[發明專利]鎢燒結體濺射靶和使用該靶形成的鎢膜

在審

• 申請號: 201380040553.3
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN104508176A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 神永賢吾;大橋一允
• 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;B22F3/14;B22F3/15;C22C1/04;C23C14/14;H01L21/285
• 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

本發明涉及在通過濺射法形成IC、LSI等的柵電極或布線材料等時所使用的鎢燒結體靶和使用該靶形成的鎢膜。

背景技術

近年來，隨著超LSI的高集成化，對于使用電阻值更低的材料作為電極材料或布線材料進行了研究，而在這些之中使用電阻值低、熱穩定且化學穩定的高純度鎢作為電極材料或布線材料。

該超LSI用的電極材料或布線材料通常通過濺射法和CVD法制造，但是濺射法的裝置結構和操作比較簡單，可以容易地進行成膜，并且成本低，因此與CVD法相比更廣泛地使用。

對于鎢靶要求高純度、高密度，但近年來，對于超LSI用的電極材料或布線材料而言，還要求使用鎢靶通過濺射進行成膜而得到的膜是電阻值低的材料。

如后所述，鎢燒結體靶能夠提高純度并且高密度化，雖然有用于實現該目標的公開內容，但是關于在降低電阻值的情況下需要什么條件并不明確，尚未充分進行出于該目的的研究、開發。

結果，存在如下問題：通過濺射形成的鎢薄膜高達理論電阻率的約2倍，未充分發揮其原有的高導電性。

經查閱涉及鎢燒結體濺射靶的現有技術文獻，下述文獻1中記載了鎢濺射靶的制造方法和通過該方法得到的濺射靶，該鎢濺射靶的制造方法的特征在于，將純度99.999％以上的高純度鎢粉末在鉬制球磨機中進行粉碎，從而調節至鉬含量為5～100ppm、平均粒徑為1～5μm，并將所得到的鎢粉末的成形體在真空中或惰性氣體氣氛中進行加壓燒結。這種情況下，由于使用了鉬制球，必然會混入鉬，不能忽略鉬作為雜質的影響。

下述文獻2中記載了一種鎢濺射靶，其特征在于，靶的相對密度為99％以上，并且維氏硬度為330Hv以上，而且靶整體的維氏硬度的偏差在30％以下。還記載了一種鎢濺射靶，其特征在于，作為上述靶中含有的雜質的Fe、Ni、Cr、Cu、Al、Na、K、U和Th的合計含量小于0.01質量％。這種情況下，關注靶的硬度，完全沒有觸及靶的電阻率的問題和含鉬的影響。

下述文獻3中記載了濺射用靶的制造方法，其特征在于，將熔點為900℃以上的高熔點物質的粉末與熔點為700℃以下的低熔點金屬的粉末的混合物在小于低熔點金屬的熔點的溫度下進行加熱和加壓來進行成形，作為高熔點物質的粉末的示例，舉出了W的示例。然而，在這種情況下，也完全未觸及靶的電阻率的問題和含鉬的影響。

下述文獻4中記載了課題在于得到相對密度99.5％以上(孔的體積比為0.5％以下)、組織均勻且具有各向同性的鎢基燒結體，對于鎢基粉末，在350MPa以上的壓力下進行CIP處理，在氫氣氣氛中在燒結溫度1600℃以上、保持時間5小時以上的條件下進行燒結，在氬氣中在150MPa以上、1900℃以上的條件下進行HIP處理，由此得到鎢基燒結體。另外，作為其用途，舉出了放電燈用電極、濺射靶、坩堝、輻射屏蔽構件、放電加工用電極、半導體元件搭載基板、結構用構件。然而，在這種情況下，也完全未觸及靶的電阻率的問題和含鉬的影響。

下述文獻5中記載了一種濺射用鎢燒結體靶的制造方法，其特征在于，使用粉體比表面積為0.4m²/g(BET法)以上的鎢粉末，在真空或還原氣氛中在加壓起始溫度1200℃以下的條件下進行熱壓燒結，然后進一步進行熱等靜壓燒結(HIP)。通過改善所使用的鎢粉末的燒結特性和制造條件，制成濺射用鎢靶，該濺射用鎢靶具有僅靠以往的加壓燒結法無法達到的高密度和微細晶體組織，并且抗彎強度得到飛躍性提高，由此抑制在通過濺射的成膜上的粉粒缺陷的產生，得到可以低成本且穩定地制造該鎢靶的方法。雖然作為提高了抗彎強度的濺射用鎢靶是有用的，但這種情況下，也完全未觸及靶的電阻率的問題和含鉬的影響。

下述文獻6中記載了氧含量0.1～10ppm、相對密度99％以上且晶粒尺寸80μm以下的濺射用鎢靶的制造方法和通過該方法得到的鎢濺射靶，該濺射用鎢靶的制造方法的特征在于，進行在真空下對鎢粉末通入高頻電流從而在鎢粉末表面間產生等離子體的等離子體處理，然后在真空中進行加壓燒結。該技術從高密度化、降低氧含量的意義上來講是有用的，但這種情況下，也完全未觸及靶的電阻率的問題和含鉬的影響。

下述文獻7中提出，由于使用以往的碳制模具制作鎢燒結體濺射靶，燒結體靶的內部含有大量作為雜質的碳，隨著碳量增多，濺射成膜后的鎢膜的電阻率趨于增加，為了克服該問題，采用盡可能減小與C接觸的面積的方法，使碳量為5ppm以下，由此使成膜后的鎢膜的電阻率為12.3μΩ·cm以下。然而，實現降低該電阻率值的條件是不充分的，難以說有充分的效果。