[发明专利]钼溅射靶

说明书

技术领域

本发明涉及多种形式的钼、它们作为溅射靶的应用和它们的制造 方法。

发明背景

溅射技术为薄膜形成技术，利用它可使用等离子产生轰击溅射靶 的离子，从而导致溅射靶的原子沉积在衬底上作为薄膜。溅射技术尤 其用于在半导体和光电子工业中所用的各种制造工艺中产生金属层。 溅射过程中形成的薄膜的性质与溅射靶自身的性质有关，如各自晶粒 的尺寸和具有分布特征的二次相的形成。

为了实现衬底表面上薄膜的沉积，使用各种溅射技术。沉积的金 属薄膜如平板显示装置上的金属薄膜可通过磁控管溅射装置或其它溅 射技术来形成。磁控管溅射装置诱导气体的等离子体离子轰击靶，使 靶材料的表面原子从中射出并作为薄膜或层沉积在衬底表面上。通 常，使用平面圆盘或长方形形式的溅射源作为靶，射出的原子沿视线 轨迹行进并沉积到沉积面平行于靶腐蚀面的晶片顶部。

但是，也可使用管状溅射靶。在这种情况下，等离子体在外部， 原子从管的外部被溅射。使平面衬底缓慢经过靶。通常，其运动是水 平的，并在与靶轴成直角的方向上，靶轴也是水平的。这样，当衬底 经过靶时，可逐渐使其被镀覆。

在许多情况下，溅射靶，尤其是包含钼的那些，具有带非均匀晶 粒织构的精细微观织构，其可从一个溅射靶到下一个变化。这些“不 均匀性”导致沉积到衬底和装置上的薄膜不均匀，尤其是不能最优地 工作的平板显示器。

在其它情况下，使用常规热机械加工步骤制造钼基溅射靶。不幸 地是，这种方法通常引起晶粒尺寸和织构的不均匀性。溅射靶中的不 均匀性一般导致不具有大多数半导体和光电应用中所需要的均匀性的 溅射薄膜。

在一些应用中，需要大的纯钼板作为溅射靶。在这种情况下，通 过机械加工和组装经常称为分割板的多个板完成大板的生产。与生产 单板锭相比，分割板的制备需要数量增加的机械加工和组装成本。另 外，不同板的组装在大的分割板中形成差异，这会导致通过溅射大板 靶形成的薄膜的差异不能接受。

因此，本领域中存在对能克服现有技术缺陷并具有细晶粒尺寸和 均匀晶粒织构的钼溅射靶的需要。

发明概述

本发明涉及特征在于没有或具有最少织构带或全厚度梯度的钼溅 射靶。具有细的均匀晶粒尺寸以及均匀织构的钼溅射靶具有高的纯度 并可被微合金化至提高的性能。

本发明另外涉及通过以下形成的管状溅射靶：

A)将钼粉末放在模具中，在200-250MPa的压力下压制粉末，并 在1780-2175℃温度下烧结压制块形成毛坯；

B)除去毛坯的中心形成具有内径ID₁和外径OD₁的管状毛坯；

C)加工管状毛坯形成具有内径ID和外径OD_f使得OD₁对OD_f的比为至少3∶1的加工毛坯；和

D)在815-1375℃的温度下热处理管状毛坯。

本发明还涉及包含具有均匀织构的钼的管状溅射靶，其特征具体 在于110取向平行于纵向，111取向相对于径向。

本发明另外涉及制造管状溅射靶的方法，其包括：

A)将钼粉末放在模具中，在200-250MPa的压力下压制粉末，并 在1780-2175℃温度下烧结压制块形成毛坯；

B)除去毛坯的中心形成具有内径ID₁和外径OD₁的管状毛坯；

C)加工管状毛坯形成具有内径ID和外径OD_f使得OD₁对OD_f的比为至少3∶1的加工毛坯；和

D)在815-1375℃的温度下热处理管状毛坯。

本发明的实施方案涉及通过以下形成的圆盘状溅射靶：

I)将钼粉末放在模具中，在200-250MPa的压力下压制粉末，并 在1780-2175℃温度下烧结压制块形成具有直径D₀的毛坯；

II)挤压毛坯形成具有直径D₂使得D₀对D₂的比为3∶1至5∶1的挤 压毛坯；

III)在900-1300℃的温度下对挤压毛坯施加第一热处理；