JP2000323432A - スパッタターゲット、配線膜および電子部品 - Google Patents
スパッタターゲット、配線膜および電子部品Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｃｕ配線のバリア層などとして用いられるＴ
ａＮ膜において、面内均一性を例えば5%以下とすること
が望まれており、そのようなＴａＮ膜を再現性よく得る
ことを可能にしたスパッタターゲットが求められてい
る。 【解決手段】 0.1〜2at%の範囲の窒素を含有する高純
度Ｔａおよび高純度ＴａＮ、あるいは高純度ＴａＮから
なるスパッタターゲットである。スパッタターゲット中
の窒素含有量のバラツキは、ターゲット全体として±30
% 以内とされている。ターゲット中の窒素は、Ｔａ中に
固溶した状態であってもよいし、あるいはＴａＮとして
存在させてもよく、またこれらの混相状態であってもよ
い。配線膜はこのようなスパッタターゲットを用いて成
膜したＴａＮ膜を具備し、具体的にはＴａＮ膜からなる
バリア層とその上に形成されたＣｕ膜とを有する。
ａＮ膜において、面内均一性を例えば5%以下とすること
が望まれており、そのようなＴａＮ膜を再現性よく得る
ことを可能にしたスパッタターゲットが求められてい
る。 【解決手段】 0.1〜2at%の範囲の窒素を含有する高純
度Ｔａおよび高純度ＴａＮ、あるいは高純度ＴａＮから
なるスパッタターゲットである。スパッタターゲット中
の窒素含有量のバラツキは、ターゲット全体として±30
% 以内とされている。ターゲット中の窒素は、Ｔａ中に
固溶した状態であってもよいし、あるいはＴａＮとして
存在させてもよく、またこれらの混相状態であってもよ
い。配線膜はこのようなスパッタターゲットを用いて成
膜したＴａＮ膜を具備し、具体的にはＴａＮ膜からなる
バリア層とその上に形成されたＣｕ膜とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｃｕ配線のバリア
材などの形成に好適なスパッタターゲットと、それを用
いた配線膜および電子部品に関する。
材などの形成に好適なスパッタターゲットと、それを用
いた配線膜および電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩに代表される半導体工業は
急速に進捗しつつある。高速ロジックなどの半導体素子
においては、高集積化、高信頼性化、高機能化が進むに
つれて、微細加工技術に要求される精度も益々高まって
きている。このような集積回路の高密度化や高速化など
に伴って、ＡｌやＣｕを主成分として形成される金属配
線の幅は 1/4μm 以下になりつつある。
急速に進捗しつつある。高速ロジックなどの半導体素子
においては、高集積化、高信頼性化、高機能化が進むに
つれて、微細加工技術に要求される精度も益々高まって
きている。このような集積回路の高密度化や高速化など
に伴って、ＡｌやＣｕを主成分として形成される金属配
線の幅は 1/4μm 以下になりつつある。
【０００３】一方、集積回路を高速で動作させるために
は、Ａｌ配線やＣｕ配線の抵抗を低減することが必須と
なる。従来の配線構造では、配線の高さを厚くすること
で配線抵抗を低減することが一般的であった。しかし、
さらなる高集積化・高密度化された半導体デバイスなど
では、これまでの積層構造を用いた際に配線上に形成さ
れる絶縁膜のカバレッジ性が悪くなり、当然歩留まりも
低下するため、デバイスの配線技術そのものを改良する
ことが求められている。
は、Ａｌ配線やＣｕ配線の抵抗を低減することが必須と
なる。従来の配線構造では、配線の高さを厚くすること
で配線抵抗を低減することが一般的であった。しかし、
さらなる高集積化・高密度化された半導体デバイスなど
では、これまでの積層構造を用いた際に配線上に形成さ
れる絶縁膜のカバレッジ性が悪くなり、当然歩留まりも
低下するため、デバイスの配線技術そのものを改良する
ことが求められている。
【０００４】そこで、従来の配線技術とは異なる、デュ
アルダマシン（ＤＤ）配線技術を適用することが検討さ
れている。ＤＤ技術とは、予め下地膜に形成した配線溝
上に、配線材となるＡｌやＣｕを主成分とする金属をス
パッタリング法やＣＶＤ法などを用いて成膜し、熱処理
（リフロー）によって溝へ流し込み、ＣＭＰ(Chemical
Mechanical Polishing) 法などにより余剰の配線金属を
除去する技術である。
アルダマシン（ＤＤ）配線技術を適用することが検討さ
れている。ＤＤ技術とは、予め下地膜に形成した配線溝
上に、配線材となるＡｌやＣｕを主成分とする金属をス
パッタリング法やＣＶＤ法などを用いて成膜し、熱処理
（リフロー）によって溝へ流し込み、ＣＭＰ(Chemical
Mechanical Polishing) 法などにより余剰の配線金属を
除去する技術である。
【０００５】上述したような半導体デバイスなどに用い
られる配線材料としては、抵抗率がＡｌに比べて低いＣ
ｕが主流となりつつあり、ロジックなどの半導体デバイ
スではおおよそＣｕ配線が使用されている。Ｃｕ配線が
有利な点としては、Ａｌ配線に比べて耐エレクトロマイ
グレーション性に優れていることも挙げられる。しかし
一方で、ＣｕやＡｕ、Ｆｅといった金属は、シリコン内
を格子拡散することから拡散速度が速く、シリコン内に
入ると少数キャリアの寿命を短くすることが懸念されて
いる。
られる配線材料としては、抵抗率がＡｌに比べて低いＣ
ｕが主流となりつつあり、ロジックなどの半導体デバイ
スではおおよそＣｕ配線が使用されている。Ｃｕ配線が
有利な点としては、Ａｌ配線に比べて耐エレクトロマイ
グレーション性に優れていることも挙げられる。しかし
一方で、ＣｕやＡｕ、Ｆｅといった金属は、シリコン内
を格子拡散することから拡散速度が速く、シリコン内に
入ると少数キャリアの寿命を短くすることが懸念されて
いる。
【０００６】このようなことから、Ｃｕ配線を適用する
場合には、ＣｕのＳｉ中への拡散防止を目的としたバリ
アメタル層を設けることが必須である。ここで、半導体
素子用のバリアメタルとしてはＴｉＮが使用されてきた
が、最近Ｃｕ配線用のバリア材料としてＴａＮが提案さ
れ、ＣｕのＳｉ中への拡散防止に対してはＴａＮが有効
であることが明らかとなりつつある。
場合には、ＣｕのＳｉ中への拡散防止を目的としたバリ
アメタル層を設けることが必須である。ここで、半導体
素子用のバリアメタルとしてはＴｉＮが使用されてきた
が、最近Ｃｕ配線用のバリア材料としてＴａＮが提案さ
れ、ＣｕのＳｉ中への拡散防止に対してはＴａＮが有効
であることが明らかとなりつつある。
【０００７】そこで、Ｃｕ配線用のバリア層にはＴａＮ
を適用する方向に進んでいる。このようなバリア層とし
てのＴａＮ膜の形成方法としては、従来のＴｉＮ膜と同
様に、Ｔａターゲットを用いたＡｒとＮ2 の混合ガスに
よる化相スパッタ、すなわちＡｒと共にＮ2 + イオンで
Ｔａターゲット表面を衝撃し、ＴａとＮ2 イオンの化合
物（ＴａＮ）として飛翔させる化学スパッタリングが主
に適用されている。
を適用する方向に進んでいる。このようなバリア層とし
てのＴａＮ膜の形成方法としては、従来のＴｉＮ膜と同
様に、Ｔａターゲットを用いたＡｒとＮ2 の混合ガスに
よる化相スパッタ、すなわちＡｒと共にＮ2 + イオンで
Ｔａターゲット表面を衝撃し、ＴａとＮ2 イオンの化合
物（ＴａＮ）として飛翔させる化学スパッタリングが主
に適用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｔａターゲットを用いた化相スパッタで得られるＴａＮ
膜では、上述したようなＤＤ配線を適用して、その際の
配線溝のアスペクト比も1/4以上になることが予想され
る次世代のロジックなどに求められる膜の均質性を満足
させることが非常に困難な状況にあり、既に限界となり
つつある。
Ｔａターゲットを用いた化相スパッタで得られるＴａＮ
膜では、上述したようなＤＤ配線を適用して、その際の
配線溝のアスペクト比も1/4以上になることが予想され
る次世代のロジックなどに求められる膜の均質性を満足
させることが非常に困難な状況にあり、既に限界となり
つつある。
【０００９】例えば、 8インチサイズのＳｉウエハで膜
の面内均一性を5%以下に制御することが求められている
が、従来のＴａターゲットを用いた化相スパッタでは、
そのような条件を満足するＴａＮ膜を再現性よく得るこ
とはできない。
の面内均一性を5%以下に制御することが求められている
が、従来のＴａターゲットを用いた化相スパッタでは、
そのような条件を満足するＴａＮ膜を再現性よく得るこ
とはできない。
【００１０】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、半導体素子のバリア層などとして用い
られるＴａＮ膜の面内均一性を例えば5%以下に再現性よ
く低減することを可能にしたスパッタターゲットを提供
することを目的としており、またそのようなスパッタタ
ーゲットを用いることによって、次世代のロジックなど
に求められる高精細および高信頼性を満足する配線膜、
およびそのような配線膜を用いた電子部品を提供するこ
とを目的としている。
なされたもので、半導体素子のバリア層などとして用い
られるＴａＮ膜の面内均一性を例えば5%以下に再現性よ
く低減することを可能にしたスパッタターゲットを提供
することを目的としており、またそのようなスパッタタ
ーゲットを用いることによって、次世代のロジックなど
に求められる高精細および高信頼性を満足する配線膜、
およびそのような配線膜を用いた電子部品を提供するこ
とを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために、従来のＴａＮ膜について調査した結
果、ウエハ上に形成されたＴａＮ膜の抵抗率に大きな差
が生じていることが判明した。そこで、抵抗率が大きく
異なる部位についてＸＲＤ解析を行った結果、抵抗率が
低い部位ではＴａＮが形成されておらず、Ｔａが存在し
ていることが判明した。また、抵抗率が低い部位と他の
部位の膜厚を調べたところ、5%以上の差が生じていた。
解決するために、従来のＴａＮ膜について調査した結
果、ウエハ上に形成されたＴａＮ膜の抵抗率に大きな差
が生じていることが判明した。そこで、抵抗率が大きく
異なる部位についてＸＲＤ解析を行った結果、抵抗率が
低い部位ではＴａＮが形成されておらず、Ｔａが存在し
ていることが判明した。また、抵抗率が低い部位と他の
部位の膜厚を調べたところ、5%以上の差が生じていた。
【００１２】これらの原因は、スパッタ装置のチャンバ
内のＮ2 量の分布に、ガス導入口とガス出口とで大きな
差が生じているため、Ａｒのみによるスパッタで形成さ
れた部分がウエハ上に存在し、結果的に膜中に取り込ま
れるＮ2 量にバラツキが生じることにあることが判明し
た。このような点に対して、予めＴａターゲット中に適
当量の窒素を含有させておくことによって、従来達成す
ることができなかったＴａＮ膜の面内均一性が実現可能
であることを見出した。
内のＮ2 量の分布に、ガス導入口とガス出口とで大きな
差が生じているため、Ａｒのみによるスパッタで形成さ
れた部分がウエハ上に存在し、結果的に膜中に取り込ま
れるＮ2 量にバラツキが生じることにあることが判明し
た。このような点に対して、予めＴａターゲット中に適
当量の窒素を含有させておくことによって、従来達成す
ることができなかったＴａＮ膜の面内均一性が実現可能
であることを見出した。
【００１３】本発明はこのような知見に基づいて成され
たものであり、本発明のスパッタターゲットは、請求項
１に記載したように、 0.1〜2at%の範囲の窒素を含有す
る高純度Ｔａおよび高純度ＴａＮ、あるいは高純度Ｔａ
Ｎからなることを特徴としている（以下、総称してＴａ
と言う）。本発明のスパッタターゲットは、さらに請求
項２に記載したように、ターゲット全体の前記窒素の含
有量のバラツキが±30% 以内であることを特徴としてい
る。
たものであり、本発明のスパッタターゲットは、請求項
１に記載したように、 0.1〜2at%の範囲の窒素を含有す
る高純度Ｔａおよび高純度ＴａＮ、あるいは高純度Ｔａ
Ｎからなることを特徴としている（以下、総称してＴａ
と言う）。本発明のスパッタターゲットは、さらに請求
項２に記載したように、ターゲット全体の前記窒素の含
有量のバラツキが±30% 以内であることを特徴としてい
る。
【００１４】本発明のスパッタターゲットにおいて、タ
ーゲット中の窒素は請求項３に記載したように、Ｔａ中
に固溶した状態であってもよいし、あるいはＴａＮとし
て存在させてもよく、またこれらの混相状態であっても
よい。
ーゲット中の窒素は請求項３に記載したように、Ｔａ中
に固溶した状態であってもよいし、あるいはＴａＮとし
て存在させてもよく、またこれらの混相状態であっても
よい。
【００１５】本発明のスパッタターゲットは、例えば請
求項４に記載したように、バッキングプレートと接合し
て用いられる。この際のスパッタターゲットとバッキン
グプレートとの接合には、請求項５に記載したソルダー
接合、あるいは請求項６に記載した拡散接合などが用い
られる。
求項４に記載したように、バッキングプレートと接合し
て用いられる。この際のスパッタターゲットとバッキン
グプレートとの接合には、請求項５に記載したソルダー
接合、あるいは請求項６に記載した拡散接合などが用い
られる。
【００１６】本発明の配線膜は、請求項７に記載したよ
うに、上記した本発明のスパッタターゲットを用いて成
膜してなるＴａＮ膜を具備することを特徴としている。
本発明の配線膜において、例えば請求項８に記載したよ
うに、ＴａＮ膜はＣｕ膜に対するバリア材として用いら
れる。
うに、上記した本発明のスパッタターゲットを用いて成
膜してなるＴａＮ膜を具備することを特徴としている。
本発明の配線膜において、例えば請求項８に記載したよ
うに、ＴａＮ膜はＣｕ膜に対するバリア材として用いら
れる。
【００１７】本発明の電子部品は、請求項９に記載した
ように、上記した本発明の配線膜を有することを特徴と
している。本発明の電子部品において、前記配線膜は例
えば請求項１０に記載したように、ＴａＮ膜とその上に
存在するＣｕ膜とを有することを特徴としている。本発
明の電子部品は、請求項１１に記載したように、例えば
半導体素子である。
ように、上記した本発明の配線膜を有することを特徴と
している。本発明の電子部品において、前記配線膜は例
えば請求項１０に記載したように、ＴａＮ膜とその上に
存在するＣｕ膜とを有することを特徴としている。本発
明の電子部品は、請求項１１に記載したように、例えば
半導体素子である。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
態について説明する。
【００１９】本発明のスパッタターゲットは、 0.1〜2a
t%の範囲の窒素を含有する高純度Ｔａと高純度ＴａＮ、
あるいは高純度ＴａＮ（以下、総称して高純度Ｔａと言
う）からなるものである。ここで、Ｔａターゲットに含
まれる窒素の存在形態は特に限定されるものではなく、
Ｔａ中に固溶した状態であってもよいし、またＴａＮと
して存在していてもよい。また、一部はＴａ中に固溶し
た状態で存在し、他はＴａＮとして存在していてもよ
い。
t%の範囲の窒素を含有する高純度Ｔａと高純度ＴａＮ、
あるいは高純度ＴａＮ（以下、総称して高純度Ｔａと言
う）からなるものである。ここで、Ｔａターゲットに含
まれる窒素の存在形態は特に限定されるものではなく、
Ｔａ中に固溶した状態であってもよいし、またＴａＮと
して存在していてもよい。また、一部はＴａ中に固溶し
た状態で存在し、他はＴａＮとして存在していてもよ
い。
【００２０】このように、適当量の窒素を含有する高純
度Ｔａからなるスパッタターゲットト（Ｔａターゲッ
ト）を用いて、ＴａＮ膜をスパッタ成膜することによっ
て、チャンバ内のＮ2 量の分布に差が生じていたとして
も、得られるスパッタ膜中の窒素量にバラツキが生じる
ことを抑制することができる。言い換えると、Ｔａター
ゲットを用いた化相スパッタによって、均一にＴａＮを
形成することができる。そして、ＴａＮ膜中の窒素量分
布を均一化することによって、膜特性や膜厚の面内均一
性を大幅に高めることが可能となる。
度Ｔａからなるスパッタターゲットト（Ｔａターゲッ
ト）を用いて、ＴａＮ膜をスパッタ成膜することによっ
て、チャンバ内のＮ2 量の分布に差が生じていたとして
も、得られるスパッタ膜中の窒素量にバラツキが生じる
ことを抑制することができる。言い換えると、Ｔａター
ゲットを用いた化相スパッタによって、均一にＴａＮを
形成することができる。そして、ＴａＮ膜中の窒素量分
布を均一化することによって、膜特性や膜厚の面内均一
性を大幅に高めることが可能となる。
【００２１】本発明のＴａターゲット中に含有させる窒
素量は、上述したように 0.1〜2at%の範囲とする。Ｔａ
ターゲット中の窒素含有が0.1at%未満であると、それを
用いてスパッタ成膜したＴａＮ膜中の窒素量分布を均一
化する効果が十分に得られない。一方、Ｔａターゲット
中の窒素含有が2at%を超えると、Ｃｕ系配線とのバリア
効果は向上するが、配線を形成した際にＣｕ／ＴａＮの
抵抗率が極めて高くなり、高速ロジックなどの配線規格
から大きく外れることになる。
素量は、上述したように 0.1〜2at%の範囲とする。Ｔａ
ターゲット中の窒素含有が0.1at%未満であると、それを
用いてスパッタ成膜したＴａＮ膜中の窒素量分布を均一
化する効果が十分に得られない。一方、Ｔａターゲット
中の窒素含有が2at%を超えると、Ｃｕ系配線とのバリア
効果は向上するが、配線を形成した際にＣｕ／ＴａＮの
抵抗率が極めて高くなり、高速ロジックなどの配線規格
から大きく外れることになる。
【００２２】このように、Ｔａターゲット中の窒素含有
量を 0.1〜2at%の範囲に制御することによって、化相ス
パッタによりＴａＮを均質に形成することができ、さら
に得られるＴａＮ膜の膜特性や膜厚の面内均一性を、再
現性よく例えば5%以下と低減することが可能となる。Ｔ
ａターゲット中の窒素含有量は 0.5〜1at%の範囲とする
ことがさらに好ましい。
量を 0.1〜2at%の範囲に制御することによって、化相ス
パッタによりＴａＮを均質に形成することができ、さら
に得られるＴａＮ膜の膜特性や膜厚の面内均一性を、再
現性よく例えば5%以下と低減することが可能となる。Ｔ
ａターゲット中の窒素含有量は 0.5〜1at%の範囲とする
ことがさらに好ましい。
【００２３】また、本発明のスパッタターゲット中の窒
素含有量のバラツキは、ターゲット全体として±30% 以
内とすることが好ましい。このように、ターゲット全体
の窒素含有量のバラツキを低く抑えることによって、そ
れを用いて形成したＴａＮ膜全体として膜特性などを向
上させることができる。Ｔａターゲット中の窒素含有量
のバラツキは、±15% 以内とすることがさらに好まし
い。
素含有量のバラツキは、ターゲット全体として±30% 以
内とすることが好ましい。このように、ターゲット全体
の窒素含有量のバラツキを低く抑えることによって、そ
れを用いて形成したＴａＮ膜全体として膜特性などを向
上させることができる。Ｔａターゲット中の窒素含有量
のバラツキは、±15% 以内とすることがさらに好まし
い。
【００２４】すなわち、Ｔａターゲット全体としての窒
素含有量のバラツキが±30% の範囲を超えると、それを
用いて形成したＴａＮ膜を使用した半導体デバイスなど
の均一性に悪影響を及ぼすことになる。現在の半導体デ
バイスは 8インチＳｉウエハから数万個単位で生産され
るため、Ｔａターゲット内の窒素含有量のバラツキがそ
のままＳｉウエハの配線膜に影響を及ぼし、各半導体デ
バイスの信頼性にバラツキを生じさせる結果となる。例
えば、Ｓｉウエハの端部から生産したデバイスは信頼性
が良好であるが、中央から生産したデバイスは信頼性が
低いといった問題が発生してしまう。
素含有量のバラツキが±30% の範囲を超えると、それを
用いて形成したＴａＮ膜を使用した半導体デバイスなど
の均一性に悪影響を及ぼすことになる。現在の半導体デ
バイスは 8インチＳｉウエハから数万個単位で生産され
るため、Ｔａターゲット内の窒素含有量のバラツキがそ
のままＳｉウエハの配線膜に影響を及ぼし、各半導体デ
バイスの信頼性にバラツキを生じさせる結果となる。例
えば、Ｓｉウエハの端部から生産したデバイスは信頼性
が良好であるが、中央から生産したデバイスは信頼性が
低いといった問題が発生してしまう。
【００２５】なお、本発明のスパッタターゲットは、上
述した範囲の窒素を含有する高純度Ｔａにより構成され
るものであるが、例えば一般的な高純度金属材のレベル
程度であれば多少の不純物元素を含んでいてもよい。た
だし、例えば配線抵抗の低減などを図る上で不純物元素
量は低減することが好ましい。
述した範囲の窒素を含有する高純度Ｔａにより構成され
るものであるが、例えば一般的な高純度金属材のレベル
程度であれば多少の不純物元素を含んでいてもよい。た
だし、例えば配線抵抗の低減などを図る上で不純物元素
量は低減することが好ましい。
【００２６】本発明のスパッタターゲットは、例えば以
下のようにして作製される。
下のようにして作製される。
【００２７】例えば、所定量の窒素を含有する純度2N程
度のＴａ粉末を用いて、ＨＩＰ法やホットプレス法（Ｈ
Ｐ法）などの公知の焼結法を適用して焼結体を作製す
る。焼結雰囲気はＮ2 雰囲気とすることが好ましい。焼
結体のサイズは直径 100〜 400mm程度とすることが好ま
しい。
度のＴａ粉末を用いて、ＨＩＰ法やホットプレス法（Ｈ
Ｐ法）などの公知の焼結法を適用して焼結体を作製す
る。焼結雰囲気はＮ2 雰囲気とすることが好ましい。焼
結体のサイズは直径 100〜 400mm程度とすることが好ま
しい。
【００２８】ここで、所定量の窒素を含有するＴａ粉末
（ＴａＮ粉末）は、例えばＮ2 雰囲気中で熱処理した
り、ＮＨ3 ＋Ｈ2 雰囲気中で熱処理することにより得る
ことができる。また、窒素含有量の制御は、高純度Ｔａ
粉末と高純度ＴａＮ粉末との混合粉末を出発原料として
用い、この混合比を適宜調整することによって実施して
もよい。
（ＴａＮ粉末）は、例えばＮ2 雰囲気中で熱処理した
り、ＮＨ3 ＋Ｈ2 雰囲気中で熱処理することにより得る
ことができる。また、窒素含有量の制御は、高純度Ｔａ
粉末と高純度ＴａＮ粉末との混合粉末を出発原料として
用い、この混合比を適宜調整することによって実施して
もよい。
【００２９】次に、上記した焼結体に対して再度真空中
で 500〜1300℃程度の温度で熱処理を施す。この熱処理
によって、ターゲット内の窒素含有量のバラツキを±30
% 以内に抑制する。このようにして得られる窒素含有の
高純度Ｔａ素材を機械加工し、例えばＣｕやＡｌからな
るバッキングプレートと接合する。
で 500〜1300℃程度の温度で熱処理を施す。この熱処理
によって、ターゲット内の窒素含有量のバラツキを±30
% 以内に抑制する。このようにして得られる窒素含有の
高純度Ｔａ素材を機械加工し、例えばＣｕやＡｌからな
るバッキングプレートと接合する。
【００３０】ここで、バッキングプレートとの接合に
は、例えばソルダー接合や拡散接合を適用する。拡散接
合を適用する場合には、接合時の温度を 600℃以下とす
ることが好ましい。これはバッキングプレートの塑性変
形を防止するためである。ここで得られた素材を所定サ
イズに機械加工することによって、本発明のスパッタリ
ングターゲットが得られる。
は、例えばソルダー接合や拡散接合を適用する。拡散接
合を適用する場合には、接合時の温度を 600℃以下とす
ることが好ましい。これはバッキングプレートの塑性変
形を防止するためである。ここで得られた素材を所定サ
イズに機械加工することによって、本発明のスパッタリ
ングターゲットが得られる。
【００３１】本発明の配線膜は、前述した本発明のスパ
ッタターゲットを用いて、例えばＡｒとＮ2 の混合ガス
による化相スパッタにより成膜してなるＴａＮ膜を具備
するものである。このようにして得られるＴａＮ膜は膜
特性や膜厚の均一性に優れ、例えば膜面内の均一性を5%
以下とすることができる。
ッタターゲットを用いて、例えばＡｒとＮ2 の混合ガス
による化相スパッタにより成膜してなるＴａＮ膜を具備
するものである。このようにして得られるＴａＮ膜は膜
特性や膜厚の均一性に優れ、例えば膜面内の均一性を5%
以下とすることができる。
【００３２】このようなＴａＮ膜は、例えばＣｕ配線
（Ｃｕ膜またはＣｕ合金膜）のバリア材に好適であり、
本発明の配線膜は例えば上記したＴａＮ膜上にＣｕ膜を
存在させて構成されるものである。このような配線膜
は、例えばＤＤ配線技術を適用する際に、配線膜に求め
られる均質性を十分に満足するものである。
（Ｃｕ膜またはＣｕ合金膜）のバリア材に好適であり、
本発明の配線膜は例えば上記したＴａＮ膜上にＣｕ膜を
存在させて構成されるものである。このような配線膜
は、例えばＤＤ配線技術を適用する際に、配線膜に求め
られる均質性を十分に満足するものである。
【００３３】上記した本発明の配線膜は、半導体素子に
代表される各種の電子部品に使用することができる。具
体的には、本発明の配線膜を用いたＵＬＳＩやＶＬＳＩ
などの半導体素子、さらにはＳＡＷデバイスやＴＰＨな
どの電子部品が挙げられる。本発明の電子部品は、この
ような半導体素子、ＳＡＷデバイス、ＴＰＨなどを含む
ものである。
代表される各種の電子部品に使用することができる。具
体的には、本発明の配線膜を用いたＵＬＳＩやＶＬＳＩ
などの半導体素子、さらにはＳＡＷデバイスやＴＰＨな
どの電子部品が挙げられる。本発明の電子部品は、この
ような半導体素子、ＳＡＷデバイス、ＴＰＨなどを含む
ものである。
【００３４】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について述べる。
価結果について述べる。
【００３５】実施例１ まず、窒素含有量を変化させた 6種類のＴａ粉末を用意
し、これらをそれぞれボールミルで24時間混合した後、
ホットプレス（ＨＰ）法によりそれぞれ焼結体を作製し
た。ＨＰ処理条件は、温度1200℃、保持時間 5時間、面
圧 25MPaとした。これら各焼結体に1200℃×120minの条
件で熱処理を施した。
し、これらをそれぞれボールミルで24時間混合した後、
ホットプレス（ＨＰ）法によりそれぞれ焼結体を作製し
た。ＨＰ処理条件は、温度1200℃、保持時間 5時間、面
圧 25MPaとした。これら各焼結体に1200℃×120minの条
件で熱処理を施した。
【００３６】次いで、各焼結体を機械加工により直径 3
20mm×厚さ10mmに加工して、窒素含有量が異なる 6種類
のＴａ材を作製した。この後、これら各Ｔａ材をＣｕバ
ッキングプレートとソルダー接合して、 6種類のＴａス
パッタターゲットを得た。なお、窒素含有量について
は、通常使用されているＩＣＰ（原子発光分光分析）に
よって分析した。
20mm×厚さ10mmに加工して、窒素含有量が異なる 6種類
のＴａ材を作製した。この後、これら各Ｔａ材をＣｕバ
ッキングプレートとソルダー接合して、 6種類のＴａス
パッタターゲットを得た。なお、窒素含有量について
は、通常使用されているＩＣＰ（原子発光分光分析）に
よって分析した。
【００３７】このようにして得た 6種類のＴａスパッタ
ターゲットをそれぞれ用いて、スパッタ方式：ＬＴＳス
パッタ、背圧： 1×10-5Pa、スパッタガス：Ａｒ＋
Ｎ2 、出力ＤＣ：15kW、スパッタ時間：1minの条件下
で、予め配線溝を形成したＳｉウエハ(8インチ）上にＴ
ａＮ膜を成膜し、配線溝内を含めて厚さ 0.5μm のバリ
ア層を形成した。その後、Ｃｕターゲットを用いて、上
記した条件と同様な条件下でスパッタを実施し、厚さ 1
μm 程度のＣｕ膜を形成した。これをリフロー処理によ
って配線溝に充填した後、ＣＭＰによって配線を形成し
た。
ターゲットをそれぞれ用いて、スパッタ方式：ＬＴＳス
パッタ、背圧： 1×10-5Pa、スパッタガス：Ａｒ＋
Ｎ2 、出力ＤＣ：15kW、スパッタ時間：1minの条件下
で、予め配線溝を形成したＳｉウエハ(8インチ）上にＴ
ａＮ膜を成膜し、配線溝内を含めて厚さ 0.5μm のバリ
ア層を形成した。その後、Ｃｕターゲットを用いて、上
記した条件と同様な条件下でスパッタを実施し、厚さ 1
μm 程度のＣｕ膜を形成した。これをリフロー処理によ
って配線溝に充填した後、ＣＭＰによって配線を形成し
た。
【００３８】これらの配線について、各バリア層の膜厚
の面内均一性を測定した。その結果をＴａターゲット中
の窒素含有量およびそのバラツキと共に表１に示す。
の面内均一性を測定した。その結果をＴａターゲット中
の窒素含有量およびそのバラツキと共に表１に示す。
【００３９】
【表１】 表１から明らかなように、試料1 〜4 の本発明の窒素含
有Ｔａターゲットを用いて成膜したＴａＮ膜からなるバ
リア層は、膜の均一性に優れ、窒素含有量が本発明の範
囲を外れる試料5 〜6 のＴａターゲットを用いて成膜し
たＴａＮ膜と比べて、膜の均一性を5%以下と向上させる
ことが可能であることが判明した。このようなＴａＮバ
リア層を有する配線膜を適用することによって、製品歩
留まりも大幅に向上させることが可能となる。
有Ｔａターゲットを用いて成膜したＴａＮ膜からなるバ
リア層は、膜の均一性に優れ、窒素含有量が本発明の範
囲を外れる試料5 〜6 のＴａターゲットを用いて成膜し
たＴａＮ膜と比べて、膜の均一性を5%以下と向上させる
ことが可能であることが判明した。このようなＴａＮバ
リア層を有する配線膜を適用することによって、製品歩
留まりも大幅に向上させることが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒素含有
Ｔａスパッタターゲットによれば、膜特性や膜厚の均一
性に優れるＴａＮ膜を得ることができる。従って、この
ようなスパッタターゲットを用いて成膜したＴａＮ膜を
有する本発明の配線膜、およびそれを用いた電子部品に
よれば、信頼性や製品歩留まりを大幅に向上させること
が可能となる。
Ｔａスパッタターゲットによれば、膜特性や膜厚の均一
性に優れるＴａＮ膜を得ることができる。従って、この
ようなスパッタターゲットを用いて成膜したＴａＮ膜を
有する本発明の配線膜、およびそれを用いた電子部品に
よれば、信頼性や製品歩留まりを大幅に向上させること
が可能となる。
【００４１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤岡 直美 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 石上 隆 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 高阪 泰郎 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4K029 BA08 BA58 BB02 BD02 DC05 DC22 DC24 4M104 BB32 DD40 HH20
Claims (11)
- 【請求項１】 0.1〜2at%の範囲の窒素を含有する高純
度Ｔａおよび高純度ＴａＮ、あるいは高純度ＴａＮから
なることを特徴とするスパッタターゲット。 - 【請求項２】 請求項１記載のスパッタターゲットおい
て、 ターゲット全体の前記窒素の含有量のバラツキが±30%
以内であることを特徴とするスパッタターゲット。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のスパッタ
ターゲットにおいて、 前記窒素は、前記Ｔａ中に固溶した状態およびＴａＮの
少なくとも一方として存在することを特徴とするスパッ
タターゲット。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
記載のスパッタターゲットにおいて、 前記スパッタターゲットはバッキングプレートと接合さ
れていることを特徴とするスパッタターゲット。 - 【請求項５】 請求項４記載のスパッタターゲットにお
いて、 前記スパッタターゲットと前記バッキングプレートと
は、ソルダー接合により接合されていることを特徴とす
るスパッタターゲット。 - 【請求項６】 請求項４記載のスパッタターゲットにお
いて、 前記スパッタターゲットと前記バッキングプレートと
は、拡散接合により接合されていることを特徴とするス
パッタターゲット。 - 【請求項７】 請求項１記載のスパッタターゲットを用
いて成膜してなるＴａＮ膜を具備することを特徴とする
配線膜。 - 【請求項８】 請求項７記載の配線膜において、 前記ＴａＮ膜はＣｕ膜に対するバリア材であることを特
徴とする配線膜。 - 【請求項９】 請求項７記載の配線膜を有することを特
徴とする電子部品。 - 【請求項１０】 請求項９記載の電子部品において、 前記配線膜は、前記ＴａＮ膜と、前記ＴａＮ膜上に存在
するＣｕ膜とを有することを特徴とする電子部品。 - 【請求項１１】 請求項９または請求項１０記載の電子
部品において、 半導体素子であることを特徴とする電子部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13022899A JP5053471B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 配線膜の製造方法と電子部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13022899A JP5053471B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 配線膜の製造方法と電子部品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323432A true JP2000323432A (ja) | 2000-11-24 |
| JP5053471B2 JP5053471B2 (ja) | 2012-10-17 |
Family
ID=15029173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13022899A Expired - Lifetime JP5053471B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 配線膜の製造方法と電子部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5053471B2 (ja) |
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| JP2007073980A (ja) * | 2006-10-30 | 2007-03-22 | Toshiba Corp | 半導体デバイス用ＴａＮ膜とそれを用いた半導体デバイス |
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-
1999
- 1999-05-11 JP JP13022899A patent/JP5053471B2/ja not_active Expired - Lifetime
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