CN104937133A - 钽溅射靶及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，(200)面的取向率为70％以下、且(222)面的取向率为10％以上，并且，平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下、且晶粒尺寸的变动为30μm以下。通过控制靶的晶体取向，能够加快溅射速率，由此能够在短时间内形成需要的膜厚，并且能够提高生产能力。此外，通过控制靶的溅射面中的晶粒尺寸，具有能够抑制溅射时的异常放电的效果。

Description

钽溅射靶及其制造方法
技术领域
本发明涉及钽溅射靶及其制造方法。特别是涉及用于形成作为LSI中的铜布线的扩散阻挡层的Ta膜或TaN膜的钽溅射靶及其制造方法。
背景技术
以往，使用铝作为半导体元件的布线材料，但随着元件的微细化、高集成化，出现布线延迟的问题，逐渐使用电阻小的铜代替铝。铜作为布线材料非常有效，但铜本身是活跃的金属，因此存在扩散到层间绝缘膜中而发生污染的问题，在铜布线与层间绝缘膜之间需要形成Ta膜、TaN膜等扩散阻挡层。
通常，Ta膜、TaN膜通过使用钽靶进行溅射来成膜。到目前为止，对于钽靶而言，关于影响溅射时的性能的因素，已知靶中含有的各种杂质、气体成分、晶体的面取向、晶粒尺寸等对成膜速度、膜厚均匀性、粉粒产生等产生影响。
例如，在专利文献1中记载了：通过形成从靶厚度的30％的位置向靶的中心面(222)取向占优的晶体组织，使膜的均匀性提高。另外，专利文献2中记载了：通过使钽靶的晶体取向随机(不对齐于特定的晶体取向)，成膜速度大，使膜的均匀性提高。另外，在专利文献3中记载了：通过在溅射面中选择性地增多原子密度高的(110)、(200)、(211)的面取向，成膜速度提高，并且通过抑制面取向的变动，均匀性提高。
此外，在专利文献4中记载了：通过使利用X射线衍射求出的(110)面的强度比的根据溅射表面部分的位置不同的变动为20％以内，使膜厚均匀性提高。另外，在专利文献5中，描述了将模锻、挤出、旋转锻造、无润滑的镦锻与多向轧制组合使用，可以制作具有非常强的(111)、(100)等晶体学织构的圆形的金属靶。但是，无论使用何种钽靶实施溅射，都出现溅射速率(成膜速度)不一定高、生产能力差的问题。
此外，在下述专利文献6中记载了下述钽溅射靶的制造方法：对钽锭实施锻造、退火、轧制加工，最终组成加工后，进一步在1173K以下的温度下进行退火，使未再结晶组织为20％以下、90％以下。但是，在这种情况下，没有通过控制晶体取向，提高加快溅射速率、提高生产能力的构思。
另外，在专利文献7中公开了下述技术：通过锻造、冷轧等加工和热处理，使靶的溅射面的峰的相对强度为(110)>(211)>(200)，从而使溅射特性稳定。但是，没有通过控制晶体取向，加快溅射速率、提高生产能力的构思。
此外，在专利文献8中记载了：锻造钽锭，在该锻造工序中进行2次以上的热处理，然后实施冷轧，然后进行再结晶化热处理。但是，在该情况下也没有通过控制晶体取向，加快溅射速率、提高生产能力的构思。另外，上述专利文献均未公开以下内容：通过控制靶的溅射面中的晶粒尺寸，降低钽靶的放电电压，使得易于产生等离子体，并且使等离子体的稳定性提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-107758号公报
专利文献2：国际公开2005/045090号
专利文献3：日本特开平11-80942号公报
专利文献4：日本特开2002-363736号公报
专利文献5：日本特表2008-532765号公报
专利文献6：日本专利第4754617号
专利文献7：国际公开2011/061897号
专利文献8：日本专利第4714123号
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的课题在于，对于钽溅射靶而言，通过控制靶的溅射面中的晶体取向，能够加快溅射速率，能够在短时间内形成需要的膜厚，提高生产能力，此外，通过控制靶的溅射面中的晶粒尺寸，降低钽靶的放电电压，使得易于产生等离子体，并且使等离子体的稳定性提高。本发明的课题尤其在于提供下述钽溅射靶，所述钽溅射靶可用于形成包含能够有效地防止由活跃的Cu的扩散导致的布线周围的污染的Ta膜或TaN膜等的扩散阻挡层。
用于解决问题的手段
为了解决上述的课题，本发明提供以下的发明。
本发明提供：
1)一种钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，(200)面的取向率为70％以下、且(222)面的取向率为10％以上，并且，平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下、且晶粒尺寸的变动为30μm以下；
2)一种钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，(200)面的取向率为60％以下、且(222)面的取向率为20％以上，并且，平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下、且晶粒尺寸的变动为30μm以下；
3)一种钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，(200)面的取向率为50％以下、且(222)面的取向率为30％以上，并且，平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下、且晶粒尺寸的变动为30μm以下；
4)一种扩散阻挡层用薄膜，其通过使用上述1)～3)中任一项所述的溅射靶而形成；
5)一种半导体器件，其使用了上述4)所述的扩散阻挡层用薄膜。
另外，本发明提供：
6)上述1)～3)中任一项所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，对经熔炼铸造的钽锭进行锻造和再结晶退火，然后进行轧制和热处理；
7)如上述6)所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，使用轧辊直径500mm以上的轧辊，在轧制速度10m/分钟以上、压下率大于80％的条件下进行冷轧；
8)如上述6)所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，重复进行2次以上轧制和热处理，使用轧辊直径500mm以上的轧辊，在轧制速度10m/分钟以上、压下率60％以上的条件下进行冷轧；
9)如上述6)～8)中任一项所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，在温度900℃～1400℃下进行热处理；
10)如上述6)～9)中任一项所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，重复进行2次以上锻造和再结晶退火；
11)如上述6)～10)中任一项所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，在轧制和热处理后，通过切削、抛光进行表面精加工。
发明效果
本发明的钽溅射靶具有下述优良效果：通过控制靶的溅射面中的晶体取向，能够加快溅射速率，由此能够在短时间内形成需要的膜厚，并且能够提高生产能力，此外，通过控制靶的溅射面中的晶粒尺寸，降低钽靶的放电电压，使得易于产生等离子体，并且使等离子体的稳定性提高。
特别是具有对于包含能够有效地防止由活跃的Cu的扩散导致的布线周围的污染的Ta膜或TaN膜等的扩散阻挡层的形成优良的效果。
附图说明
图1是本发明的实施例和比较例所涉及的晶体取向与溅射速率的关系图。
具体实施方式
本发明的钽溅射靶的特征在于，降低其溅射面中的(200)面的取向率并且提高(222)面的取向率，并且，平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下，并且晶粒尺寸的变动为30μm以下。该晶粒尺寸的控制具有下述效果：降低钽靶的放电电压，使得易于产生等离子体，并且使等离子体的稳定性提高。平均晶粒尺寸在50μm以上且150μm以下的范围外的情况下，都存在使等离子体稳定的效果减小的倾向。
需要说明的是，用光学显微镜拍摄组织照片，并通过横截面(crosssectioning)法计算粒径。粒径的变动为在靶的面内9处测定的粒径的最大值与最小值之差。另外，放电电压为进行15kW-15秒溅射期间的电压的平均值。放电电压的变动为最大值与最小值之差。放电异常发生率为在晶片上成膜时发生异常的片数/总片数×100(％)。
另一方面，钽的晶体结构为体心立方晶格结构(简称BCC)，因此(222)面与(200)面相比邻接的原子间距较短，(222)面与(200)面相比处于原子更密集地堆积的状态。因此认为：溅射时，(222)面与(200)面相比放出更多的钽原子，溅射速率(成膜速度)变快。
在本发明中，对于钽溅射靶而言，优选其溅射面中的(200)面的取向率为70％以下、并且(222)面的取向率为10％以上。更优选(200)面的取向率为60％以下、并且(222)面的取向率为20％以上，进一步优选(200)面的取向率为60％以下、并且(222)面的取向率为20％以上。
需要说明的是，为了得到稳定的晶体结构，优选(200)面的取向率为50％以上、(222)面的取向率为30％以下。优选(200)面的取向率的下限值为30％、(222)面的取向率的上限值为40％。
这是因为，(200)面的取向率的下限值和(222)面的取向率的上限值虽然没有特别限定，但(200)面的取向率小于30％时，另外(222)面的取向率大于40％时，由于溅射速率超过/秒，因此在将薄的Ta阻挡膜成膜时，成膜时间变得过短，难以得到均匀的阻挡膜。但是，根据需要，也可以超出上述(200)面的取向率的下限值30％、(222)面的取向率的上限值40％来实施。
在本发明中，取向率是指将通过X射线衍射法得到的(110)、(200)、(211)、(310)、(222)、(321)各自的衍射峰的测定强度标准化，将各面取向的强度的总和设为100时的特定的面取向的强度比。需要说明的是，在标准化中采用JCPDS(Joint Committee for Powder DiffractionStandard(粉末衍射标准联合委员会))。
例如，(200)面的取向率(％)为{[(200)的测定强度/(200)的JCPDS强度]/Σ(各面的测定强度/各面的JCPDS强度)}×100。
本发明的钽溅射靶可以用于形成铜布线中的Ta膜或TaN膜等扩散阻挡层。即使在将氮气引入溅射时的气氛中以形成TaN膜的情况下，本发明的溅射靶与以往相比也能够提高溅射速率。由于像这样能够使溅射效率提高，并且通过控制晶粒尺寸，能够降低钽靶的放电电压，使得易于产生等离子体，并且能够使等离子体的稳定性提高，因此与以往相比能够在更短时间内形成需要的膜厚，在具备该Ta膜或TaN膜等扩散阻挡层的铜布线形成以及具备该铜布线的半导体器件制造中，能够显著提高生产能力。
通过如下的工序制造本发明的钽溅射靶。若示出其例子，首先，通常使用4N(99.99％)以上的高纯度钽作为钽原料。将钽原料通过电子束熔炼等进行熔炼，并对其进行铸造，从而制作锭或坯料。接着，对该锭或坯料进行锻造、再结晶退火。具体而言，例如，进行锭或坯料-压锻-1100～1400℃的温度下的退火-冷锻(一次锻造)-再结晶温度～1400℃的温度下的退火-冷锻(二次锻造)-再结晶温度～1400℃的温度下的退火。
接着，进行冷轧。通过调节该冷轧的条件，能够控制本发明的钽溅射靶的取向率。具体而言，轧辊的辊直径越大越好，优选辊直径500mm以上的轧辊。另外，轧制速度尽可能越快越好，优选10m/分钟以上。此外，仅实施1次轧制时，优选压下率高且大于80％，重复进行2次以上轧制时，需要使压下率为60％以上，并且使靶的最终厚度与进行1次轧制的情况相同。
接着，进行热处理。通过与冷轧条件一起调节在冷轧后进行的热处理条件，能够控制本发明的钽溅射靶的取向率。另外，同时也能够调节晶粒尺寸。具体而言，热处理温度越高越好，优选设定为900～1400℃。虽然也取决于由轧制引入的应变的量，但为了得到再结晶组织，需要在900℃以上的温度下进行热处理。另一方面，在超过1400℃下进行热处理在经济方面不优选。之后，通过对靶的表面进行机械加工、抛光加工等精加工，精加工成最终的制品。
虽然通过上述的制造工序制造钽靶，但在本发明中特别重要的是在靶的溅射面的晶体取向中，降低(200)取向率并且提高(222)取向率。此外，从通过控制靶的溅射面中的晶粒尺寸，降低钽靶的放电电压，使得易于产生等离子体，并且使等离子体的稳定性提高的观点考虑，使平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下，并且晶粒尺寸的变动为30μm以下。
可见，与晶粒尺寸和取向的控制显著相关的因素主要为轧制工序和热处理。在轧制工序中，通过控制轧辊的直径、轧制速度、压下率等参数，能够改变在轧制时引入的应变的量、分布，从而能够控制(200)面取向率和(222)面取向率以及晶粒尺寸。
为了有效地进行晶粒尺寸和面取向率的调节，需要某种程度的重复的条件设定，但一旦能够使平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下，并且晶粒尺寸的变动为30μm以下，并且能够调节(200)面取向率和(222)面取向率，就能够通过设定其制造条件制造恒定特性的(具有恒定水平的特性)靶。
通常，在制造靶时，有效的是使用轧辊直径500mm以上的轧辊，将轧制速度设定为10m/分钟以上，并将1道次的压下率设定为8～12％。但是，只要是能够实现本发明的晶粒尺寸的调节和晶体取向的制造工序，就不一定仅限于该制造工序。在一连串的加工中，有效的是设定通过锻造、轧制破坏铸造组织，并且充分进行再结晶化的条件。
此外，优选在对经熔炼铸造的钽锭或坯料进行锻造、轧制等加工后，进行再结晶退火，将组织细化且均匀化。
实施例
接下来，基于实施例对本发明进行说明。以下示出的实施例用于使理解容易，本发明不受这些实施例的限制。即，基于本发明的技术构思的变形及其它实施例当然包含在本发明中。
将纯度99.995％的钽原料电子束熔炼，并对其进行铸造而制成直径195mmφ的锭。接着，将该锭在室温下压锻而制成直径150mmφ，并将其在1100～1400℃的温度下再结晶退火。再次将其在室温下锻造而制成厚度100mm、直径150mmφ(一次锻造)，并将其在再结晶温度～1400℃的温度下再结晶退火。然后，将其在室温下锻造而制成厚度70～100mm、直径150～185mmφ(二次锻造)，并将其在再结晶温度～1400℃的温度下再结晶退火，从而得到靶材。
(实施例1)
在实施例1中，使用轧辊直径650mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度20m/分钟、压下率92％的条件下进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在1000℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，能够得到具有(200)取向率为38.6％、(222)取向率为37.8％的晶体组织、平均晶粒尺寸为82.1μm、晶粒尺寸的变动为18.8μm的钽溅射靶。
使用该溅射靶实施溅射，结果，溅射速率良好、为/秒，能够使溅射效率提高。另外，放电电压为632.8V，放电电压变动为15.0V，放电异常发生率良好、为8.1％。在表1中示出该结果。
需要说明的是，溅射条件如下所述。
电源：直流方式
功率：15kW
极限真空度：5×10-8托
气氛气体组成：Ar
溅射气体压力：5×10-3托
溅射时间：15秒
(实施例2)
在实施例2中，使用轧辊直径650mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度20m/分钟、压下率66％的条件下进行冷轧而制成厚度24mm、直径300mmφ，并将其在1100℃的温度下进行热处理。再次，将其以压下率67％进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在900℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，能够得到具有(200)取向率为39.6％、(222)取向率为34.5％的晶体组织、平均晶粒尺寸为136.9μm、晶粒尺寸的变动为22.7μm的钽溅射靶。使用该溅射靶实施溅射，结果，溅射速率良好、为/秒，能够使溅射效率提高。另外，放电电压为625.6V，放电电压变动为11.7V，放电异常发生率良好、为6.9％。在表1中示出该结果。
(实施例3)
在实施例3中，使用轧辊直径500mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度20m/分钟、压下率91％的条件下进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，将其在1000℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，能够得到具有(200)取向率为40.8％、(222)取向率为35.7％的晶体组织、平均晶粒尺寸为87.7μm、晶粒尺寸的变动为13.4μm的钽溅射靶。使用该溅射靶实施溅射，结果，溅射速率良好、为/秒，能够使溅射效率提高。另外，放电电压为635.4V，放电电压变动为8.3V，放电异常发生率良好、为9.8％。在表1中示出该结果。
(实施例4)
在实施例4中，使用轧辊直径650mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度15m/分钟、压下率65％的条件下进行冷轧而制成厚度24mm、直径300mmφ，并将其在1100℃的温度下进行热处理。再次，将其以压下率67％进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在900℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，能够得到具有(200)取向率为45.2％、(222)取向率为32.7％的晶体组织、平均晶粒尺寸为114.8μm、晶粒尺寸的变动为23.8μm的钽溅射靶。使用该溅射靶实施溅射，结果，溅射速率良好、为/秒，能够使溅射效率提高。另外，放电电压为626.1V，放电电压变动为14.4V，放电异常发生率良好、为8.2％。在表1中示出该结果。
(实施例5)
在实施例5中，使用轧辊直径650mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度15m/分钟、压下率90％的条件下进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在1200℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，能够得到具有(200)取向率为53.4％、(222)取向率为21.2％的晶体组织、平均晶粒尺寸为129.3μm、晶粒尺寸的变动为25.8μm的钽溅射靶。使用该溅射靶实施溅射，结果，溅射速率良好、为/秒，能够使溅射效率提高。另外，放电电压为633.3V，放电电压变动为18.0V，放电异常发生率良好、为8.6％。在表1中示出该结果。
(实施例6)
在实施例6中，使用轧辊直径500mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度20m/分钟、压下率92％的条件下进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在900℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，能够得到具有(200)取向率为55.4％、(222)取向率为20.4％的晶体组织、平均晶粒尺寸为65.3μm、晶粒尺寸的变动为16.2μm的钽溅射靶。使用该溅射靶实施溅射，结果，溅射速率良好、为/秒，能够使溅射效率提高。另外，放电电压为636.6V，放电电压变动为9.6V，放电异常发生率良好、为9.6％。在表1中示出该结果。
(实施例7)
在实施例7中，使用轧辊直径500mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度10m/分钟、压下率90％的条件下进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在1400℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，能够得到具有(200)取向率为63.9％、(222)取向率为16.8％的晶体组织、平均晶粒尺寸为146.5μm、晶粒尺寸的变动为23.2μm的钽溅射靶。使用该溅射靶实施溅射，结果，溅射速率良好、为/秒，能够使溅射效率提高。另外，放电电压为628.5V，放电电压变动为11.3V，放电异常发生率良好、为7.1％。在表1中示出该结果。
(实施例8)
在实施例8中，使用轧辊直径500mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度20m/分钟、压下率82％的条件下进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在900℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，能够得到具有(200)取向率为69.8％、(222)取向率为12.1％的晶体组织、平均晶粒尺寸为74.8μm、晶粒尺寸的变动为19.4μm的钽溅射靶。使用该溅射靶实施溅射，结果，溅射速率良好、为/秒，能够使溅射效率提高。另外，放电电压为629.1V，放电电压变动为12.1V，放电异常发生率良好、为5.6％。在表1中示出该结果。
(比较例1)
在比较例1中，使用轧辊直径650mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度20m/分钟、压下率80％的条件下进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在800℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，得到具有(200)取向率为77.2％、(222)取向率为9.6％的晶体组织、平均晶粒尺寸为59.4μm、晶粒尺寸的变动为10.2μm的钽溅射靶。使用该溅射靶实施溅射，结果，放电电压为619.5V，放电电压变动为13.8V，放电异常发生率良好、为9.4％，但溅射速率差、为/秒，成为使生产能力降低的原因。同样地在表1中示出该结果。
(比较例2)
在比较例2中，使用轧辊直径500mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度15m/分钟、压下率80％的条件下进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在800℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，得到具有(200)取向率为78.7％、(222)取向率为8.3％的晶体组织、平均晶粒尺寸为66.0μm、晶粒尺寸的变动为11.8μm的钽溅射靶。使用该溅射靶实施溅射，结果，放电电压为618.7V，放电电压变动为14.8V，放电异常发生率良好、为9.1％，但溅射速率差、为/秒，成为使生产能力降低的原因。同样地在表1中示出该结果。
(比较例3)
在比较例3中，使用轧辊直径400mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度10m/分钟、压下率78％的条件下进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在1100℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，得到具有(200)取向率为85.3％、(222)取向率为8.0％的晶体组织、平均晶粒尺寸为122.8μm、晶粒尺寸的变动为19.2μm的钽溅射靶。使用该溅射靶实施溅射，结果，放电电压为615.2V，放电电压变动为12.9V，放电异常发生率良好、为9.7％，但溅射速率差、为/秒，成为使生产能力降低的原因。同样地在表1中示出该结果。
(比较例4)
在比较例4中，使用轧辊直径400mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度10m/分钟、压下率75％的条件下进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在1200℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，得到具有(200)取向率为87.5％、(222)取向率为6.8％的晶体组织、平均晶粒尺寸为133.4μm、晶粒尺寸的变动为23.7μm的钽溅射靶。使用该溅射靶实施溅射，结果，放电电压为616.8V，放电电压变动为17.5V，放电异常发生率良好、为5.5％，但溅射速率差、为/秒，成为使生产能力降低的原因。同样地在表1中示出该结果。
(比较例5)
在比较例5中，使用轧辊直径650mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度20m/分钟、压下率95％的条件下进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在700℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。通过以上的工序，能够得到具有(200)取向率为47.2％、(222)取向率为33.4％的晶体组织、平均晶粒尺寸为36.8μm、晶粒尺寸的变动为20.4μm的钽溅射靶。
使用该溅射靶实施溅射，结果，溅射速率良好、为/秒，能够使溅射效率提高。但是，放电电压为652.1V，放电电压变动为33.3V，放电异常发生率不良、为15.5％。在表1中示出该结果。
(比较例6)
在比较例6中，使用轧辊直径500mm的轧辊，将得到的靶材在轧制速度20m/分钟、压下率65％的条件下进行冷轧而制成厚度24mm、直径300mmφ，并将其在1100℃的温度下进行热处理。再次，将其以压下率67％进行冷轧而制成厚度8mm、直径520mmφ，并将其在1000℃的温度下进行热处理。之后，将表面切削、抛光而制成靶。
通过以上的工序，能够得到具有(200)取向率为60.7％、(222)取向率为16.9％的晶体组织、平均晶粒尺寸为167.2μm、晶粒尺寸的变动为30.2μm的钽溅射靶。
使用该溅射靶实施溅射，结果，溅射速率良好、为/秒，能够使溅射效率提高。但是，放电电压为646.9V，放电电压变动为24.2V，放电异常发生率不良、为18.5％。在表1中示出该结果。
如以上的实施例和比较例所示，处于本申请发明的条件的范围内的溅射靶的溅射速率快，能够使生产能力提高。另外，在图1中示出实施例和比较例中的晶体取向与溅射速率的关系。如图1所示，可知：随着(200)面的取向率降低，并且随着(222)面的取向率增高，溅射速率变快。
此外，本申请发明通过控制靶的溅射面中的晶粒尺寸，能够降低钽靶的放电电压，使得易于产生等离子体，并且能够使等离子体的稳定性提高。
产业实用性
本发明提供钽溅射靶，并且具有下述优良效果：通过控制靶的溅射面中的晶体取向，能够加快溅射速率，由此能够在短时间内形成需要的膜厚，能够提高生产能力，此外，能够降低钽靶的放电电压，使得易于产生等离子体，并且能够使等离子体的稳定性提高，因此，本发明的钽溅射靶特别是可用于形成包含能够有效地防止由活跃的Cu的扩散导致的布线周围的污染的Ta膜或TaN膜等扩散阻挡层。

Claims (11)

1.一种钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，(200)面的取向率为70％以下、且(222)面的取向率为10％以上，并且，平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下、且晶粒尺寸的变动为30μm以下。
2.如权利要求1所述的钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，(200)面的取向率为60％以下、且(222)面的取向率为20％以上，并且，平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下、且晶粒尺寸的变动为30μm以下。
3.如权利要求1所述的钽溅射靶，其特征在于，在钽溅射靶的溅射面中，(200)面的取向率为50％以下、且(222)面的取向率为30％以上，并且，平均晶粒尺寸为50μm以上且150μm以下、且晶粒尺寸的变动为30μm以下。
4.一种扩散阻挡层用薄膜，其通过使用权利要求1～3中任一项所述的溅射靶而形成。
5.一种半导体器件，其使用了权利要求4所述的扩散阻挡层用薄膜。
6.如权利要求1～3中任一项所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，对经熔炼铸造的钽锭进行锻造和再结晶退火，然后进行轧制和热处理。
7.如权利要求6所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，使用轧辊直径500mm以上的轧辊，在轧制速度10m/分钟以上、压下率大于80％的条件下进行冷轧。
8.如权利要求6所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，重复进行2次以上轧制和热处理，并使用轧辊直径500mm以上的轧辊，在轧制速度10m/分钟以上、压下率60％以上的条件下进行冷轧。
9.如权利要求6～8中任一项所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，在温度900℃～1400℃下进行热处理。
10.如权利要求6～9中任一项所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，重复进行2次以上锻造和再结晶退火。
11.如权利要求6～10中任一项所述的钽溅射靶的制造方法，其特征在于，在轧制和热处理后，通过切削、抛光进行表面精加工。
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