导电硅溅射靶制造技术

一种溅射靶(10)具有用于溅射的靶材(11)，该靶材(11)包括层状结构和至少1％的孔隙率，并且具有低于1000ohm.cm的电阻率，例如低于100ohm.cm，例如诸如低于10ohm.cm，该靶材还包括硅以及来自元素周期表的第13族和/或第15族的至少一种附加元素，其中硅的量是至少98wt.％，更优选至少99wt.％，更优选高于99.5wt.％，并且该至少一种附加元素的量是低于0.03wt.％，其中所述量不包括氮量(如果存在氮的话)。还提供了一种制造方法和溅射方法。氮的话)。还提供了一种制造方法和溅射方法。氮的话)。还提供了一种制造方法和溅射方法。

【技术实现步骤摘要】
导电硅溅射靶


[0001]本专利技术涉及硅溅射靶的领域。本专利技术尤其涉及导电硅溅射靶以及生产该导电硅溅射靶的方法以及溅射方法。

技术介绍

[0002]通过溅射来沉积材料的技术已经知道了几十年。通常，等离子体是在低压室中产生的，低压室中存在惰性气体(诸如氩气)或活性气体(诸如氧气或氮气)，并对所谓的“溅射靶”(包含要沉积的材料)施加高负电压。气体原子可以被电离，并且溅射靶被正气体离子轰击，从而使原子脱离溅射靶，并移动到“基材”并被沉积在该基材上。
[0003]可以标识出三种电源：DC电源、AC电源或脉冲电源(在以kHz为单位的范围内，例如频率为1到100kHz)和RF电源(在以MHz为单位的范围内，例如频率为0.3到100kHz)。由此，溅射可被归类为DC溅射、AC溅射或射频溅射。DC电源通常在溅射靶包含导电溅射材料并且沉积层也具有某种程度的电导性时被使用。AC电源通常在沉积层具有低电导性或者该沉积层是介电质时被使用。RF电源通常在溅射靶具有低电导性或者绝缘时被使用。在使用RF时，针对相同的功率电平的溅射速率通常显著低于DC工艺，RF电源的电子设备每瓦成本通常更高。
[0004]硅靶的溅射是惯常做法并且用于许多应用。特别是在反应性气体环境中从硅靶溅射在许多光学应用中是众所周知的。这些应用包括用于建筑玻璃的氮化硅沉积，可以为其提供高折射率层，或在刚性和柔性透明基材上的光学堆叠内沉积二氧化硅，提供低折射率材料层以与堆叠的其他层产生光学干涉。
[0005]纯硅靶是完全绝缘的，除非含有某种类型和水平的杂质或掺杂，这对于限定材料电导性和促进溅射工艺是至关重要的。然而，这些杂质的存在可能对沉积层的沉积速率和特性产生负面影响。高沉积速率在薄膜制造中通常是必需的，以便i)通过允许用于溅射的涂敷机的高线速度来实现高生产量或者ii)通过允许较低的溅射功率来降低能耗。
[0006]对于氮化硅沉积，硅靶通常包括2到20wt.％的Al并且在包括氮气的环境中被溅射。由于沉积层的绝缘特质，通常使用AC溅射。添加Al有助于提高靶电导率和工艺稳定性，同时各层的光学特性仍符合要求，因为AlN具有高折射率。然而，沉积速率可能由于在靶中形成铝的化合物而降低。
[0007]通常，为二氧化硅沉积提供硅靶，以允许非常低的折射率。二氧化硅的沉积速率通常比氮化硅的沉积速率低得多。具有最多10wt.％的Al掺杂的硅靶也在用于溅射SiO2薄膜的某些应用中使用。然而，向靶添加Al以提高其电导率可损害沉积速率和光学特性，因为所形成的Al2O3具有显著更低的溅射速率并且将提高沉积层的折射率。
[0008]因此期望提供一种具有纯硅靶的优点、但具有导电靶提供的有效且稳定的沉积和高沉积速率的硅靶。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目标是提供良好溅射以及良好溅射靶，以及用于生产良好溅射靶的方法，这允许通过高效溅射和高沉积速率来提供包括硅的层。
[0010]以上目的由根据本专利技术的方法和设备来实现。
[0011]本专利技术提供了一种溅射靶，该溅射靶具有包括层状结构和至少1％的孔隙率的用于溅射的靶材。它的电阻率低于1000ohm.cm，更优选低于100ohm.cm，例如低于10ohm.cm。靶材包括至少98wt.％，更优选至少99wt.％(例如，诸如高于99.5wt.％)的量的硅。它还包括来自元素周期表的第13族和/或第15族的至少一种附加元素，其中所述至少一种附加元素的量低于0.03wt.％。如果存在氮，则所述量不包括氮的量。
[0012]本专利技术的实施例的优点是在AC或甚至DC溅射中能够获得高靶溅射速率和稳定溅射以用于氧化硅或氮化硅层，而不需要RF溅射。优点在于能够通过高沉积速率以及对溅射功率的高效使用来提供具有定制光学指数的光学层。
[0013]在一些实施例中，该至少一种附加元素的量高于0.001wt.％。本专利技术的实施例的优点在于可以为硅层提供来第13或15族的掺杂物，而不会对沉积速率或光学特性产生负面影响。
[0014]该至少一种附加元素包括来自元素周期表的第13族的元素，由此是p型掺杂物。例如，该元素可以是硼。
[0015]本专利技术的实施例的优点在于能够以快速、稳定的方式为具有p型掺杂物的硅层提供来自第13族的掺杂物。
[0016]在一些实施例中，靶可包括低于0.5wt.％的量的氧和/或氮。
[0017]在一些实施例中，靶材包括具有至少500毫米(例如，至少800毫米)长度的用于溅射的单片靶材或由该单片靶材组成。
[0018]本专利技术的实施例的优点在于能够使用较少或不使用贴片来提供单片，由此减小诸如来自贴片边缘的电弧或贴片边缘的腐蚀等影响。
[0019]在一些实施例中，靶包括厚度至少4毫米的用于溅射的材料。本专利技术的实施例的优点在于可以向单个靶提供大量层，该单个靶由于层状结构而是耐用且有弹性的靶。
[0020]在一些实施例中，靶是圆柱形靶。
[0021]本专利技术的实施例的优点在于靶可以承受功率密度高于30kW AC/m的溅射，例如35kW AC/m或更高，诸如40甚至高于50kW AC/m，而不会分层、开裂或产生任何其他材料缺陷。
[0022]在另一方面，本专利技术提供了一种用于使用本专利技术的前一方面的靶来进行溅射的方法，包括提供本专利技术的靶并提供使用该靶的溅射以用于在AC或DC溅射中以高于30kW/m的功率密度(例如，35kW/m或更高，诸如40kW/m，以及甚至高于50kW/m)沉积包括硅的层。
[0023]在一些实施例中，该方法被适配成提供在非反应性气氛中或在包含氧和/或氮的反应性气氛中进行溅射。
[0024]在一些实施例中，溅射期间的溅射或沉积室中的工作压力的范围在0.1Pa和10Pa之间。
[0025]在另一方面，本专利技术提供了一种用于制造靶的制造方法，例如根据本专利技术的第一方面的实施例的靶。该方法包括：
[0026]以可喷涂形式提供硅，
[0027]以可喷涂形式提供来自元素周期表第13族或第15族的至少一种附加元素，提供背衬基材，以及
[0028]按溅射参数将一定量的硅以及该至少一种附加元素喷涂在该背衬基材上，该量和溅射参数被配置成使得靶被形成为具有至少1％的孔隙率，并且包括至少98wt.％的硅，更优选至少99wt.％或甚至高于99.5wt.％的硅，以及小于0.03wt.％的来自元素周期表第13族或第15族的至少一种附加元素。该至少一种附加元素的量不包括氮量，如果存在氮的话。
[0029]本专利技术的实施例的优点是靶可通过喷涂来获得并且对掺杂物的浓度的控制非常准确，以便提供具有高溅射速率和相对较高的电导率的靶以用于稳定的AC或DC溅射。
[0030]在一些实施例中，喷涂是通过热喷涂(例如，等离子喷涂)来完成的。
[0031]在所附独立和从属权利要求中阐述了本专利技术的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及与其他从属权利要求的特征适当地结合，而不仅仅是如在权利要求中明确阐述的那本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于溅射的靶(10)，其具有用于溅射的靶材(11)，所述靶材(11)包括层状结构和至少1％的孔隙率并且具有低于1000ohm.cm的电阻率，例如低于100ohm.cm，例如诸如低于10ohm.cm，所述靶材还包括硅以及来自元素周期表的第13族和/或第15族的至少一种附加元素，其中硅的量是至少98wt.％，更优选至少99wt.％，更优选高于99.5wt.％，并且所述至少一种附加元素的量是低于0.03wt.％，其中所述量不包括氮的量，如果存在氮的话。2.如权利要求1所述的靶(10)，其中所述至少一种附加元素的量高于0.001wt.％。3.如权利要求1所述的靶(10)，其中所述至少一种附加元素包括来自元素周期表的第13族的元素。4.如权利要求3所述的靶(10)，其中所述至少一种附加元素包括硼。5.如权利要求1所述的靶(10)，进一步包括低于0.5wt.％的量的氧和/或氮。6.如权利要求1所述的靶(10)，包括具有至少500毫米，例如至少800毫米长度的用于溅射的单片靶材(11)。7.如权利要求1所述的靶(10)，其中所述靶(10)包括厚度至少4毫米的用于溅射的靶材(11)，例如6毫米的靶材厚度。8.如权利要求1所述的靶(10)，其中所述靶材的电阻率高于0.1Ohm.cm。9.如权利要求1所述的靶(10)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：梭莱镀膜工业江阴有限公司，
类型：发明
国别省市：