RU2392686C1 - Составная мишень для распыления и способ ее получения - Google Patents

Составная мишень для распыления и способ ее получения Download PDF

Info

Publication number
RU2392686C1
RU2392686C1 RU2009127339/28A RU2009127339A RU2392686C1 RU 2392686 C1 RU2392686 C1 RU 2392686C1 RU 2009127339/28 A RU2009127339/28 A RU 2009127339/28A RU 2009127339 A RU2009127339 A RU 2009127339A RU 2392686 C1 RU2392686 C1 RU 2392686C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vanadium
rhenium
molybdenum
disk
cylindrical inserts
Prior art date
Application number
RU2009127339/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Вадим Георгиевич Глебовский (RU)
Вадим Георгиевич Глебовский
Original Assignee
Вадим Георгиевич Глебовский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вадим Георгиевич Глебовский filed Critical Вадим Георгиевич Глебовский
Priority to RU2009127339/28A priority Critical patent/RU2392686C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2392686C1 publication Critical patent/RU2392686C1/ru

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Способ производства составной мишени для магнетронного распыления включает глубокое вакуумное рафинирование многократным переплавом компонентов, изготовление диска, в котором в распыляемой зоне по двум концентрическим окружностям сверлят отверстия и прессовой посадкой крепят в них цилиндрические вставки, производят получение поликристаллического плоского слитка молибдена, изготавливают из него диск с отверстиями, в котором крепят цилиндрические вставки из монокристаллов ванадия и рения. Составная мишень для магнетронного распыления получена вышеуказанным способом и состоит из литого диска и литых цилиндрических вставок, расположенных в распыляемой зоне диска по двум концентрическим окружностям в шахматном порядке, диск выполнен из поликристаллического молибдена и содержит литые цилиндрические вставки из монокристаллического ванадия и рения. В составной мишени соотношение площадей на поверхности мишени, занимаемых ванадием, рением, молибденом таково, что в результате распыления получаются пленки состава 12-50 м.% ванадия, 3,5-27 м.% рения, остальное молибден. Технический результат - повышение качества и надежности контактно-барьерных пленок в интегральных схемах. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к металлургии высокочистых металлов, конкретно - к производству распыляемых металлических мишеней для микроэлектроники. В технологии производства сверхбольших интегральных схем (СБИС) на кремнии различные сплавы используют в качестве диффузионных барьерных слоев между кремниевой подложкой и металлизацией из алюминиевых сплавов. В частности, тонкопленочные барьеры изготавливают путем распыления составных мишеней, что часто обусловлено трудностью или невозможностью получения сплавов непосредственным сплавлением компонентов. Поэтому использование составных мишеней, состоящих из нескольких компонентов высокой чистоты и позволяющих получать пленки заданного химического состава, представляет прекрасную альтернативу традиционным способам выплавки сплавов.
Из уровня техники известен способ производства вольфрам-титановых мишеней для магнетронного распыления [Патент РФ №2352684, 03.08.07], включающий глубокое вакуумное рафинирование многократным переплавом исходных металов с получением поликристаллического слитка титана и монокристалла вольфрама, изготовление из поликристаллического слитка титана диска, в котором, в распыляемой зоне, по двум концентрическим окружностям в шахматном порядке сверлят отверстия и прессовой посадкой крепят в них литые цилиндрические вставки из монокристалла вольфрама, предварительно подвергнутого шлифовке и резке на мерные длины. В соответствии с упомянутым патентом соотношение площадей на поверхности мишени, занимаемых вольфрамом и титаном, обеспечивает при магнетронном распылении получение пленок состава 35-40 ат.% титана. Этот способ получения и сами мишени прошли серьезную проверку в производстве и хорошо зарекомендовали себя. Материалы других композиций, например на основе молибдена и ванадия, также используют для создания контактно-барьерных слоев, однако при этом всегда возникают большие препятствия на пути получения сплавов для изготовления мишеней. Так, при выплавке сплава молибдена с ванадием из-за образующихся интерметаллидов возникают трудности с последующей мехобработкой. Выплавка слитка с заданным содержанием обоих компонентов часто непредсказуема из-за непредсказуемых потерь при вакуумной плавке. Еще большие трудности возникают при получении тройных сплавов.
Цель изобретения - повышение надежности и технологичности барьерных слоев за счет уменьшения механических напряжений и улучшения однородности металлизации.
Это достигается тем, что в способе производства составной мишени для магнетронного распыления, включающем глубокое вакуумное рафинирование многократным переплавом компонентов, изготовление диска, в котором, в распыляемой зоне, по двум концентрическим окружностям сверлят отверстия и прессовой посадкой крепят в них цилиндрические вставки, производится получение поликристаллического плоского слитка молибдена, изготовление из него диска с отверстиями, в котором крепят цилиндрические вставки из монокристаллов ванадия и рения.
Это достигается тем, что в составной мишени для магнетронного распыления, характеризующейся тем, что она получена способом по п.1 и состоит из литого диска и литых цилиндрических вставок, расположенных в распыляемой зоне диска по двум концентрическим окружностям в шахматном порядке, диск выполнен из поликристаллического молибдена и содержит литые цилиндрические вставки из монокристаллического ванадия и рения.
Это достигается тем, что мишень имеет соотношение площадей на поверхности, занимаемых ванадием, рением, молибденом, и при магнетронном распылении обеспечивает получение пленок состава 12-50 м.% ванадия, 3,5-27 м.% рения, остальное молибден.
Способ осуществляется следующим образом. Производится глубокое вакуумное рафинирование всех трех компонентов - молибдена, ванадия и рения. Молибден переплавляют в электронно-лучевой установке в горизонтальном кристаллизаторе с получением плоского поликристаллического слитка в виде «блина», который подвергают мехобработке с получением диска. В молибденовом диске выполняют отверстия определенного диаметра для размещения монокристаллических вставок ванадия и рения. Исходные ванадий и рений подвергают электронно-лучевой зонной плавке с получением монокристаллов ванадия и рения, которые подвергают шлифовке и резке на мерные длины, в результате чего получают цилиндрические вставки для запрессовывания в отверстия, выполненные в молибденовом диске. Соотношение между количеством монокристаллических вставок ванадия и рения зависит от заданных содержаний молибдена, ванадия и рения в напыляемой пленке. Вставки ванадия и рения в молибденовом диске размещают равномерно по зоне распыления.
ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА
Реализацию способа получения составной мишени при нанесении ванадий-рений-молибденовых пленок с заданным соотношением компонентов проводили с целью определения оптимальных режимов распыления и оптимального соотношения элементов в диффузионных контактно-барьерных слоях, когда наблюдается наименьшая взаимная растворимость на границе с алюминиевой металлизацией, достигается высокая термостойкость слоя в сочетании с низким удельным электросопротивлением, высокой адгезией и оптимальными механическими свойствами барьерного слоя. Основу мишени, представляющую собой диск диаметром 190 мм и толщиной 25 мм, изготавливали из поликристаллического слитка высокочистого молибдена, выплавленного в вакууме в горизонтальном водоохлаждаемом медном кристаллизаторе в электронно-лучевой установке JOK. Монокристаллы ванадия и рения диаметром 11,5 мм произвольной кристаллографической ориентировки рафинировали и выращивали в вакуумной установке для электронно-лучевой зонной плавки «Зона», оснащенной специальной электронной пушкой с защищенным кольцевым катодом. Перед проведением электроискровой резки монокристаллов ванадия и рения на мерные длины с получением вставок проводили шлифование монокристаллических прутков до диаметра 11 мм. Далее вставки запрессовывали в отверстия в молибденовом диске, причем количество вставок из обоих металлов подбиралось в зависимости от заданного соотношения всех трех металлов в финишной пленке. Осаждение пленок проводили на установке магнетронного распыления с малогабаритным магнетронным источником с электромагнитом «Оратория-5» и водоохлаждаемой составной мишенью диаметром 190 мм. Испытания проводили на сплавах с одинаковым соотношением базовых компонентов (молибдена и ванадия) и различным содержанием рения, зависящим от заданного содержания трех компонентов в пленке. Распыление вели в аргоне при следующих режимах: рабочее давление аргона 5·10-1 Па, ток разряда от 3,5-8,5 А, напряжение на аноде 400 В, ток электромагнита 260 А, магнитная индукция 0,12 Тл. Затем в том же вакуумном цикле электронно-лучевым испарением наносили алюминий. Рисунок токопроводящих элементов с контактно-барьерными слоями из сплава толщиной 0,12 мкм на тестовых образцах, выполненных из кремниевых пластин типа КЭФ-0,2 с окисленной поверхностью и контактными окнами в окисле, получали методом фотолитографии при использовании фоторезиста типа ФП-РН-7. Травление двухслойной пленки (Mo-V-Re)/Al проводили в промышленной установке плазмохимического травления в смеси элегаза с кислородом при давлении 600 Па и мощности ВЧ-разряда 300 Вт. Величину остаточных напряжений в пленке сплава, косвенно свидетельствующую о несоответствии температурных коэффициентов линейного расширения пленки и подложки при прочих равных условиях, контролировали с помощью рентгеноструктурного анализа на дифрактометре ДРОН-2.
Тестовые образцы содержали р-n-переходы на глубине 0,18 мкм от поверхности. Отжиг проводили в аргоне при температуре 525±5°С в течение 30 мин. Ток утечки р-n-перехода позволял судить о стабильности барьерных свойств анализируемого слоя. Аналогично изготавливали и испытывали образцы с контактно-барьерными слоями из двойного сплава молибден-ванадий. Ряд тестовых структур создавали с предварительным нанесением слоя платины толщиной 0,05 мкм и термообработкой при 400°С в течение 12 мин в аргоне для формирования в контактных окнах силицида платины. Ускоренные испытания проводили под токовой нагрузкой при температуре кристаллов кремния 185°С. Результаты испытаний приведены в Таблице 1.
Таблица 1
Результаты испытаний тестовых структур
№ п/п Состав материала, м.% Остаточные механические напряжения в пленке сплава, ГПа Время безотказной работы контактов под нагрузкой при плотности тока 3·103 А/см2, час Изменение обратного тока р-n-перехода под контактом после испытания в течение 32 ч, %
1 V 12; Re 3,5; Мо - ост <0,8 172 <10
2 V 50; Re 14; Мо - ост <0,7 240 <10
3 V 14; Re 18; Мо - ост <0,4 252 <8
4* V 32; Re 27; Мо - ост <0,5 228 <10
5 V 16; Re 3,4; Мо - ост ~1,2 76 25
6 V 51;Re 13; Mo - ост ~1,0 108 20
7 V 25; Мо - ост ~1,1 68 40-50
8 V 60; Мо - ост ~1,0 64 52-65
9 V 11,5; Re 4,5; Мо - ост ~1,2 85 25
10 V 6; Re 28; Мо - ост ~1,1 112 18
*Тестовые структуры с подслоем силицида платины в контактных окнах
Как следует из результатов испытаний, приведенных в таблице 1, наилучшие данные характерны для тройных сплавов, состав которых соответствует предложенному материалу.

Claims (3)

1. Способ производства составной мишени для магнетронного распыления, включающий глубокое вакуумное рафинирование многократным переплавом компонентов, изготовление диска, в котором в распыляемой зоне по двум концентрическим окружностям сверлят отверстия и прессовой посадкой крепят в них цилиндрические вставки, отличающийся тем, что производится получение поликристаллического плоского слитка молибдена, изготовление из него диска с отверстиями, в котором крепят цилиндрические вставки из монокристаллов ванадия и рения.
2. Составная мишень для магнетронного распыления, характеризующаяся тем, что она получена способом по п.1 и состоит из литого диска и литых цилиндрических вставок, расположенных в распыляемой зоне диска по двум концентрическим окружностям в шахматном порядке, отличающаяся тем, что диск выполнен из поликристаллического молибдена и содержит литые цилиндрические вставки из монокристаллического ванадия и рения.
3. Мишень по п.2, отличающаяся тем, что соотношение площадей на поверхности мишени, занимаемых ванадием, рением и молибденом, при магнетронном распылении обеспечивает получение пленок состава 12-50 м.% ванадия, 3,5-27 м.% рения, остальное молибден.
RU2009127339/28A 2009-07-17 2009-07-17 Составная мишень для распыления и способ ее получения RU2392686C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009127339/28A RU2392686C1 (ru) 2009-07-17 2009-07-17 Составная мишень для распыления и способ ее получения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009127339/28A RU2392686C1 (ru) 2009-07-17 2009-07-17 Составная мишень для распыления и способ ее получения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2392686C1 true RU2392686C1 (ru) 2010-06-20

Family

ID=42682915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009127339/28A RU2392686C1 (ru) 2009-07-17 2009-07-17 Составная мишень для распыления и способ ее получения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2392686C1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454481C2 (ru) * 2010-06-03 2012-06-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Способ получения составной мишени для распыления из сплава вольфрам-титан-кремний
RU2454482C2 (ru) * 2010-06-03 2012-06-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Способ получения составной мишени для распыления из сплава вольфрам-титан-рений
RU2695716C1 (ru) * 2017-06-14 2019-07-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Составная мишень для магнетронного распыления
RU2808293C1 (ru) * 2023-07-31 2023-11-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбТЭТУ "ЛЭТИ") Распыляемый узел магнетрона для осаждения композиционных многокомпонентных пленок Ni0.60Co0.3Fe0.1

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4915810A (en) * 1988-04-25 1990-04-10 Unisys Corporation Target source for ion beam sputter deposition
RU2087563C1 (ru) * 1995-09-13 1997-08-20 Владлен Александрович Чернов Способ электронно-лучевого переплава кускового металлического материала и устройство для его осуществления
JP2000297365A (ja) * 1999-04-14 2000-10-24 Agency Of Ind Science & Technol AlTi系合金スパッタリングターゲット及び耐摩耗性AlTi系合金硬質皮膜並びに同皮膜の形成方法
US6868896B2 (en) * 2002-09-20 2005-03-22 Edward Scott Jackson Method and apparatus for melting titanium using a combination of plasma torches and direct arc electrodes
RU2262151C1 (ru) * 2003-12-29 2005-10-10 Марийский государственный технический университет Мишень для ионно-плазменного нанесения пленочных покрытий сложного состава и способ ее изготовления
RU2352684C1 (ru) * 2007-08-03 2009-04-20 Вадим Георгиевич Глебовский Вольфрам-титановая мишень для магнетронного распыления и способ ее получения

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4915810A (en) * 1988-04-25 1990-04-10 Unisys Corporation Target source for ion beam sputter deposition
RU2087563C1 (ru) * 1995-09-13 1997-08-20 Владлен Александрович Чернов Способ электронно-лучевого переплава кускового металлического материала и устройство для его осуществления
JP2000297365A (ja) * 1999-04-14 2000-10-24 Agency Of Ind Science & Technol AlTi系合金スパッタリングターゲット及び耐摩耗性AlTi系合金硬質皮膜並びに同皮膜の形成方法
US6868896B2 (en) * 2002-09-20 2005-03-22 Edward Scott Jackson Method and apparatus for melting titanium using a combination of plasma torches and direct arc electrodes
RU2262151C1 (ru) * 2003-12-29 2005-10-10 Марийский государственный технический университет Мишень для ионно-плазменного нанесения пленочных покрытий сложного состава и способ ее изготовления
RU2352684C1 (ru) * 2007-08-03 2009-04-20 Вадим Георгиевич Глебовский Вольфрам-титановая мишень для магнетронного распыления и способ ее получения

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454481C2 (ru) * 2010-06-03 2012-06-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Способ получения составной мишени для распыления из сплава вольфрам-титан-кремний
RU2454482C2 (ru) * 2010-06-03 2012-06-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Способ получения составной мишени для распыления из сплава вольфрам-титан-рений
RU2695716C1 (ru) * 2017-06-14 2019-07-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Составная мишень для магнетронного распыления
RU2808293C1 (ru) * 2023-07-31 2023-11-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбТЭТУ "ЛЭТИ") Распыляемый узел магнетрона для осаждения композиционных многокомпонентных пленок Ni0.60Co0.3Fe0.1

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0735152B1 (en) Molybdenum-tungsten material for wiring, molybdenum-tungsten target for wiring, process for producing the same, and molybdenum-tungsten wiring thin film
US20080121137A1 (en) Coating material based on a copper-indium-gallium alloy, in particular for the production of sputter targets, tubular cathodes and the like
CN107083534A (zh) 含钼靶材
JPH05295531A (ja) Ti−W系スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP2015061943A (ja) 高純度銅マンガン合金スパッタリングターゲット
JP2010502841A (ja) 非常に小さな結晶粒径と高エレクトロマイグレーション抵抗とを有する銅スパッタリングターゲットおよびそれを製造する方法
JP4415303B2 (ja) 薄膜形成用スパッタリングターゲット
JP2006509109A (ja) 高純度ニッケル/バナジウムスパッタリング部品;およびスパッタリング部品の製造方法
JP2011523978A (ja) モリブデン−ニオブ合金、かかる合金を含有するスパッタリングターゲット、かかるターゲットの製造方法、それから製造される薄膜、およびその使用
RU2392686C1 (ru) Составная мишень для распыления и способ ее получения
US20070281457A1 (en) Copper layer and a method for manufacturing said copper layer
RU2454481C2 (ru) Способ получения составной мишени для распыления из сплава вольфрам-титан-кремний
WO2000004203A1 (fr) Cible de pulverisation cathodique et piece pour appareil de formation de couches minces
US20180305805A1 (en) Ti-Ta ALLOY SPUTTERING TARGET AND PRODUCTION METHOD THEREFOR
CN101994085A (zh) 高热稳定性铜-难熔金属非晶薄膜及其制备方法
KR20120089835A (ko) 스퍼터링 타겟, 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
JPH05214519A (ja) チタンスパッタリングターゲット
JP2018172716A (ja) タングステンターゲット
US11837449B2 (en) Ti-Nb alloy sputtering target and production method thereof
JP6091911B2 (ja) Cu−Mn合金スパッタリングターゲット材、Cu−Mn合金スパッタリングターゲット材の製造方法、および半導体素子
JP4686008B2 (ja) スパッタリングターゲットとそれを用いたCu膜および電子デバイス
RU2454482C2 (ru) Способ получения составной мишени для распыления из сплава вольфрам-титан-рений
RU2392685C1 (ru) Распыляемые мишени из высокочистых сплавов на основе переходных металлов и способ их производства
JP2013133491A (ja) スパッタリング用銅ターゲット材及びスパッタリング用銅ターゲット材の製造方法
JP2020164902A (ja) ターゲット材とバッキングプレートとの接合体、および、ターゲット材とバッキングプレートとの接合体の製造方法