[发明专利]Ti-Ta合金溅射靶及其制造方法

说明书

一种Ti‑Ta合金溅射靶，其含有0.1原子％～30原子％的Ta，剩余部分包含Ti和不可避免的杂质，其特征在于，所述溅射靶的氧含量为400重量ppm以下。本发明具有如下优良的效果：由于氧含量低且硬度低，因此容易进行加工并且具有良好的表面性状，因此，在溅射时能够抑制粉粒的产生。

技术领域

本发明涉及适合于形成半导体集成电路的布线中的阻挡层的Ti-Ta合金溅射靶及其制造方法，特别是涉及利用熔炼法制作的Ti-Ta合金溅射靶及其制造方法。

背景技术

虽然大规模集成电路(LSI)的布线宽度的微细化具有放缓的趋势，但是依然要求由微细化带来的高集成化、低功耗化，伴随物理气相生长法等蒸镀技术的进步，该趋势现在还在继续。

另一方面，对于构成元件的材料没有大的技术创新，停留于通过反复进行改良的方式在主要材料中添加合金元素等，2000年左右引入的Cu布线和扩散阻挡材料Ta现在仍是主流。另外，在栅电极的周边，沿袭了Ti、Ni合金、W等作为主要材料。其中，Ti作为构成LSI的材料历史悠久，并且作为Al布线的扩散阻挡材料使用，另外，作为栅电极的自对准硅化物用或者金属栅极材料而用于各处。

作为Cu布线用阻挡材料，Ta由于其原料价格昂贵而导致制造成本高，因此，经常对比较廉价的Nb或者作为Al布线用阻挡材料具有实际成果的Ti等替代材料进行研究。但是，随着布线微细化推进，其要求特性正在变严格，现状是还未得到超过Ta的特性。

但是，近年来，使用Co材料作为Cu布线衬垫材料的趋势加速，配对的Ta也存在材料变更的可能性。此外，金属栅极用的纯Ti材料也要求由细线化带来的耐热性，与从Ni向NiPt转变同样地，添加合金的时机增加。关于Ti中的合金添加元素，Al、Nb等已实用化或者在试验水平上进行了评价，对于从较早的时期进行了研究的Ta也再次进行研究。

迄今，对于Ti-Ta合金而言，由于Ta的熔点高，因此，难以利用熔炼法进行合金化，并且所得到的合金锭的硬度高，因此，难以塑性加工，通常利用粉末冶金法来制作。但是，粉末冶金法虽然容易进行成型，但是另一方面，由于原料表面积大，因此氧含量高，多数情况下通过溅射法进行成膜而得到的膜质存在问题，未实现量产化。

以下，提出作为LSI用扩散阻挡层的Ti合金的现有技术。在专利文献1～3中公开了在绝缘膜与导电层(布线)之间形成包含钛合金的阻挡膜。另外，在专利文献4～6中公开了Ti合金溅射靶。

但是，专利文献4、6为利用粉末冶金法得到的靶，存在上述因氧含量引起的特性劣化的问题。专利文献5公开了利用熔炼铸造法制作的Ti-Ta合金溅射靶，但是，该技术仅启示了利用真空凝壳熔炼将与超高熔点Ta具有接近1500℃的熔点差的Ti材料进行熔炼，没有认识到关于该熔炼的均匀性的问题、关于由原料选择引起的氧含量的问题等，完全没有提及靶的特性改善。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-110751号公报

专利文献2：日本特开2008-98284号公报

专利文献3：日本特开2010-123586号公报

专利文献4：日本特开平1-290766号公报

专利文献5：日本特表2004-506814号公报

专利文献6：日本专利第5701879号

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的课题在于提供一种能够抑制溅射时产生的粉粒的Ti-Ta合金溅射靶。特别是，本发明的课题在于提供一种Ti-Ta合金溅射靶及其制造方法，其通过降低靶的氧浓度，能够降低维氏硬度，并且减少溅射时因氧引起的粉粒的产生量。

用于解决问题的手段