[发明专利]钽溅射靶及其制造方法以及使用该靶形成的半导体布线用阻挡膜

说明书

技术领域

本发明涉及用于形成LSI等半导体器件中的铜布线的阻挡膜的钽溅射靶。

背景技术

在具有多层布线结构的半导体器件中，通过在铜布线下形成含有钽等的阻挡膜，防止铜向层间绝缘膜中的扩散。这种钽阻挡膜通常通过使用钽靶进行溅射来形成。

近年来，随着半导体装置的高集成度化相伴的布线微细化的发展，要求在窄布线槽或细通孔中均匀地形成阻挡膜的膜厚，另外，随着微细化要求进一步减小阻挡膜的电阻值(薄层电阻值)的偏差。

钽靶通常通过对通过将钽原料电子束熔炼、铸造而得到的锭或坯料进行锻造、退火、轧制加工、热处理及精加工等来制造。在此，关于钽靶及其制造方法，已知如下技术。

例如，专利文献1中记载了通过制造具备位于靶的中心面的晶体取向为(222)优先取向的晶体组织的钽靶，可以改善靶的晶体取向的组织，在实施溅射时使膜的均匀性(uniformity)变好、提高溅射成膜的品质，进而显著提高制造成品率。

专利文献2中记载了通过制造在将全部晶体取向的总和设为1时具有(100)、(111)、(110)中的任意一种取向的晶体的面积率小于0.5的钽靶，成膜速度快，膜的均匀性(uniformity)优良，并且电弧放电、粉粒的产生少，成膜特性优良，进而靶的利用效率也良好。

专利文献3中记载了通过使用包括对金属材料进行脉冲轧制(クロック圧延)的工序的制造方法，可以减少织构带，在金属材料的整个表面及厚度上得到均匀的细粒组织。还记载了将通过锻造赋予的真应变调节为约0.75～约2.0。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-27358号公报

专利文献2：国际公开第2005/045090号

专利文献3：日本特表2008-532765号公报

发明内容

发明所要解决的问题

通常，通过使用钽溅射靶进行溅射而形成微细布线的阻挡膜时，存在膜厚变得不均匀或膜的电阻值产生偏差而使半导体装置的品质劣化的问题。

为了解决该问题，如上述列举的文献中所记载的，考虑通过使构成溅射靶的晶体的取向对齐于特定方位或分散(随机)，从而提高通过溅射形成的膜的均匀性。

然而，鉴于近年来伴随半导体装置的高集成度化的超微细布线，需要进一步提高溅射形成的薄膜的均匀性，并且需要严格控制膜的电阻值(薄层电阻)的偏差，仅仅调整晶体取向是不够的。

因此，鉴于上述问题，本发明的课题在于提供一种钽溅射靶，其可以进一步提高通过溅射形成的薄膜的膜厚均匀性，并且减小膜的电阻值(薄层电阻)的偏差。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明人进行了深入研究，结果发现，通过控制锻造时的真应变，可以控制靶的晶粒尺寸的偏差，由此可以进一步提高使用该靶进行溅射而形成的薄膜的膜厚的均匀性(uniformity)，并且可以减小该膜的电阻值(薄层电阻)的偏差。

基于这样的发现，本发明提供：

1)一种钽溅射靶，其特征在于，靶的平均晶粒尺寸为50μm以上且200μm以下，并且靶面内的晶粒尺寸的偏差为40％以上且60％以下。

2)一种半导体布线用阻挡膜，其为使用上述1)所述的钽溅射靶形成的半导体布线用阻挡膜，其特征在于，相对于靶寿命的薄层电阻Rs的偏差为5.0％以下，并且相对于靶寿命的膜厚均匀性的偏差为5.0％以下。

3)一种钽靶的制造方法，其特征在于，对通过将钽原料电子束熔炼、铸造而得到的锭或坯料在900℃以上且1400℃以下进行热处理，接着进行锻造，然后在850℃以上且1100℃以下进行热处理，从而将真应变调节为3.0以上且5.0以下，接着以轧制率80％以上且90％以下进行轧制，然后在750℃以上且1000℃以下进行热处理，再将其精加工成靶形状。

发明效果

如此，通过在制造溅射靶时控制锻造时的真应变的量，可以得到晶粒尺寸极为均匀的溅射靶。

另外，如此调节后的溅射靶具有可以显著提高通过溅射形成的薄膜的相对于靶寿命的膜厚均匀性，还可以减小该薄膜的相对于靶寿命的电阻值(薄层电阻)的偏差这样的优良效果。

附图说明

图1为表示在本发明的实施例、比较例中测定靶的晶粒尺寸的位置的示意图。

图2为表示在本发明的实施例、比较例中测定薄膜的薄层电阻值及膜厚的位置的示意图。

具体实施方式