KR100600908B1

KR100600908B1 - 스퍼터 타겟

Info

Publication number: KR100600908B1
Application number: KR1020037009090A
Authority: KR
Inventors: 와타나베고이치; 고사카야스오; 와타나베다카시; 이시가미다카시; 스즈키유키노부; 후지오카나오미
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2019-06-25
Also published as: JP2000104164A; US9437486B2; EP1099777A1; JP2009149996A; TW460600B; KR100398539B1; JP4996639B2; KR20030089692A; WO2000000661A1; US20120038050A1; KR20010053199A

Abstract

스퍼터 타겟은 Ta 함유량이 3000ppm 이하, 산소 함유량이 200ppm 이하의 고순도 Nb로 이루어진다. 스퍼터 타겟 중의 Ta함유량의 편차는 타겟 전체로서 30% 이내로 되어 있다. 또한 산소 함유량의 편차는 타겟 전체로서 80% 이내로 되어 있다. 이와 같은 스퍼터 타겟에 의하면 저항률이 적은 배선막을 실현할 수 있다. 또한 스퍼터 타겟 중의 Nb의 각각의 결정입자는 평균 결정입경에 대해 0.1∼10배의 범위의 입경을 갖고, 또한 인접하는 결정입자의 입경 크기 비가 0.1∼10의 범위로 되어 있다. 이와 같은 스퍼터 타겟에 의하면 거대 더스트의 발생을 대폭 억제하는 것이 가능해진다. 이들 스퍼터 타겟은 Al배선의 라이너재로서의 Nb막의 형성에 적합하다.

Ta 함유량, 산소 함유량

Description

스퍼터 타겟{SPUTTER TARGET}

도 1은 본 발명의 스퍼터 타겟을 사용하여 형성한 DD 배선구조를 갖는 반도체 디바이스의 한 구성예를 나타내는 도면이다.

본 발명은 반도체소자의 라이너(liner)재 등의 형성에 적합한 Nb 스퍼터 타겟에 관한 것이다.

최근, 대규모 집적회로(LSI)로 대표되는 반도체공업은 급속히 진보되고 있다. 64M비트 DRAM이나 그 이후의 반도체소자에서는 고집적화, 고신뢰성화, 고기능화등이 진행됨에 따라서 미세가공기술에 요구되는 정밀도도 점점 높아지고 있다. 이와 같은 집적회로의 고밀도화에 따라서 Al이나 Cu를 주성분으로 하여 형성되는 금속배선의 폭은 1/4㎛ 이하로 되고 있다.

한편, 집적회로를 고속으로 동작시키기 위해서는 Al배선이나 Cu배선의 저항을 저감시키는 것이 필수적이다. 종래의 배선구조에서는 배선의 높이를 두껍게 하여 배선 저항을 저감시키는 것이 일반적이였다. 그러나, 고집적화나 고밀도화가 도모된 반도체 디바이스에 있어서, 지금까지의 적층 구조로는 배선상에 형성되는 절연막의 커버리지(coverage)성이 나빠져 당연히 수율도 저하하게 된다. 이 때문에, 디바이스의 배선기술 자체를 개량하는 것이 요구되고 있다.

따라서, 종래의 배선기술과는 다른 듀얼-다머신(dual-damascene, DD) 배선 기술을 적용하는 것이 검토되고 있다. DD 배선기술이라는 것은 미리 배선홈을 형성한 기본막상에 배선재가 되는 Al이나 Cu를 주성분으로 하는 금속을 스퍼터링법이나 CVD법 등을 이용하여 성막하고, 열처리(리플로(reflow))에 의해 배선 금속을 홈내로 유입한 후, CMP(Chemical Mechanical Polishing)법 등으로 나머지 배선 금속을 제거하는 기술이다.

여기서, DD 배선구조에 있어서는 배선홈내에 어떤 방법으로 양호하게 Al 등을 충전하는지가 중요해진다. 충전기술로는 상술한 리플로기술 등이 적용된다. Al의 리플로성을 향상시키는 막(라이너막)으로는 일반적으로 Ti막이 이용되고 있다. 그러나, Ti막은 리플로공정에서 Al과 Ti이 반응하여 Al₃Ti화합물이 형성되고, 그 결과 배선 저항이 현저히 상승해버리는 문제가 있다.

따라서, Ti를 대신한 Al에 대한 라이너재료가 여러가지 검토되고 있으며, 그중에서도 특히 Nb의 사용이 효과적이라고 보고되어 있다. Nb는 Ti와 비교하여 배선 저항을 저감할 수 있고, 또한 Al의 리플로성에 대해서도 향상시키는 것이 가능해진다.

그런데, 256M 비트나 1G 비트 이상의 집적도를 갖는 DRAM 등의 차세대의 반도체메모리로의 응용을 고려한 경우, 배선막의 저항률은 예를 들면 4μΩ㎝ 이하가 요구된다. 그러나, 종래의 Nb타겟을 이용하여 성막한 Nb막을 라이너재로 하고, 그 위에 Al막이나 Al합금막을 형성한 Al배선막에서는 저항률을 재현성 좋게 4μΩ㎝ 이하로 억제하는 것이 곤란한 상황에 있다.

또한, 배선막중으로의 더스트의 혼입 등을 최대한 저감할 필요가 있는데, 종래의 Nb타겟에서는 예를 들면 1㎛를 초과하는 거대한 더스트가 돌발적으로 발생해버리는 문제가 있다. 그 결과로 반도체 디바이스의 제품 수율은 대폭 저하해버린다.

상술한 바와 같이, 종래의 Nb타겟을 이용하여 성막한 Nb라이너막을 갖는 Al배선막에서는 256M 비트나 1G 비트 이상의 DRAM 등에 요구되고 있다. 예를 들면 4μΩ㎝ 이하인 저항률을 충분히, 또한 재현성 좋게 만족시킬 수 없다. 또, Nb라이너막의 성막중에 돌발적으로 거대한 더스트가 발생해버리고, 그 결과 반도체 디바이스의 제조 수율을 저하시켜버린다.

이와 같이, 종래의 Nb타겟은 차세대 반도체 메모리 등으로의 응용은 곤란한 상황에 있다.

본 발명의 목적은 DD 배선기술 등을 적용하여 Al배선막을 형성할 때, Al막의 라이너재로서의 Nb막의 전기 특성이나 품질을 높이는 것을 가능하게 한 스퍼터 타겟을 제공하는데 있다. 구체적으로는 Al배선막의 저항률을 예를 들면 4μΩ㎝ 이하로 억제하는 것이 가능한 Nb막을 재현성 좋게 얻는 것을 가능하게 한 스퍼터 타겟을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 또, 돌발적인 거대 더스트의 발생을 억 제하고, Nb막의 수율을 향상시키는 것을 가능하게 한 스퍼터 타겟을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 제 1 스퍼터 타겟은 Nb 결정입자로 이루어진 재결정조직을 갖고, Ta함유량이 3000ppm 이하인 고순도 Nb로 이루어진 스퍼터 타겟으로서, 타겟 전체의 상기 Ta함유량의 편차가 30% 이내인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 제 2 스퍼터 타겟은 고순도 Nb로 이루어진 스퍼터 타겟에 있어서, 상기 Nb의 각 결정입자는 평균 결정입경(結晶粒徑)에 대해 0.1∼10배 범위의 입경(粒徑)을 갖고, 또한 인접하는 결정입자의 입경 크기의 비가 0.1∼10의 범위인 것을 특징으로 하고 있다. 제 2 스퍼터 타겟은 또한 인접하는 결정입자의 입경 크기의 비의 타겟 전체로서의 편차가 30% 이내인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 제 3 스퍼터 타겟은 Nb 결정입자로 이루어진 재결정조직을 갖고, 산소 함유량이 200ppm 이하인 고순도 Nb로 이루어진 스퍼터 타겟으로서, 타겟 전체의 상기 산소 함유량의 편차가 80%이내인 것을 특징으로 하고 있다.

Nb타겟 중에 함유되는 Ta는 Nb에 비해 산화하기 쉽고, 또한 Ta의 산화물(Ta₂O₅등)은 매우 안정된 성질을 갖는다. 또한, Ta는 Al과의 반응성이 높고, 임의의 온도 이상에서는 Al₃Ta 등의 금속간 화합물을 형성한다. 이와 같은 산화물이나 금속간 화합물이 배선중에 존재하면 저항률을 상승시키는 작용을 나타낸다.

따라서, 제 1 스퍼터 타겟에 있어서는 불순물로서의 Ta함유량을 3000ppm 이 하로 하고 있다. 또한, 타겟 전체의 Ta함유량의 편차를 30%이내로 하고 있다. Ta함유량을 저감한 고순도 Nb타겟에 의하면 이를 이용하여 성막한 Nb막 중의 Ta양을 낮게 억제할 수 있다. 따라서, Ta₂O₅나 Al₃Ta 등의 생성에 기인하는 배선막의 저항률의 상승을 대폭 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 제 3 스퍼터 타겟에 있어서는 불순물로서의 산소함유량을 200ppm 이하로 하고 있다. 또한, 타겟 전체의 산소 함유량의 편차를 80% 이내로 하고 있다. 고순도 Nb타겟중의 산소함유량을 저감시킴으로써 이를 이용하여 성막한 Nb막 중의 산소량을 낮게 억제할 수 있다. 이에 의해, 배선막의 저항률을 상승시키는 요인의 하나가 되는 Ta₂O₅등의 생성이 억제되고, 그 결과로서 배선막의 저저항률화를 실현하는 것이 가능해진다.

종래의 Nb타겟을 이용한 배선막의 저항률을 예를 들면 4μΩ㎝ 이하로 재현성 좋게 억제할 수 없었던 이유는 상술한 Nb에 함유되는 Ta에 기인하는 것이다. 이는 본 발명자들에 의해 최초로 발견된 것이다. 본 발명의 스퍼터 타겟은 이와 같은 Nb막 중에 존재하는 Ta, 특히 Ta₂O₅등의 Ta산화물이 배선막에 미치는 영향을 발견함으로써 이루어진 것이다.

또한, 종래의 Nb타겟으로부터 돌발적으로 발생하는 거대한 더스트(파티클)에 대해서는 열영향(熱影響)에 의한 변형을 결정입자가 회복하려고 할 때, 결정입자의 크기에 따라 다른 변형량의 차이가 원인이 되는 것을 발견하였다. 즉, 인접하는 결정입자의 입경(입자직경)의 크기(사이즈)가 크게 다르면 큰 결정입자가 변형을 회복하는 과정에 있어서, 이에 인접하여 존재하는 작은 결정입자가 큰 응력을 받는다. 그 결과로 작은 결정입자의 일부 또는 그 자체가 비산하여 거대한 더스트로서 기판상에 부착한다.

따라서, 본 발명의 제 2 스퍼터 타겟에 있어서는 인접하는 결정입자의 입경 크기의 비를 0.1∼10의 범위로 하고 있다. 이와 같이, 인접하는 결정입자의 입경 크기의 비를 작게 함으로써 결정입자가 변형을 회복하고자 하는 과정에서 생기는 응력차를 완화할 수 있다. 이에 의해 거대한 더스트의 발생이 억제되고, Nb막이나 이를 구비하는 배선막의 수율을 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다.

본 발명의 스퍼터 타겟은 고순도 Nb로 이루어진 것이다. 스퍼터 타겟 중의 불순물 원소량은 일반적으로 저감하는 것이 바람직하다고 되어있지만, 본 발명은 Nb타겟을 이용하여 성막한 Nb막의 특성에 특히 영향을 미치는 불순물 원소를 발견하고, 이에 기초하여 특정한 불순물 원소량을 저감하고, 또한 불순물 원소량의 편차를 낮게 억제한 것이다.

구체적으로 본 발명의 스퍼터 타겟은 Ta의 함유량이 3000ppm 이하의 고순도 Nb로 이루어진다. 또한, 본 발명의 스퍼터 타겟은 산소함유량이 200ppm 이하의 고순도 Nb로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, Nb와 Ta는 인접한 관계에 있으며, Nb원료에는 반드시 Ta가 함유되어 있다. 이들 Nb와 Ta는 일반적으로 고융점 금속이라고 불리우고 있으며, 또한 모두 5A족 원소이기 때문에 매우 유사한 성질을 갖고 있다. 이 때문에 Nb로부터 Ta를 분리하는 것은 용이하지 않고, 통상의 Nb재에는 불순물 원소로서 비교적 많은 Ta가 함유되어 있다.

그러나, Ta는 산화하기 쉽고, 또한 Ta₂O₅등의 Ta산화물은 매우 안정된 성질을 갖는다. 또한, Ta는 Al과의 반응성이 높고, 임의의 온도 이상에서는 Al₃Ta 등의 금속간화합물을 형성한다. 이들 Ta를 함유하는 산화물이나 금속간화합물이 배선막 중에 존재하면 저항률을 상승시키는 작용을 나타낸다.

Nb타겟 중의 Ta함유량이 많은 경우나 Ta함유량의 편차가 큰 경우에는 이를 이용하여 성막한 Nb막 중이나 그 위에 성막되는 Al막과의 계면에 급속하게 Ta₂O₅나 Al₃Ta가 형성되어 배선막의 저항률을 상승시키게 된다. 실제로 홈 배선에 Nb막을 스퍼터 성막한 후에 Al-Cu막을 형성하고, 그 계면에 대해 조사한 결과, Ta₂O₅가 다량으로 검출되고, 이와 같은 Al배선막은 저항률이 높다고 판명되었다. 이 결과로 부터 종래의 Nb타겟을 이용한 배선막의 저항률을 예를 들면 4μΩ㎝ 이하로 재현성좋게 억제할 수 없었던 이유는 상술한 Nb에 함유되는 Ta 또는 Ta₂O₅등의 생성원인이 되는 산소에 기인하는 것을 발견하였다.

따라서, 본 발명의 스퍼터 타겟에 있어서는 타겟을 구성하는 Nb 중의 Ta함유량을 3000ppm 이하로 하고 있다. 이와 같이, Nb타겟 중의 Ta함유량을 3000ppm 이하로 하는 것에 의해 이를 이용하여 성막한 Nb막 중의 Ta양을 저감할 수 있다. 따라서, Nb막중이나 그 위에 성막되는 Al막의 계면에 형성 또는 존재하는 Ta₂O₅나 Al₃Ta 등의 양은 대폭 저하한다.

또한, 본 발명의 스퍼터 타겟에 있어서는 타겟을 구성하는 Nb 중의 산소 함유량을 200ppm 이하로 하고 있다. 이와 같은 Nb타겟을 이용하여 성막한 Nb막은 Ta산화물(Ta₂O₅등)의 한쪽의 생성원인이 되는 산소량이 낮기 때문에 Nb막과 그 위에 성막되는 Al막(또는 Al합금막)의 계면 등에 석출되는 Ta₂O₅의 양을 대폭 저감할 수 있다.

이에 의해, Nb막을 구비하는 배선막의 저항률을 대폭 저하시킬 수 있다. 특히, 라이너재로서 Nb막을 갖는 Al배선막의 저저항화에 크게 기여한다. 스퍼터 타겟 중의 Ta함유량은 2000ppm 이하로 하는 것이 더 바람직하고, 보다 바람직하게는 1000ppm 이하이다. 또, 스퍼터 타겟 중의 산소함유량은 150ppm 이하로 하는 것이 더 바람직하고, 보다 바람직하게는 100ppm 이하이다. 이에 의해 더욱더 배선막의 저항률을 낮출 수 있다.

본 발명의 스퍼터 타겟 중의 Ta함유량의 편차는 타겟 전체로서 30% 이내인 것이 바람직하다. 이와 같이, 타겟 전체의 Ta함유량의 편차를 낮게 억제함으로써 이를 이용하여 형성한 배선막 전체의 저항률을 재현성 좋게 낮추는 것이 가능해진다. 타겟 전체의 Ta함유량의 편차는 15% 이내로 하는 것이 더 바람직하다.

또한, 본 발명의 스퍼터 타겟 중의 산소함유량의 편차는 타겟 전체로서 80%이내로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 타겟 전체의 산소 함유량의 편차를 낮게 억제함으로써 이를 이용하여 형성한 배선막 전체의 저항률을 재현성 좋게 낮추 는 것이 가능해진다. 타겟 전체의 산소 함유량의 편차는 50% 이내로 하는 것이 더 바람직하고, 보다 바람직하게는 30% 이내이다.

상술한 Ta함유량 및 산소함유량의 편차는 이하와 같이 구한 값을 가리키는 것이다. 예를 들면, 직경 320∼330mm의 스퍼터 타겟의 표면으로부터 9점의 분석용 샘플을 채취한다. 각 샘플은 타겟의 중심과 중심에 대해 X축 방향 및 Y축 방향으로 각각 75mm, 150mm의 각 위치로부터 채취된다. 이들 9점의 분석용 샘플의 Ta함유량 및 산소함유량을 측정한다. 이들 최대값 및 최소값으로 이하의 수학식에 기초하여 편차를 구한다.

편차[%]={(최대값-최소값)/(최대값+최소값)}×100

Ta함유량에 대해서는 통상 사용되고 있는 ICP-AES(결합 플라즈마 원자 발광 분광 분석)에 의해 측정한 값으로 한다. 산소함유량에 대해서는 통상 사용되고 있는 LECO사의 불활성 가스 융해·적외선흡수법에 의해 측정한 값으로 한다. 또한, 샘플의 채취 위치는 타겟 크기에 따라서 적절히 조정하는 것으로 한다.

또한, 본 발명의 스퍼터 타겟 중의 Ta 및 산소 이외의 불순물 원소에 대해서는 일반적인 고순도 금속재의 레벨 정도이면 다소 함유되어 있어도 좋다. 그러나, 배선 저항의 저감 등을 도모하기 위해 다른 원소에 대해서도 마찬가지로 감소시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 고순도 Nb로 이루어진 스퍼터 타겟은 또한 그것을 구성하는 Nb결정입자의 크기를 이하와 같이 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 각 결정입자의 입경을 평균 결정입경에 대해 0.1∼10배의 범위로 하고, 또한 인접하는 결정입자의 입 경 크기의 비를 0.1∼10의 범위로 한다.

여기서, 타겟의 결정입자 직경과 더스트와의 관계는 다수 보고되어 있다. 통상, 더스트라고 불리우는 것은 스퍼터링에 의해 비산한 입자가 스퍼터장치내에 배치되어 있는 방착판(防着板)이나 타겟의 비부식 영역에 부착되고, 이것들이 박리하여 생기는 프레이크(flake)상이나 결정입자 사이의 갭에 생긴 전위차에 의해 이상 방전이 발생하고, 이에 기초하여 생기는 스플래쉬(splash)라고 불리우는 용융입자 등이다. 어떤 것이든지 통상은 크기가 0.2∼0.3㎛ 정도의 것을 가리키고 있다.

그러나, 종래의 Nb타겟으로부터 돌발적으로 발생하는 더스트는 크기가 1㎛이상으로 이제까지의 더스트와 비교하여 매우 크다. 또한, 형상도 암석과 같은 덩어리형상이다. 이 덩어리형상의 더스트에 대해 여러가지 조사한 결과, 결정입자의 일부 또는 결정입자 자체가 스퍼터링에 의해 추출되는 모드로 되어 있는 것이 판명되었다. 따라서, 본 발명자들은 인접하는 결정입자의 크기에 착안하여 조사한 결과, 인접하는 결정입자의 입경 크기에 큰 차가 생기는 경우에 상술한 거대한 더스트가 발생하는 것을 발견하였다.

즉, 타겟 표면은 스퍼터링에 의해 상당한 열영향을 받고, 각각의 결정입자가 갖는 변형을 회복하려고 한다. 각 결정입자가 갖고 있는 변형량은 결정입자의 크기에 따라서 다르다. 큰 결정입자가 변형을 회복하는 과정에 있어서, 그에 인접하여 작은 결정입자가 존재하고 있으면 큰 응력을 받는다. 그 결과로서, 작은 결정입자의 일부 또는 그 것 자체가 비산해버리는 현상이 초래된다.

이와 같은 인접하는 결정입자의 입경 크기의 차에 기인하여 결정입자의 일부 또는 그것 자체가 비산하면 거대 더스트로서 기판상에 부착하여 Nb막의 수율을 저하시키게 된다. 따라서, 본 발명의 스퍼터 타겟에 있어서는 인접하는 결정입자의 입경 크기의 비를 0.1∼10의 범위로 하고 있다.

인접하는 결정입자의 입경 크기의 비를 10배 이하 또는 1/10 이상으로 함으로써 열영향을 받은 결정입자가 변형을 회복하고자 하는 과정에서의 응력차를 완화할 수 있다. 이에 의해, 결정입자의 일부나 그 자체의 비산을 억제하는 것이 가능해진다. 그 결과로서, 거대 더스트의 발생이 억제되어 Nb막이나 이것을 구비하는 배선막의 수율을 대폭 향상시킬 수 있다. 인접하는 결정입자의 입경 크기 비는 0.5∼5의 범위로 하는 것이 더 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5∼1.5의 범위로 하는 것이다.

또, 인접하는 결정입자의 입경 크기 비의 편차는 타겟 전체로서 30% 이내로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 타겟 전체의 입경 크기 비의 편차를 낮게 억제함으로써 이를 이용하여 형성한 Nb막 전체로서 거대 더스트의 발생을 억제할 수 있다. 타겟 전체의 인접하는 결정입자의 입경 크기 비의 편차는 15% 이내로 하는 것이 더 바람직하고, 보다 바람직하게는 10% 이내이다.

인접하는 결정입자의 입경 크기 비는 임의의 배율로 측정된 결정 조직 사진(예를 들면 배율 200배의 광학현미경 사진)에 직선을 긋고, 그 직선에 걸치거나 또는 서로 인접하는 30개의 결정입자의 결정입경(이 경우의 결정입경은 1개의 결정입자를 둘러싸는 최소 원의 직경을 가리킴)을 측정한다. 이 때의 인접하는 결정입자의 입경 크기의 비를 가리키는 것으로 한다.

또한, 입경 크기 비의 편차는 이하와 같이 구한 값을 가리키는 것이다. 예를 들면, 직경 320∼330mm의 스퍼터 타겟의 표면으로부터 9점의 분석용 샘플을 채취한다. 각 샘플은 타겟의 중심과 중심에 대해 X축 방향 및 Y축 방향으로 각각 75mm, 150mm의 각 위치로부터 채취한다. 이들 9점의 분석용 샘플의 입경 크기 비를 측정한다. 이들 최대값 및 최소값으로 이하의 수학식에 기초하여 편차를 구한다.

편차[%]={(최대값-최소값)/(최대값+최소값)}×100

스퍼터 타겟 중의 Nb결정입자는 상기한 바와 같이 인접하는 결정입자 사이의 입경 크기 비를 0.1∼10의 범위로 하는 것이 특히 중요하지만, Nb결정입자의 전체적인 결정입경의 편차가 크면 스퍼터율이 다른 결정입자가 많아져 인접하는 결정입자 사이의 단차가 더 커진다. 이 때문에, Nb결정입자의 결정입경은 평균 결정입경에 대해 0.1∼10배의 범위로 한다.

Nb결정입자의 구체적인 평균 결정입경은 100㎛ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 평균 결정입경이 100㎛를 초과하면 더스트가 증가하고, 얻어지는 박막의 배선 저항률의 편차가 커진다. Nb결정입자의 평균 결정입경은 75㎛ 이하인 것이 더 바람직하고, 보다 바람직하게는 50㎛이하이다.

또, Nb결정입자의 평균 결정입경은 이하와 같이 하여 구한 값으로 한다. 우선, 스퍼터 타겟의 표면으로부터 조성 편차의 측정의 경우와 마찬가지로 샘플을 채취한다. 각 샘플을 연마하고, 표면을 HF:HNO₃:H₂O=2:2:1의 에칭액으로 에칭한 후, 광학현미경으로 조직 관찰을 실시한다. 배율 200배의 광학현미경 사진상에 직경 50mm의 원을 그리고, 그 원내에 포함되고, 또한 원둘레에 의해 잘라지지 않은 결정입자의 개수(개수(A))와 원둘레에 의해 잘라진 결정입자의 개수(개수(B))를 계수한다. 그리고, [원내의 결정입자의 총수 = 개수(A) + 개수(B)/2]에 기초하여 결정입자 1개의 면적을 산출한다. 1개의 결정입자의 단면을 원으로 간주하여 평균 결정입경을 그 직경으로서 산출한다.

본 발명의 스퍼터 타겟은, 예를 들면 이하와 같이 제작할 수 있다.

우선, 스퍼터 타겟의 형성원료가 되는 고순도 Nb를 제작한다.

구체적으로는 Ta함유량이 3000ppm 이하인 Nb₂O₅함유 정광(精鑛)을 화학적으로 처리하여 고순도 산화물로 한다. 계속해서, Al에 의한 테르밋(thermit)환원법을 이용하여 조금속(粗金屬) Nb를 얻는다. 이것을 예를 들면 전자빔(EB) 용해하여 고순도Nb를 정제한다.

이때, EB용해 등에 의한 용해공정은 Ta함유량의 감소나 편차의 저감 또는 산소 함유량의 감소나 편차의 저감을 목적으로 하여 복수회 반복 실시하는 것이 바람직하다. Ta함유량의 편차의 저감에는 존리퍼링에 의해 Nb 중에 존재하는 Ta를 균일 분산시키는 것도 효과적이다.

계속해서, 얻어진 Nb의 잉곳에 대해 단조, 압연에 의한 소성 가공을 실시한다. 이 소성 가공시의 가공률은 예를 들면 50∼98%로 한다. 이와 같은 가공률의 소성 가공에 의하면 잉곳에 적당량의 열에너지를 부여할 수 있고, 그 에너지에 의 해 Ta나 산소의 균질화(편차의 감소)를 도모할 수 있다. 소성 가공 공정에 있어서는 필요에 따라서 중간 열처리를 실시해도 좋다.

또한, 상술한 소성 가공에 의해 부여되는 에너지는 잉곳이 갖는 결정입자를 파괴한다. 또, 미소 내부 결함의 제거에 대해서도 유효한 작용을 초래한다. 그 후, 800∼1300℃ 정도의 온도에서 1시간 이상의 열처리를 실시한다. 소성가공에 의해 일단 결정입자를 파괴한 Nb재에 대해 열처리를 실시하고, Nb의 결정조직을 재결정조직으로 함으로써 Nb결정입자의 결정입경을 제어할 수 있다. 구체적으로는 각 결정입자의 결정입경을 평균 결정입경에 대해 0.1∼10배의 범위로 하고, 또한 인접하는 결정입자의 입경 크기 비를 0.1∼10의 범위로 할 수 있다. 재결정 조직화는 Ta함유량이나 산소함유량의 편차의 저감에도 기여한다.

이와 같이 얻어지는 고순도 Nb소재를 원하는 원판형상으로 기계 가공하고, 이를 예를 들면 Al로 이루어진 배킹플레이트(backing plate)와 접합한다. 배킹플레이트와의 접합에는 핫프레스 등에 의한 확산 접합을 적용하는 것이 바람직하다. 확산 접합시의 온도는 400∼600℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이는 융점이 660℃인 Al의 소성 변형을 방지하고, 또한 타겟 중의 Ta원자나 산소원자의 확산을 방지하며, 또한 타겟 중의 Nb결정입자의 결정입경에 악영향을 미치는 것을 방지하기 때문이다. 여기서 얻어진 소재를 소정 크기로 기계 가공함으로써 본 발명의 스퍼터 타겟이 얻어진다.

본 발명의 스퍼터 타겟은 각종 전자디바이스의 배선막 형성용으로서 이용할 수 있지만, Al막(또는 Al합금막)에 대한 라이너재로서의 Nb막으로 형성할 때 특히 바람직하게 이용된다. 본 발명의 스퍼터 타겟을 이용하여 스퍼터 성막하여 이루어진 Nb막은 Ta함유량이 3000ppm 이하, 2000ppm 이하, 1000ppm 이하가 되고, 그 편차는 30% 이내, 또 15% 이내가 된다. 또한, 산소함유량에 대해서는 200ppm 이하, 150ppm 이하, 100ppm 이하가 되고, 그 편차에 대해서는 80% 이내, 50% 이내, 30% 이내가 된다. 부가하여, 더스트(특히 거대 더스트)의 존재수가 매우 적다.

이와 같은 Nb막은 상술한 바와 같이 Al배선의 라이너재에 적합하고, 본 발명에 의해 얻어지는 Nb막상에 Al막이나 Al합금막을 존재시켜 배선막이 구성된다. 이와 같은 배선막에 의하면 DD 배선기술을 적용할 때 적합한 배선막 구조를 제공할 수 있다. 그리고, 256M 비트나 1G 비트의 DRAM 등에 요구되고 있다. 예를 들면 4μΩ㎝ 이하인 저항률을 충분히 또한 재현성 좋게 만족시키는 것이 가능해진다. 이는 신호 지연의 억제에 크게 공헌한다. 또, 고밀도 배선을 고신뢰성하에서 재현성좋게 실현하는 것이 가능해진다. 이는 배선막의 수율 향상에 크게 공헌한다.

상술한 배선막은 반도체 디바이스로 대표되는 각종 전자부품에 사용할 수 있다. 구체적으로는 ULSI나 VLSI 등의 반도체 디바이스 또는 SAW 디바이스, TPH, LCD 디바이스 등의 전자부품을 예로 들 수 있다.

도 1은 본 발명의 스퍼터 타겟을 사용하여 형성한 Nb막을 갖는 DD 배선구조를 구비한 반도체 디바이스의 한 구성예를 나타내는 단면도이다. 도 1에 있어서, 도면번호 '1' 은 소자구조가 형성된 Si기판이다. Si기판(1)상에는 절연막(2)이 형성되어 있고, 이 절연막(2)에는 콘택트홀(도시하지 않음)을 사이에 두고 소자 구조에 접속된 제 1 Al 배선(3)이 형성되어 있다.

제 1 Al 배선(3)을 갖는 절연막(2)상에는 층간절연막(4)이 형성되어 있고, 이 층간절연막(4)에 배선홈(5(5a, 5b, 5c))이 설치되어 있다. 배선홈(5a, 5c)은 층간절연막(4)의 표면부에 설치되어 있다. 배선홈(5b)은 제 1 Al 배선(3)에 도달하도록 형성되어 있으며, 접속구멍(비아홀)이다.

각 배선홈(5a, 5b, 5c)내에는 우선 본 발명의 스퍼터 타겟을 사용하여 형성한 Nb막(6)이 라이너재로서 형성되어 있다. 그리고, 이 Nb막(6)상에 Al막 또는 Al합금막으로 이루어진 제 2 Al 배선(7)이 형성되어 있다. 이에 의해 DD구조의 Al 배선막(8)이 구성되어 있다. 또, 도면중 도면번호 '9'는 절연막이다.

본 발명의 스퍼터 타겟을 사용하여 형성한 Nb막(6)을 갖는 Al 배선막(8)은 상기한 바와 같이 4μΩ㎝ 이하가 되는 저항률을 만족하기 때문에, 256M 비트나 1G 비트 이상의 DRAM 등의 반도체 디바이스의 동작 특성이나 신뢰성을 높이는 것이 가능해진다. 또, 거대 더스트의 혼입 등이 적기 때문에 고밀도 배선을 고신뢰성하에서 재현성좋게 실현하는 것이 가능해진다.

계속해서, 본 발명의 구체적인 실시예 및 그 평가결과에 대해 설명한다.

(실시예 1)

우선, Ta함유량이 3000ppm 이하인 Nb₂O₅함유 정광을 화학적으로 처리하여 고순도 산화물로 하고, 이를 Al에 의한 테르밋환원법을 이용하여 조금속 Nb를 얻었다. 이와 같은 조금속 Nb를 몇개 준비하고, 이것을 1회부터 복수회 동안에 적절히 EB용해하여 Ta함유량이 다른 6종류의 Nb잉곳(직경 230mm)을 제작하였다.

이들 각 Nb잉곳을 직경 130mm가 되기까지 강하게 단조하고, 이것을 1400℃에서 어닐링한 후, 다시 직경 230∼240mm까지 단조하고, 또한 크로스 압연으로 직경 320∼330mm의 원판형상으로 하였다. 이들 원판형상의 Nb판에 대해 각각 1100℃ ×120 min의 조건으로 열처리를 실시함으로써 재결정조직으로 하였다.

상기한 열처리후의 각 Nb판을 절삭가공하여 접합용 Nb판으로 하고, 이것과 미리 준비한 배킹플레이트용 Al합금판을 온도 400∼600℃, 압력 250kg/㎠의 조건으로 핫프레스하여 타겟 소재가 되는 접합체를 제작하였다. 이와 같이 얻은 각 접합체를 직경 320mm ×두께 10mm까지 기계 가공함으로써 목적으로 하는 Nb스퍼터 타겟을 각각 얻었다.

이와 같이 얻은 6종류의 Nb타겟의 Ta함유량과 그 편차를 전술한 방법에 기초하여 측정하였다. Ta함유량은 통상 사용되고 있는 ICP-AES(결합 플라즈마 원자 발광분광분석장치:세이코전자공업사제 SPS1200A(상품명))에 의해 분석하였다. Nb타겟 중의 Ta함유량과 그 편차를 하기 표 1에 나타낸다.

계속해서, 상기한 6종류의 Nb 스퍼터 타겟을 각각 이용하여 스퍼터방식: 라이너스퍼터, 배압:1×10^-5(Pa), 출력DC:15(kW), 스퍼터시간: l(min)의 조건하에서 미리 배선홈을 형성한 Si웨이퍼(8인치)상에 Nb막을 성막하고, 배선홈내를 포함하여 두께 0.5㎛의 라이너막을 형성하였다. 그 후, Al-0.5wt%Cu 타겟을 이용하여 상기한 조건과 동일한 조건하에서 스퍼터를 실시하고, 두께 1㎛정도의 Al박막을 형성하였다. 이를 리플로처리에 의해 배선홈내에 충전한 후, 여분의 Al막을 CMP로 제거 함으로써 배선을 형성하였다. 이들 각 배선의 저항률을 측정하였다. 그 표를 표 1에 나타낸다.

타겟 No	Ta함유량(ppm)	Ta함유량의 편차율(%)	배선저항률(μΩ㎝)
No.1	550	11	3.1
No.2	1550	27	3.5
No.3	1830	40	3.9
No.4	2540	5	3.8
No.5	3300	17	10.5
No.6	8220	58	15.8

상기 표 1에서 명확해진 바와 같이, 시료 1∼시료 4의 본 발명의 Nb타겟을 이용하여 성막한 Nb막을 구비하는 배선막은 저항률이 다른 배선막과 비교하여 절반 이하인 것이 판명되었다. 이와 같은 Nb라이너막을 갖는 배선막을 사용함으로써 배선의 저저항률화를 도모할 수 있고, 또는 제품 수율을 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.

삭제

(실시예 2)

실시예 1과 동일하게 제작한 조금속 Nb를 3회 EB용해하여 잉곳을 제작하였다. 이 Nb잉곳을 실시예 1과 동일 조건으로 소성 가공한 후, 열처리 조건을 변하게 하여 6종류의 Nb재를 제작하였다. 열처리 온도는 300℃, 600℃, 800℃, 1100℃, 1300℃로 하고, 각각 60min의 열처리를 실시하였다. 또한, 열처리를 실시하지 않은 Nb재를 제작햇다.

이와 같은 6종류의 Nb재를 이용하여 각각 실시예 1과 동일하게 하여 Nb스퍼터 타겟을 제작하였다. Ta함유량에 대해서는 실시예 1과 마찬가지로 IPC-AES에 의해 분석하였다. Ta함유량은 1830ppm, 그 편차는 20%이었다.

계속해서, 상기한 6종류의 Nb스퍼터 타겟을 각각 이용하여 스퍼터방식: 라이너스퍼터, 배압: 1×10^-5(Pa), 출력DC:15(kW), 스퍼터시간: l(min)의 조건하에서 미리 배선홈을 형성한 Si웨이퍼(8인치)상에 Nb막을 성막하고, 배선홈내를 포함하여 두께 0.5㎛의 라이너막을 형성하였다. 그 후, Al-0.5wt%Cu타겟을 이용하여 상기한 조건과 동일한 조건하에서 스퍼터를 실시하고, 두께 1㎛정도의 Al박막을 형성하였다. 이를 리플로처리에 의해 배선홈내에 충전한 후, 여분의 Al막을 CMP로 제거함으로써 배선을 형성하였다. 이들 각 배선의 저항률을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

타겟 No	열처리온도(℃)	배선저항률(μΩ㎝)
No.1	무처리	3.8
No.2	300	3.7
No.3	600	3.5
No.4	800	3.2
No.5	1100	3.1
No.6	1300	3.1

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 Nb스퍼터 타겟을 이용하여 성막한 Nb막을 구비한 배선막은 양호한 저항률을 나타냈다. 따라서, 이와 같은 Nb라이너막을 갖는 배선막을 이용함으로써 배선의 저저항률화를 도모할 수 있고, 또한 제품 수율을 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.

삭제

(실시예 3)

우선, 산소량을 변화시킨 조금속 Nb를 준비하고, 이것을 1회부터 복수회 동안에 적절히 EB용해하여 산소함유량이 다른 6종류의 Nb잉곳(직경 230mm)을 제작하 였다.

이들 각 Nb잉곳을 직경 130mm가 되기 까지 강하게 단조하고, 이것을 1400℃에서 어닐링한 후, 다시 직경 230∼240mm까지 단조하고, 또한 크로스압연으로 직경 320∼330mm의 원판형상으로 하였다. 이 원판형상의 Nb판에 대해 각각 1100℃ ×120min의 조건으로 열처리를 실시함으로써 재결정조직으로 하였다.

상기한 열처리후의 각 Nb판을 절삭가공하여 접합용 Nb판으로 하고, 이것과 미리 준비한 배킹플레이트용 Al합금판을 온도 400∼600℃, 압력 250kg/㎠의 조건으로 핫프레스하여 타겟 소재가 되는 접합체를 제작하였다. 이와 같이 얻은 접합체를 직경 320mm ×두께 10mm까지 기계 가공함으로써 목적으로 하는 Nb스퍼터 타겟을 각각 얻었다.

이와 같이 얻은 6종류의 Nb타겟의 산소함유량과 그 편차를 전술한 방법에 기초하여 측정하였다. 산소함유량은 통상 사용되고 있는 불활성가스 융해·적외선흡수장치(LECO사제 TC-436(상품명))에 의해 측정하였다. Nb타겟 중의 산소함유량과 그 편차를 표 3에 나타낸다.

계속해서, 상기한 6종류의 Nb스퍼터 타겟을 각각 이용하여 스퍼터방식: 라이너스퍼터, 배압: 1×10^-5(Pa), 출력 DC: 10(kW), 스퍼터시간: 3(min)의 조건하에서 미리 배선홈을 형성한 Si웨이퍼(8인치)상에 Nb막을 성막하고, 배선홈내를 포함하여 두께 20㎛의 라이너막을 형성하였다. 그 후, Al-0.5wt%Cu타겟을 이용하여 상기한 조건과 동일한 조건하에서 스퍼터를 실시하여, 두께 1㎛ 정도의 Al박막을 형성하였 다. 이를 리플로처리에 의해 배선홈내에 충전한 후, 여분의 Al막을 CMP로 제거함으로써 배선을 형성하였다. 이들 각 배선의 저항률을 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.

타겟 No	산소함유량(ppm)	배선함유량의 편차(%)	배선저항률(μΩ㎝)
No.1	10	82	4.2
No.2	10	40	3.0
No.3	50	23	3.1
No.4	60	64	3.1
No.5	100	27	3.2
No.6	110	68	3.4
No.7	140	38	3.5
No.8	320	31	4.1
No.9	630	22	4.4
No.10	820	20	4.7

상기 표 3에서 명확해진 바와 같이, 본 발명의 Nb스퍼터 타겟(시료 2∼시료 7)을 이용하여 성막한 Nb막을 구비하는 배선막은 저항률이 다른 배선막과 비교하여 낮은 것이 판명되었다. 따라서, 이와 같은 Nb라이너막을 갖는 배선막을 사용함으로써 배선의 저저항률화를 도모할 수 있고, 또한 제품 수율을 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.

삭제

(실시예 4)

실시예 3에서의 시료 3의 타겟과 동일 조건으로 Nb잉곳을 제작하였다. 이 Nb잉곳을 실시예 3과 동일 조건으로 소성 가공한 후, 열처리 조건을 변경하여 6종류의 Nb재를 제작하였다. 열처리 온도는 300℃, 600℃, 800℃, 1100℃, 1300℃로 하고, 각각 60min의 열처리를 실시하였다. 또, 열처리를 실시하지 않은 Nb재를 제작하였다.

이와 같은 6종류의 Nb재를 이용하여 각각 실시예 1과 동일하게 하여 Nb스퍼터 타겟을 제작하였다. 산소함유량에 대해 실시예 3과 동일하게 하여 측정한 결과, 실시예 3에서의 시료 3의 타겟과 거의 동일한 값을 나타냈다.

계속해서, 상기한 6종류의 Nb스퍼터 타겟을 각각 이용하여 스퍼터방식: 라이너스퍼터, 배압: 1×10^-5(Pa), 출력DC: 10(kW), 스퍼터시간: 3(min)의 조건하에서 미리 배선막을 형성한 Si웨이퍼(8인치)상에 Nb막을 성막하고, 배선홈내를 포함하여 두께 20㎛의 라이너막을 형성하였다. 그 후, Al-0.5wt%Cu타겟을 이용하여 상기한 조건과 동일한 조건하에서 스퍼터를 실시하여, 두께 1㎛ 정도의 Al박막을 형성하였다. 이를 리플로처리에 의해 배선홈내에 충전한 후, 여분의 Al막을 CMP로 제거함으로써 배선을 형성하였다. 이들 각 배선의 저항률을 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.

타겟 (No)	열처리온도(℃)	배선저항률(μΩ㎝)
No.1	무처리	4.9
No.2	300	4.3
No.3	600	3.8
No.4	800	3.1
No.5	1100	2.9
No.6	1300	3.0

상기 표 4에서 명확해진 바와 같이, 본 발명의 Nb스퍼터 타겟(시료 3∼시료 6)을 이용하여 성막한 Nb막을 구비하는 배선막은 양호한 저항률을 나타내었다. 따라서, 이와 같은 Nb라이너막을 갖는 배선막을 이용함으로써 배선의 저저항률화를 도모할 수 있고, 또한 제품 수율을 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.

삭제

(실시예 5)

우선, 실시예 1과 동일하게 제작한 조금속 Nb를 EB용해하여 직경 230mm의 Nb잉곳을 제작하였다. 이와 같은 Nb잉곳에 대해 실시예 1과 동일한 단조 및 압연을 실시하였다. 단, 각 단계에서의 가공조건을 변경함으로써 각각 표 5에 나타내는 가공률로 소성 가공하였다. 또, 가공률의 계산 방법은 {100 - (소성 가공후의 Nb재의 두께/잉곳의 두께) ×100}으로 한다.

이와 같이 얻은 원판형상의 Nb판에 대해 각각 1100℃ ×120min의 조건으로 열처리를 실시하여 재결정조직으로 하였다. 이들 각 Nb판을 절삭가공하여 접합용 Nb판으로 하고, 이것과 미리 준비한 배킹플레이트용 Al합금판을 온도 400∼600℃, 압력 250kg/㎠의 조건으로 핫프레스하여 타겟소재가 되는 접합체를 제작하였다. 이와 같이 얻은 접합체를 직경 320mm ×두께 10mm까지 기계 가공함으로써 목적으로 하는 Nb스퍼터 타겟을 각각 얻었다.

계속해서, 상기한 Nb스퍼터 타겟을 각각 이용하여 스퍼터방식: DC스퍼터, 배압: 1×10^-5Pa, 출력DC: 15kW, 스퍼터시간: 1min의 조건하에서 Si웨이퍼(8인치)상에 두께 0.5㎛의 Nb막을 각각 성막하였다. 또, 성막한 Si기판의 갯수는 각각 500장으로 하였다.

이들 각 Nb막에 대해 Nb결정입자의 평균 결정입경에 대한 입경범위, 인접하는 결정입자의 입경 크기 비 및 그 편차를 측정하였다. 또한, 각 Nb막 중에 존재하는 크기 1㎛ 이상의 거대 더스트의 수를 측정하였다. 이들 결과를 표 5에 나타 낸다.

타겟 No	가공률 (%)	평균 결정입경 (㎛)	평균 결정입경에 대한 결정입경의 범위 (%)	인접 결정입자의 입경 크기 비		더스트의 평균갯수 (크기1㎛이상) (개/장)
타겟 No	가공률 (%)	평균 결정입경 (㎛)	평균 결정입경에 대한 결정입경의 범위 (%)	입경 크기 비	TG중의 편차 (%)	더스트의 평균갯수 (크기1㎛이상) (개/장)
1	95	30	0.7	0.6	2	0
2	87	70	4.5	1.2	5	0
3	55	100	7.8	5.8	12	0
4	25	190	0.05	5	35	0.8
5	33	280	15.8	17	45	0.6
6	14	350	23.2	58	67	1.2

상기 표 5에서 명확해진 바와 같이, 본 발명의 Nb스퍼터 타겟(시료 1∼시료 3)을 이용하여 성막한 Nb막에서는 거대 더스트가 존재하지 않는 것에 대해, 본 발명의 비교예로서 제작한 Nb스퍼터 타겟(시료 4∼시료 6)에서는 이를 이용하여 성막한 Nb막 중에 거대 더스트가 존재하는 것을 알 수 있다. 따라서, 이와 같은 본 발명의 Nb막을 이용함으로써 배선막 및 이를 이용한 각종 디바이스의 수율을 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.

삭제

(실시예 6)

실시예 5와 동일하게 하여 가공률 85%로 단조 및 압연을 실시한 Nb판에 대해 열처리하지 않거나 또는 300℃, 600℃, 800℃, 1100℃, 1300℃에서 60min의 열처리를 실시하여 6종류의 Nb재를 제작하였다. 이들 6종류의 Nb재를 이용하여 각각 실시예 1과 동일하게 하여 Nb스퍼터 타겟을 제작하였다.

계속해서, 상기한 6종류의 Nb스퍼터 타겟을 각각 이용하여 스퍼터방식: DC스퍼터, 배압: 1×10^-5Pa, 출력DC: 15kW, 스퍼터시간: 1min의 조건하에서 Si웨이퍼(8 인치)상에 두께 0.5㎛의 Nb막을 각각 성막하였다. 또한, 성막한 Si기판의 장수는 각각 500장으로 하였다.

이들 각 Nb막에 대해 Nb결정입자의 평균 결정입경에 대한 입경범위, 인접하는 결정입자의 입경 크기 비 및 그 편차를 측정하였다. 또, 각 Nb막 중에 존재하는 크기 1㎛ 이상의 거대 더스트의 수를 측정하였다. 이 결과를 표 6에 나타낸다.

타겟 No	열처리온도 (℃)	평균 결정입경 (㎛)	평균 결정입경에 대한 결정입경의 범위(%)	인접 결정입자의 입경 크기 비		더스트의 평균갯수 (크기1㎛이상) (개/장)
타겟 No	열처리온도 (℃)	평균 결정입경 (㎛)	평균 결정입경에 대한 결정입경의 범위(%)	입경 크기 비	TG중의 편차 (%)	더스트의 평균갯수 (크기1㎛이상) (개/장)
1	무처리	-	-	-	-	3.5
2	300	-	-	-	-	1.2
3	600	-	-	-	-	0.1
4	800	10	0.5	7.8	1.2	0
5	1100	30	1.3	1.1	4.4	0
6	1300	70	4.7	0.7	12	0

상기 표 6에서 명확해진 바와 같이, 본 발명의 Nb스퍼터 타겟(시료 4∼시료 6)을 이용하여 성막한 Nb막에서는 거대 더스트가 존재하지 않는 것에 대해, 본 발명의 비교예로서 제작한 Nb스퍼터 타겟(시료 1∼시료 3)에서는 이를 이용하여 성막한 Nb막 중에 거대 더스트가 존재하는 것을 알 수 있다. 따라서, 이와 같은 본 발명의 Nb막을 이용함으로써 배선막 및 이를 이용한 각종 디바이스의 수율을 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.

삭제

본 발명의 Nb스퍼터 타겟은 종래 달성할 수 없었던 저저항률의 배선막을 얻는 것을 가능하게 한 것이다. 또한, 거대 더스트의 발생을 재현성좋게 억제하는 것을 가능하게 한 것이다. 따라서, 이와 같은 스퍼터 타겟을 이용하여 성막한 배선막에 의하면 배선의 저저항률화를 도모할 수 있고, 또한 신뢰성이나 수율을 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.

Claims

고순도 Nb로 이루어진 스퍼터 타겟에 있어서,

상기 Nb 스퍼터 타겟은 Nb 결정입자로 이루어진 재결정조직을 갖고, 또 상기 Nb 스퍼터 타겟에 함유된 Ta함유량은 3000ppm 이하이고, 또한 하기의 수학식에 의해 정의되는 상기 스퍼터 타겟 전체의 Ta함유량의 편차가 30% 이내인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.

수학식: 편차[%]={(최대값-최소값)/(최대값+최소값)}×100
제 1 항에 있어서,

상기 Ta함유량이 1000ppm 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
제 1 항에 있어서,

산소함유량이 200ppm 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 Nb의 각 결정입자는 평균 결정입경에 대해 0.1∼10배의 범위의 입경을 갖고, 또 인접하는 결정입자의 입경 크기의 비는 0.1∼10의 범위인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
제 1 항에 있어서,

상기 스퍼터 타겟은 배킹플레이트와 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
제 6 항에 있어서,

상기 스퍼터 타겟과 상기 배킹플레이트는 확산 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
제 1 항에 있어서,

Al막 또는 Al합금막에 대한 라이너재로서의 Nb막의 형성에 이용되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
고순도 Nb로 이루어진 스퍼터 타겟에 있어서,

상기 스퍼터 타겟은 Nb 결정입자로 이루어진 재결정조직을 갖고, 또 상기 스퍼터 타겟에 함유된 산소함유량이 200ppm 이하이고, 또한 하기 수학식에 의해 정의되는 타겟 전체의 산소 함유량의 편차가 80% 이내인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.

수학식: 편차[%]={(최대값-최소값)/(최대값+최소값)}×100
제 9 항에 있어서,

상기 산소함유량이 100ppm 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
제 9 항에 있어서,

상기 스퍼터 타겟은 배킹플레이트와 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
제 11 항에 있어서,

상기 스퍼터 타겟과 상기 배킹플레이트는 확산 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
제 9 항에 있어서,

Al막 또는 Al합금막에 대한 라이너재로서의 Nb막의 형성에 이용되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.