JP2000323433A - 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、膜厚の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】 高純度ＴａＮからなるスパッタターゲッ
トであって、ターゲット表面においてＸ線回折法で測定
された (101)面のピーク強度と (110)面のピーク強度の
比（(101)/(110))が0.49±30% 以内である。ターゲット
表面全体における(101)/(110)ピーク強度比のバラツキ
は±30% 以内とされている。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、膜厚の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】 高純度ＴａＮからなるスパッタターゲッ
トであって、ターゲット表面においてＸ線回折法で測定
された (101)面のピーク強度と (110)面のピーク強度の
比（(101)/(110))が0.49±30% 以内である。ターゲット
表面全体における(101)/(110)ピーク強度比のバラツキ
は±30% 以内とされている。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、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、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
解決するために種々検討した結果、ＴａＮターゲットを
用いることが有効であることを見出した。さらに、Ｔａ
Ｎターゲット表面の結晶方位について調査した結果、タ
ーゲット表面の (101)面のピーク強度と (110)面のピー
ク強度の比（(101)/(110) ピーク強度比）を0.49±30%
以内に制御することによって、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。
解決するために種々検討した結果、ＴａＮターゲットを
用いることが有効であることを見出した。さらに、Ｔａ
Ｎターゲット表面の結晶方位について調査した結果、タ
ーゲット表面の (101)面のピーク強度と (110)面のピー
ク強度の比（(101)/(110) ピーク強度比）を0.49±30%
以内に制御することによって、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。
【００１２】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、高純度ＴａＮからなるスパッタタ
ーゲットであって、ターゲット表面においてＸ線回折法
で測定された (101)面のピーク強度と (110)面のピーク
強度の比（(101)/(110))が0.49±30% 以内であることを
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、高純度ＴａＮからなるスパッタタ
ーゲットであって、ターゲット表面においてＸ線回折法
で測定された (101)面のピーク強度と (110)面のピーク
強度の比（(101)/(110))が0.49±30% 以内であることを
ことを特徴としている。
【００１３】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、前記ターゲット表面全体にお
ける前記 (101)/(110)ピーク強度比のバラツキが±30%
以内であることを特徴としている。
求項２に記載したように、前記ターゲット表面全体にお
ける前記 (101)/(110)ピーク強度比のバラツキが±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は、例えば請
求項３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４に記載したソルダー
接合、あるいは請求項５に記載した拡散接合などが用い
られる。
求項３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４に記載したソルダー
接合、あるいは請求項５に記載した拡散接合などが用い
られる。
【００１５】本発明の配線膜は、請求項６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７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７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。
【００１６】本発明の電子部品は、請求項８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９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１０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９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１０に記載したように、例えば半
導体素子である。
【００１７】
【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。
【００１８】本発明のスパッタターゲットは、高純度Ｔ
ａＮからなるスパッタターゲットであって、ターゲット
表面においてＸ線回折法で測定された (101)面のピーク
強度と (110)面のピーク強度の比((101)/(110)ピーク強
度比) が0.49±30% 以内である。ここで言うピーク強度
比とはＸ線回折法により得られる最大強度の比を指すも
のである。なお、本発明で言うＴａＮ（窒化タンタル）
とは、Ｔａ1 Ｎ1-x（ｘ＝ 0.9〜1.0)である。
ａＮからなるスパッタターゲットであって、ターゲット
表面においてＸ線回折法で測定された (101)面のピーク
強度と (110)面のピーク強度の比((101)/(110)ピーク強
度比) が0.49±30% 以内である。ここで言うピーク強度
比とはＸ線回折法により得られる最大強度の比を指すも
のである。なお、本発明で言うＴａＮ（窒化タンタル）
とは、Ｔａ1 Ｎ1-x（ｘ＝ 0.9〜1.0)である。
【００１９】ここで、ＴａＮターゲットの表面（ターゲ
ット面）において、Ｘ線回折法で測定される結晶方位は
多数存在する。それらの中で、 (101)面と (110)面がス
パッタされて飛翔する原子の放射角が狭いことが判明し
た。そこで、ターゲット面の(101)/(110)ピーク強度比
を変化させた複数のＴａＮターゲットを用いて評価した
結果、ターゲット表面の (101)/(110)ピーク強度比が0.
49±30% 以内であるときに、それを用いて形成したＴａ
Ｎ膜の膜厚分布を大幅に高めることが可能であることを
見出した。
ット面）において、Ｘ線回折法で測定される結晶方位は
多数存在する。それらの中で、 (101)面と (110)面がス
パッタされて飛翔する原子の放射角が狭いことが判明し
た。そこで、ターゲット面の(101)/(110)ピーク強度比
を変化させた複数のＴａＮターゲットを用いて評価した
結果、ターゲット表面の (101)/(110)ピーク強度比が0.
49±30% 以内であるときに、それを用いて形成したＴａ
Ｎ膜の膜厚分布を大幅に高めることが可能であることを
見出した。
【００２０】ＴａＮターゲットの表面において、Ｘ線回
折法で測定された (101)ピーク強度と (110)ピーク強度
の比が0.49±30% 以内である場合には、特にスパッタ粒
子の放射角度を例えば20°以下とすることができ、これ
により垂直成分を有するスパッタ粒子のみを基板上に被
着させることができる。従って、得られるＴａＮ膜の膜
厚の均一性を高めることができる。
折法で測定された (101)ピーク強度と (110)ピーク強度
の比が0.49±30% 以内である場合には、特にスパッタ粒
子の放射角度を例えば20°以下とすることができ、これ
により垂直成分を有するスパッタ粒子のみを基板上に被
着させることができる。従って、得られるＴａＮ膜の膜
厚の均一性を高めることができる。
【００２１】このようなことから、本発明のスパッタタ
ーゲットにおいては、ターゲット表面においてＸ線回折
法で測定された (101)面のピーク強度と (110)面のピー
ク強度の比((101)/(110)ピーク強度比）を0.49±30% 以
内としている。ＴａＮターゲット表面の (101)/(110)ピ
ーク強度比が0.49±30% の範囲を超えると、スパッタ粒
子の放射角度が例えば20°以上となり、スパッタ粒子の
垂直成分が損われることから、膜厚分布が低下する。ま
た、基板周辺部にスパッタ粒子が多数飛散することにな
るため、ダストの発生が増加する。ＴａＮスパッタター
ゲットのターゲット面における (101)/(110)ピーク強度
比は0.49±15% 以内とすることがさらに好ましい。
ーゲットにおいては、ターゲット表面においてＸ線回折
法で測定された (101)面のピーク強度と (110)面のピー
ク強度の比((101)/(110)ピーク強度比）を0.49±30% 以
内としている。ＴａＮターゲット表面の (101)/(110)ピ
ーク強度比が0.49±30% の範囲を超えると、スパッタ粒
子の放射角度が例えば20°以上となり、スパッタ粒子の
垂直成分が損われることから、膜厚分布が低下する。ま
た、基板周辺部にスパッタ粒子が多数飛散することにな
るため、ダストの発生が増加する。ＴａＮスパッタター
ゲットのターゲット面における (101)/(110)ピーク強度
比は0.49±15% 以内とすることがさらに好ましい。
【００２２】また、本発明のスパッタターゲットにおけ
るターゲット面の (101)/(110)ピーク強度比は、ターゲ
ット表面全体として±30% 以内とすることが好ましい。
このように、ターゲット表面全体として上記したピーク
強度比を一定範囲内に制御することによって、それを用
いて形成したＴａＮ膜全体としての膜厚や膜特性などを
向上させることができる。ターゲット表面全体としての
(101)/(110)ピーク強度比のバラツキは±15% 以内とす
ることがさらに好ましい。
るターゲット面の (101)/(110)ピーク強度比は、ターゲ
ット表面全体として±30% 以内とすることが好ましい。
このように、ターゲット表面全体として上記したピーク
強度比を一定範囲内に制御することによって、それを用
いて形成したＴａＮ膜全体としての膜厚や膜特性などを
向上させることができる。ターゲット表面全体としての
(101)/(110)ピーク強度比のバラツキは±15% 以内とす
ることがさらに好ましい。
【００２３】すなわち、ＴａＮターゲット表面全体とし
てのピーク強度比のバラツキが±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、ＴａＮターゲット表面のピーク強
度比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。
てのピーク強度比のバラツキが±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、ＴａＮターゲット表面のピーク強
度比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。
【００２４】なお、本発明のスパッタターゲットは、高
純度ＴａＮ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。
純度ＴａＮ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。
【００２５】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。
【００２６】例えば、純度2N程度のＴａＮ粉末を用い
て、ＨＩＰ法やホットプレス（ＨＰ）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。ターゲット中の窒
素含有量を変化させる場合には、混合比を適宜調整した
ＴａＮ粉末とＴａ粉末との混合粉末を出発原料として用
いてもよい。
て、ＨＩＰ法やホットプレス（ＨＰ）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。ターゲット中の窒
素含有量を変化させる場合には、混合比を適宜調整した
ＴａＮ粉末とＴａ粉末との混合粉末を出発原料として用
いてもよい。
【００２７】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。このような
熱処理によって、ターゲット面における (101)/(110)ピ
ーク強度比を0.49±15% 以内に制御すると共に、ターゲ
ット表面全体としての (101)/(110)ピーク強度比のバラ
ツキを±15% 以内とする。このようにして得られる高純
度ＴａＮ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。このような
熱処理によって、ターゲット面における (101)/(110)ピ
ーク強度比を0.49±15% 以内に制御すると共に、ターゲ
ット表面全体としての (101)/(110)ピーク強度比のバラ
ツキを±15% 以内とする。このようにして得られる高純
度ＴａＮ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。
【００２８】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。
【００２９】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、スパッタ成膜してなるＴａＮ
膜を具備するものである。このようにして得られるＴａ
Ｎ膜は膜厚や膜特性の均一性に優れ、例えば膜面内の膜
厚分布を5%以下とすることができる。
ッタターゲットを用いて、スパッタ成膜してなるＴａＮ
膜を具備するものである。このようにして得られるＴａ
Ｎ膜は膜厚や膜特性の均一性に優れ、例えば膜面内の膜
厚分布を5%以下とすることができる。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】
【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。
【００３３】実施例１ まず、純度2NのＴａＮ粉末、またはＴａＮ粉末とＴａ粉
末をボールミルで真空中にて24時間混合した後、ホット
プレス（ＨＰ）法により 6個の焼結体を作製した。ＨＰ
処理条件は、温度1500℃、保持時間 5時間、面圧 25MPa
とした。これら焼結体に1000℃×10hrの条件で熱処理を
施した。
末をボールミルで真空中にて24時間混合した後、ホット
プレス（ＨＰ）法により 6個の焼結体を作製した。ＨＰ
処理条件は、温度1500℃、保持時間 5時間、面圧 25MPa
とした。これら焼結体に1000℃×10hrの条件で熱処理を
施した。
【００３４】次に、各焼結体を機械加工により直径 320
mm×厚さ10mmに加工してＴａＮ材を作製した。この後、
これら各ＴａＮ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ＴａＮスパッタターゲットを得た。
これら 6種類のＴａＮターゲットは熱処理温度と時間を
制御することにより、ターゲット表面の (101)/(110)ピ
ーク強度比を変化させたものである。
mm×厚さ10mmに加工してＴａＮ材を作製した。この後、
これら各ＴａＮ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ＴａＮスパッタターゲットを得た。
これら 6種類のＴａＮターゲットは熱処理温度と時間を
制御することにより、ターゲット表面の (101)/(110)ピ
ーク強度比を変化させたものである。
【００３５】なお、ターゲット表面のＸ線回折は理学社
製のＸＲＤ装置を用いて実施し、その際に測定された
(101)面ピークと (110)面ピークの最大強度値を用いて
(101)/(110)ピーク強度比を求めた。
製のＸＲＤ装置を用いて実施し、その際に測定された
(101)面ピークと (110)面ピークの最大強度値を用いて
(101)/(110)ピーク強度比を求めた。
【００３６】このようにして得た 6種類のＴａＮ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、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ＴａＮ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 1μm 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、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ＴａＮ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 1μm 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。
【００３７】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ＴａＮターゲット
表面の (101)/(110)ピーク強度比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ＴａＮターゲット
表面の (101)/(110)ピーク強度比およびそのバラツキと
共に表１に示す。
【００３８】
【表１】 表１から明らかなように、試料1 〜4 の本発明のＴａＮ
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、試料5 〜6 のＴａＮターゲット
を用いて成膜したＴａＮ膜と比べて、膜の均一性が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。
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、試料5 〜6 のＴａＮターゲット
を用いて成膜したＴａＮ膜と比べて、膜の均一性が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。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＴａＮス
パッタターゲットによれば、膜厚や膜特性の均一性に優
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。
パッタターゲットによれば、膜厚や膜特性の均一性に優
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。
【００４０】
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆターム(参考） 4K029 BA08 BA58 BB02 BD02 DC05 DC22 DC24 4M104 BB32 DD40 FF18 HH20
Claims (10)
- 【請求項１】 高純度ＴａＮからなるスパッタターゲッ
トであって、ターゲット表面においてＸ線回折法で測定
された (101)面のピーク強度と (110)面のピーク強度の
比（(101)/(110))が0.49±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２】 請求項１記載のスパッタターゲットにお
いて、 前記ターゲット表面全体における前記 (101)/(110)ピー
ク強度比のバラツキが±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４】 請求項３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５】 請求項３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６】 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７】 請求項６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８】 請求項６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９】 請求項８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１０】 請求項８または請求項９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 |
|---|---|---|---|
| JP13022999A JP2000323433A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | スパッタターゲット、配線膜および電子部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13022999A JP2000323433A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | スパッタターゲット、配線膜および電子部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323433A true JP2000323433A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15029199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13022999A Withdrawn JP2000323433A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | スパッタターゲット、配線膜および電子部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323433A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002363736A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-18 | Toshiba Corp | スパッタターゲット、バリア膜および電子部品 |
| WO2005045090A1 (ja) * | 2003-11-06 | 2005-05-19 | Nikko Materials Co., Ltd. | タンタルスパッタリングターゲット |
| 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 |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP13022999A patent/JP2000323433A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002363736A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-18 | Toshiba Corp | スパッタターゲット、バリア膜および電子部品 |
| WO2005045090A1 (ja) * | 2003-11-06 | 2005-05-19 | Nikko Materials Co., Ltd. | タンタルスパッタリングターゲット |
| 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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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |