狀，最后完全破壞。因此，在通過工業上通常使用的PVD法、特別是濺射法制作La₂O₃膜的情況下，非常難以提供能夠耐受實際應用的濺射靶。

非專利文獻1：ALSHAREEF?H.N.，QUEVEDO-LOPEZ?M.，WEN?H.C.，HARRIS?R.，KIRSCH?P.，MAJHI?P.，LEE?B.H.，JAMMY?R.，著「WOrkfunctiOn?engineering?using?lanthanum?Oxide?interfacial?layers」Appl.Phys.Lett.，第89卷，第23期，232103-232103-3頁，(2006)

專利文獻1：日本特開2007-324593號公報

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