高纯度铜锰合金溅射靶制造技术

一种高纯度铜锰合金溅射靶，含有0.05～20重量%的Mn，C为2重量ppm以下，剩余部分为Cu和不可避免的杂质，其特征在于，溅射该靶而在晶片上成膜时，C、或者选自Mn、Si、Mg中的至少一种元素、或者包含C和选自Mn、Si、Mg中的至少一种元素的化合物的直径0.20μm以上的粉粒的数量为平均30个以下。这样，通过向铜中添加适当量的Mn元素并且限制碳的量，能够有效地抑制溅射时产生粉粒。特别是提供可用于形成具有自扩散抑制功能的半导体用铜合金布线的高纯度铜锰合金溅射靶。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可用于形成半导体用铜合金布线、具备适合的自扩散抑制功能且能够有效地防止由活性铜的扩散导致的布线周围的污染的高纯度铜锰合金溅射靶，特别是涉及粉粒产生少的高纯度铜锰合金溅射靶。
技术介绍
以往，作为半导体元件的布线材料，一直使用Al合金(电阻率：约3.0μΩ·cm)，但随着布线的微细化，电阻更低的铜布线(电阻率：约2.0μΩ·cm)得到实用化。作为铜布线的形成工艺，一般进行如下工艺：在布线或布线槽上形成Ta或TaN等的扩散阻挡层，然后，将铜溅射成膜。关于铜，通常通过将纯度约4N(除气体成分以外)的电解铜作为粗金属，利用湿式或干式的高纯度化工艺制造5N～6N的高纯度铜，将其制成溅射靶来使用。如上所述，作为半导体用布线，铜非常有效，但铜自身是活性非常高的金属，容易扩散，会产生透过半导体Si衬底或其上的绝缘膜而污染Si衬底或其周围的问题。特别是随着布线的微细化，仅形成以往的Ta或TaN的扩散阻挡层是不够的，还要求对铜布线材料本身进行改良。因此，迄今为止，作为铜布线材料，提出了向铜(Cu)中添加锰(Mn)、使Cu-Mn合金中的Mn与绝缘膜的氧反应而自发地形成阻挡层的、具备自扩散抑制功能的铜合金。上述的半导体用铜合金布线使用铜锰合金溅射靶形成，但随着半导体器件的微细化、高密度化、高集成化、布线层的微细化、多层化的发展，产生了以往不成为问题的、即使是微细的粉粒也会给电路带r>来影响的问题。因此，当务之急是严格地管理溅射中产生的粉粒，以减少半导体晶片上的粉粒。以下列举Cu-Mn合金溅射靶的例子专利文献1中记载了Mn为0.1～20.0原子%、扩散系数比Cu的自扩散系数小、不可避免的杂质元素的浓度为0.05原子%以下、剩余部分由Cu构成的溅射靶。专利文献2中记载了含有0.1～1.0原子%的B以及0.1～2.0原子%的Mn和/或Ni作为添加元素、剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成的溅射靶。专利文献3中记载了含有0.1～1.0原子%的B、0.1～2.0原子%的与B形成化合物的元素(包括Mn)作为添加元素、剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成的溅射靶。专利文献4中记载了以总量为0.005～0.5质量%的方式含有选自V、Nb、Fe、Co、Ni、Zn、Mg的组中的一种以上的成分和选自Sc、Al、Y、Cr的组中的一种以上的成分、并且含有0.1～5ppm的氧、剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成的溅射靶。专利文献5中记载了含有超过6摩尔%且为20摩尔%以下的氧、而且含有以总量计为0.2～5摩尔%的Mo、Mn、Ca、Zn、Ni、Ti、Al、Mg和Fe中的一种或两种以上、剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成的溅射靶。专利文献6中记载了含有50%以上的由Mn、B、Bi或Ge的金属粉末与含有X(包括Cu)、Y的合金粉末或烧结金属形成且平均粒径为0.1～300μm的晶粒、所含气体量为600ppm以下的烧结溅射靶材料。但是，以上的溅射靶存在就防止溅射中的粉粒产生方面而言未必充分的问题。此外，作为由本申请人提出的半导体元件的布线材料，记载了用于形成含有0.05～5重量%的Mn、选自Sb、Zr、Ti、Cr、Ag、Au、Cd、In、As中的一种或两种以上的元素的总量为10重量ppm以下、剩余部分为Cu的半导体用铜合金布线的溅射靶(参考专利文献7)。这种溅射靶对提高自扩散抑制功能有效，但其目的并不在于抑制粉粒产生。另外，本申请人之前公开了包含Cu-Mn合金的半导体用铜合金布线材料(参考专利文献8)，特别是提出了含有0.05～20重量%的Mn且Be、B、Mg、Al、Si、Ca、Ba、La、Ce的总量为500重量ppm以下、剩余部分为Cu和不可避免的杂质的溅射靶。这种溅射靶也是对提高自扩散抑制功能有效，但其目的并不在于抑制粉粒产生。关于粉粒产生的抑制，有关于含有0.6～30质量%的Mn、金属类杂质为40ppm以下、氧为10ppm以下、氮为5ppm以下、氢为5ppm以下、碳为10ppm以下、剩余部分为Cu的溅射靶的记载(参考专利文献9)。但是，这种溅射靶是在使靶中含有的杂质含量整体减少时能够抑制粉粒产生的溅射靶，具体是何种杂质助长粉粒产生并不清楚。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4065959号公报专利文献2：日本特开2009-97085号公报专利文献3：日本特开2010-248619号公报专利文献4：日本特开2002-294437号公报专利文献5：日本特开2008-311283号公报专利文献6：日本特开2009-741127号公报专利文献7：日本特开2006-73863号公报专利文献8：国际公开第2008/041535号专利文献9：日本特开2007-51351号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的课题在于通过向铜中添加适当量的Mn元素并且限制碳的量而抑制溅射时产生粉粒。由此，能够良好地形成微细的半导体元件的布线(槽)，能够提高微细化、高集成化发达的半导体产品的成品率和可靠性。另外，提供可用于形成具有自扩散抑制功能、能够有效地防止由活性Cu的扩散导致的布线周围的污染并且抗电迁移(EM)性、耐腐蚀性等优良的半导体用铜合金布线的高纯度铜锰合金溅射靶。用于解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术人进行了深入研究，结果发现，粉粒的主要成分为碳，靶中含有的碳的量与粉粒的数量存在相关关系。而且，得到如下发现：通过向铜中添加适当量的Mn元素并且限制上述碳的量，能够得到能够显著减少溅射时产生的粉粒的量的可用于形成半导体用铜合金布线的高纯度铜合金溅射靶。基于该发现，本专利技术提供：1)一种高纯度铜锰合金溅射靶，含有0.05～20重量%的Mn，C为2重量ppm以下，剩余部分为Cu和不可避免的杂质，其特征在于，溅射该靶而在晶片上成膜时，C、或者选自Mn、Si、Mg中的至少一种元素、或者包含C和选自Mn、Si、Mg中的至少一种元素的化合物的直径0.08μm以上的粉粒的数量为平均50个以下。2)如上述1)所述的高纯度铜锰合金溅射靶，其特征在于，直径0.08μm以上的粉粒的数量为平均20个以下。3)一种高纯度铜锰合金溅射靶，含有0.05～20重量%的Mn，C为2重量ppm以下，剩余部分为Cu和不可避免的杂质，其特征在于，溅射该靶而在晶片上成膜时，C、或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯度铜锰合金溅射靶，含有0.05～20重量%的Mn，C为2重量ppm以下，剩余部分为Cu和不可避免的杂质，其特征在于，溅射该靶而在晶片上成膜时，C、或者选自Mn、Si、Mg中的至少一种元素、或者包含C和选自Mn、Si、Mg中的至少一种元素的化合物的直径0.08μm以上的粉粒的数量为平均50个以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.14 JP 2011-2002281.一种高纯度铜锰合金溅射靶，含有0.05～20重量%的Mn，C为
2重量ppm以下，剩余部分为Cu和不可避免的杂质，其特征在于，溅
射该靶而在晶片上成膜时，C、或者选自Mn、Si、Mg中的至少一种元
素、或者包含C和选自Mn、Si、Mg中的至少一种元素的化合物的直
径0.08μm以上的粉粒的数量为平均50个以下。
2.如权利要求1所述的高纯度铜锰合金溅射靶，其特征在于，直
径0....

【专利技术属性】
技术研发人员：长田健一，大月富男，冈部岳夫，牧野修仁，福岛笃志，
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：日本;JP