[发明专利]一种铜靶材及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种铜靶材及其制备方法和用途，所述铜靶材中晶粒尺寸≤10μm，所述铜靶材中晶粒取向为{110}的晶粒占比为50～70％，应用于集成电路的溅射成膜中，能够保证铜靶材在溅射过程中性能稳定，在集成电路上形成均匀的薄膜，满足7nm工艺节点以下溅射性能要求，所述铜靶材的制备方法包括对铜铸锭依次进行热锻、第一热处理、冷锻、第二热处理、第一静压、第二静压和轧制，所述制备方法简单，工作效率高。

技术领域

本发明涉及靶材技术领域，尤其涉及一种铜靶材及其制备方法和用途。

背景技术

超高纯铜(Ultra High Purity Copper，简称UHPC)是指纯度≥6N的铜，其杂质含量≤1ppm，因此具有最小的晶界面积，同时内部的晶格缺陷也很少。从而使得超高纯铜拥有优良的抗电迁移能力、电导率、延展性、导热性、抗腐蚀能力。此外，其再结晶温度也较低。目前超高纯铜已广泛应用于45nm技术节点以下超大集成电路中的互联材料。

随着超大规模集成电路的飞速发展，半导体用芯片尺寸已经缩小到纳米级别，金属互连线的RC延迟和电迁移现象成为影响芯片性能的主要因素，传统的铝及铝合金互连线已经不能够满足超大规模集成电路工艺制程的需求。与铝相比，铜具有更高的抗电迁移能力和更高的电导率，尤其是超高纯铜(纯度≥6N)，对于降低芯片互连线电阻、提高其运算速度具有重要意义。

目前超高纯铜及铜合金主要通过热锻、静压、轧制、热处理来控制其溅射性能，目前常规的工艺水平获得的超高纯铜及铜合金靶材晶粒控制到10μm～20μm，且在不同区域分布不均匀，且晶粒取向也是随机分布的，取向为{110}的晶粒占比10～30％，因此需要开发新的塑性加工工艺使超高纯铜及铜合金靶材的晶粒尺寸以及取向满足7nm工艺节点以下溅射性能要求，进而保证超高纯铜靶材产品溅射过程性能稳定。

CN112063976A公开了一种超高纯铜靶材及其晶粒控制方法，所述方法包括将超高纯铜制件进行热锻处理，冷却后进行结晶热处理；将处理后的铜制件进行冷锻处理，然后再次进行结晶热处理，再经轧制得到超高纯铜靶材，但该方法并未明确晶粒取向的占比。

CN104128740A公开了一种铜靶材的制备方法，所述制备方法包括：先采用热锻工艺将铜坯料进行致密化处理，在经冷却后，形成第一铜靶材坯料；轧制所述第一铜靶材坯料，使之厚度降低10～50％，形成第二铜靶材坯料；将所述第二铜靶材坯料进行退火处理，形成铜靶材，但该方法未明确铜靶材中的晶粒大小和晶粒取向占比。

CN104746020B公开了一种铜合金靶材的加工方法，该方法主要包括：加热炉将高纯铜合金铸锭均匀加热并保温，采用锻造设备对铸锭分别沿X/Y/Z三方向进行热锻，锻后坯料在二辊轧机上进行多道次往复冷轧，对轧后坯料进行热处理并保温，得到高纯铜合金溅射靶坯，但所述方法中平均晶粒尺寸在30μm以下，织构取向随机分布，不满足集成电路7nm工艺节点以下溅射性能要求。

因此，有必要开发一种晶粒小，取向分布均匀，能够满足7nm工艺节点以下溅射性能要求的靶材。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种铜靶材，所述铜靶材中晶粒尺寸≤10μm，所述铜靶材中晶粒取向为{110}的晶粒占比为50～70％，应用于集成电路的溅射成膜中，能够保证铜靶材在溅射过程中性能稳定，在集成电路上形成均匀的薄膜，所述铜靶材的制备方法包括对铜铸锭依次进行热锻、第一热处理、冷锻、第二热处理、第一静压、第二静压和轧制，所述制备方法简单，工作效率高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种铜靶材，所述铜靶材中晶粒尺寸≤10μm，例如可以是10μm、9μm、8μm、7μm、6μm、5μm、4μm或3μm等；所述铜靶材中晶粒取向为{110}的晶粒占比为50～70％，例如可以是50％、52％、54％、56％、58％、60％、62％、64％、66％、68％或70％等。