高纯镍/钒溅射构件和制备溅射构件的方法技术

一种镍／钒溅射构件包含至少９９．９９重量％的镍和钒，不包括气体。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高纯镍/钒溅射构件(例如溅射靶)。本专利技术也涉及制备溅射构件的方法。
技术介绍
镍/钒材料在半导体工业中有很多应用。例如，该材料可用于隔离/粘附剂层中的下凸起金属(under-bump metals)以支持倒装芯片，或用于C4(重叠的，可控的，芯片连接)系统。一般的镍/钒构件是Ni-7V(也就是，包含约7重量％钒和剩余是镍的构件)。在半导体工艺中形成镍/钒层的一般方法是物理气相沉积法(PVD)。特别的，该层是从溅射靶溅射沉积的。常规Ni-7V溅射靶的标准纯度是3N5-3N8纯度(也就是99.95％纯度到99.98％纯度，以重量计，不包括气体)。该纯度一般由辉光放电质谱仪(GDMS)和/或LECO(热导计)方法测定，(LECO是LECO公司的注册商标)。常规Ni-7V溅射靶的平均颗粒尺寸是相当大的(一般地，大于50微米)。溅射靶的纯度和颗粒尺寸限制了从溅射靶形成溅射沉积材料的质量。较高纯度的靶会导致较高纯度的溅射沉积材料，这是所希望的。在靶中较小颗粒尺寸会导致溅射沉积材料的较好的物理和/或化学均匀性，这也是所希望的。因此，希望发展一种改善了的具有较高纯度和较小平均颗粒尺寸的Ni-V溅射靶。对常规镍/钒材料纯度的限制一般由于钒的纯度所引起。通过混合高纯镍和高纯钒形成镍/钒材料。镍具有4N5(99.995重量％，不包括气体)的纯度，或甚至5N(99.999重量％，不包括气体)的纯度，但钒通常具有2N5(99.5重量％，不包括气体)的纯度或更低。现有的钒纯度因而限制了形成的Ni-V合金的纯度。因此，希望发展改善了纯度的钒材料。参照图1中的溅射装置110描述了典型的现有技术物理气相沉积操作，说明溅射系统的典型构件。装置110是离子金属等离子体(IMP)装置的一个例子，和包括具有侧壁114的室112。室112一般是高真空室。在室的上层区域提供靶结构10，和在室的下层区域提供基底118。基底118保持在一般包含静电卡盘的支撑体120上。靶结构10保持在合适的包括电源的支撑构件(没有显示)上。可以提供上防护屏(没有显示)来屏蔽靶结构10的边缘。基底118包含，例如，半导体片，诸如，例如，单晶硅片。镍/钒膜能通过装置110的特殊使用来覆盖基底的表面。靶结构10因此包含镍/钒靶。从结构10的靶表面溅射材料122并直接射向基底118。通常，溅射的材料会以各种不同方向离开靶表面。这样是有问题的，优选溅射的材料相对垂直地直接射向基底118的上表面。因此，聚焦线圈126在室112内。聚焦线圈能改善溅射材料122的方向，并表示溅射的材料相对垂直地直接射向基底118的上表面。通过销128将线圈126保持在室112内，销128延伸通过线圈的侧壁并且还通过室112的侧壁114。在所示的构造中用保留螺钉132保持销128。图1的示意图显示销的头130沿着线圈126的内表面，和保留螺钉的另一组头132沿着室侧壁114的外表面。垫圈140(通常被称作帽)延伸环绕销128，并用来隔离线圈126和侧壁114。图1中所示的装置仅是许多类型PVD装置中的一种。其他典型的装置包括市场上有售的装置Unaxis，Balzers，Nexx，Ulvac，Annelva，和NOVELLUS。其中一些装置使用圆形溅射靶，而其他使用其他靶形，例如正方形和矩形设计。
技术实现思路
一方面，本专利技术涉及溅射构件，例如包含高纯Ni-V的溅射靶。该溅射构件具有小的平均颗粒尺寸，具有小于或等于40微米的典型平均颗粒尺寸。另一方面，本专利技术包括制备高纯Ni-V结构的方法。附图说明参考下面的附图，本专利技术优选实施方式描述如下。图1是在物理气相沉积(例如，溅射)方法中所示的现有技术物理气相沉积装置的横截面示意图。图2是本专利技术的典型靶/支承板结构的横截面示意图。图3是图2结构的俯视图，图2的横截面沿着图3的线2-2延伸。图4是本专利技术的典型的单片靶结构的横截面示意图。图5是图4结构的俯视图，图4的横截面沿着图5的线4-4延伸。优选实施方式的详细描述在许多方面，本专利技术涉及溅射构件。为了解释这个公开和下面的权利要求书，术语“溅射构件”是指在物理气相沉积法中材料从其溅射或以其他方式去除的任意构件。普通溅射构件是溅射靶，但应该理解为在物理气相沉积过程中溅射可能发生在除溅射靶之外的其他构件表面(诸如，例如，线圈、销或帽)。短语“已溅射的构件”是指材料从其已经溅射或以其他方式去除的溅射构件。对本领域普通技术人员可以理解，溅射靶可从金属坯，板或厚片形成。用在这里的短语“溅射预制靶”指金属坯、板、厚片等将被进一步加工成溅射靶，和用到的短语“溅射靶结构”一般包含溅射靶本身和溅射预制靶。“溅射预制构件”可理解为指金属坯、板、厚片等，用于形成溅射构件；和短语“溅射构件结构”可理解为包含溅射预制构件和完成的构件。本专利技术各方面包含的溅射靶可具有任何合适的几何形状，并可以是结合的装置或单片溅射靶。本专利技术各方面包含的溅射靶可设计成用于任何合适的装置，包括，但不局限于公开的“
技术介绍
”部分里所描述的装置。在许多方面，本专利技术的结构具有特别的平均颗粒尺寸。本文用到的短语“平均颗粒尺寸”是指由本领域熟练技术人员公知的标准方法测定的平均颗粒尺寸。本文中通过测定平均颗粒尺寸的ASTM E112标准测试方法来测定所描述的典型组成的平均颗粒尺寸。本专利技术的特殊结构具有小于或等于约40微米的贯穿整个结构的平均颗粒尺寸，优选小于或等于约30微米，和更优选小于或等于约20微米。在表1中描述了一些典型颗粒尺寸的微米级颗粒尺寸和ASTM级颗粒尺寸值之间的转换。表1 在许多方面，本专利技术包括制备高纯钒组分的方法。典型方法包括熔盐电解法。盐是碱-卤素盐，诸如，例如，NaCl。电解可多次、连续重复以获得所需纯度的钒。在本专利技术的一些特殊方面，由电解得到的组分是不包括气体的重量％为至少99.995纯度的钒，甚至是不包括气体的重量％为至少99.999纯度的钒。在一些方面，本专利技术包括制备高纯镍/钒溅射构件的方法。提供高纯镍和钒的原材料。镍原材料优选具有不包括气体的重量％为至少99.995的总纯度，和更优选不包括气体的重量％为至少99.999的总纯度。钒原材料具有不包括气体的重量％为至少99.9的总纯度；更优选不包括气体的重量％为至少99.995的总纯度；和甚至更优选不包括气体的重量％为至少99.999的总纯度。将镍和钒原材料熔化在一起形成包含镍和钒的熔融合金。所需合金的特定组成表明每种加入熔融合金的原材料的量。然后将熔融合金冷却形成镍和钒至少99.99％、99.995％或99.999％纯度(以重量计，不包括气体)的镍/钒结构。从合金形成的结构可以是溅射预制构件(诸如，例如，溅射预制靶)或溅射构件。在特殊的方面，使用诸如，例如电子束、真空感应熔化(VIM)或真空电弧再熔(VAR)的合适的常规真空熔融技术将熔融镍/钒合金铸成高纯镍-钒铸锭。正如所希望的，使用重复的真空熔融步骤能改善铸锭的总纯度和/或获得具有均匀组分的高纯镍/钒合金。得到的高纯Ni-V铸锭可以是任何所需形状(例如，矩形，正方形，圆形，等)，和可以是任何所需尺寸。对高纯Ni-V铸锭进行热机处理为了对铸锭中的金属应用变形和退火来得到所需金属颗粒尺寸。典型的热机处理可使用一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：W·郭，S·P·图尔纳，E·F·考利，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：