【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及硅溅射靶的领域。更具体地，本专利技术涉及导电硅溅射靶及其生产方法，以及一种溅射方法。
技术介绍
1、通过溅射来沉积材料的技术被知晓已有几十年。典型地，在存在惰性气体(诸如氩气)或活性气体(诸如氧气或氮气)的低压室中产生等离子体，并对所谓的“溅射靶”(包含要沉积的材料)施加高的负电压。气体原子可被电离，并且溅射靶被正的气体离子轰击，使得原子脱离溅射靶并移动到“基底”，它们被沉积在该基底上。
2、可以标识出三种电源：dc电源、ac或脉冲电源(在khz的范围内，例如频率为1到100khz)和rf电源(在mhz的范围内，例如频率为0.3到100mhz)。由此，溅射可被分类为dc溅射、ac溅射或rf溅射。在溅射靶包含导电溅射材料并且沉积层也具有一定程度的导电性时典型使用dc电源。当沉积层具有低导电性或者其为电介质时典型使用ac电源。当溅射靶具有低导电性或者其为绝缘时典型使用rf电源。当使用rf时，对于相同的功率水平的溅射速率典型地显著低于dc工艺，并且rf电源的电子设备的每瓦成本通常更高。
3、si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si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底上的光学堆叠体内的二氧化硅沉积，从而提供低折射率材料层以便与堆叠体的其他层产生光学干涉。
4、纯si靶是完全绝缘的，除非它们含有某种类型和水平的杂质或掺杂，这对于限定材料的导电性和促进溅射工艺是至关重要的。然而，
5、对于氮化硅沉积，通常在包含氮气的环境中溅射包含2到20wt.％al的si靶。由于沉积层的绝缘性质，典型使用ac溅射。添加al有助于提高靶导电性和工艺稳定性，同时所述层的光学特性仍符合要求，因为aln具有高的折射率。然而，由于铝在靶中的化合物形成，沉积速率可能降低。
6、通常，使用si靶来提供二氧化硅沉积，以允许非常低的折射率。二氧化硅的沉积速率典型比氮化硅的沉积速率低得多。在用于溅射sio2薄膜的某些应用中也使用具有至多10wt.％的al掺杂的si靶。然而，向靶中添加al以提高其导电性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。
7、因此期望提供一种硅靶，该硅靶具有纯硅靶的优点，但却具有导电靶提供的有效且稳定的沉积，以及高的沉积速率。
技术实现思路
1、本专利技术的目标是提供良好溅射和良好溅射靶，及其生产方法，这允许以高效溅射和高沉积速率来提供包括硅的层。
2、以上目的由根据本专利技术的方法和设备来实现。
3、本专利技术提供了一种溅射靶，该溅射靶具有包含层状结构和至少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。该靶材包括的硅量是至少98wt.％量，更优选至少99wt.％，诸如高于99.5wt.％。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.％但高于0.001wt.％。本专利技术实施方案的优点在于，可以向硅层提供来自第13族或第15族的掺杂剂，而不会对沉积速率或光学特性产生负面影响。所述量不包括氮的量，如果存在氮的话。
4、本专利技术的实施方案的优点在于，对于氧化硅或氮化硅层能够在ac或甚至dc溅射中获得高的靶溅射速率和稳定的溅射，而不需要rf溅射。优点在于能够以高的沉积速率和对溅射功率的高效利用来提供具有定制光学指数的光学层。
5、专利技术人发现，如上文所述的靶材的组成可使得靶电阻率不会过高，从而允许以低于rf的频率进行溅射，诸如mf ac，甚至dc，例如脉冲dc，同时还具有不会过低的靶电阻率。令人惊奇地发现，所得靶电阻率允许以此频率(例如dc)进行溅射，同时还导致溅射过程随着时间推移的良好稳定性，避免溅射过程中的电弧和其他不稳定性。
6、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，因此是p型掺杂剂。例如，该元素可以是硼。
7、本专利技术的实施方案的优点在于能够以快速、稳定的方式为具有p型掺杂的硅层提供来自第13族的掺杂剂。
8、在一些实施方案中，所述靶可包括低于0.5wt.％的量的氧和/或氮。
9、在一些实施方案中，所述靶材包括具有至少500mm(例如，至少800mm)长度的用于溅射的单块靶材或由该单块靶材组成。
10、本专利技术的实施方案的优点在于能够使用较少或不使用拼贴件(tile)来提供单块，由此减小诸如来自拼贴件边缘的电弧或拼贴件边缘的腐蚀等影响。
11、在一些实施方案中，所述靶包含厚度为至少4mm的用于溅射的材料。本专利技术的实施方案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久且有弹性的靶。
12、在一些实施方案中，所述靶是圆柱形(cylindrical)靶。
13、本专利技术的实施方案的优点在于所述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40kw ac/m且甚至高于50kw ac/m，而不会分层、开裂或产生任何其他材料缺陷。
14、在另一方面，本专利技术提供了一种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使用该靶提供溅射，以便在ac或dc溅射中以高于30kw/m的功率密度沉积包含硅的层，例如35kw/m或更高，诸如40kw/m，以及甚至高于50kw/m。
15、在一些实施方案中，该方法被适配成在非反应性气氛中或者在包含氧气和/或氮气的反应性气氛中提供溅射。
16、在一些实施方案中，在溅射期间在溅射或沉积室中的工作压力在0.1pa和10pa之间的范围。
17、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方案的靶。该方法包括：
18、-以可喷涂形式提供硅，
19、-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，
20、-提供背衬基底，和
21、-以一定量并且按溅射参数将所述硅和所述至少一种附加元素喷涂在该背衬基底上，所述量和溅射参数被配置成使得形成具有至少1％的孔隙率的靶，并且包括至少98wt.％的硅，更优选至少99wt.％或甚至高于99.5wt.％的硅，以及大于0.001wt.％但小于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。所述至少一种附加元素的量不包括氮量，如果存在氮的话。
22、本专利技术的实施方案的优点在于，可通过喷涂来获得靶，并且对掺杂剂的浓度的控制非常精确，以便提供具有高溅本文档来自技高网...
【技术保护点】
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)包含层状结构和至少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，并且所述靶材还包含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高于0.001wt.％且低于0.03wt.％，其中所述量不包括氮的量，如果存在氮的话。
2.如前述权利要求中任一项所述的靶(10)，其中所述至少一种附加元素包括来自元素周期表第13族的元素。
3.如前一权利要求所述的靶(10)，其中所述至少一种附加元素包括硼。
4.如前述权利要求中任一项所述的靶(10)，其还包含低于0.5wt.％的量的氧和/或氮。
5.如前述权利要求中任一项所述的靶(10)，其包含具有至少500mm、例如至少800mm长度的用于溅射的单块靶材(11)。
6.如前述权利要求中任一项所述的靶(10)，其中所述靶(1
7.如前述权利要求中任一项所述的靶(10)，其中所述靶材的电阻率高于0.1Ohm.cm。
8.如前述权利要求中任一项所述的靶(10)，其中所述靶(10)是圆柱形靶。
9.使用如前述权利要求中任一项所述的靶来进行溅射的方法，包括提供(20)所述靶以及使用所述靶来提供(21、22、23)溅射，用以在AC或DC溅射中以高于30kW/m的功率密度沉积包含硅的层，例如35kW/m或更高，诸如40kW/m，以及甚至高于50kW/m的功率密度。
10.如前一权利要求所述的方法，其中提供溅射包括在非反应性气氛中提供溅射(22)或者在包含氧和/或氮的反应性气氛中提供溅射(23)。
11.如前一权利要求所述的方法，还包括提供在0.1Pa和10Pa之间的范围内的工作压力。
12.一种用于制造靶的方法，包括：
13.如前一权利要求所述的方法，其中喷涂(35)包括热喷涂。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
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)包含层状结构和至少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，并且所述靶材还包含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高于0.001wt.％且低于0.03wt.％，其中所述量不包括氮的量，如果存在氮的话。
2.如前述权利要求中任一项所述的靶(10)，其中所述至少一种附加元素包括来自元素周期表第13族的元素。
3.如前一权利要求所述的靶(10)，其中所述至少一种附加元素包括硼。
4.如前述权利要求中任一项所述的靶(10)，其还包含低于0.5wt.％的量的氧和/或氮。
5.如前述权利要求中任一项所述的靶(10)，其包含具有至少500mm、例如至少800mm长度的用于溅射的单块靶材(11)。
6.如前述权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·德博斯谢尔，I·卡雷蒂吉安加斯普罗，蔺裕平，
申请(专利权)人：梭莱先进镀膜工业公司，
类型：发明
国别省市：
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