钼溅射靶制造技术

特征在于没有或具有最少织构条带或全厚度梯度的钼溅射靶和烧结。钼溅射靶具有细的均匀晶粒尺寸以及均匀织构，高纯度，并可被微合金化以提高性能。溅射靶可为圆盘、方形、矩形或管状，并可被溅射在衬底上形成薄膜。通过使用形成段的方法，溅射靶的尺寸可最大为６ｍ×５．５ｍ。薄膜可用在电子元件中，如薄膜晶体管－液晶显示器、等离子显示板、有机发光二极管、无机发光二极管显示器、场致发射显示器、太阳能电池、传感器、半导体器件和具有可调选出功的ＣＭＯＳ（互补金属氧化物半导体）用栅器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多种形式的钼、它们作为溅射靶的应用和它们的制造方法。
技术介绍
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。专利技术概述本专利技术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。本专利技术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ODf使得OD1对ODf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。本专利技术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。本专利技术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ODf使得OD1对ODf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。本专利技术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；IV)在870-1200℃的温度下镦锻挤压毛坯形成具有直径Df使得Df对D2的比为1.5∶1至3∶1的锻造毛坯；和V)在1200-1400℃的温度下对锻造毛坯施加第二热处理。本专利技术的实施方案还涉及包含具有均匀晶粒和织构的钼的圆盘状溅射靶。本专利技术的其它实施方案涉及具有非分割构造的大钼板，重至少300kg，并包含至少99wt％的钼。本专利技术的另外实施方案涉及制备上述板的方法，其包括步骤i)将粉末倒入到薄板坯模具内；ii)通过在100-250MPa(15-36ksi)的压力下冷等静压(C.I.P.)固结粉末形成薄板坯；iii)在至少1600℃的温度下烧结薄板坯形成密度为理论密度至少90％的锭；iv)在1100-1450℃的温度下预加热锭；v)在1050-1400℃的温度下热轧锭实现锭厚度的减少和长度的增加；和vi)在850-950℃的温度下热处理轧制的锭。本专利技术还涉及包括上述钼板的溅射靶和烧结瓦。本专利技术另外涉及包括使上述溅射靶中的任何一种经受溅射条件并由此溅射靶的溅射方法。本专利技术还涉及使上述溅射靶经受溅射条件并由此溅射靶的溅射方法。本专利技术还涉及制备薄膜的方法，包括步骤(a)溅射上述溅射靶；(b)从靶中移出Mo原子；和(c)在衬底上形成包括钼的薄膜。本专利技术还提供按照上述方法制备的薄膜。薄膜可用在电子元件中，电子元件如半导体器件、薄膜晶体管、TFT-LCD器件、能增强平板显示器中图象对比度的黑基质器件、太阳能电池、传感器和具有可调逸出功的CMOS(互补金属氧化物半导体)用栅器件。附图描述附图说明图1为根据本专利技术的固结中空毛坯的示意图；图2为用于管挤出的根据本专利技术挤出的中空毛坯的示意图；图3A、3B和3C分别显示了根据本专利技术的管状溅射靶相对于纵向(z)、径向(ND)和切向(x)的电子反向散射衍射(EBSD)电子显微照片；图4显示了3B在更高放大倍数下的EBSD显微照片；图5显示了根据本专利技术的管状溅射靶的EBSD极象图分析；图6显示了根据本专利技术的管状溅射靶的EBSD极象图分析；图7为用于中间工件的根据本专利技术挤出的实心毛坯的示意图；图8A和8B显示了镦锻根据本专利技术的毛坯的示意图；图9A和9B显示了从锻造毛坯切割的根据本专利技术的溅射靶板；和图10A和10B显示了根据本专利技术一种实施方案锤锻的毛坯。专利技术详述除了在操作例中或另外指明的地方外，说明书和权利要求书中使用的所有涉及成分、反应条件等数量的数字或表达在任何情况下都应被理解为用术语“约”修饰。本专利申请中公开了各种数值范围。因为这些范围是连续的，因此它们包括在最小和最大值之间的每一个值。除非另外专门指明，本申请中指定的各种数值范围都是近似值。本文中使用的术语“条带”指晶粒或织构中的不均匀性，即晶粒尺寸或晶粒取向沿溅射靶的表面以条或图案形式出现。本文使用的术语“全厚度梯度”指晶粒或织构的变化，即晶粒尺寸或晶粒取向从靶的边缘到靶的中心变化。本文下面描述的钼溅射靶的形式特征在于没有或具有最少的条带或全厚度梯度。因而，本专利技术涉及钼溅射靶，其具有细的均匀晶粒尺寸以及均匀织构，基本没有织构条带和从靶中心到边缘的全厚度梯度，具有高纯度，并为了提高的性能而任选地被微合金化。在本专利技术中，钼溅射靶是非常纯的，因而钼溅射靶具有至少99.5％的纯度，一些情况下至少99.9％，另外一些情况下至少99.95％，一些情况下至少99.99％，另外一些情况下至少99.999％。本文使用的术语“纯度”指溅射靶中钼的重量百分比。本专利技术提供管状溅射靶和它的制造方法。本方法包括使用纯钼粉末作为原料，和将它固结成管形式的实体充分致密的制品。产生的管形式具有细的均匀晶粒尺寸和整体基本均匀的织构，并且不会在管与管之间变化。这种管形式能产生具有所需纯度并且厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钼溅射靶，具有细的均匀晶粒尺寸以及基本没有织构条带和从靶中心到边缘的全厚度梯度的均匀织构，并具有高的纯度，和为了提高性能而任选地被微合金化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B勒蒙，J希尔特，T威维林，JG戴利三世，D米恩德林，G罗扎克，J奥格拉迪，PR杰普森，P库马，SA米勒，吴荣祯，DG施沃茨，
申请(专利权)人：HC施塔克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]