高纯度铜铬合金溅射靶制造技术

一种高纯度铜铬合金溅射靶，其含有0.1～10重量％的Cr，其余为Cu和不可避免的杂质，其特征在于，在该靶表面中，对随机选择的5处100μm见方范围的Cr析出粒子数进行计数，计数的Cr析出粒子最多的部位与最少的部位的计数之差小于40个。其中，此时的Cr析出粒子是指Cr含量为70％以上、且粒子的大小为1～20μm的粒子。可见，通过在铜中添加适当量的Cr元素、并且使溅射靶的面内的Cr量的偏差减少，能够形成均匀性(均一性)优良的薄膜。特别是提供对于提高微细化、高集成化发展的半导体制品的成品率、可靠性有用的高纯度铜铬合金溅射靶。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高纯度铜铬合金溅射靶
本专利技术涉及对于形成半导体用铜合金布线有用的高纯度铜铬合金、特别是能够形 成均匀性（均一性）优良的薄膜的高纯度铜铬合金溅射靶。
技术介绍
以往使用A1合金（电阻率：约3. 0 μ Ω ?cm)作为半导体元件的布线材料，但是伴 随布线的微细化，电阻更低的铜布线（电阻率：约2. 0 μ Ω · cm)得到实用化。作为铜布线 的形成工艺，一般在布线或布线槽中形成Ta、TaN等的扩散阻挡层后，将铜溅射成膜。对于 铜而言，通常将纯度约4N(不包括气体成分）的电解铜作为粗金属，通过湿式、干式高纯度 化工艺制造5N?6N的高纯度铜，并使用该铜作为溅射靶。 如上所述，铜作为半导体用布线是非常有效的，但是铜本身是非常有活性的金属 且容易扩散，从而产生透过半导体Si基板或其上的绝缘膜而污染Si基板或其周围的问题。 特别是伴随布线的微细化，如果仅形成以往的Ta、TaN的扩散阻挡层则并不充分，也要求铜 布线材料本身的改良。迄今作为铜布线材料，提出了如下的铜合金，其具备所谓的自扩散抑 制功能（抗电迁移性），即通过在铜（Cu)中添加锰（Μη)或铬（Cr)，从而Cu合金中的Μη或 Cr与绝缘膜的氧反应而自发地形成阻挡层。 上述半导体用铜合金布线使用铜铬合金或铜锰合金溅射靶形成，但是随着半导体 器件的微细化、高密度化、高集成化、布线层的微细化、多层化发展，以往不会造成问题的布 线层的膜厚、方块电阻的面内偏差会产生对从晶片得到的芯片（制品）的成品率造成影响 的问题。因此，正在寻求能够形成偏差少的薄膜（布线）的铜合金溅射靶。 本申请专利技术特别着眼于高纯度铜铬合金溅射靶，相关的公知技术的介绍如下所 述。 专利文献1中记载了如下的制造方法：通过将粒度控制为约20 μ m?约150 μ m范 围的Cu粉末与粒度控制为约20 μ m?约150 μ m范围的Cr粉末混合，从而形成总氧含量小 于900ppm的混合粉末的步骤，和将该粉末压缩至少约1小时以达到理论密度的至少90%的 步骤，由此制造低氧高密度Cu/Cr溅射靶。但是，该文献1中没有关于Cr的分散性和杂质 问题的记载。 专利文献2中记载了在以Cu为主体的基质中分散有非固溶于该基质中的过渡金 属元素相例如（Cr、C 〇、M〇、W、Fe、Nb、V)的电极膜形成用Cu基溅射靶及其制造方法以及Cu 基电极膜，实施例中有Cu-10原子％ Cr靶的例子。但是，该文献2中没有关于Cr的分散性 和杂质问题的记载。 专利文献3中记载了包含体积密度为理论值的30%?50%、且半径相对于厚度的 比至少为5的压缩靶材的Cr-Cu合金的高密度溅射靶的制造方法。但是，该文献3中没有 关于Cr的分散性和杂质问题的记载。 专利文献4中记载了一种由Cu大于90原子％的铜合金制造的用于导线的材料， 该材料为由包含〇. 5?10原子％的选自由Ca、Sr、Ba、Sc、Y、镧系元素、Cr、Ti、Zr、Hf、Si 组成的组中的1种或多种元素、和0?5原子％的选自由Mg、V、Nb、Ta、Mo、W、Ag、Au、Fe、B 组成的组中的1种或多种元素的铜合金制造的用于导线的材料。但是，该文献4中没有关 于Cr的分散性和杂质问题的记载。 专利文献5中记载了一种铜溅射靶及其制造方法，所述铜溅射靶包含Cu、以及选 自由 Al、Ag、Co、Cr、Ir、Fe、Mo、Ti、Pd、Ru、Ta、Sc、Hf、Zr、V、Nb、Y 和稀土金属组成的组中 的合计为〇. 001?10重量％的1种以上的合金元素，具有非常小的晶粒直径和高抗电迁移 性。但是，该文献5中没有关于Cr的分散性问题的记载。 专利文献6为由本 申请人:提出的半导体元件的布线材料，其记载了用于形成含有 0.05?5重量％的]?11、且选自313、21'、11、0、六8、六11、0(1、111、六8中的1种或2种以上元素 的总量为10重量ppm以下、其余为Cu的半导体用铜合金布线的溅射靶。 其对于提高自扩散抑制功能是有效的，但其目的并不在于减少在晶片上成膜的铜 合金薄膜的面内偏差。 专利文献7中记载了铜合金溅射靶及其制造方法以及半导体元件布线，所述铜合 金溅射靶中A1 :0· 01?0· 5(小于）重量％、Μη :0· 25重量ppm以下、选自Sb、Zr、Ti、Cr、 Ag、Au、Cd、In、As中的1种或2种以上以总量计为1. 0重量ppm以下。但是,该文献7中没 有关于Cr的分散性问题的记载。 专利文献8中记载了铜合金溅射靶和半导体元件布线，所述铜合金溅射靶中，A1 : 0· 5?4. 0重量％、Si :0· 5重量％以下、或Sn :0· 5?4. 0重量％、Μη :0· 5重量ppm以下、 选自Sb、Zr、Ti、Cr、Ag、Au、Cd、In、As中的1种或2种以上以总量计为1. 0重量ppm以下。 但是，该文献8中没有关于Cr的分散性问题的记载。 以上文献8中公开了与使用铜铬合金的半导体元件布线有关的技术，但是其共同 点是未认识到与该合金中含有的铬相关的问题。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2001-073127号公报 专利文献2 :日本特开平11-50242号公报 专利文献3 :日本专利第4435386号公报 专利文献4 :日本特表2008-506040号公报 专利文献5 :日本特表2010-502841号公报 专利文献6 :日本特开2006-73863号公报 专利文献7 :国际公开W02004/083482号公报 专利文献8 :日本特开2009-114539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在铜中添加适当量的Cr元素、并且使溅射靶的Cr的面内 偏差（偏析）减少，能够形成均匀性（均一性）优良的薄膜。由此，能够提高微细化、高集 成化发展的半导体制品的成品率、可靠性。另外，提供具有自扩散抑制功能，能够有效地防 止活性Cu扩散所导致的布线周围的污染，并且对于形成抗电迁移（EM)性、耐腐蚀性等优良 的半导体用铜合金布线有用的高纯度铜铬合金溅射靶。 用于解决问题的手段 为了解决上述问题，本专利技术提供以下专利技术。 1) 一种高纯度铜铬合金溅射靶，其含有0. 1?10重量％的Cr，其余为Cu和不可 避免的杂质，其特征在于，在该靶表面中，对随机选择的5处100 μ m见方范围的Cr析出粒 子数进行计数，计数的Cr析出粒子最多的部位与最少的部位的计数之差小于40个。其中， 此时的Cr析出粒子是指Cr含量为70%以上、且粒子的大小为1?20 μ m的粒子。 2)如上述1)所述的高纯度铜铬合金溅射祀，其特征在于，Na和K的含量各自为5 重量ppm以下，Fe、Al、Mg的含量各自为1重量ppm以下。 3)如上述1)或2)所述的高纯度铜铬合金溅射祀，其特征在于，S和C1的含量各 自为1重量ppm以下。 4)如上述1)?3)中任一项所述的高纯度铜铬合金溅射靶，其特征在于，C和0的 含量各自为10重量ppm以下。 5)如上述1)?4)中任一项所述的高纯度铜铬合金溅射靶，其特征在于，U和Th 的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯度铜铬合金溅射靶，其含有0.1～10重量％的Cr，其余为Cu和不可避免的杂质，其特征在于，在该靶表面中，对随机选择的5处100μm见方范围的Cr析出粒子数进行计数，计数的Cr析出粒子最多的部位与最少的部位的计数之差小于40个，其中，此时的Cr析出粒子是指Cr含量为70％以上、且粒子的大小为1～20μm的粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.25 JP 2012-0129441. 一种高纯度铜铬合金溅射靶，其含有0. 1?10重量％的Cr，其余为Cu和不可避免 的杂质，其特征在于， 在该靶表面中，对随机选择的5处100 μ m见方范围的Cr析出粒子数进行计数，计数的 Cr析出粒子最多的部位与最少的部位的计数之差小于40个，其中， 此时的Cr析出粒子是指Cr含量为70%以上、且粒子的大小为1?20 μ m的粒子。2. 如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：大月富男，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