[发明专利]半导体布线用阻挡膜、烧结体溅射靶及溅射靶的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体布线用阻挡膜、烧结体溅射靶及溅射靶的制造方法，例如，可以用于形成作为半导体器件的反应防止层起作用的阻挡膜。

背景技术

一般而言，在半导体元件或绝缘膜上形成铜布线时，若在元件上直接形成铜布线，则铜扩散到半导体元件(硅)或绝缘膜中，妨碍半导体的特性，因此预先形成扩散阻挡膜，之后形成铜布线。作为半导体元件的铜布线的扩散阻挡膜，一般使用钽或氮化钽。

例如，通过以下方式来进行：在用于形成铜布线的沟的凹部用高纯度钽靶进行溅射形成钽或氮化钽膜从而形成扩散阻挡膜，然后通过溅射形成包含铜或铜合金的种子层，最后通过电镀将铜掩埋。

另一方面，半导体元件的布线宽度随着高密度化倾向于更加狭窄，这就要求阻挡膜的性能提高。其中，提出了钽硅氮化物阻挡膜(参考专利文献1)。

此时，预先制作以钽硅化物为主成分的靶，在氮气气氛中使用该靶进行反应溅射使其氮化，从而形成钽硅氮化物的阻挡膜，但是，为了期待溅射中的氮化反应，存在所形成的氮化膜的性质产生偏差的问题。

另外，为了减少这样的偏差，产生如下麻烦：必须严密地调节靶的组成比、必须调节氮与氩等溅射气体的比率以及以一定量引入到溅射装置内、必须严密调节衬底温度等溅射条件。

基于这样的情况，需要开发用于形成可靠的阻挡膜的溅射靶材料，但是，存在的问题是靶材的选择和用于提高品质的制造方法未必充分(参考专利文献1)。另外，也提出了高熔点金属-硼(硼素)基的扩散阻挡材料(参考非专利文献1)。

半导体元件的布线宽度随着高密度化倾向于变得更加狭窄，也研究了阻挡性更高并且电阻更低的Ta-Si-B这样的三元阻挡膜。此时认为，为了进行低电阻化，大量添加金属成分钽，并且为了改善高温稳定性，少量添加硼是好的，但是，即使通过热压或HIP将钽粉、硅粉和硼粉的混合粉末烧结，也不能充分地提高密度，不能作为溅射靶使用。

另外，也有关于在钨中添加镍的制造方法的专利文献(参考专利文献2、3、4)。这些专利文献由于使用目的不同因此未公开作为阻挡膜的功能以及用于制造它的方法，在此列出仅供参考。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-200025号公报

专利文献2：日本特开昭58-144401号公报

专利文献3：日本特开平2-163337号公报

专利文献4：日本特开2003-64440号公报

非专利文献1：KALOYEROS A E，EISENBRAUN E，“Ultrathin diffusion barriers/liners for gigascale copper metallization”，Annu Rev Mater Sci，卷30，第363-385页(2000)

发明内容

为了解决上述问题，本发明的课题在于提供不依赖于溅射时的氮化反应，靶本身与阻挡膜具有相同组成，并且可以有效防止半导体器件的反应，再者溅射时不产生粉粒，特别是作为阻挡膜有用，并且在该阻挡膜形成时具有优良的特性的溅射靶及其制造方法。

为了解决上述课题，本发明提供如下发明。

1)一种半导体布线用阻挡膜，含有Ni，其余包含W和不可避免的杂质，具有W_xNi_y(70≤x≤90、10≤y≤30)的组成，其中x+y＝100％(单位：原子％，下同)。

2)一种用于形成半导体布线用阻挡膜的烧结体溅射靶，含有Ni，其余包含W和不可避免的杂质，其特征在于，具有W_xNi_y(70≤x≤90、10≤y≤30)的组成，并且靶的组织包括W基质以及存在于W基质中的Ni粒子，具有W扩散到该Ni粒子中的组织。

3)上述2)所述的烧结体溅射靶，其特征在于，溅射靶具有W基质，该W基质中分散有2～40μm的Ni粒子。

4)上述3)所述的烧结体溅射靶，其特征在于，在W基质中分散有2～5μm的Ni粒子和20～40μm的Ni粒子。

5)上述3)或4)所述的烧结体溅射靶，其特征在于，在W基质中存在的Ni粒子为WNi粒子。

6)上述2)至5)中任一项所述的烧结体溅射靶，其特征在于，除气体成分以外的纯度为4N5以上。

7)上述6)所述的烧结体溅射靶，其特征在于，作为气体成分的氧为1000重量ppm以下、碳为50ppm以下。

8)上述7)所述的烧结体溅射靶，其特征在于，作为气体成分的氧为500重量ppm以下。