[發明專利]一種銅靶材及其制備方法

在審

• 申請號: 202110931619.4
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113649509A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 姚力軍;潘杰;邊逸軍;王學澤;章麗娜;羅明浩
• 申請（專利權）人: 寧波江豐電子材料股份有限公司
• 主分類號: B21J5/08
• 分類號: B21J5/08;B21C1/16;B21J5/06;B23P15/00;C23C14/35;C21D9/00;C22F1/08
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明提供一種銅靶材及其制備方法，所述制備方法包括依次進行的切料、第一鍛伸、第一熱處理、第二鍛伸、第二熱處理、冷鍛、第三熱處理、壓制、第四熱處理與拋光；所述第一熱處理與第二熱處理的溫度分別為290?310℃；所述第三熱處理與第四熱處理的溫度分別為250?270℃。本發明提供的制備方法減少了銅靶材內部缺陷，避免了晶粒組織異?，F象，提升了晶粒細化程度，進而改善了濺射薄膜的厚度分布均勻性，提升了濺射速率和鍍膜質量。

技術領域

本發明屬于磁控濺射技術領域，涉及一種濺射靶材，尤其涉及一種銅靶材及其制備方法。

背景技術

磁控濺射是制造半導體芯片所必需的一種極其重要的關鍵技術，其原理是采用物理氣相沉積技術，利用高壓加速氣態離子轟擊靶材表面，使得靶材的原子被濺射出來，并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。

由于金屬銅的電阻率低，導電性好，采用銅布線可顯著提升半導體芯片的反應速度。因此，銅靶材成為了應用較廣的濺射靶材。對于銅靶材，其內部組織均勻性是鍍膜質量穩定性的重要保證。銅靶材的微觀結構與組織均勻性、晶粒尺寸和取向分布對銅靶材的性能均會產生顯著影響。一般而言，晶粒尺寸越細小，濺射薄膜的厚度分布就越均勻，濺射速率也就越快。

CN 1928129A公開了一種制備濺射靶材料的方法，所述方法包括：(1)將材料均勻預熱至130-170℃；(2)對材料進行垂直于軸向的塑性加工，過程溫度控制在250℃以下；(3)對材料進行250-500℃的熱處理加工，保溫一定時間后進行水冷；(4)將材料再次均勻預熱至130-170℃；(5)對材料進行平行于軸向的塑性加工，過程溫度控制在250℃以下。所述材料主要包括鋁及鋁合金，平均晶粒尺寸低于100μm，所述材料具有一定的組織結構取向。所述發明主要針對鋁及鋁合金在130-170℃進行塑性變形，但是對于銅靶材則變形溫度低，變形抗力大，變形不充分，容易造成后續晶粒組織異常。

CN 1409773A公開了一種制備濺射靶材料的加工方法，所述方法以至少5％/秒的加工百分比和至少100％/秒的加工速率對金屬材料進行塑性加工，并且控制材料加工過程中的溫度變化，從而實現控制靶材的晶粒大小。但是大于100％/秒的高速率塑性加工在實際操作中非常難以控制，每次塑性加工的速度和材料的變形量也難以計算和確定。在工業化規模生產方面，對生產設備的要求很高，同時生產工藝的重復性也難以控制。

由此可見，如何提供一種銅靶材的制備方法，減少銅靶材內部缺陷，避免晶粒組織異?，F象，提升晶粒細化程度，進而改善濺射薄膜的厚度分布均勻性，提升濺射速率和鍍膜質量，成為了目前本領域技術人員迫切需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種銅靶材及其制備方法，所述制備方法減少了銅靶材內部缺陷，避免了晶粒組織異?，F象，提升了晶粒細化程度，進而改善了濺射薄膜的厚度分布均勻性，提升了濺射速率和鍍膜質量。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種銅靶材的制備方法，所述制備方法包括依次進行的切料、第一鍛伸、第一熱處理、第二鍛伸、第二熱處理、冷鍛、第三熱處理、壓制、第四熱處理與拋光。

所述第一熱處理與第二熱處理的溫度分別為290-310℃，例如可以是290℃、292℃、294℃、296℃、298℃、300℃、302℃、304℃、306℃、308℃或310℃，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。

所述第三熱處理與第四熱處理的溫度分別為250-270℃，例如可以是250℃、252℃、254℃、256℃、258℃、260℃、262℃、264℃、266℃、268℃或270℃，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。