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高纯钽溅射靶材关键技术研发及应用
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  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TN04
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目涉及集成电路制造用阻挡层溅射靶材的制备加工领域,作为集成电路制造关键材料的溅射靶材中国长期依赖进口,发展具有自主知识产权的金属溅射靶材生产加工技术是中国集成电路产业发展的重要基础。高纯钽溅射靶材用于制备集成电路中的互扩散阻挡层,制备出具有良好阻挡效果的阻挡层是实现硅片上铜金属化布线的关键,因此是获得高品质集成电路产品的基本要求。要获得理想的阻挡层,高纯钽溅射靶材须具备均匀细小的晶粒组织以及从微观到宏观尺度上均匀分布的织构。高纯钽溅射靶材的微观组织及织构优化控制是集成电路制造产业中亟待解决的重要课题。在国家科技重大专项及国家自然科学基金项目支持下,项目组成功开发了高纯钽溅射靶材制备加工关键技术,获得了具有均匀细小微观组织及均匀的织构分布的高纯钽溅射靶材,同时形成了自主知识产权的核心技术。主要创新技术如下:通过设计合理的锻造开坯工艺,使不同取向的晶粒在变形过程中获得充分的破碎效果。此外,在后续的再结晶退火处理中引入预回复工艺,有效地抑制了再结晶过程中的晶粒长大趋势。通过以上工艺的有机结合,使高纯钽溅射靶材获得了良好的晶粒细化效果。所制备的高纯钽溅射靶材晶粒尺寸≤61μm,达到了国际先进水平。发展了一种交叉轧制工艺用于高纯钽溅射靶材的变形加工,使高纯钽中不同取向晶粒的滑移系能较多地被激活,有效地降低了不同取向晶粒轧制过程中的变形差异,一方面消除了高纯钽溅射靶材生产加工过程中常出现的织构带,同时使高纯钽溅射靶材获得了均匀的晶粒组织。通过对交叉轧制变形过程中变形区几何参数的合理设计,有效优化了变形过程中剪应力分布的均匀性,相较于传统的轧制工艺,该工艺加工得到的高纯钽板沿板厚方向的织构梯度明显减弱。结合后续对再结晶退火制度的合理控制,获得了沿厚度方向织构均匀一致的高纯钽溅射靶材。该成果相关授权发明专利12项,制订国家标准3项,发表SCI论文12篇,相关产品在国际一流集成电路制造公司28nm先端技术节点应用,在Intel、台积电、中芯国际、日本东芝、英飞凌半导体等国际知名半导体企业实现批量销售。高纯钽溅射靶材相关产品近三年销售收入累计超过2.6亿元,新增利润2700余万元,新增税收830余万元。成果打破了中国高纯钽溅射靶材完全依靠进口的历史,填补了国家的产业和技术空白,对中国集成电路制造提供了基础支撑,提升了中国集成电路制造产业的竞争力。
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