[发明专利]溅射膜形成用硅靶和形成含硅薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及溅射膜形成用硅靶和形成含硅薄膜的方法。

背景技术

含硅薄膜如硅膜、二氧化硅膜、氮化硅膜以及氮氧化硅膜用于多种领域中。例如，含硅薄膜在半导体器件领域中用作绝缘膜和介电膜、在光学材料领域中用作抗反射膜或者在光掩模技术领域中用作遮光膜和相移膜。

已经将使用含硅靶材的溅射方法广泛用于形成含硅薄膜，原因在于可以以低成本实施所述方法，其中的材料限制相对较少并且所述方法高度可控。

含硅靶材通常通过导电结合材料如铟和锡而附着至金属背衬板。对所述背衬板施加电压，并且所述电压通过所述结合材料而到达所述硅靶材。由此因电阻而产生热。因此，通常将具有优异的冷却效率和电导率的无氧铜等用于背衬板。

硅靶材为典型的含硅靶材。为了改善与结合材料的润湿性，优选在所述靶材的结合表面上设置具有约1至10μm厚度的铜、铬、镍等的胶粘层(日本专利特开平7-268616)。

当靶材具有高电阻时，在溅射期间可能发生异常放电如电弧放电。因此，靶材优选具有低电阻。已经提及了通过添加掺杂剂如硼而使其电阻降低的硅靶材(日本专利特开2003-322955)。

本发明人对于如下进行了实验：通过使用因添加掺杂剂而使电阻降低且导电类型为n型的硅靶材在光掩模板上形成用作遮光膜或相移膜的硅化合物薄膜，与由过渡金属材料等制成的靶材相比，确认了在其中产生更多数量粉尘的现象。

本发明人还确认了，即使当通过增加添加至硅靶材中施主(donor)的量而降低电阻率时，使用所述n型硅靶材时产生的粉尘量也未降低。所产生的粉尘在形成的含硅薄膜中造成缺陷，并由此劣化膜的品质。

为解决上述问题而完成了本发明，并且本发明的目的是提供溅射膜形成用硅靶，其使得能够在溅射膜形成期间通过抑制粉尘的产生而形成高品质含硅薄膜。

发明内容

为实现上述目的，根据本发明的溅射膜形成用硅靶是其中硅靶材通过结合材料而附着至金属背衬板的溅射膜形成用硅靶，其中所述硅靶材由导电类型为n型的硅制成，并且在所述硅靶材于所述结合材料侧的表面上设置有由功函数比所述硅靶材小的材料制成的导电层。

优选地，所述导电层包含镧系元素、稀土元素、碱金属元素和碱土金属元素中的一种。

更优选地，所述导电层包含Y和镧系元素中的一种。

优选地，所述硅靶材在室温下的电阻以体积电阻率计为1Ωcm以上。

优选地，所述硅靶材为单晶。

在根据本发明的形成含硅薄膜的方法中，通过使用上述靶由含有氮和氩的气体来进行溅射。

在本发明中，在所述靶材的所述结合表面上设置有由功函数比所述n型硅靶材小的材料制成的导电层。因此，减少了溅射膜形成期间的带电(charge up)，并且抑制了粉尘的产生。结果，可形成高品质的含硅薄膜。

附图说明

图1是用于说明根据本发明的溅射膜形成用硅靶的构造的示意性截面图；以及

图2A和2B分别是n型硅靶材和导电层的能带图以及其中将所述n型硅靶材和所述导电层结合在一起的能带图。

具体实施方式

在下文中，将通过参考附图而具体地描述根据本发明的溅射膜形成用硅靶。

作为对通过使用导电类型为n型的硅靶材进行溅射而形成含硅薄膜时抑制粉尘产生的认真研究的结果，本发明人推断，粉尘的产生是由在所述n型硅靶材和背衬板之间的结合部中发生的带电所引起的。

常规的硅靶材通过结合层而结合至金属背衬板。所述结合层由具有低熔点的结合材料诸如金属如In和Sn或其合金制成。当将所述结合层结合至所述靶材时，可以在所述靶材的结合表面上形成金属膜以改善所述结合表面的润湿性及其粘附强度(日本专利特开平7-268616)。

根据本发明人的研究，如果没有考虑所述n型硅靶材和所述结合层之间的结合部中的电能势垒来选择材料，则由于在结合界面中产生的电能势垒而发生带电，由此导致粉尘的产生。

基于该发现，本发明提供了一种溅射膜形成用硅靶，其中由导电类型为n型的硅制成的靶材通过结合材料(结合层)而附着至金属背衬板，其中在所述硅靶材于所述结合材料侧的表面上设置有由功函数比所述硅靶材小的材料制成的导电层。由此在附着区域中防止了电能势垒的产生，从而抑制了粉尘的产生。功函数是指将电子从材料表面移出至无限远所需要的最小能量。