[發明專利]高純銅靶材的制備方法

有效

• 申請號: 201210223059.8
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN103510055A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 姚力軍;相原俊夫;大巖一彥;潘杰;王學澤;高建
• 申請（專利權）人: 寧波江豐電子材料有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C22F1/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體濺射領域，尤其涉及一種高純銅靶材的制備方法。

背景技術

濺射靶材是制造半導體芯片所必需的一種極其重要的關鍵材料，利用其制作器件的原理是采用物理氣相沉積技術（PVD），用高壓加速氣態離子轟擊靶材，使靶材的原子被濺射出，以薄膜的形式沉積到硅片上，最終形成半導體芯片中復雜的配線結構。濺射靶材具有金屬鍍膜的均勻性、可控性等諸多優勢，被廣泛應用于半導體領域。隨著半導體行業的迅速發展，與傳統互連材料鋁相比，由于銅具有更高的電導率和更好的抗電遷移特性，所以目前被廣泛地應用在超大規模集成電路的互連線中，銅濺射靶材已成為半導體行業發展不可或缺的關鍵材料。

然而，靶材的晶粒尺寸、晶粒取向對集成電路金屬薄膜的制備和性能有很大的影響。主要表現在：1.隨著晶粒尺寸的增加，薄膜沉積速率趨于降低；2.在合適的晶粒尺寸范圍內，靶材使用時的等離子體阻抗較低，薄膜沉積速率高和薄膜厚度均勻性好；3.為提高靶材的性能，在控制靶材晶粒尺寸的同時還必須嚴格控制靶材的晶粒取向，以使其容易濺射到待濺鍍基材上。

基于上述特點，行業內對晶粒尺寸小，具體地，晶粒尺寸小于100微米且濺射過程靶材濺射方向佳的銅靶材具有一定需求。對于半導體行業的這種需求，傳統的銅靶材的制備方法已無法滿足。

針對上述問題，本發明提出一種新的高純銅靶材的制備方法加以解決。

發明內容

本發明解決的問題是提出一種新的高純銅靶材的制備方法，制作出晶粒尺寸小于100微米且濺射方向較佳的高純銅靶材。

為解決上述問題，本發明提出了一種高純銅靶材的制備方法，包括：

對高純銅錠進行預熱；

對所述預熱過程中的高純銅錠進行鍛打；

對經鍛打的所述高純銅錠進行第一次熱處理；

對經第一次熱處理后的高純銅錠進行壓延，形成銅板料；

對所述銅板料進行第二次熱處理，形成銅靶材坯料；

對所述銅靶材坯料進行機械加工，形成高純銅靶材。

可選地，所述預熱的溫度為300℃~700℃。

可選地，所述第一次熱處理的溫度為200℃~500℃，保溫時間為1小時~4小時。

可選地，所述第二次熱處理的溫度為200℃~450℃，保溫時間為1小時~3小時。

可選地，所述壓延的壓力范圍為500噸~1600噸。

可選地，對所述銅靶材坯料進行機械加工前，還對所述銅靶材坯料進行整平。

可選地，所述壓延步驟進行多次。

可選地，在每次壓延步驟后均對所述銅板料進行第二熱處理步驟。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：首先對高純銅錠進行預熱并對預熱過程中的高純銅錠進行鍛打，初步破壞粗大的晶粒；接著對經鍛打的所述高純銅錠進行第一次熱處理，即對鍛打后的高純銅錠進行熱應力釋放，使得晶粒微細化，晶粒取向合理化；之后對經第一次熱處理后的高純銅錠進行壓延，形成銅板料并對所述銅板料進行第二次熱處理，形成銅靶材坯料，上述過程通過擠壓使得晶粒進一步微細化，晶粒取向進一步合理化；最后對所述銅靶材坯料進行機械加工，形成高純銅靶材，以滿足半導體濺射使用的不同尺寸需求。

可選方案中，第一次熱處理的溫度為200℃~500℃，保溫時間為1小時~4小時，溫度過低易使得被破壞的晶粒不易結晶成核，溫度過高使得成核的晶粒生長得過大，不滿足晶粒微細化的要求；保溫時間過長也會造成成核的晶粒生長過大，保溫時間過短會造成高純銅錠內外受熱不均勻。

可選方案中，壓延的壓力范圍為500噸~1600噸，壓力過大會造成晶粒取向扁平，不利于濺射過程中，對該靶材濺射方向的控制，過小會使得晶粒微細化達不到要求。

可選方案中，第二次熱處理的溫度為200℃~450℃，保溫時間為1小時~3小時，溫度過低易造成壓延過程中生成的熱應力無法釋放，溫度過高使得成核的晶粒生長得過大，不滿足晶粒微細化的要求；保溫時間過長也會造成成核的晶粒生長過大，保溫時間過短會造成銅板料內外受熱不均勻。

附圖說明

圖1為本實施例的高純銅靶材的制備方法流程示意圖；

圖2為本實施例中鍛打工藝進行方向的示意圖；

圖3為銅的晶格結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。由于本發明重在解釋原理，因此，未按比例制圖。