[發明專利]高純度銅錳合金濺射靶

無效

• 申請號: 201280044705.2
• 申請日: 2012-09-05
• 公開（公告）號: CN103797152A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 長田健一;大月富男;岡部岳夫;牧野修仁;福島篤志
• 申請（專利權）人: 吉坤日礦日石金屬株式會社
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C22C9/05;H01L21/285;H01L21/28
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王海川;穆德駿

技術領域

本發明涉及可用于形成半導體用銅合金布線、具備適合的自擴散抑制功能且能夠有效地防止由活性銅的擴散導致的布線周圍的污染的高純度銅錳合金濺射靶，特別是涉及粉粒產生少的高純度銅錳合金濺射靶。

背景技術

以往，作為半導體元件的布線材料，一直使用Al合金(電阻率：約3.0μΩ·cm)，但隨著布線的微細化，電阻更低的銅布線(電阻率：約2.0μΩ·cm)得到實用化。作為銅布線的形成工藝，一般進行如下工藝：在布線或布線槽上形成Ta或TaN等的擴散阻擋層，然后，將銅濺射成膜。關于銅，通常通過將純度約4N(除氣體成分以外)的電解銅作為粗金屬，利用濕式或干式的高純度化工藝制造5N～6N的高純度銅，將其制成濺射靶來使用。

如上所述，作為半導體用布線，銅非常有效，但銅自身是活性非常高的金屬，容易擴散，會產生透過半導體Si襯底或其上的絕緣膜而污染Si襯底或其周圍的問題。特別是隨著布線的微細化，僅形成以往的Ta或TaN的擴散阻擋層是不夠的，還要求對銅布線材料本身進行改良。因此，迄今為止，作為銅布線材料，提出了向銅(Cu)中添加錳(Mn)、使Cu-Mn合金中的Mn與絕緣膜的氧反應而自發地形成阻擋層的、具備自擴散抑制功能的銅合金。

上述的半導體用銅合金布線使用銅錳合金濺射靶形成，但隨著半導體器件的微細化、高密度化、高集成化、布線層的微細化、多層化的發展，產生了以往不成為問題的、即使是微細的粉粒也會給電路帶來影響的問題。因此，當務之急是嚴格地管理濺射中產生的粉粒，以減少半導體晶片上的粉粒。

以下列舉Cu-Mn合金濺射靶的例子

專利文獻1中記載了Mn為0.1～20.0原子%、擴散系數比Cu的自擴散系數小、不可避免的雜質元素的濃度為0.05原子%以下、剩余部分由Cu構成的濺射靶。

專利文獻2中記載了含有0.1～1.0原子%的B以及0.1～2.0原子%的Mn和/或Ni作為添加元素、剩余部分由Cu和不可避免的雜質構成的濺射靶。

專利文獻3中記載了含有0.1～1.0原子%的B、0.1～2.0原子%的與B形成化合物的元素(包括Mn)作為添加元素、剩余部分由Cu和不可避免的雜質構成的濺射靶。

專利文獻4中記載了以總量為0.005～0.5質量%的方式含有選自V、Nb、Fe、Co、Ni、Zn、Mg的組中的一種以上的成分和選自Sc、Al、Y、Cr的組中的一種以上的成分、并且含有0.1～5ppm的氧、剩余部分由Cu和不可避免的雜質構成的濺射靶。

專利文獻5中記載了含有超過6摩爾%且為20摩爾%以下的氧、而且含有以總量計為0.2～5摩爾%的Mo、Mn、Ca、Zn、Ni、Ti、Al、Mg和Fe中的一種或兩種以上、剩余部分由Cu和不可避免的雜質構成的濺射靶。

專利文獻6中記載了含有50%以上的由Mn、B、Bi或Ge的金屬粉末與含有X(包括Cu)、Y的合金粉末或燒結金屬形成且平均粒徑為0.1～300μm的晶粒、所含氣體量為600ppm以下的燒結濺射靶材料。

但是，以上的濺射靶存在就防止濺射中的粉粒產生方面而言未必充分的問題。

此外，作為由本申請人提出的半導體元件的布線材料，記載了用于形成含有0.05～5重量%的Mn、選自Sb、Zr、Ti、Cr、Ag、Au、Cd、In、As中的一種或兩種以上的元素的總量為10重量ppm以下、剩余部分為Cu的半導體用銅合金布線的濺射靶(參考專利文獻7)。

這種濺射靶對提高自擴散抑制功能有效，但其目的并不在于抑制粉粒產生。

另外，本申請人之前公開了包含Cu-Mn合金的半導體用銅合金布線材料(參考專利文獻8)，特別是提出了含有0.05～20重量%的Mn且Be、B、Mg、Al、Si、Ca、Ba、La、Ce的總量為500重量ppm以下、剩余部分為Cu和不可避免的雜質的濺射靶。

這種濺射靶也是對提高自擴散抑制功能有效，但其目的并不在于抑制粉粒產生。

關于粉粒產生的抑制，有關于含有0.6～30質量%的Mn、金屬類雜質為40ppm以下、氧為10ppm以下、氮為5ppm以下、氫為5ppm以下、碳為10ppm以下、剩余部分為Cu的濺射靶的記載(參考專利文獻9)。

但是，這種濺射靶是在使靶中含有的雜質含量整體減少時能夠抑制粉粒產生的濺射靶，具體是何種雜質助長粉粒產生并不清楚。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4065959號公報

專利文獻2：日本特開2009-97085號公報