高纯钛(tai)溅(jian)射靶(ba)现(xian)在已广泛(fan)应(ying)用(yong)于(yu)半(ban)导(dao)体(ti)装置制造的金(jin)属(shu)镀工艺中(zhong)! 日(ri)本(ben)的日矿材(cai)料公(gong)司(si)生(sheng)产高纯钛溅射靶(ba)、铜、钽、钴、钨、镍等高(gao)纯(chun)金(jin)属以(yi)及合(he)金靶、钛(tai)硅化物靶等(deng)!供(gong)给全世界的(de)半导体厂(chang)家。高(gao)纯钛(tai)溅射靶(ba)主(zhu)要(yao)是(shi)用(yong)做(zuo)铝(lv)配线的扩散(san)阻(zu)挡(dang)层(ceng)的(de)氮化钛(tai)膜以(yi)及(ji)晶(jing)体管栅极(ji)的钛(tai)硅(gui)化物(wu)。前者(zhe)是(shi)在(zai)溅射中(zhong)通(tong)入(ru)氮气以形(xing)成(cheng)氮化钛(tai)膜(mo)! 后者(zhe)是在硅(gui)上(shang)形(xing)成钛(tai)膜(mo)后(hou)由(you)热处(chu)理得(de)硅化(hua)物(wu)膜。
一(yi)般靶材(cai)在(zai)溅射(she)初(chu)期(qi)特(te)性(xing)不稳(wen)定(ding)，因此要(yao)用(yong)硅(gui)试(shi)片(pian)进行(xing)预溅射!这既耗费时(shi)间(jian)!降(jiang)低生产效(xiao)率，又使硅(gui)试(shi)片的(de)再生费(fei)用增(zeng)大! 因(yin)而需(xu)要(yao)开发预溅射(she)时(shi)间(jian)短的(de)靶(ba)材。 溅(jian)射初期特性不稳(wen)定是(shi)由(you)于靶材(cai)表面物理(li)特(te)性与(yu)内(nei)部(bu)不(bu)一(yi)致引(yin)起的，即靶(ba)材在机(ji)械(xie)加工时(shi)其(qi)表(biao)面(mian)形(xing)成(cheng)了加(jia)工应(ying)变(bian)层以(yi)及(ji)极(ji)细小的(de)加(jia)工屑(xie)的(de)缘故(gu)。
对机(ji)械加(jia)工(gong)的钛靶表(biao)面进行(xing)了测量(liang)和分(fen)析(xi)，结果(guo)表(biao)明，表面(mian)的平(ping)均(jun)粗糙(cao)度(du)约为(wei)2.5μm;扫描电(dian)镜(jing)（SEM）观(guan)察(cha)发(fa)现(xian)表(biao)面存(cun)在(zai)许(xu)多(duo)片(pian)状钛微(wei)尘(chen)（加(jia)工(gong)屑(xie)）；用X射线(xian)衍(yan)射(she)（XRD）法来大致推算加(jia)工(gong)应变(bian)层的厚(hou)度(du)约(yue)为50μm。 因(yin)此，为(wei)了缩(suo)短预溅射(she)时(shi)间(jian)，必须完(wan)全(quan)除去表面(mian)的加(jia)工(gong)应(ying)变(bian)层(ceng)以及(ji)残(can)存的(de)片(pian)状钛(tai)屑。
日矿(kuang)材(cai)料(liao)公(gong)司(si)开发了(le)一(yi)种(zhong)新的表面(mian)处理(li)方法(fa)，称作sputter Ready（SR）该方(fang)法(fa)分4 步(bu)进行，首(shou)先除(chu)去机械(xie)加工(gong)的(de)应(ying)变层，然后除(chu)去(qu)上(shang)述工(gong)序(xu)引(yin)入的新(xin)的应(ying)变层(ceng)，最(zui)后对(dui)靶(ba)材表面进行镜面(mian)抛光(guang)处(chu)理。这样总(zong)共要研磨去(qu)除(chu)约80μm对经过该(gai)种(zhong)表面处理的试(shi)样进(jin)行(xing)了表(biao)面粗糙度(du)测(ce)定(ding)、SEM观(guan)察(cha)、XRD测定(ding)及(ji)研(yan)磨砂(sha)布(bu)引起(qi)的(de)污(wu)染(ran)的(de)测定(ding)。
表(biao)面粗糙度(du)的测(ce)定(ding)结(jie)果(guo)表明(ming)： 平(ping)均表(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)约为0.25μm，约为(wei)机械加工(gong)表面(mian)粗糙(cao)度的1/10 SEM观察(cha)表(biao)面(mian)，表(biao)面的(de)机(ji)械(xie)加(jia)工痕迹已完(wan)全(quan)除去(qu)，表(biao)面(mian)存(cun)在的(de)片(pian)状(zhuang)钛微尘(chen)。（加(jia)工(gong)屑(xie)）也已(yi)完(wan)全(quan)除(chu)去，未(wei)有(you)发现(xian)研(yan)磨(mo)的伤痕(hen)，XRD测(ce)定(ding)的（002）面(mian)半峰宽比(bi)机械(xie)加工(gong)的小，表明已除去(qu)了(le)机械加(jia)工的(de)应变层，但(dan)比(bi)电(dian)解加(jia)工表(biao)面的大，表(biao)明机械研(yan)磨(mo)引入了新的(de)加工(gong)应(ying)变层，因(yin)此(ci)，还要对靶(ba)材表面(mian)进(jin)行镜(jing)面抛(pao)光处理。 对(dui)表(biao)面处(chu)理(li)的试样进(jin)行(xing)洗(xi)净后(hou)用(yong)辉光(guang)放电(dian)光(guang)谱(pu)分析(xi)，结果(guo)表(biao)明，试(shi)样表(biao)面的(de)Al、W、Co、Si的含量(liang)很(hen)低(di)，可以确认(ren)其表(biao)面(mian)已(yi)是(shi)清(qing)洁(jie)的(de)表面(mian)。
对表面处(chu)理(li)的(de)钛靶(ba)材(cai)进(jin)行(xing)实(shi)际的(de)溅(jian)射(she)试(shi)验(yan)评(ping)价，硅(gui)片直径(jing)为203.2mm，钛(tai)靶直径为329.692mm，氩气(qi)压(ya)力(li)为661.61Pa,基(ji)板(ban)与(yu)靶的(de)距(ju)离为(wei)45μm，基板(ban)温度为150℃，用激光(guang)照射(she)以(yi)检验钛(tai)靶表(biao)面有(you)无(wu)微(wei)尘异物(wu)， 用(yong)OMNI、Map RS-75仪(yi)测(ce)定(ding)镀膜(mo)硅片(pian)上(shang)49点的比(bi)电阻,用(yong)以进(jin)行膜(mo)厚(hou)均匀(yun)性的评(ping)价(jia)。结果(guo)表(biao)明，经(jing)SR处(chu)理的钛(tai)靶(ba)在溅(jian)射(she)初(chu)期微尘颗粒约(yue)为2.3%，而(er)机(ji)械加(jia)工(gong)的(de)钛(tai)靶的(de)溅射(she)膜，其膜厚均匀性在电功(gong)率达10KW以上时(shi)仍(reng)不(bu)稳定(ding)，这是由(you)于机械(xie)加(jia)工(gong)引(yin)起的加工应(ying)变层(ceng)使(shi)得在溅(jian)射(she)时溅射(she)粒子的出(chu)射角(jiao)度不(bu)一致造(zao)成(cheng)的(de)。
近年来，半(ban)导体装(zhuang)置(zhi)的(de)内部配(pei)线材(cai)料由铝改(gai)为(wei)铜，随(sui)之扩(kuo)散阻挡层(ceng)也由(you)钛靶改(gai)用(yong)钽(tan)靶(ba)，晶体(ti)管(guan)栅极(ji)也(ye)由(you)钛(tai)硅化(hua)物改(gai)用(yong)钴硅(gui)化(hua)物(wu)和(he)镍(nie)硅化物。而上(shang)述(shu)开(kai)发的(de)SR表面处(chu)理(li)技术(shu)不仅(jin)适(shi)合于钛(tai)靶，对其(qi)它各(ge)种(zhong)靶(ba)材(cai)的缩(suo)短溅射初(chu)期的预溅射时间也是有(you)效(xiao)的(de)手(shou)段(duan)。
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