冶金与材料第44卷轧制钽靶材与粉末冶金钽靶材晶粒晶向对比周友平，姚力军，廖培君，吴东青，陈石（宁波江丰电子材料股份有限公司，浙江宁波315400）冶金与材料Metallurgyandmaterials第44卷第3期2024年3月Vol.44No.3Mar.2024摘要：钽靶材被广泛地作为集成电路铜互连工艺扩散阻挡层的溅射源，是芯片制造中的关键耗材，钽靶材的性能直接影响薄膜质量。目前钽靶材主要有铸锭轧制和粉末冶金烧结两种制备方法，两种工艺路线所得靶材差异明显。根据溅射靶材一般性能要求，文章研究对比了轧制钽靶材与粉末冶金钽靶材坯料的断面晶向和晶粒。结果显示，粉末冶金钽靶材晶向更均匀，晶粒更细小，这种表现更有利于钽靶材的溅射性能，也更有利于溅射薄膜的均匀性。在未来先进制程集成电路的制备工艺中，粉末冶金钽靶材可能会得到重要应用。关键词：钽靶材；轧制；粉末冶金；晶向；先进制程作者简介：周友平（1979—），男，江苏靖江人，主要研究方向：半导体材料。集成电路产业作为电子信息产业的核心，是关系国民经济和社会发展的，具有基础性、先导性和战略性的产业，是衡量国家科技水平和创新能力的重要标志，受到众多国家的高度重视，也是发达国家实施技术封锁的重点。集成电路微细化制程技术日新月异，结构尺寸从微米推向深亚微米，进而迈入纳米时代。目前国际主流技术已从14nm技术向10nm、7nm、5nm甚至3nm逐步递进，代表公司有台积电、三星、英特尔等。中国目前生产线较为成熟的技术是45nm和28nm，领先技术达到14nm。随着集成电路线宽世代的发展，对用于沉积芯片互连线的靶材也提出了更高的要求。先进制程集成电路制备工艺中广泛采用Ta/TaN扩散阻挡层与Cu互连线搭配使用，随着芯片的集成度与日俱增，特别是技术节点发展至7nm及以下，Ta/TaN阻挡层的厚度必须足够薄以实现高集成度芯片的功能性，这对钽靶材的各项性能，尤其是晶向均匀性提出了极高的要求。钽的晶向会明显影响溅射速率，最终影响沉积薄膜厚度的均匀性咱1暂，研究发现，钽各织构面溅射速率关系为｛110｝＞｛100｝＞｛111｝。目前行业中主流使用的是轧制钽靶材，实际溅射使用过程中会遇到大量的因晶向不匹配产生的问题。粉末冶金技术广泛应用于陶瓷靶材的制备，用于制备钽靶材的仅国外少数几家公司，其在某些方面的优越性可能会成为14nm及以下技术节点集成电路用钽靶材的主要制备技术。文章研究对比了轧制钽靶材与粉末冶金钽靶材的晶向和晶粒，为先进制程用钽靶材的开发提供一些参考。1实验材料...
