制造的金属(shu)镀(du)膜工艺中(zhong)，日(ri)本的(de)日(ri)矿材料公(gong)司(si)生产高纯钛(tai)溅(jian)射靶、铜、钽(tan)、钴(gu)、钨(wu)、镍(nie)等(deng)高(gao)纯(chun)金属以(yi)及合(he)金(jin)靶(ba)、钛硅(gui)化物(wu)靶(ba)等，供给(gei)全(quan)世(shi)界的(de)半导体(ti)厂(chang)家。
高(gao)纯溅(jian)射(she)钛(tai)靶材(cai)主(zhu)要(yao)是(shi)用(yong)做(zuo)铝(lv)配(pei)线的(de)扩(kuo)散(san)阻(zu)挡(dang)层(ceng)的(de)氮化钛(tai)膜以(yi)及(ji)晶(jing)体管(guan)栅极(ji)的(de)钛硅(gui)化物(wu)。前者(zhe)是在溅射中通(tong)入氮(dan)气(qi)以形(xing)成(cheng)氮化(hua)钛(tai)膜，后者(zhe)是在(zai)硅上(shang)形成(cheng)钛(tai)膜(mo)后由热(re)处(chu)理(li)得硅化(hua)物膜。
一般(ban)靶材在(zai)溅射(she)初(chu)期特性(xing)不(bu)稳(wen)定，因(yin)此(ci)要(yao)用硅使(shi)硅(gui)试片(pian)的再生(sheng)费用增大，因(yin)而需(xu)要开发预(yu)溅射(she)时间短(duan)的(de)靶(ba)材(cai)。溅(jian)射(she)初期(qi)特性(xing)不(bu)稳(wen)定(ding)是(shi)由于(yu)靶(ba)材表面(mian)物理特(te)性与内(nei)部不一致(zhi)引(yin)起的，即靶(ba)材在(zai)机(ji)械加工时其表面形成了加工(gong)应(ying)变(bian)层(ceng)以及(ji)极(ji)细小的(de)加工(gong)屑(xie)的缘(yuan)故(gu)。
对机(ji)械(xie)加(jia)工的(de)钛(tai)靶(ba)表面进行了(le)测(ce)量和(he)分析(xi)，结(jie)果表明(ming)，表(biao)面的平(ping)均粗(cu)糙度(du)约为2.5μm；扫(sao)描电镜(SEM) 观(guan)察发现表面存(cun)在(zai)许(xu)多(duo)片状钛微(wei)尘(chen)(加(jia)工屑(xie)) ； 用(yong)X射(she)线衍(yan)射(XRD) 法来(lai)大(da)致推(tui)算(suan)加工应变层(ceng)的厚(hou)度约(yue)为(wei)50μm。因(yin)此(ci)，为(wei)了(le)缩(suo)短预溅射(she)时(shi)间，必须完全除(chu)去(qu)表面的(de)加(jia)工(gong)应变层(ceng)以(yi)及(ji)残(can)存(cun)的(de)片(pian)状(zhuang)钛屑(xie)。称作(zuo)Sputter Ready(SR) 。该(gai)方(fang)法(fa)分3步进行， 首先除(chu)
去(qu)机械(xie)加(jia)工的应(ying)变层(ceng)，然(ran)后(hou)除去(qu)上(shang)述工序(xu)引(yin)入(ru)的(de)新的(de)应(ying)变层，最(zui)后对(dui)靶材表(biao)面(mian)进行镜面抛光(guang)处(chu)理。这样(yang)总共(gong)要研磨(mo)去除约(yue)80μm厚。对经过该种表(biao)面处(chu)理(li)的试(shi)样(yang)进(jin)行(xing)了表面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)测(ce)定、SEM观(guan)察、XRD测(ce)定(ding)及(ji)研(yan)磨(mo)砂(sha)布引(yin)起的(de)污(wu)染的测(ce)定。
表(biao)面(mian)粗(cu)糙度(du)的测(ce)定结(jie)果(guo)表(biao)明(ming)：平(ping)均(jun)表(biao)面粗(cu)糙度(du)约(yue)为(wei)0.25μm，约为(wei)机械(xie)加工(gong)表(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度的1/10；SEM观(guan)察(cha)表(biao)面， 表(biao)面的机(ji)械加工痕迹已(yi)完全除(chu)去(qu)， 表(biao)面存(cun)在的(de)片状(zhuang)钛微(wei)尘(chen)(加工(gong)屑(xie))也(ye)已(yi)完全(quan)除去(qu)，未有发现(xian)研磨的(de)伤(shang)痕； XRD测(ce)定的(002) 面(mian)半峰(feng)宽(kuan)比机(ji)械(xie)加(jia)工(gong)的(de)小，表明已除(chu)去了(le)机械(xie)加工(gong)的应(ying)变(bian)层，但比电解加工表面的(de)大(da)，表(biao)明(ming)机(ji)械(xie)研磨(mo)引入(ru)了新的加(jia)工(gong)应
变(bian)层(ceng)，因(yin)此(ci)，还要对靶材(cai)表(biao)面进(jin)行(xing)镜面抛光(guang)处(chu)理。对(dui)表面处理的试(shi)样进(jin)行(xing)洗净后用辉(hui)光放电光(guang)谱(pu)分(fen)析，结(jie)果(guo)表(biao)明，试样表(biao)面(mian)的(de)Al，W，Co，Si的(de)含(han)量很低(di)，可(ke)以(yi)确认(ren)其(qi)表面(mian)已(yi)是(shi)清(qing)洁(jie)的表面。
对(dui)表(biao)面处理的钛靶(ba)材(cai)进(jin)行(xing)实(shi)际的(de)溅射试验(yan)评价，力(li)为(wei)666.61Pa，基板(ban)与靶(ba)的(de)距(ju)离为(wei)45mm，基(ji)板(ban)温度(du)为150℃，用激(ji)光照(zhao)射以(yi)检验钛靶表(biao)面有无(wu)微(wei)尘异(yi)物， 用(yong)OMNI Map RS-75仪(yi)测定镀膜(mo)硅(gui)片上(shang)49点的(de)比(bi)电阻，用以(yi)进(jin)行膜(mo)厚(hou)均匀(yun)性(xing)的评价(jia)。结(jie)果(guo)表明(ming)，经(jing)SR处(chu)理的钛靶(ba)在溅(jian)射(she)初(chu)期(qi)微(wei)尘颗(ke)粒(li)约(yue)为30个(ge)，比机械加工(gong)的(de)钛(tai)靶(约(yue)50个)要少(shao)，且(qie)在(zai)电功率达(da)
9kW以上后(hou)，其表(biao)面(mian)残存的微尘(chen)颗(ke)粒(li)仅十(shi)几个(ge)，表(biao)明(ming)经研磨处理(li)可有效(xiao)除去(qu)钛靶表(biao)面(mian)的片状钛(tai)屑。膜(mo)厚(hou)均匀性(xing)的(de)评(ping)价表明(ming)，经(jing)SR处(chu)理(li)的(de)钛靶在(zai)溅射初期其(qi)膜厚均匀性就很(hen)稳(wen)定，膜(mo)厚(hou)偏(pian)差(cha)约2.3%；而机械(xie)加工(gong)的钛(tai)靶(ba)的溅(jian)射(she)膜，其膜厚均匀性(xing)在(zai)电功率达(da)10kW以上(shang)时仍不(bu)稳定(ding)，这(zhe)是由(you)于(yu)机(ji)械加(jia)工引起(qi)的加(jia)工(gong)应(ying)变(bian)层(ceng)使(shi)得(de)在溅射(she)时(shi)溅射粒子的(de)出(chu)射(she)角度不(bu)一
致造成的。
近年来，半导体装置的(de)内(nei)部配线(xian)材(cai)料(liao)由铝改为也(ye)由(you)钛(tai)硅(gui)化(hua)物改用(yong)钴(gu)硅(gui)化物和镍硅(gui)化(hua)物(wu)。而(er)上述开(kai)发(fa)的(de)SR表面处(chu)理(li)技(ji)术不(bu)仅(jin)适合于钛靶(ba)，对其它(ta)各(ge)种(zhong)靶材的(de)缩(suo)短(duan)溅(jian)射初(chu)期的预(yu)溅(jian)射(she)时(shi)间(jian)也(ye)是(shi)有(you)效的(de)手(shou)段。
相(xiang)关(guan)链(lian)接
