Cible de pulvérisation en tantale de haute pureté

In recent years, with the rapid development of the electronic information industry, sputtering targets for integrated circuits have also been greatly developed. Among the metal targets used to manufacture semiconductor chips, common sputtering targets are non-ferrous metals such as Ta Ti Al Co and Cu. Among them, the largest amount of metal sputtering targets for integrated circuit manufacturing is ultra-high purity aluminum (>99,999 pour cent) et des cibles en alliage d'aluminium ultra-haute pureté, et la cible en titane ultra-haute pureté utilisée pour la couche barrière de pulvérisation est une cible en titane ultra-haute pureté. Dans les LSI, l'électromigration des interconnexions métalliques est l'un des principaux mécanismes de défaillance. À haute densité de courant, le fil d'aluminium est sujet à l'électromigration, entraînant la formation de saillies et de vides dans le film d'interconnexion en aluminium, réduisant ainsi l'efficacité de fonctionnement et la fiabilité des circuits intégrés. La résistivité du Cu est inférieure d'environ 35 % à celle de l'Al, et la résistance à l'électromigration est également forte ; Et avec le développement à grande échelle des circuits intégrés, le degré d'intégration devient de plus en plus élevé, et des exigences techniques plus élevées sont mises en avant pour la fabrication de cibles de pulvérisation pour les couches interlignes et barrières, dans le procédé submicronique profond (inférieur ou égal à 018um), le cuivre remplacera progressivement l'aluminium comme matériau de câblage métallisé sur les tranches de silicium, les cibles de cuivre ultra-haute pureté peuvent être davantage utilisées et la pulvérisation correspondante de la barrière mâle est une cible de tantale de haute pureté.

Avec l'augmentation de la quantité de cible de tantale de haute pureté en tant que matériau de revêtement anti-pulvérisation, ses exigences en matière de performances cibles deviennent également de plus en plus élevées, telles que la taille de cible de pulvérisation de plus en plus grande, la microstructure plus fine et plus uniforme, etc. Par conséquent, la recherche sur le processus de préparation des cibles de pulvérisation a progressivement attiré l'attention. À l'heure actuelle, le processus de préparation de la cible de pulvérisation de tantale de haute pureté comprend principalement la méthode de fusion et de coulée et la méthode de métallurgie des poudres :

1. Préparation de la cible de pulvérisation de haute pureté par la méthode de fusion et de coulée

La méthode de fusion et de coulée est actuellement la principale méthode de préparation des cibles de pulvérisation de tantale, généralement les matières premières de tantale sont fondues (faisceau d'électrons ou arc, fusion au plasma, etc.) forgées, et les lingots ou ébauches obtenus sont à plusieurs reprises forgés à chaud, recuits, puis roulé, recuit et fini dans la cible. Les lingots ou ébauches sont forgés à chaud pour détruire la structure coulée, de sorte que les pores ou ségrégations diffusent, disparaissent, puis les recristallisent par recuit, améliorant ainsi la densification et la résistance du tissu.

Afin de garantir que la cible peut pulvériser des films de haute qualité, il existe généralement des exigences élevées pour les cibles de pulvérisation en tantale, et plus la pureté du matériau cible est élevée, meilleure est la qualité du film.

2. Préparation de la cible de pulvérisation de tantale de haute pureté par métallurgie des poudres

Les méthodes de préparation de cibles de tantale de haute pureté par métallurgie des poudres comprennent principalement le pressage à chaud, le pressage isostatique à chaud, le frittage sous vide isostatique à froid, etc. , en nitrurant la surface de la poudre métallique, une poudre de tantale avec une teneur en oxygène inférieure à 300 mg/kg et une teneur en azote inférieure à 10 mg/kg peut être obtenue, puis chargée dans le moule, puis formage par pression à froid et moulage par pressage isostatique à chaud ou autre méthodes de frittage, la pureté de 99,95% ou plus, la taille moyenne des grains est inférieure à 50 um, voire 10 um, la texture est aléatoire et la cible de tantale à texture uniforme le long de la surface et de l'épaisseur de la cible.

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