目前的情況下，濺射靶材的制造以及磁控濺射技術和工藝水平下，薄膜的沉積工藝中依然有一些常見的異常缺陷，研究如何解決這些缺陷，不僅可以提高芯片的良率，更重要是可以保證芯片功能的完備從而降低芯片失效的風險。濺射靶材對濺鍍的薄膜性能有著直接的影響，表現在：濺射速率（depositionrate），薄膜厚度均勻性（uniformity）、方塊電阻（Rs）、薄膜厚度（thickness）以及光學性質反射率（reflectivity）以及薄膜刻蝕速率（etch rate）和薄膜顆粒缺陷（particle）等。濺射靶材與濺鍍薄膜的關系主要體現在：靶材的合金元素以及雜質含量直接影響薄膜成分；靶材的晶粒度與織構影響濺射速率以及薄膜的厚度和厚度均勻性；靶材的內部缺陷會導致異常放電（arcing）；靶材與背板的電阻性能會影響輸出電壓電流的表現，靶材表面的形狀會影響與磁鐵和晶圓的間距從而影響濺射速率，因此，濺射靶材對于金屬互連線以及阻擋層的性能有非常關鍵的影響 。

1、濺射靶材特性對沉積速率的影響

濺射功率與濺射速率成正比關系，濺射功率越小，濺射速率則越小，反之越大。氣壓在一定范圍內，與濺射速率為反比的關系，即壓力越小，濺射速率越大，反之越小。濺射靶材的材料性能對濺射速率主要有以下幾個方面的影響：

靶材材料純度：材料純度越高，其內部缺陷越少，致密性越好，對濺射速率影響越大。靶材硬度：一般來說靶材硬度最大，則濺射速率越慢。靶材硬度是受靶材雜質含量以及變形與熱處理工藝決定。

靶材的晶粒度與織構：在同一材料中，靶材的晶粒尺寸與晶粒取向對沉積速率有著重要的影響，而材料不同，其具體晶粒度與取向對濺射速率有著不盡相同的影響，本文重要研究 Ta 靶材的晶粒與織構的控制及其對沉積速率的影響。

2、濺射靶材特性對濺鍍出薄膜厚度均勻性的影響

薄膜厚度均勻性的控制與優化是磁控濺射鍍膜的研究重點之一，在整個晶圓內薄膜厚度的分布是對金屬配線功能有著重要影響的參數。半導體鍍膜、光學薄膜、電學薄膜等領域，尤其是先進工藝的濺射薄膜，都對薄膜的厚度均勻性有著非常嚴格的要求?？梢酝ㄟ^調整靶材與晶圓之間的距離以及增加磁鐵來優化薄膜厚度的均勻性來制備大面積且均勻性好的薄膜。但是靶材本身的晶粒度與織構也對濺射速率以及濺鍍薄膜的厚度和均勻性有著非常重要的影響。因此研究靶材的晶粒度與織構的控制及其對薄膜厚度和均勻性的影響，是十分有意義的。

3、濺射靶材特性對晶圓顆粒缺陷和良率的影響

薄膜顆粒缺陷是半導體制造的頭號大敵，顆粒缺陷對良率有著直接的影響，這也是半導體制造廠商斥巨資建立高潔凈度凈化室的原因，在芯片制造的數千道工藝中，任何一步都要對顆粒進行嚴格管控，任何一步發生的大量顆粒缺陷，都可能導致大量的芯片報廢，隨著工藝越來越先進，對顆粒缺陷有著更加嚴格的要求，在實際芯片制造中，如在40-45nm 工藝中，在整片晶圓內，大于 0.16μm 的顆粒缺陷需小于 5 顆。

芯片制造過程中，顆粒缺陷主要來源于環境、機臺的潔凈度與真空度、機臺的老化等方面外，還受濺射靶材缺陷或者尖端放電的影響 。

4、濺射靶材特性對芯片電性能參數及可靠性的影響

芯片制造完成后，電性能參數的穩定性直接影響了芯片功能的實現，而濺射靶材直接影響了電性能參數中的電阻、電流表現，最主要的是受濺射靶材本身的成分、濺射沉積出的薄膜的厚度和均勻性影響。

另外，金屬互連線的老化、短路等都極大影響著芯片功能的可靠性。最常見的案例是金屬導線的電遷移導致的可靠性失效，所以濺射靶材的材料成分控制對芯片可靠性有著重要的意義。

相關鏈接