(57)【要約】【課題】高電力を投入してスパッタリングしても割れが発生することのない相変化記録膜を形成するための高強度スパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】原子％でＧｅ：１０〜３０％、Ｓｂ：１０〜２５％、Ｔｉ：０．５〜５を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有する高強度スパッタリングターゲット。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子％で（以下、％は原子％を示す）Ｇｅ：１０〜３０％、Ｓｂ：１０〜２５％、Ｔｉ：０．５〜５％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする高強度スパッタリングターゲット。
【請求項２】
原子％で（以下、％は原子％を示す）Ｇｅ：１０〜３０％、Ｓｂ：１０〜２５％、Ｔｉ：０．５〜５％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成、並びに素地中にＧｅａＳｂｂＴｉｃＴｅ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ）（ただし、ａ：０．１〜１５％、ｂ：０．１〜１５％、ｃ：１５〜２５％）からなる組成を有する化合物が析出している組織を有することを特徴とする高強度スパッタリングターゲット。
【請求項３】
前記素地中に析出するＧｅａＳｂｂＴｉｃＴｅ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ）（ただし、ａ：０．１〜１５％、ｂ：０．１〜１５％、ｃ：１５〜２５％）からなる組成を有する化合物は、針状形状を有することを特徴とする請求項２記載の高強度スパッタリングターゲット。
【請求項４】
前記素地中に析出するＧｅａＳｂｂＴｉｃＴｅ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ）（ただし、ａ：０．１〜１５％、ｂ：０．１〜１５％、ｃ：１５〜２５％）からなる組成を有する針状形状の化合物は、幅：２μｍ以下、長さ：３〜３０μｍの寸法を有することを特徴とする請求項３記載の高強度スパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体不揮発メモリーの一種である相変化メモリー（Ｐｈａｓｅ  Ｃｈａｎｇｅ  ＲＡＭ）に用いられる相変化記録膜を形成するための高強度スパッタリングターゲットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体不揮発メモリーの一種である相変化メモリー（Ｐｈａｓｅ  Ｃｈａｎｇｅ  ＲＡＭ）に用いられる相変化記録層には結晶状態の相変化材料を用い、書き換えは、その一部をヒーターで急加熱して溶融し、即急冷して部分的に非晶質化させるか、或いは非晶質部を融点以下の温度で加熱保持して結晶状態に戻すことで行っている。そして読み出しは結晶状態と一部非晶質化した状態の電気抵抗差によって行なっている。この相変化記録層は、相変化記録となる成分組成の合金からなるターゲットを用いてスパッタリングすることにより形成することも知られている。このターゲットの組成として、一般に、Ｇｅ：１０〜３０％、Ｓｂ：１０〜２５％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系スパッタリングターゲットが知られている（例えば、特許文献１〜３、非特許文献１〜２参照）。
【特許文献１】特表２００１−５０２８４８号公報
【特許文献２】特表２００２−５１２４３９号公報
【特許文献３】特表２００２−５４０６０５号公報
【非特許文献１】「応用物理」第７１巻  第１２号（２００２）第１５１３〜１５１７頁
【非特許文献２】「日経  マイクロデバイス」２００２年３月号第７０〜７８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
かかる相変化メモリーに対してもコストダウンの要求が常にあり、そのために相変化メモリーにおける相変化記録層の形成を効率良く行って、相変化記録層形成の一層のコストダウンを行おうとしている。しかし、相変化記録層を効率良く形成するためには、高電力をかけてスパッタリングを行うことにより成膜速度を上げる必要があるが、大きな電力を投入してスパッタリングを行うと、スパッタリング中にターゲットに割れが発生する問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明者らは、大きな電力を投入してスパッタリングを行っても、スパッタリング中に割れが発生することのないターゲットを得るべく研究を行なった。その結果、
（イ）通常の原子％で（以下、％は原子％を示す）Ｇｅ：１０〜３０％、Ｓｂ：１０〜２５％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有する従来のＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系ターゲットにＴｉ：０．５〜５％を含有せしめたターゲットは、より一層大きなパワーをかけてスパッタリングを行っても割れることがなく、しかも、このターゲットを用いて形成した膜は、従来のＴｉを含まないターゲットを用いて形成した膜に比べて、相変化記録層としての特性に大きな変化はない、
（ロ）前記（１）記載の組成を有するスパッタリングターゲットは、素地中にＧｅａＳｂｂＴｉｃＴｅ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ）（ただし、ａ：０．１〜１５％、ｂ：０．１〜１５％、ｃ：１５〜２５％）からなる組成を有する化合物が析出している組織を有し、この素地中に析出するＧｅａＳｂｂＴｉｃＴｅ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ）（ただし、ａ：０．１〜１５％、ｂ：０．１〜１５％、ｃ：１５〜２５％）からなる組成を有する化合物は、針状形状を有しており、この針状形状の化合物が析出強化、繊維強化の機能を有している、
（ハ）前記素地中に析出するＧｅａＳｂｂＴｉｃＴｅ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ）（ただし、ａ：０．１〜１５％、ｂ：０．１〜１５％、ｃ：１５〜２５％）からなる組成を有する針状形状の化合物は、幅：２μｍ以下、長さ：３〜３０μｍの寸法を有する、などの研究結果が得られたのである。
【０００５】
この発明は、かかる研究結果に基づいて成されたものであって、
（１）Ｇｅ：１０〜３０％、Ｓｂ：１０〜２５％、Ｔｉ：０．５〜５％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする高強度スパッタリングターゲット、
（２）Ｇｅ：１０〜３０％、Ｓｂ：１０〜２５％、Ｔｉ：０．５〜５％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成、並びに素地中にＧｅａＳｂｂＴｉｃＴｅ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ）（ただし、ａ：０．１〜１５％、ｂ：０．１〜１５％、ｃ：１５〜２５％）からなる組成を有する化合物が析出している組織を有する高強度スパッタリングターゲット、
（３）前記素地中に析出するＧｅａＳｂｂＴｉｃＴｅ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ）（ただし、ａ：０．１〜１５％、ｂ：０．１〜１５％、ｃ：１５〜２５％）からなる組成を有する化合物は、針状形状を有する前記（２）記載の高強度スパッタリングターゲット、
（４）前記素地中に析出するＧｅａＳｂｂＴｉｃＴｅ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ）（ただし、ａ：０．１〜１５％、ｂ：０．１〜１５％、ｃ：１５〜２５％）からなる組成を有する針状形状の化合物は、幅：２μｍ以下、長さ：３〜３０μｍの寸法を有する前記（３）記載の高強度スパッタリングターゲット、に特徴を有するものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明のターゲットは、高電力をかけて相変化記録膜を高スピードで形成することができるので、相変化型不揮発メモリー膜の形成コストを削減することができ、半導体メモリー産業の発展に大いに貢献し得るものである。
【０００７】
この発明の高強度スパッタリングターゲットの成分組成を前述のごとく限定した理由を説明する。
【０００８】
（ａ）  Ｔｉ
Ｔｉは、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系スパッタリングターゲットの強度を向上させ、高電力をかけて相変化記録膜を高速成膜してもターゲットに割れが発生することのないターゲットを得るために添加する成分であるが、Ｔｉの含有量が０．５％未満では化合物が十分に析出しないので十分な強度が得られないので好ましくなく、一方、５％を越えて含有させると、このターゲットを用いてスッパタリングすることにより形成された相変化記録膜の結晶化温度が上昇し、膜の結晶化が十分に起らなくなるので、相変化記録膜形成のためのターゲットとして好ましくない。したがって、Ｔｉの含有量を０．５〜５％に定めた。Ｔｉの含有量の一層好ましい範囲は１〜４％である。
【０００９】
（ｂ）  Ｇｅ、Ｓｂ
この発明のＴｉを含む高強度スパッタリングターゲットに含まれるＧｅおよびＳｂは、Ｇｅ：１０〜３０％、Ｓｂ：１０〜２５％が好ましい。その理由は、Ｇｅ：１０％未満、Ｓｂ：１０％未満であっても、またＧｅ：３０％を越え、Ｓｂ：２５％を越えても抵抗値が低くなったり結晶化速度が遅くなって好ましくないことによるものである。
【００１０】
この発明の相変化記録膜を形成するためのスパッタリングターゲットは、所定の成分組成を有する合金を溶解した後、鉄製モールドに出湯して合金インゴットを作製し、これら合金インゴットを液体不活性ガスに浸漬して超急冷し、この超急冷した合金インゴットを粉砕して合金粉末を作製し、この合金粉末を真空ホットプレスすることにより作製する。前記真空ホットプレスは、圧力：１９〜３５ＭＰａ、温度：４５０〜５５０℃、１〜３時間保持の条件で行なわれることが一層好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、ＴｉをＡｒガス雰囲気中で溶解し鋳造して合金インゴットを作製し、この合金インゴットを液体窒素中に浸漬して急冷したのちＡｒ雰囲気中で粉砕することにより、いずれも粒径：２５０μｍ以下のＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｔｉ系合金粉末を作製した。
【００１２】
さらに、Ｇｅ、Ｓｂ、ＴｅをＡｒガス雰囲気中で溶解し鋳造して合金インゴットを作製し、この合金インゴットを通常の水冷したのち粉砕することにより粒径：２５０μｍ以下のＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金粉末を作製した。
【００１３】
これらＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｔｉ系合金粉末を内径：２０５ｍｍのモールドに充填し、温度：５３０℃、圧力：２４．５ＭＰａ、保持時間：２時間の条件で真空ホットプレスすることにより円板状ホットプレス体を作製した。さらに、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金粉末を内径：２０５ｍｍのモールドに充填し、同様にして真空ホットプレスすることにより円板状ホットプレス体を作製した。
これらホットプレス体の相対密度を測定したところ、いずれも９９％以上あった。これらホットプレス体から試料を切り出してＪＩＳ  Ｒ  １６０１に定められた３点曲げ強度試験を行い、その結果を表１に示した。
さらにこれらホットプレス体を超硬バイトを使用し、旋盤回転数：２００ｒｐｍの条件で研削加工することにより直径：１５２．４ｍｍ、厚さ：６ｍｍの寸法を有する円盤であって表１に示される成分組成を有する本発明ターゲット１〜７、比較ターゲット１〜２および従来ターゲット１を作製した。
【００１４】
これら本発明ターゲット１〜７、比較ターゲット１〜２および従来ターゲット１をそれぞれ無酸素銅製の冷却用バッキングプレートにろう付けし、これを直流マグネトロンスパッタリング装置に装入し、基板温度：室温、ターゲットと基板（表面に厚さ：１００ｎｍのＳｉＯ2を形成したＳｉウエーハ）の間の距離を７０ｍｍになるようにセットした後、到達真空度：５×１０-5Ｐａ以下になるまで真空引きを行い、その後、全圧：１．０ＰａになるまでＡｒガスを供給し、いずれも電力：５０Ｗ（０．４Ｗ／ｃｍ２）を投入し、スパッタリングすることにより基板上に厚さ：３００ｎｍの相変化記録膜を形成し、この膜を窒素フロー中、温度：２３０℃、５分間保持の条件で熱処理を行うことにより結晶化し、この熱処理し結晶化した膜の比抵抗を四探針法により測定し、その結果を表１に示した。
【００１５】
その後、上記と同一条件で１時間放電させ、その後、真空を破ってターゲットの表面を観察し、割れの発生が無ければさらに２０Ｗ電力を増加して１時間放電するという試験をターゲットに割れが発生するまで繰り返し、各ターゲットで割れが発生したときの電力を記録し、その結果を表１に示した。
【００１６】
さらに、上記と同じ条件でポリカーボネート基板上に厚さ：３０００ｎｍの膜を形成し、これを剥離し、ＤＴＡ（示差熱分析法）により毎分２００ｍｌのＡｒフロー中、昇温速度１０℃／分の条件で結晶化温度を測定し、その結果を表１に示した。なお、本測定に用いた試料は１５ｍｇで統一した。ここでは１６０〜３００℃付近に現れる発熱ピークを結晶化温度とした。
【００１７】
【表１】
2005290404.tif 000002
【００１８】
表１示される結果から、本発明ターゲット１〜７は、割れ発生電力が従来ターゲット１のそれに比べて高いので高電力を投入することによりスパッタリングが可能であり、したがって、高速成膜が可能であるところから、短時間で多くの相変化記録膜を形成することが可能であり、また、この本発明ターゲット１〜７を用いて形成された相変化記録膜の特性は従来ターゲット１を用いて形成された相変化記録膜の特性に比べて遜色がないことが分かる。
しかし、この発明の条件から外れてＴｉを少なく含有する比較ターゲット１は高電力を投入すると割れが発生するので好ましくなく、一方、この発明の条件から外れてＴｉを多く含有する比較ターゲット２は、高電力を投入してスパッタリングしても割れが発生することはないが、この比較ターゲット２を用いてスパッタリングすることにより得られた相変化記録膜の比抵抗および結晶化温度が上がり過ぎて好ましくないことが分かる。