[發明專利]包層的中空陰極磁控管濺射靶的制造方法

無效

• 申請號: 00109853.5
• 申請日: 2000-07-10
• 公開（公告）號: CN1308146A
• 公開（公告）日: 2001-08-15
• 發明（設計）人: 沙伊勒施·庫爾卡尼;托尼·西卡;雷蒙德·K·F·拉姆
• 申請（專利權）人: 普拉克斯埃阿ST技術公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;H01J23/05;H01J9/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 劉興鵬

本發明涉及一種陰極磁控管濺射靶的制造方法，該陰極磁控管濺射靶用于半導體裝置上的薄膜的物理汽相沉積。

在半導體工業中，一直需要更快和更小的集成電路芯片來處理日益增長的各類復雜的應用程序。這樣，半導體工業正朝具有低于0.25μm特性的電路裝置大規模生產的邊緣發展。為了生產這些裝置，需要制造業在各方面有重要的變化，包括新材料和制造技術方面的變化。相對于現有的裝置，低于0.25μm特性的裝置隨著它們縱橫比的增加，對現有的物理汽相沉積(PVD)和金屬噴鍍技術提出了巨大的挑戰。

針對低于0.25μm特性的裝置的挑戰，在物理汽相沉積(PVD)技術上發展出了一種新的中空陰極磁控管(HCM)，它是用作制造半導體裝置的離子化PVD濺射靶源上的一種高密度等離子體裝置。這種在離子化的PVD應用中的HCM濺射源相對傳統PVD技術成本低、性能好。??

當用于離子化PVD環境時，HCM技術能更有效地制造靶原料離子，它們直接以正確的角度到達通過加填被有效覆層的基片上。這種技術提供了十分有效的沉積，并相對地不受特性寬度的影響。在不使用平行光管的情況下，它也能提供優秀的高縱橫比的底部覆蓋度。現有設計的HCM濺射靶是杯型的。HCM對于平面陰極來說是有吸引力的選擇對象，這是因為杯型設計能優質地完成對高縱橫比特性地加填。定向永磁鐵被特別設置在靶的外壁上，并在靶區域內產生高密度等離子體。這種HCM設計可以讓沉積的中性物質(也就是說，中性原子)回收，直到它們被高密度等離子體離子化。這種回收效果延長了靶的壽命。其它HCM的優點包括更長的遮蔽壽命、延長維護間隔時間和比其它濺射技術更有效地降低成本。這種沉積技術達到和超過半導體工業對低于0.25μm裝置的需要。特定地，HCM離子化源的技術能使高品質Ta、TaN、Cu、Ti、TiN和其它薄膜沉積在低于0.25μm雙波紋(dual?damascene)結構上。

HCM靶通常制成單片靶，其通過澆鑄形成小胚的靶材料，然后由已知金屬成型技術，如鍛壓或深拉成型形成小胚以制成專門設計的靶。然后形成的靶用機加工制造出最終尺寸。靶的原料通常是很昂貴和笨重的。由于尺寸持續增加以適應工業需要，單片靶變得更昂貴、更笨重和更難以處理。

進一步地，濺射靶表面的顆粒腐蝕通常發生在相對狹窄的環形區內，叫做“環形軌跡區”。在更換前，僅僅消耗掉了環形軌跡區的全部的靶材料，靶就需更換了。對于單片HCM濺射靶，典型地僅有25％或更低的在環形軌跡區內有用的靶材料脫落并因此而實際上被濺射。大量剩余的昂貴、有用的靶材料被浪費或必須被回收。

這樣就需要開發一種方法，用于制造不昂貴、輕便的HCM靶以適應對于靶尺寸增長而產生的持續的需要，還需要開發一種使濺射靶材料利用率更高的制造靶的方法。

本發明提供一種包層的HCM濺射靶，該濺射靶將輕便和/或不昂貴、低純度包層材料片附著在濺射靶材料板上，該濺射靶材料最好具有精細、均勻的微觀結構。這種包層HCM濺射靶比單片HCM濺射靶更輕和/或造價較低，并且其濺射靶材料利用率更高。就此而言，根據本發明的原理，將濺射靶材料成型為板狀，例如用壓制和/或輥壓，或最好用熱處理的方法以形成精細的、均勻的微觀結構。然后在該靶材料板上附著一層輕便的和/或不昂貴的包層材料片，例如通過擴散粘接、爆炸焊接、摩擦熔接、環氧樹脂粘接、軟釬焊或硬釬焊，以形成具有比相同尺寸單片濺射靶更輕重量和/或更低成本的包層靶組件。最好是用靶材料的微觀結構基本上不改變的方法，如爆炸焊接方法來連接。

然后將該包層靶組件成型為HCM濺射靶，例如可以通過深拉成型、鍛壓、液壓成型、爆炸成型、沖壓、軋制、拉伸成形或電磁成型等方法成型。HCM濺射靶最好通過深拉成型，這樣就不會明顯改變靶材料的微觀結構。用于形成本發明中包層HCM濺射靶的濺射靶材料的總量比單片組件低，然而濺射靶材料在環形軌跡區內的濺射量是相同的。

然后將相對便宜、商品級材料的凸緣部分附著在HCM濺射靶上，其裝配方法可以是機械連接、電子束焊接、硬釬焊或環氧樹脂粘接方法。

于是，提供了這樣的HCM濺射靶組件，其能滿足增長的靶尺寸的需要而不受昂貴或笨重的制約。本發明進一步提供了一種能增加濺射靶材料的利用百分率的HCM濺射靶組件。

通過附圖以及對其所作的描述，本發明的這些和其它目的和優點將更清楚。

附圖作為說明書的一部分，此處對其所作說明以及發明的實施例、上述對發明的一般描述和下面將給出的詳細描述，都是對本發明原理的解釋。

圖1是描述本發明連接步驟的透視圖：