本发明专利技术的陶瓷材料，是以镁、铝、氧及氮为主成分的陶瓷材料，主相为氧化镁中固溶了氮化铝的MgO-AlN固溶体的晶相。MgO-AlN固溶体，优选使用CuKα线时的(200)面及(220)面的XRD波峰出现在氧化镁的立方晶波峰与氮化铝的立方晶波峰之间的2θ＝42.9～44.8°，62.3～65.2°，更优选(111)面的XRD波峰出现在氧化镁的立方晶波峰与氮化铝的立方晶波峰之间的2θ＝36.9～39°。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于
技术介绍
半导体制造中干法工艺和等离子涂层等使用的半导体制造装置中，作为蚀刻用和清洗用，使用的是反应性高的F、Cl等的卤素系等离子体。因此，安装于此种半导体制造装置的构件，要求有高耐腐蚀性，一般使用经过氧化铝膜(alumite)处理的铝和耐蚀耐热镍基合金(Hastelloy)等的高耐腐蚀金属和陶瓷构件。特别是支撑固定Si晶圆的静电卡盘材料和加热器材料，由于必须有高耐腐蚀和低起尘性，使用的是氮化铝、氧化铝、蓝宝石等的高耐腐蚀陶瓷构件。由于这些材料会随着长时间使用而逐渐腐蚀，引起起尘，因此要求有更高耐腐蚀性的材料。已知作为镁化合物的氧化镁和尖晶石，较之于氧化铝等，对于卤素系等离子体具有高耐腐蚀性，特别是氧化镁的含有量越多，耐腐蚀性越高(例如专利文献I)。此外，氧化镁除了耐火物以外，也可用于各种添加剂和电子部件用途、荧光体原料、各种靶材原料、超导薄膜基底用原料、磁隧道结元件(MTJ元件)的隧道势垒、彩色等离子显示器(rop)用保护膜，还有PDP用氧化镁晶体层的原料，作为具有极广范围用途的材料而备受瞩目。其中，作为溅射靶材，可用于利用了隧道磁阻效应的MTJ元件的隧道势垒的制作和PDP的电极与电介质的保护膜等。该隧道磁阻效应，是厚度数nm的非常薄的绝缘体被2个磁性层相夹的MTJ元件中，2个磁性层的磁化相对方向为平行时和反平行时出现的电阻变化现象，利用该磁化状态的电阻变化，应用于硬盘的磁头等。此外，氧化镁相关的还有后述的专利文献2、3。专利文献I :日本专利第3559426号公报专利文献2 日本专利特开2009-292688号公报专利文献3 :日本专利特开2006-80116号公报
技术实现思路
但是，氧化镁在大气中会与水分和二氧化碳反应，生成氢氧化物和碳酸盐，因此氧化镁表面会逐渐变质(耐湿性的问题)。因此，用于半导体制造装置用构件时，存在氢氧化物和碳酸盐分解而生成气体、由此引起的氧化镁的颗粒化和起尘带来的半导体设备污染的担忧，因而没有进入实用。为改善耐湿性，有令NiO或ZnO等固溶的方法(专利文献2)，但由于这些金属成分会成为影响半导体设备特性的污染物质，因此作为添加剂是不理想的。本专利技术的目的是解决此种问题，提供耐腐蚀性与氧化镁同等，耐湿性、耐水性优于氧化镁的陶瓷材料。此外，近年来，有人研究利用了上述MTJ元件的磁阻式随机存取存储器(以下称为MRAM)(例如专利文献3)。MRAM，例如，配置有多个MTJ元件、以各磁化阵列为信息载体，具有不挥发、高速、高改写耐性等特征，因此作为凌驾传统半导体存储器(DRAM)的存储器而进行着开发。截至目前，已试作了记忆容量为数 数十兆比特(Mbit)的存储器，但例如，为取代DRAM还必须有吉比特(Gbit)级的更大容量。目前作为MTJ元件的隧道势垒的材料，一般使用单晶或高纯度的氧化镁，一般用氧化镁的溅射靶材成膜为隧道势垒。但是，要更大容量化，需要MTJ元件的电阻低、为得到大输出信号而有高磁阻比。本专利技术的目的是为解决此种问题而做出的，目的在于提供电阻低于氧化镁的溅射靶。通过使用该靶材制作磁隧道结元件，可期待其电阻下降。 本专利技术者们对将氧化镁、氧化铝和氮化铝的混合粉末成型后热压烧结而得到的陶瓷材料的耐腐蚀性进行了锐意研究后发现，主相为氧化镁中固溶了铝、氮成分的MgO-AlN固溶体的晶相的陶瓷材料，不仅耐腐蚀性，耐湿性、耐水性也良好,从而完成了本专利技术。S卩，本专利技术的陶瓷材料，是以镁、铝、氧及氮为主成分的陶瓷材料，主相为氧化镁中固溶了铝、氮成分的MgO-AlN固溶体的晶相。本专利技术中，将氧化镁的晶格中固溶了铝、氮成分的物质称为MgO-AlN固溶体。此外，本专利技术的半导体制造装置用构件由此种陶瓷材料构成。此外，本专利技术的溅射靶材由此种陶瓷材料构成。本专利技术的陶瓷材料的制造方法，是将氧化镁、氧化铝和氮化铝的混合粉末在惰性气氛下热压烧结，制造此种陶瓷材料的方法。本专利技术的陶瓷材料，耐腐蚀性与氧化镁同等，耐湿性、耐水性优于氧化镁。因此，该陶瓷材料构成的半导体制造装置用构件，可长期承受半导体制造流程中使用的反应性高的F、Cl等卤素系等离子体，可降低该构件的起尘量。此外，由于耐湿性、耐水性高，较通常的氧化镁难以变质，还具有适合湿式加工的特征。此外，本专利技术的陶瓷材料，维持氧化镁的晶体结构、具有低于氧化镁的电阻。可认为这是由于氧化镁晶体中固溶了铝和氮，氧化镁中的载流子增加了。因此，该陶瓷材料构成的溅射靶材，例如，用于磁隧道结元件的隧道势垒的制作时，预计可以得到隧道势垒层中含有镁、铝、氧及氮，电阻低于氧化镁的磁隧道结元件。此外，通过此种铝、氮的固溶，氧化镁的带隙内生成杂质能级，因此可以期待降低隧道势垒高度等效果。此外，也有可能得到具有高磁阻比的磁隧道结元件。此外，通过铝、氮的固溶，氧化镁的晶格常数变化，可随着固溶量调整晶格常数，以此可调整与被成膜材料的晶格的匹配性。此外，如上所述，由于较通常的氧化镁的耐湿性高，因此难以变质，在大气中移动和操作时，其表面难以生成氢氧化物和碳酸盐，因此在为制作MTJ元件而进行溅射时等，可以减少氢氧化物和碳酸盐的分解造成的剩余气体成分的混入。此外，也可减小对于形成膜的被成膜材料的影响。综上，预计可以得到更高性能的磁隧道结元件。附图说明图I实验例I的XRD解析图表。图2实验例I的XRD解析图表的MgO-AlN固溶体波峰放大图。图3实验例I、5的EPMA元素分布图。图4实验例2、5的块体材料(bulkmaterial)耐湿性、耐水性试验的微结构照片。图5实验例8、9的块体材料耐湿性、耐水性试验的微结构照片。具体实施例方式本专利技术的陶瓷材料，是以镁、铝、氧及氮为主成分的陶瓷材料，主相为氧化镁中固溶了氮化铝成分的MgO-AlN固溶体的晶相。该MgO-AlN固溶体，耐腐蚀性与氧化镁同等,耐 湿性和耐水性优于氧化镁。因此可认为，以该MgO-AlN固溶体的晶相为主相的陶瓷材料，耐腐蚀性、耐湿性、耐水性高。此外，本专利技术的陶瓷材料，通过氧化镁中加入氮化铝、氧化铝，可显著增加铝、氮成分的固溶量。因此，该MgO-AlN固溶体中，相对于氮的固溶量，也可含有更多的招。该MgO-AlN固溶体，使用CuK a线时的(111)面、(200)面及(220)面的XRD波峰优选分别出现在氧化镁的立方晶波峰与氮化铝的立方晶波峰之间的2 0 = 36. 9 39°，42.9 44.8° ,62.3 65.2°。或者，MgO-AlN 固溶体，使用 CuK a 线时的(200)面及(220)面的XRD波峰也可分别出现在氧化镁的立方晶波峰与氮化铝的立方晶波峰之间的2 0 =42.9 44.8°，62.3 65.2°，此外，(111)面的XRD波峰也可出现在氧化镁的立方晶波峰与氮化铝的立方晶波峰之间的2 0 = 36. 9 39°。由于(111)面的波峰有时难以与其他晶相的波峰区别，因此也可以是仅(200)面及(220)面的XRD波峰出现在上述范围。同样的，(200)面或(220)面的波峰有时也难以与其他晶相的波峰区别。铝、氮成分的固溶量越多，耐湿、耐水性越提升。伴随固溶量的增加，氧化镁的XRD波峰向高角度一侧移动。因此，更优选MgO-AlN固溶体的(200)面、(220)面的XRD波峰各自出现在2 0 = 4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.25 JP 2010-238999;2011.06.17 JP 2011-135311.一种陶瓷材料，是以镁、铝、氧及氮为主成分的陶瓷材料，主相为氧化镁中固溶了氮化铝的MgO-AlN固溶体的晶相。2.根据权利要求I所述的陶瓷材料,其中，上述MgO-AlN固溶体的使用CuKa线时的(200)面及(220)面的XRD波峰分别出现在氧化镁的立方晶波峰与氮化铝的立方晶波峰之间的 2Θ =42. 9 44. 8° ,62. 3 65. 2°。3.根据权利要求I所述的陶瓷材料,其中，上述MgO-AlN固溶体的使用CuKa线时的(111)面、(200)面及(220)面的XRD波峰分别出现在氧化镁的立方晶波峰与氮化铝的立方晶波峰之间的 2 Θ =36. 9 39°，42.9 44.8。，62.3 65.2。。4.根据权利要求2或3所述的陶瓷材料，其中，上述MgO-AlN固溶体的(200)面、(220)面的XRD波峰分别出现在2 Θ = 42.92°以上，62. 33°以上。5.根据权利要求2 4的任意一项所述的陶瓷材料，其中，上述MgO-AIN固溶体的(200)面、(220)面的XRD波峰分别出现在2 Θ = 42.95°以上，62. 35°以上。6.根据权利要求2 5的任意一项所述的陶瓷材料，其中，上述MgO-AlN固溶体的(200)面、(220)面的XRD波峰分别出现在2 Θ = 43. 04°以上，62. 50°以上。7.根据权利要求2 6的任意一项所述的陶瓷材料，其中，上述MgO-AlN固溶体的(200)面、(220)面的XRD波峰分别出现在2 Θ =43.17。以上，62. 72。以上。8.根据权利要求I 7的任意一项所述的陶瓷材料，其中，上述MgO-AlN固溶体的(200)面的XRD波峰的积分宽度在O. 50°以下。9.根据权利要求I 8的任意一项所述的陶瓷材料，其中，上述MgO-AlN固溶体的(200)面的XRD波峰的积分宽度在O. 35°以下。10.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：渡边守道，神藤明日美，胜田祐司，佐藤洋介，矶田佳范，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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