钽溅射靶及其制造方法技术

一种钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，(200)面的取向率大于70％，且(222)面的取向率为30％以下。通过控制靶的晶体取向，具有如下效果：降低钽靶的放电电压，从而容易产生等离子体，并且提高等离子体的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。尤其是涉及用于形成作为LSI中铜布线的扩 散阻挡层的Ta膜或者TaN膜的。
技术介绍
以往，使用铝作为半导体元件的布线材料，但随着元件的微细化、高集成化，显现 出布线延迟的问题，逐渐使用电阻小的铜来代替铝。铜作为布线材料非常有效，但铜本身是 活跃的金属，因此存在扩散至层间绝缘膜而导致污染的问题，需要在铜布线与层间绝缘膜 之间形成Ta膜或TaN膜等扩散阻挡层。 通常，Ta膜或TaN膜通过用钽靶进行溅射而成膜。迄今，对于钽靶而言，关于对溅射 时的性能造成的影响，已知靶中含有的各种杂质、气体成分、晶体的面取向、晶粒直径等对 成膜速度、膜厚的均匀性、粉粒产生等造成影响。 例如，专利文献1中记载了，通过形成从革E1厚度的30%的位置向革E1的中心面(222) 取向占优的晶体组织，提高膜的均匀性。 另外，专利文献2中记载了，通过使钽靶的晶体取向随机(不对齐于特定的晶体取 向），增大成膜速度并提高膜的均匀性。 另外，专利文献3中记载了，通过在溅射面中选择性地增加原子密度高的（110)、 (200)、（211)的面取向，提高成膜速度并抑制面取向的波动，从而提高均一性。 此外，专利文献4中记载了，通过将由X射线衍射求出的（110)面的强度比随溅射表 面部分位置的波动调节为20%以内，提高膜厚均匀性。 另外，专利文献5中描述了将模锻、挤出、旋转锻造、无润滑的镦锻与多向乳制组合 使用，可以制作具有非常强的（111)、（1〇〇)等结晶学织构的圆形金属靶。 此外，下述专利文献6中记载了钽溅射靶的制造方法，其中，对钽锭实施锻造、退 火、乳制加工，在最终组成加工后，再在1173K以下的温度下进行退火，使未再结晶组织为 20%以下、90%以下。 另外，专利文献7中公开了如下技术:通过锻造、冷乳等加工和热处理，使靶的溅射 面的峰的相对强度为(110 )>( 211 )>( 200 )，从而使溅射特性稳定。 此外，专利文献8中记载了，对钽锭进行锻造，在该锻造工序中进行两次以上的热 处理，进而实施冷乳，并进行再结晶热处理。 然而，在上述任一专利文献中均未有如下设想:通过控制靶的溅射面中的晶体取 向，降低钽靶的放电电压，从而容易产生等离子体，并且提高等离子体的稳定性。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开2004-107758号公报 专利文献2:国际公开2005/045090号 专利文献3:日本特开平11-80942号公报 专利文献4:日本特开2002-363736号公报 专利文献5:日本特表2008-532765号公报 专利文献6:日本专利第4754617号 专利文献7:国际公开2011/061897号 专利文献8:日本专利第4714123号
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，对于钽溅射靶而言，通过控制靶的溅射面中的晶体取向，降低 钽靶的放电电压，从而容易产生等离子体，并且提高等离子体的稳定性。 尤其是，本专利技术的课题在于提供一种钽溅射靶，该钽溅射靶在形成能够有效地防 止由活跃的Cu的扩散而导致的布线周围的污染的包含Ta膜或者TaN膜等的扩散阻挡层时有 用。用于解决问题的手段 为了解决上述课题，本专利技术提供以下的专利技术。 1)-种钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，（200)面的取向率大于 70%，且(222)面的取向率为30%以下。 2)如上述1)所述的钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，（200)面的取 向率为80%以上，且(222)面的取向率为20%以下。 3) -种扩散阻挡层用薄膜，其通过使用上述1)~2)中任一项所述的溅射靶而形 成。 4)-种半导体器件，其使用了上述3)所述的扩散阻挡层用薄膜。另外，本专利技术提供： 5)-种钽溅射靶的制造方法，其特征在于，对经熔炼和铸造的钽锭进行锻造和再 结晶退火，然后进行乳制和热处理，从而形成在靶的溅射面中（200)面的取向率大于70%且 (222)面的取向率为30%以下的晶体组织。 6)如上述5)所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，对经熔炼和铸造的钽锭进 行锻造和再结晶退火，然后进行乳制和热处理，从而形成在靶的溅射面中（200)面的取向率 为80 %以上且(222)面的取向率为20 %以下的晶体组织。 7)如上述5)~6)中任一项所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，使用乳辊直 径500mm以下的乳辊，在乳制速度10m/分钟以上、压下率大于80%的条件下进行冷乳。 8)如上述5)~7)中任一项所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，在900°C~ 1400°C的温度下进行热处理。 9)如上述5)~8)中任一项所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，乳制和热处 理后，通过切削、抛光进行表面精加工。专利技术效果通过控制靶的溅射面中的晶体取向，本专利技术的钽溅射靶具有如下优良效果:可以 降低钽靶的放电电压，从而容易产生等离子体，并且可以提高等离子体的稳定性。尤其是， 在形成能够有效地防止由活跃的Cu的扩散而导致的布线周围的污染的包含Ta膜或者TaN膜 等的扩散阻挡层时具有优良效果。【具体实施方式】 本专利技术的钽溅射靶的特征在于提高该钽溅射靶的溅射面中的（200)面的取向率且 降低(222)面的取向率。 钽的晶体结构为体心立方晶格结构（简称BCC)，因此(222)面的相邻原子间距离比 (200)面短，（222)面的原子处于比（200)面更密堆积的状态。因此，认为在溅射时（222)面放 出比（200)面更多的钽原子，从而溅射速率(成膜速度)更快。本专利技术中，对于钽溅射靶而言，其溅射面中的（200)面的取向率大于70%且(222) 面的取向率小于30%。优选的是(200)面的取向率为80%以上且(222)面的取向率为20%以 下。 认为通过这样提高溅射面中的（200)面的取向率、并降低（222)面的取向率，在通 常条件下溅射速率(成膜速度)变慢。然而，在不需要过度提高成膜速度的情况下，具有如下 优点:可以降低钽靶的放电电压，因此容易产生等离子体，并且可以使等离子体稳定。 通常，通过溅射进行钽膜的成膜时，调节电压和电流使得能够以设定的输入功率 保存放电。然而，有时电流由于某种影响而降低，为了将功率保持在恒定值，电压上升，通常 将这种状态称为放电异常。 本专利技术中，对于钽溅射靶而言，通过控制靶的溅射面中的晶体取向，可以降低钽靶 的放电电压，使等离子体稳定，因而能够抑制在上述溅射时的放电异常的发生。尤其是，通 过使放电电压为620V以下且使放电电压波动为20V以下，能够降低放电异常发生率。 本专利技术中，取向率是指将通过X射线衍射法得到的（110)、（ 200)、（ 211)、（ 310)、 (222)、（321)各自的衍射峰的测定强度标准化，将各个面取向的强度的总和设为100时的特 定的面取向的强度比。需要说明的是，标准化使用JCPDS(粉末衍射标准联合委员会(Joint Committee for Powder Diffraction Standard))〇 例如，（200)面的取向率(％)为： {/Σ (各面的测定强度/各面的JCPDS强 度)}Χ100〇 本专利技术的钽溅射靶可以用于形成铜布线中的Ta膜或者TaN膜等扩散阻挡层。即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，(200)面的取向率大于70％，且(222)面的取向率为30％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：仙田真一郎，永津光太郎，
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