[发明专利]钽溅射靶及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及钽溅射靶及其制造方法。特别是涉及用于形成作为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。

背景技术

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来代替铝。虽然铜作为布线材料非常有效，但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、晶体的面取向、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(222)取向占优的晶体组织，使膜的均匀性提高。

另外，专利文献2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)、(200)、(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，在专利文献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，可以制作具有非常强的(111)、(100)等晶体学织构的圆形的金属靶。

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)>(200)，从而使溅射特性稳定。

此外，在专利文献8中，记载了将钽锭锻造，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。

但是，在上述专利文献的任一篇中，都没有下述想法：通过控制靶的溅射面中的晶粒尺寸或晶粒尺寸和晶体取向，降低钽靶的放电电压，从而容易产生等离子体，并且抑制成膜中的电压漂移。

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

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的课题在于，对于钽溅射靶而言，通过控制靶的溅射面中的晶粒尺寸或晶粒尺寸和晶体取向，降低钽溅射靶的放电电压降低，从而容易产生等离子体，并且抑制成膜中的电压漂移。

特别是，本发明的课题在于提供在形成包含可以有效地防止由活跃的Cu的扩散导致的布线周围的污染的Ta膜或TaN膜等的扩散阻挡层中有用的钽溅射靶。

用于解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明提供以下的发明。

1)一种钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下、且晶粒尺寸的变动为30μm以下。

2)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，并且平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下、且晶粒尺寸的变动为30μm以下。

3)一种钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，(200)面的取向率为80％以上、且(222)面的取向率为20％以下，并且平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下、且晶粒尺寸的变动为30μm以下。

4)一种扩散阻挡层用薄膜，其通过使用上述1)～3)中任一项所述的溅射靶而形成。

5)一种半导体器件，其使用了上述4)所述的扩散阻挡层用薄膜。

另外，本发明提供：