先进制程芯片用超高纯钽靶制备工艺研究进展

（1.浙江大学材料科学与工程学院； 2.宁波江丰电子材料股份有限公司； 3.衢州学院化学与材料工程学院）

摘要：通过物理气相沉积（physical vapor deposition，PVD）制备的Ta/TaN层具有优异的抗Cu-Si扩散性与良好的接触电阻等特性，随着半导体先进制程芯片的发展，其成为了扩散阻挡层的最佳选择。然而，作为PVD的重要原料- 磁控溅射超高纯Ta靶往往会因晶粒尺寸、织构梯度均匀性的问题，极大地影响沉积薄膜厚度的均匀性，从而影响先进制程芯片良率。因此，结合先进制程芯片的特殊应用环境，本文简述了集成电路用PVD工艺过程与先进制程对Ta靶的应用需求，并综述了近些年集成电路用超高纯Ta常用提纯与晶粒、织构控制工艺的研究进展，包括Ta粉提纯、电子束熔炼、锻造、轧制、再结晶退火工艺以及加工对最终Ta靶溅射性能的影响，针对各类工艺对Ta晶粒、织构的影响进行了阐述。最后，对磁控溅射超高纯Ta靶在先进制程芯片的应用现状与制备工艺难点进行了总结和展望，指出领域内新出现的更具高经济性与材料利用率的超高寿命高厚度（0.65英寸，1英寸=25.4 mm）Ta靶，以及对超高纯Ta形变热处理工艺研发与优化的迫切需求。

关键词： 超高纯Ta； 溅射靶材； 织构控制； 超大规模集成电路； 先进制程芯片； Ta阻挡层材料