[發(fā)明專利]一種銅鋁合金靶坯的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410839297.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104593740A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊志強(qiáng);艾琳;曹篤盟;張亞?wèn)|;袁學(xué)敏;李揚(yáng);李靜;白延利;王紅忠;陳天翼;郭廷宏;敬軍臣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金川集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/35
• 分類號(hào): C23C14/35;C22C1/02;C22F1/08
• 代理公司: 中國(guó)有色金屬工業(yè)專利中心 11028
• 代理人: 范威;李子健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁控濺射鍍膜用銅鋁合金靶坯的制備方法，特別涉及一種重量百分比純度≥99.9999%的銅鋁合金靶坯的制備方法。

背景技術(shù)

集成電路微細(xì)化制程技術(shù)日新月異，結(jié)構(gòu)尺寸從微米推向深亞微米，進(jìn)而邁入納米時(shí)代，特征尺寸的減小使得IC芯片電路的金屬線寬愈來(lái)愈微小，導(dǎo)線層數(shù)越來(lái)越多。銅互連工藝在集成電路制程中已經(jīng)日臻成熟，大多是在接觸孔或布線槽的凹部形成鉭或氮化鉭阻擋層之后鍍銅基礎(chǔ)層（種子層）。

但是目前45納米以下制作工藝使用6N銅形成的種層就會(huì)產(chǎn)生凝聚，薄膜不均勻，會(huì)形成空隙、斷線等缺陷，即使沒(méi)有殘留上述缺陷，由于形成了不均勻的銅的電沉積組織，在銅導(dǎo)線頂部與電介質(zhì)相接的交界處就會(huì)產(chǎn)生電遷移抗性降低的問(wèn)題，最終會(huì)致使集成電路信號(hào)傳輸差。

研究發(fā)現(xiàn)在純度≥99.9999%的超純銅中添加元素鋁后，鍍膜過(guò)程中就會(huì)增加銅的潤(rùn)濕性，形成均勻的薄膜。所以開(kāi)發(fā)超高純銅鋁合金材料成為銅互連工藝中的重要發(fā)展方向，可以用來(lái)抑制電遷移，并利于提高Cu種子層?（seed）的穩(wěn)定性。

目前現(xiàn)有技術(shù)中，將超純銅鋁合金錠經(jīng)塑性變形和熱處理以達(dá)到半導(dǎo)體用超純銅鋁合金靶坯的加工工藝較少，有人使用超純銅粉和鋁粉以一定配比混合均勻，經(jīng)熱壓制備成銅鋁合金錠坯，再經(jīng)鍛軋加工得到合金靶坯，此方法制備的靶坯存在純度易受污染、合金成分不均、內(nèi)部氣孔多等缺陷；還有人使用超純銅和鋁金屬在真空條件下進(jìn)行熔煉后，將熔液澆注到熱模內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻后得到合金鑄錠，再經(jīng)鍛軋加工得到合金靶坯，此方法制備的靶坯內(nèi)部容易出現(xiàn)縮松、氣孔和合金成分不均的現(xiàn)象。因此，如何制備滿足半導(dǎo)體用純度≥99.9999%的超純銅鋁合金靶材的靶坯也成為亟待解決的問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種具有晶粒細(xì)小、內(nèi)部組織均勻、符合用于制造半導(dǎo)體用的銅鋁合金靶坯的制備方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種銅鋁合金靶坯的制備方法，其特征在于步驟包括：

（1）將重量百分比純度99.999%?金屬鋁和99.9999%金屬銅形成合金配料，其中鋁按重量百分比計(jì)為0.127%～0.212%，并在真空度5.6×10^-3Pa～7.8×10^-3Pa和熔煉溫度1200℃～1300℃條件下進(jìn)行熔煉，然后進(jìn)行精煉得到金屬液，精煉時(shí)間為1min～3min，將金屬液澆入預(yù)熱溫度為1150℃～1220℃的鑄模內(nèi)，以0.06-0.2mm/s的速度使金屬液進(jìn)行凝固成型，得到銅鋁合金錠；

?（2）對(duì)銅鋁合金錠進(jìn)行鍛造；

（3）退火；

（4）冷軋；

（5）退火，然后從爐中取出進(jìn)行風(fēng)冷。

一種銅鋁合金靶坯的制備方法，其特征在于步驟（2）中鍛造比為8-11。

一種銅鋁合金靶坯的制備方法，其特征在于步驟（3）中退火溫度控制在300～390℃，保溫時(shí)間為1.5～2h。

一種銅鋁合金靶坯的制備方法，其特征在于步驟（4）中冷軋過(guò)程中的單道次軋制量為10%-40%，總軋制量為50%~70%。

一種銅鋁合金靶坯的制備方法，其特征在于步驟（5）中退火溫度控制在300～350℃，保溫時(shí)間為0.5~1h。

一種銅鋁合金靶坯的制備方法，制備得到的銅鋁合金靶坯中，其中鋁含量按重量百分比計(jì)為0.085%-0.169%。

一種銅鋁合金靶坯的制備方法，制備得到的銅鋁合金靶坯中，不可避免的雜質(zhì)元素含量≤1ppm。

一種銅鋁合金靶坯的制備方法，制備得到的銅鋁合金靶坯中，Na、K分別小于等于20ppb，U、Th分別小于等于0.5ppb，O≤5ppm，N、C分別小于等于2ppm，H≤1ppm。

一種銅鋁合金靶坯的制備方法，制備得到的銅鋁合金靶材的平均晶粒小于50um。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果，本發(fā)明提供了一種磁控濺射鍍膜用重量百分比純度≥99.9999%的銅鋁合金靶坯的制備方法，使用該方法能夠制備出純度高，雜質(zhì)含量低，晶粒細(xì)小、內(nèi)部組織均勻、符合用于制造半導(dǎo)體用的銅鋁合金靶坯。

附圖說(shuō)明

圖1-圖3為銅鋁合金靶坯金相圖。

具體實(shí)施方式

一種銅鋁合金靶坯的制備方法，步驟包括：