[发明专利]用于形成气密阻挡层的溅射靶和相关溅射方法

说明书

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119，要求2012年3月14日提交的美国临时申请系列第61/610,695号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

背景

本发明一般地涉及气密阻挡层，更具体地，涉及用于形成气密阻挡层的溅射靶组合物和溅射方法。

气密阻挡层可用于保护灵敏材料免受各种液体和气体的有害接触。本文所用术语“气密”指的是完全或者基本密封的状态，特别是防止水或空气的离开或进入，但是也考虑进行保护以免受其他液体和气体的接触。

产生气密阻挡层的方法包括物理气相沉积(PVD)法(例如，蒸发法或溅射法)和化学气相沉积(CVD)法(例如，等离子体强化CVD(PECVD)法)。使用此类方法，可以在待保护的器件或材料上直接形成气密阻挡层。或者，可以在中间结构(例如基材或衬垫)上形成气密阻挡层，所述中间结构可以与额外的结构合作，以提供气密密封的工件。

可以在例如室温或者提升温度的沉积条件下，使用反应性和非反应性溅射来形成气密阻挡层。反应性溅射与反应性气体(例如氧或氮)联用，这导致形成相应化合物的阻挡层(即氧化物或氮化物)。可以使用具有所需组成的氧化物或氮化物靶来进行非反应性溅射，从而形成具有类似或者相关组成的阻挡层。

一方面，反应性溅射法通常展现出比非反应性法更快的沉积速率，从而可在某些方法中具有经济优势。但是，虽然可以通过反应性溅射来实现产量的提升，但是其固有的反应性可能使得此类方法与要保护的灵敏器件或材料是不相容的。

迫切需要经济的溅射材料，包括溅射靶，其可用于保护灵敏工件(例如器件、制品或原材料)免受不合乎希望的暴露于氧、水、热或其他污染物。

发明内容

溅射靶包括低T_g玻璃材料，低T_g玻璃材料的前体，或者铜或锡的氧化物。铜或锡的氧化物可以是多晶的或者无定形的。示例性低T_g玻璃材料包括磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、亚碲酸盐玻璃和硫属化物玻璃。

形成包含低Tg玻璃材料的溅射靶的一种方法包括提供原材料粉末混合物，对粉末混合物进行加热以形成熔融低Tg玻璃，以及将玻璃熔体成形成固体溅射靶。

形成压制粉末溅射靶的另一个方法包括提供原材料粉末的混合物，并将混合物压制成固体溅射靶，其中，粉末混合物包括CuO、SnO或低T_g玻璃前体组合物，所述低T_g玻璃前体组合物选自：磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、亚碲酸盐玻璃和硫属化物玻璃。

在以下的详细描述中给出了本发明的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的发明而被认识。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都提出了本发明的实施方式，目的是提供理解要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本发明的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图举例说明了本发明的各种实施方式，并与描述一起用来解释本发明的原理和操作。

附图简要说明

图1是用于形成气密阻挡层的单室溅射工具的示意图；

图2所示是形成在基材表面上的气密阻挡层；

图3显示了根据一个示例性实施方式的RF溅射设备的一部分；

图4显示了根据另一个示例性实施方式的连续在线式磁控管溅射设备的一部分；

图5所示是用于气密性加速评估的钙小片测试样品；

图6显示根据加速测试的非气密密封钙小片(左侧)和气密密封钙小片(右侧)的测试结果；

图7显示气密CuO基阻挡层形成材料(顶部系列)和非气密Cu₂O基阻挡层形成材料(底部系列)的掠射角(A、C)和薄膜(B、D)X射线衍射(XRD)谱；

图8A-8I显示根据加速测试的气密CuO基阻挡层的一系列掠射角XRD谱；

图9是根据加速测试的气密SnO基阻挡层(顶)和非气密Sn₂O基阻挡层(底)的一系列掠射角XRD谱；

图10是根据各个实施方式的铜背衬板的照片；

图11是焊料涂覆的铜背衬板的照片；

图12是包含退火的低T_g玻璃材料的示例性溅射靶的图像；

图13是压制的低T_g玻璃溅射靶的图像；