[發明專利]一種銅合金靶材的加工方法

在審

• 申請號: 201310741633.3
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN104746020A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 曾浩;李勇軍;何金江;熊曉東;劉書芹;劉紅賓;高巖;王欣平
• 申請（專利權）人: 有研億金新材料股份有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C22F1/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于靶材制造技術領域，具體涉及一種銅合金靶材的加工方法。

背景技術

集成電路微細化制程技術日新月異，結構尺寸從微米推向深亞微米，進而邁入納米時代，目前全球45nm及以下工藝產能占半導體制造總產能的比例越來越大。

到45nm及以下制程階段，IC芯片電路的金屬線寬愈來愈微小，導線層數越來越多。且由于電氣與機械特性的關系，信號傳輸會因短路而產生延遲。邏輯芯片電路的信號傳輸，也因制程細微化使繞線距離縮短，繞線容量增加而導致繞線延遲。這些都必須以銅導線與低介電材料，取代先前的鋁合金，來解決電容電阻時間延遲(RC?Time?Delay)問題，因此低介電材料的開發與應用也變得愈來愈緊迫。金屬銅線互連可以優化電路板并提高制造密度,從而大幅度降低成本的同時為性能提升開辟道路，但是對于布線寬度為45nm及以下，縱橫尺寸比超過8的超精細布線，種子層（seed）的厚度變為100nm以下的極薄膜，在用6N超高純銅靶形成種子層的場合，就會產生凝聚，不能形成良好的種子層，而且電遷移問題也愈顯嚴重，它通常發生在銅導線頂部與電介質相接的交界處。

目前研究開發超高純銅合金材料（CuMn、CuAl等）是銅互連工藝中的重要發展方向，用來抑制電遷移，并利于提高Cu種子層的穩定性和均勻性，同時避免電鍍期間出現凝聚物現象。

綜上所述，超高純銅合金材料濺射靶材是在制造高性能的、特征尺寸為45nm和更小的半導體IC器件中用于互連線Cu薄膜所必須的。

專利CN101473059A公開了一種Cu-Mn合金濺射靶的制備方法，該方法采用純度為6N的Cu和純度為5N的Mn進行熔煉，得到高純Cu-Mn合金鑄錠，再將鑄錠在350℃條件下進行軸向鍛造，并進行熱軋和冷軋，經過再結晶熱處理得到濺射靶坯。在靶坯形成過程中，主要控制Mn元素含量、雜質含量以及織構取向來獲得顆粒含量少的濺射薄膜。但是該方法的鍛造方式為單向鐓拔，僅沿軸向進行鍛造。

專利CN101243201A公開了一種微粒發生少的含Mn濺射靶的制備方法，該方法采用6N的Cu和純度為3N的Mn進行熔煉，得到高純Cu-Mn合金鑄錠，再將鑄錠進行鍛造，控制終鍛溫度為450℃以上，并進行反復冷軋退火，經過再結晶熱處理得到濺射坯料，經過機加工后與純鋁制背板在500℃溫度下實施熱等靜壓處理，得到濺射靶材。在靶坯形成過程中，主要控制Mn元素含量、雜質含量來獲得顆粒含量少的濺射薄膜。

發明內容

本發明的目的是提供一種銅合金靶材的加工方法，能夠滿足集成電路45nm及以下工藝制程的要求。

本發明的上述目的是通過以下技術方案達到的：

一種銅合金靶材的加工方法，包含步驟如下：

1）加熱爐將高純銅合金鑄錠均勻加熱到350～600℃，保溫1～3小時；

2）對鑄錠分別沿X/Y/Z三方向進行熱鍛；X、Y為徑向且互相垂直，Z為軸向；

3）熱鍛后坯料在二輥軋機上進行多道次往復冷軋，道次變形量為8%～20%，總變形量為70%～90%；

4）軋后坯料在熱處理爐250～450℃范圍，保溫2～4小時，得到高純銅合金濺射靶坯。

所述的銅合金為CuMn或CuAl合金。

所述的熱鍛的鍛造時間須控制在20min以內，終鍛溫度為400℃～500℃；

所述的熱鍛，拔長鐓粗比例為1.5:1～2:1之間。

本發明的有益效果：本發明的加工方法可以實現銅合金靶材的制備，防止在布線寬度為45nm及以下時，避免電鍍期間出現凝聚現象，同時可以有效地抑制電遷移，有利于提高Cu種子層的穩定性和均勻性，本方法未規定鍛造方式，只限定了終鍛溫度為450℃以上，并且使用X/Y/Z三方向鐓拔鍛造可以進一步提升濺射靶材坯料的均勻性。本發明方法得到的銅合金靶材平均晶粒尺寸在30μm以下，織構取向為隨機分布。

附圖說明

圖1為高純銅合金鑄錠鍛造示意圖，其中X、Y為徑向且互相垂直，Z為軸向。

具體實施方式

實施例1～5：

銅合金鑄錠規格為φ150×130t，在350～600℃條件下進行熱鍛，鍛造方式為X/Y/Z三方向鐓粗拔長，鐓拔比為2:1，終鍛溫度為450℃，冷軋道次變形量為15%，經過冷軋而軋制φ400×18t；

然后在400℃/2h條件下進行再結晶熱處理，對靶坯進行急速冷卻，制成靶材，通過機械加工將其加工成φ380×15t的靶坯，再使用擴散焊接使其與銅合金背板焊接，制成濺射靶材。