目前的情况下(xia)，溅射靶(ba)材(cai)的(de)制(zhi)造(zao)以(yi)及磁控溅射技术(shu)和工(gong)艺(yi)水(shui)平下，薄(bao)膜的沉(chen)积工艺中依(yi)然(ran)有一些常(chang)见的(de)异常缺(que)陷，研(yan)究(jiu)如(ru)何解(jie)决这(zhe)些缺(que)陷(xian)，不仅可以提高(gao)芯片的良(liang)率(lv)，更重(zhong)要(yao)是可以(yi)保(bao)证芯(xin)片功能(neng)的(de)完备从而降低(di)芯片(pian)失(shi)效(xiao)的风险。溅(jian)射靶材(cai)对溅(jian)镀的薄膜性能有(you)着直接(jie)的(de)影响，表(biao)现(xian)在：溅射(she)速(su)率（depositionrate），薄(bao)膜(mo)厚(hou)度(du)均匀性(xing)（uniformity）、方块(kuai)电(dian)阻(zu)（Rs）、薄膜(mo)厚(hou)度(du)（thickness）以及(ji)光(guang)学性质(zhi)反射(she)率(lv)（reflectivity）以(yi)及薄(bao)膜(mo)刻(ke)蚀速率（etch rate）和薄(bao)膜(mo)颗粒(li)缺陷（particle）等(deng)。溅射靶(ba)材(cai)与(yu)溅(jian)镀薄膜的关系主要(yao)体现在(zai)：靶材的合金元(yuan)素(su)以(yi)及(ji)杂(za)质(zhi)含(han)量直接影(ying)响薄膜成分；靶材(cai)的晶粒度(du)与织(zhi)构(gou)影响(xiang)溅(jian)射速率以及薄膜(mo)的厚度和厚(hou)度均(jun)匀(yun)性；靶(ba)材的(de)内(nei)部(bu)缺(que)陷会导(dao)致(zhi)异(yi)常(chang)放电（arcing）；靶材(cai)与背板(ban)的电(dian)阻性(xing)能(neng)会影(ying)响(xiang)输出(chu)电(dian)压(ya)电(dian)流(liu)的(de)表(biao)现，靶(ba)材(cai)表面的(de)形(xing)状会影(ying)响与(yu)磁(ci)铁和(he)晶(jing)圆的(de)间(jian)距从(cong)而(er)影(ying)响溅射(she)速率(lv)，因此(ci)，溅射(she)靶(ba)材(cai)对(dui)于(yu)金(jin)属互连线(xian)以(yi)及阻挡(dang)层的(de)性(xing)能(neng)有(you)非(fei)常关(guan)键(jian)的影(ying)响 。
1、溅(jian)射靶(ba)材特性(xing)对沉(chen)积速率(lv)的影(ying)响(xiang)
溅射(she)功(gong)率与溅射速(su)率(lv)成正(zheng)比关(guan)系，溅射(she)功率越(yue)小，溅(jian)射速(su)率(lv)则(ze)越(yue)小，反(fan)之(zhi)越(yue)大。气(qi)压(ya)在一(yi)定(ding)范(fan)围内(nei)，与(yu)溅(jian)射速(su)率为反(fan)比(bi)的关(guan)系，即(ji)压(ya)力(li)越(yue)小，溅射(she)速(su)率(lv)越大(da)，反(fan)之(zhi)越(yue)小(xiao)。溅射(she)靶材的材料性(xing)能对溅射(she)速(su)率(lv)主(zhu)要有以(yi)下几(ji)个(ge)方面(mian)的影(ying)响：
靶材(cai)材料(liao)纯度(du)：材(cai)料纯(chun)度(du)越高，其内(nei)部缺陷越少，致密(mi)性(xing)越(yue)好，对溅射速率(lv)影(ying)响越(yue)大。靶(ba)材(cai)硬度：一般来(lai)说(shuo)靶(ba)材(cai)硬度最(zui)大，则(ze)溅射(she)速(su)率越(yue)慢。靶材硬度是受(shou)靶(ba)材(cai)杂质(zhi)含量(liang)以及变形(xing)与热(re)处理工(gong)艺(yi)决定(ding)。
靶(ba)材(cai)的晶(jing)粒(li)度与织(zhi)构：在同一(yi)材(cai)料中，靶材的(de)晶(jing)粒(li)尺(chi)寸与(yu)晶(jing)粒取向(xiang)对沉(chen)积速率有(you)着(zhe)重要的(de)影(ying)响(xiang)，而材料(liao)不同，其具体(ti)晶粒度与(yu)取向对(dui)溅射(she)速率(lv)有着不尽(jin)相同(tong)的影(ying)响，本文重(zhong)要研究(jiu) Ta 靶材的晶(jing)粒与织构(gou)的(de)控(kong)制(zhi)及其(qi)对(dui)沉(chen)积(ji)速(su)率(lv)的(de)影(ying)响。
2、溅(jian)射(she)靶材特性对溅(jian)镀出薄膜厚(hou)度(du)均(jun)匀性(xing)的(de)影(ying)响
薄膜厚(hou)度均匀(yun)性的(de)控(kong)制与优(you)化(hua)是(shi)磁控溅(jian)射镀(du)膜的研(yan)究(jiu)重(zhong)点之一(yi)，在整(zheng)个晶圆内薄(bao)膜厚度的(de)分(fen)布(bu)是对金属(shu)配(pei)线(xian)功能有着(zhe)重(zhong)要(yao)影(ying)响的参(can)数。半导体(ti)镀(du)膜、光学(xue)薄(bao)膜(mo)、电学薄(bao)膜等(deng)领(ling)域(yu)，尤其(qi)是先进(jin)工艺的溅(jian)射薄膜，都(dou)对薄膜(mo)的厚度(du)均(jun)匀性有(you)着(zhe)非常严(yan)格的要(yao)求。可以(yi)通过调整靶(ba)材(cai)与晶圆之(zhi)间的距离以(yi)及增(zeng)加(jia)磁铁(tie)来优化薄(bao)膜(mo)厚度(du)的均匀(yun)性来制(zhi)备(bei)大(da)面积(ji)且均(jun)匀(yun)性好(hao)的(de)薄膜。但是靶材(cai)本身的晶(jing)粒(li)度(du)与(yu)织构(gou)也对溅(jian)射速(su)率(lv)以及溅(jian)镀薄(bao)膜(mo)的(de)厚度(du)和均匀(yun)性(xing)有(you)着非常(chang)重(zhong)要的(de)影响。因此(ci)研究靶材(cai)的晶(jing)粒(li)度与织构的控制(zhi)及(ji)其对(dui)薄(bao)膜(mo)厚(hou)度和均(jun)匀性的(de)影(ying)响(xiang)，是十分(fen)有意(yi)义的(de)。
3、溅(jian)射(she)靶材(cai)特性对晶圆颗粒缺陷和(he)良率(lv)的(de)影响(xiang)
薄(bao)膜(mo)颗(ke)粒(li)缺陷(xian)是半(ban)导体(ti)制造(zao)的头(tou)号大(da)敌，颗(ke)粒缺陷对良率(lv)有(you)着(zhe)直接的影响(xiang)，这也是(shi)半导(dao)体制(zhi)造厂(chang)商(shang)斥(chi)巨资(zi)建(jian)立高洁(jie)净度(du)净化室的(de)原(yuan)因(yin)，在芯片制(zhi)造(zao)的数千道工(gong)艺(yi)中，任何(he)一(yi)步(bu)都(dou)要对(dui)颗(ke)粒(li)进(jin)行(xing)严格(ge)管(guan)控，任何一(yi)步(bu)发(fa)生的(de)大(da)量(liang)颗(ke)粒(li)缺陷(xian)，都(dou)可(ke)能(neng)导致大量的芯(xin)片报废(fei)，随(sui)着(zhe)工艺越来越(yue)先进(jin)，对颗粒缺(que)陷有着更加严(yan)格(ge)的要(yao)求(qiu)，在实际(ji)芯片制(zhi)造中(zhong)，如(ru)在40-45nm 工(gong)艺(yi)中(zhong)，在(zai)整片(pian)晶(jing)圆(yuan)内，大(da)于(yu) 0.16μm 的颗粒缺(que)陷需小于(yu) 5 颗(ke)。
芯片(pian)制(zhi)造(zao)过(guo)程(cheng)中(zhong)，颗粒缺(que)陷主要(yao)来源于环境(jing)、机(ji)台(tai)的(de)洁净度(du)与真空(kong)度(du)、机(ji)台的老(lao)化等(deng)方面(mian)外(wai)，还(hai)受溅(jian)射靶(ba)材缺陷或(huo)者(zhe)尖端放(fang)电的影(ying)响 。
4、溅(jian)射(she)靶(ba)材(cai)特性对(dui)芯(xin)片(pian)电性能参数(shu)及(ji)可靠(kao)性的(de)影响(xiang)
芯片(pian)制(zhi)造完(wan)成后，电性(xing)能(neng)参(can)数(shu)的稳(wen)定性(xing)直接影响(xiang)了(le)芯片(pian)功能的(de)实现，而(er)溅射(she)靶(ba)材(cai)直接(jie)影(ying)响(xiang)了(le)电(dian)性能参(can)数(shu)中(zhong)的(de)电阻、电流表现(xian)，最(zui)主要(yao)的是(shi)受溅射靶材(cai)本身的成(cheng)分、溅(jian)射(she)沉(chen)积出(chu)的(de)薄膜的厚(hou)度和均(jun)匀(yun)性(xing)影(ying)响。
另外(wai)，金(jin)属(shu)互连(lian)线(xian)的(de)老化、短(duan)路(lu)等(deng)都极(ji)大影响(xiang)着(zhe)芯(xin)片功(gong)能的(de)可(ke)靠性(xing)。最(zui)常见(jian)的案例(li)是(shi)金属(shu)导(dao)线(xian)的(de)电迁移(yi)导致的(de)可(ke)靠性失效(xiao)，所以溅(jian)射靶(ba)材(cai)的材料(liao)成(cheng)分(fen)控(kong)制(zhi)对芯片(pian)可靠(kao)性(xing)有着(zhe)重要(yao)的(de)意(yi)义(yi)。
相(xiang)关链(lian)接(jie)
