[发明专利]钼基靶和通过热喷镀制备靶的方法

说明书

本发明涉及制备靶的方法，该靶旨在用于在真空下或者在中性或者反应性气氛中的沉积方法，尤其通过磁场增强阴极溅射或者通过离子源溅射的沉积方法中。

根据本发明的另一方面，它还涉及任选地通过实施所述方法可以获得的钼基靶，和涉及这种靶用于获得基于从所述靶进行溅射的材料的层(couche)的用途，以及涉及用于可以通过本发明的目的方法制备所述靶的化合物的组合物。

用于制备靶的各种技术，包括某些使粉末成型的技术，是已知的。因此，所讨论的靶可以产生自浇铸工艺或者粉末烧结工艺，然后成型技术(通常热成型)，然后装配在载体上，或者烧结镶片的直接装配，或者较少通常地产生自热喷镀技术，更特别地产生自等离子体炬喷镀技术。

这些靶旨在被用于通常在工业规模上用于薄层沉积(尤其在玻璃基材上)的方法中，如，例如被称为“磁控管”方法的磁场增强阴极溅射方法中。在这种方法中，等离子体在高真空中在包含待沉积的化学元素的靶附近产生。等离子体的活性物类，通过轰击该靶，脱去所述元素，其在基材上沉积以形成期望的薄层。

在用于沉积钼的靶的特定情况下，使用所谓“非反应性”的沉积方法，其中等离子体仅仅由确保溅射的气体，优选地Ar、Kr、Xe或者Ne类型的贵重气体组成。这种方法被实施用于大尺寸的基材并且可以使薄层沉积在基材上，例如边大于6m的平坦玻璃板。

这些靶具有平面几何形状或者管形几何形状。

平面靶具有能够集成到具有相对简单的结构的阴极中(与更加复杂的用于旋转靶的阴极相比较)的优点，然而，平面靶具有通常低于或等于50％的利用系数，其与旋转靶的情况不同，旋转靶具有明显大于50％的利用系数。

在薄钼层的特定情况下，钼是特别昂贵的金属，如在专利US4356073中所描述，优选使用圆柱几何形状的旋转靶，这是由于这些靶具有大于70％，优选地大于75％的材料收率(表示被溅射材料相对于在用于制备薄层的靶上可得到的材料量的比例)。然而，还已知磁控管靶的其它各种几何形状：平面(盘状、正方形、长方形)和本发明还可应用于不同于圆柱形的几何形状。

在下面给出了纯钼的以下文献数据：

-密度：10.28g/cm³；

-热膨胀：4.8×10^-6K^-1；

-杨氏模量：324N/mm²；

-电阻率：5.34μΩ.cm；

-热导率：139W/mK；

-熔点：2630℃。

而且，还存在其它的替代磁控管溅射的并使用靶的真空沉积钼的方法：例如，它为激光溅射(脉冲或者非脉冲：烧蚀激光)和离子束溅射。这些方法还可以受益于根据本发明的靶的使用。

更特别地涉及由钼或者由其它耐火金属制成的磁控管靶，已经提交了关于以下方法的许多发明并且形成下列的专利申请的主题：

-专利申请EP1784518、US20080193798和WO2006/041730：

压制然后烧结坯料或者预制品(在200-250MPa的压力下和在1780-2175℃的温度下)然后通过轧制或者挤出或者锻造使这种预制品热成型(在大约900℃)。通常，这种方法还包括在氢中或者在还原气氛中的热处理以降低在靶中的氧含量和任选地应力释放的退火处理。

-从申请WO2006/117145还已知靶通过“冷喷镀”类型喷镀的完全或者部分的构造，或者修复，其在于以超音速喷射气体+粉末混合物，其中粉末不是熔融状态，这与热喷镀方法不同。

虽然这些文献还包括使用这些方法制备具有各种组成的靶，纯钼靶通常具有以下性质：

-纯度：＞99.95％；

-密度：＞理论密度的95％；

-细粒微结构

溅射具有这些特征的靶以获得例如用作基于属于黄铜矿类的活性材料(例如CIS、CIGS)的用于光电应用的电极的薄层。钼具有在电导率(低于30μΩ.cm)、耐热性(耐火性质：熔点：2610℃)和高耐硒化性之间的优良折衷。这是因为钼很好地耐在CIS或者CIGS沉积步骤期间的富硒气氛，钼在表面上与硒起反应，形成MoSe₂钝化层而不损失它的电导性质，或用于需要极其低的缺陷(通常称为″针孔″)密度的TFT(薄膜晶体管)应用。尤其提到500/m²的最大针孔(1-5μm的尺寸)密度。这种质量水平只有当溅射方法没有任何电弧类型的电不稳定时才可以获得。当靶没有显著的孔隙度时(具有至少90％的密度)，这尤其是可能的。