钽溅射靶及其制造方法技术

一种钽溅射靶，其特征在于，钽溅射靶的溅射面的(100)面的取向率为30％～90％且(111)面的取向率为50％以下。一种钽溅射靶的制造方法，其特征在于，对经熔炼铸造的钽锭进行锻造和再结晶退火，然后进行轧制和热处理，从而形成钽溅射靶的(100)面的取向率为30％～90％且(111)面的取向率为50％以下的晶体组织。通过控制靶的晶体取向，具有以下效果：使钽靶的预烧累计电量减少，容易产生等离子体，使成膜速度稳定，并且使膜的电阻变动减小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钽溅射靶及其制造方法
本专利技术涉及钽溅射靶及其制造方法。特别是涉及用于形成作为大规模集成电路(LSI)中的铜布线的扩散阻挡层的Ta膜或TaN膜的钽溅射靶及其制造方法。
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，出现布线延迟的问题，逐渐使用电阻小的铜代替铝。虽然铜作为布线材料非常有效，但是由于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，在铜布线与层间绝缘膜之间需要形成Ta膜、TaN膜等扩散阻挡层。一般而言，Ta膜、TaN膜通过使用钽靶进行溅射来成膜。到目前为止，关于钽靶，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、晶面取向、晶粒尺寸等对成膜速度、膜厚的均匀性、粉粒产生等造成影响。例如，在专利文献1中，记载了通过形成从靶厚度的30％的位置向靶的中心面(111)取向占优的晶体组织，使膜的均匀性提高。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)，成膜速度增大，并且使膜的均匀性提高。另外，在专利文献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)、(100)、(211)的面取向，成膜速度提高，并且通过抑制面取向的变动，均匀性提高。此外，专利文献4中，记载了通过将利用X射线衍射求出的(110)面的强度比的、根据溅射表面部分的位置不同而产生的变动调节为20％以内，使膜厚均匀性提高。另外，在专利文献5中，记述了通过将模锻、挤出、旋转锻造、无润滑的镦锻与多向轧制组合使用，可以制作出具有非常强的(111)、(100)等晶体学织构的圆形金属靶。除此以外，在下述专利文献6中，记载了对钽锭实施锻造、退火、轧制加工，最终组成加工后，进一步在1173K以下的温度下进行退火，使未再结晶组织为20％以下、90％以下的钽溅射靶的制造方法。另外，在专利文献7中公开了下述技术：通过锻造、冷轧等加工和热处理，使靶的溅射面的峰的相对强度为(110)>(211)>(100)，从而使溅射特性稳定。一般而言，(110)由于加工应变而变高，因此这样加工的表面的溅射速度变快，通过预烧(burn-in)进行的表层除去快速结束，具有加快稳定区域的露出的效果，因此具有采用这样的(110)的倾向。此外，在专利文献8中，记载了对钽锭进行锻造，在该锻造工序中进行2次以上的热处理，然后实施冷轧，并进行再结晶热处理。另外，在专利文献9中，记载了一种钽溅射靶，其特征在于，含有1质量ppm以上且100质量ppm以下的钼作为必要成分，除了钼和气体成分以外的纯度为99.998％以上。上述记载的钽溅射靶，其特征在于，还含有0～100质量ppm(其中，不包括0质量ppm)的铌，除了钼、铌和气体成分以外的纯度为99.998％以上。记载了得到具有均匀微细的组织、等离子体稳定、膜的均匀性(uniformity)优良的高纯度钽溅射靶。另外，在专利文献10中，记载了一种钽溅射靶，其特征在于，含有1质量ppm以上且100质量ppm以下的钨作为必要成分，除了钨和气体成分以外的纯度为99.998％以上。上述钽溅射靶，其特征在于，还含有0～100质量ppm(其中，不包括0质量ppm)的钼和/或铌，钨、钼、铌的合计含量为1质量ppm以上且150质量ppm以下，除了钨、钼、铌和气体成分以外的纯度为99.998％以上。记载了得到具有均匀微细的组织、等离子体稳定、膜的均匀性(uniformity)优良的高纯度钽溅射靶。关于用于半导体的钽溅射靶，如上所述正在开发多种类型的靶。靶材主要采用约10mm的厚度，通过增加每1块靶的成膜数(晶片数)而实现降低成本。此时，增加靶的厚度能够降低靶的更换频率，减少装置的停止时间，因此可以说对于降低成本是有效的。为了增加靶的使用累计时间，只要增加靶的厚度、能够更长期地使用即可，然而在钽靶的情况下存在特有的问题。一般而言，在靶的溅射时，有时在晶片周围设备上形成被膜，或者由于反向溅射而在靶周围形成被膜。因此，采用在靶的使用过程中将溅射装置(真空设备)向大气开放，更换被污染的设备，然后再次开始溅射的方法，由此实现成膜的延长。但是，在高真空中进行溅射后的钽靶，露出非常活化的表面，在将真空设备向大气开放，并将靶暴露于大气时，会快速形成牢固的氧化膜。这样的氧化膜的形成是即使不特意地引入氧气、由大气中的氧气也会引起的现象。形成有这样的氧化膜的钽靶，即使想要再次进行抽真空，并重新开始溅射，也会产生以下问题：表面的氧化膜使成膜特性不稳定，成膜速度混乱，并且将该表面氧化膜通过溅射除去而使稳定的靶新生面露出的预烧时间变长。其结果是，导致时间与电力、材料的浪费及材料(成膜)特性劣化。但是，在上述说明的一系列专利文献中，未公开解决该问题的方法，甚至不能找到一点线索。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号专利文献9：国际公开2011/018970号专利文献10：国际公开2011/08971号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术中，在钽溅射靶中，控制靶的溅射面的晶体取向，从而使氮化膜的形成变得容易，在采用在靶的使用过程中，将溅射装置(真空设备)向大气开放，更换被污染的设备，然后再次开始溅射的方法时，存在的问题是，钽靶的活化的表面直接暴露于大气时，会形成牢固的氧化膜。因此，本申请专利技术中，事先形成氮化膜。即，在向大气开放前，在钽靶的表面上形成氮化膜。由此，可以有效地抑制由于与空气中的氧气的快速反应而形成氧化膜。而且，可以使成膜特性和成膜速度稳定，并且能够缩短预烧时间，能够改善时间与电力的浪费及材料(成膜)特性。此外，能够增加靶的使用累计时间，能够增加靶的厚度，并且能够更长期地使用靶，对于降低成本是有效的。由此，能够提供对于形成包含Ta膜或TaN膜等的扩散阻挡层有用的、有效的钽溅射靶。用于解决课题的手段为了解决上述的课题，本专利技术提供以下的专利技术。1)一种钽溅射靶，其特征在于，钽溅射靶的溅射面的(100)面的取向率为30％～90％且(111)面的取向率为50％以下。2)根据上述1)所述的钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面上具有氮化膜。3)根据上述2)所述的钽溅射靶，其特征在于，氮化膜的厚度为以上。4)一种扩散阻挡层用薄膜，其通过使用上述1)～3)中任一项所述的钽溅射靶而形成。5)根据上述4)所述的通过使用钽溅射靶而形成的扩散阻挡层用薄膜，其特征在于，溅射膜的电阻变动为15％以下。6)根据上述4)～5)中任一项所述的通过使用钽溅射靶而形成的扩散阻挡层用薄膜，其特征在于，预烧累计电量为100千瓦时以下。7)一种半导体器件，其具有上述4)～6)中任一项所述的扩散阻挡层用薄膜。另外，本专利技术提供以下的专利技术。8)一种钽溅射靶的制造方法，其特征在于，对经熔炼铸造的钽锭进行锻造和再结晶退火，然后进行轧制和热处理，从而形成钽溅射靶的(100)面的取向率为30％～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钽溅射靶，其特征在于，钽溅射靶的溅射面的(100)面的取向率为30％～90％且(111)面的取向率为50％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.27 JP 2014-0652941.一种钽溅射靶，其特征在于，钽溅射靶的溅射面的(100)面的取向率为30％～90％且(111)面的取向率为50％以下，在钽溅射靶的溅射面上具有氮化膜。2.根据权利要求1所述的钽溅射靶，其特征在于，氮化膜的厚度为以上。3.一种扩散阻挡层用薄膜，其通过使用权利要求1～2中任一项所述的钽溅射靶而形成。4.根据权利要求3所述的通过使用钽溅射靶而形成的扩散阻挡层用薄膜，其特征在于，溅射膜的电阻变动为15％以下。5.根据权利要求3～4中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：小田国博，
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