[发明专利]靶材中间料及其形成方法和实现该形成方法的装置

说明书

一种靶材中间料及其形成方法和实现该形成方法的装置，靶材中间料的形成方法包括：提供等离子体炬，所述等离子体炬内具有等离子体；向所述等离子体炬内通入含碳气体及靶材原料，所述含碳气体裂解形成碳颗粒，所述碳颗粒在所述靶材原料表面形成还原层，所述还原层及所述靶材原料形成靶材中间料。本发明实施例有助于在靶材原料形成还原层，而且还原层具有高化学活性，便于后续对所述靶材原料进行脱氧处理。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种靶材中间料及其形成方法和实现该形成方法的装置。

背景技术

溅射镀膜属于物理气相沉积方法制备薄膜的工艺之一，具体是指利用高能粒子轰击靶材表面，使得靶材原子或分子获得足够的能量逸出，并沉积在基材或工件表面，从而形成薄膜。溅射镀膜在半导体芯片、平板显示器、太阳能电池制造等领域具有广泛的应用。

在半导体芯片制造中，溅射镀膜所使用的靶材为超高纯度金属材料，例如W、Mo、Ta等，用于形成金属线或者防扩散层等。随着半导体芯片朝信息处理高速度、低能耗、大容量发展，新一代半导体芯片制造对靶材要求也越来越高。靶材内氧元素杂质含量不仅会影响到溅射薄膜中的氧含量，而且也会影响溅射镀膜工艺的稳定性。当靶材内氧元素杂质含量较高时，在溅射镀膜过程中容易发生异常放电，由此产生的大颗粒溅射粒子容易造成薄膜缺陷，影响溅射镀膜质量，进而导致半导体芯片成品率降低。

靶材原料是制作靶材坯料的原材料，靶材坯料在经一系列加工后形成靶材，靶材原料内氧含量会直接影响到形成的靶材氧含量。

因此，需要一种在靶材原料表面形成还原层的方法以便降低靶材原料表面含氧量。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种靶材中间料及其形成方法和实现该形成方法的装置，有助于在靶材原料表面形成还原层。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材中间料的形成方法，包括：提供等离子体炬，所述等离子体炬内具有等离子体；向所述等离子体炬内通入含碳气体及靶材原料，所述含碳气体裂解形成碳颗粒，所述碳颗粒在所述靶材原料表面形成还原层，所述还原层及所述靶材原料形成靶材中间料。

可选的，所述靶材原料在所述等离子体炬内外均呈颗粒状。

可选的，所述含碳气体包括甲烷、乙炔、乙烷或者丙烷。

可选的，所述靶材原料通入所述等离子体炬的速率大于或者等于3kg/h。

可选的，所述靶材原料的材料包括W、Mo、Ta、Nb、Ru、Cr中的一种或者多种。

可选的，所述靶材原料的中值粒径小于150μm，且大于10μm。

可选的，所述碳颗粒的材料包括纳米炭黑、纳米石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、纳米碳球中的一种或者多种。

可选的，所述碳颗粒的粒径小于60nm。

可选的，所述还原层由一层或者多层所述碳颗粒构成。

相应的，本发明还提供一种采用上述靶材中间料的形成方法获得的靶材中间料，包括：靶材原料；还原层，所述还原层形成于所述靶材原料表面，所述还原层包含碳颗粒。

可选的，所述靶材原料的材料包括W、Mo、Ta、Nb、Ru、Cr中的一种或者多种。

可选的，所述还原层的材料包括纳米炭黑、纳米石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、纳米碳球中的一种或者多种。

相应的，本发明还提供一种用于实现上述靶材中间料的形成方法的装置，包括：等离子体炬，所述等离子体炬侧壁内嵌环形感应线圈，所述等离子体炬具有进气口及送粉口，所述进气口适于输送含碳气体，所述送粉口适于向等离子体炬输送所述靶材原料。