[发明专利]溅射靶及其制造方法、以及半导体元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及溅射靶及其制造方法、以及半导体元件的制造方法。

背景技术

随着半导体元件的高集成化，由Al、Cu等构成的金属配线的宽度正在变窄。因此，要求提高对电子迁移（EM）的耐性。为了提高EM耐性，通过溅射配线用金属膜成膜时，理想的是使金属结晶的最稠密面成长为柱状。为此，作为金属配线的基材而形成的由TiN或TaN构成的阻隔膜也期望同样地通过溅射成膜以使最稠密面成长为柱状。

Al配线的阻隔膜适宜的是TiN（氮化钛）膜。TiN膜可以通过例如在氮气气氛中溅射由高纯度Ti构成的溅射靶而获得。为了溅射成膜为阻隔膜的最稠密面成为柱状，要求构成溅射靶的金属的结晶粒径微细化或结晶取向无规化。此外，为了提高溅射膜的均匀性，要求例如消除铸造组织的残存（粒状纹理（ゴ一ストグレィン））。

以往的钛钯中，通过控制杂质量或热传导率、或者控制结晶方位来实现特性的提高。例如，已知有为了提高溅射膜的均匀性而在高纯度化的同时提高热传导率的钛靶。此外，已知有为了提高成膜速度而使结晶在特定的方位取向的钛靶。另一方面，钛靶有直径超过300mm或厚度在8mm以上等大型化的趋势。这是伴随着硅片的大型化而产生的。这样的大型化的钛靶也要求提高结晶粒径和结晶取向状态的控制性。此外，要求提高溅射速度的稳定性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平9-176844号公报

专利文献2：日本专利特开平10-245670号公报

发明内容

本发明要解决的课题是提供能够以良好的重现性得到具有微细的结晶构造且结晶取向为无规取向的钛靶的溅射靶的制造方法，使用该制造方法的溅射靶，以及使用该溅射靶的半导体元件的制造方法。

实施方式的溅射靶的制造方法具有：第1捏合锻造工序，对圆柱形钛原料实施2套以上捏合锻造加工，所述捏合锻造加工是以在所述圆柱形钛原料的厚度方向的平行方向和垂直方向的冷锻加工作为1套的捏合锻造加工；第1热处理工序，将经过了所述第1捏合锻造工序的钛材加热到700℃以上的温度使其重结晶；第2捏合锻造工序，对经过了所述第1热处理工序的钛材实施2套以上捏合锻造加工，所述捏合锻造加工是以在所述钛材的厚度方向的平行方向和垂直方向的冷锻加工作为1套的捏合锻造加工；冷轧工序，对经过了所述第2捏合锻造工序的钛材进行冷轧；第2热处理工序，将经过了所述冷轧工序的钛材加热到300℃以上的温度进行热处理；将经过了所述第2热处理工序的钛材进行加工、制作溅射靶的工序。

附图说明

图1：表示实施方式的制造方法中使用的圆柱形钛原料的立体图。

图2：图1所示钛原料的主视图。

图3：表示图1所示钛原料的加工方向的俯视图。

具体实施方式

以下，对实施方式的溅射靶及其制造方法进行说明。首先，如图1所示，准备具有圆柱形形状的钛材1作为钛原料。钛材1由钛锭（ィンゴツト）或钛坯（ビレツト）构成。如图2所示，圆柱形钛材1具有直径W和厚度H。钛材1的尺寸没有特别限定，优选厚度H在20～200mm的范围，直径W在100～300mm的范围。这样尺寸的钛材1容易操作。

钛材1优选为通过采用了电子束（EB）溶解法等的铸造法制作的锭或坯。优选钛材1的纯度（钛纯度）在99.99%以上（4N以上）。由于溅射靶（钛靶）的纯度以钛材1的纯度为基准，制造纯度为99.99%以上的溅射靶时，优选使用纯度为99.99%以上的钛材1。制造纯度99.999%以上（5N以上）的溅射靶时，优选使用纯度99.999%以上的钛材1。

该实施方式的钛靶的制造方法中，首先对圆柱形的钛材1进行第1捏合锻造工序，即，实施2套以上的将与其厚度方向平行的方向和垂直的方向的冷锻加工作为1套的捏合锻造。与钛材1的厚度方向平行的方向是指图2的厚度H方向，与厚度方向垂直的方向是指图2的直径W方向。将包括厚度H方向上的冷锻和直径W方向上的冷锻的捏合锻造定为1套时，进行2套以上捏合锻造。

由于捏合锻造是从不同方向施加压力，因此能够将钛材1的结晶粒径微细化，同时结晶方位向特定方向的偏转被抑制。此外，通过铸造制造的钛材1的铸造组织的残存即粒状纹理的发生被抑制。捏合锻造的次数越多越好，但是若次数太多则不仅制造成本增大，也容易产生原料的割裂和裂纹等。因此，捏合锻造的次数优选2～4套。