一種大尺寸濺射硅靶材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種濺射硅靶材，屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 大規(guī)模集成電路以及大尺寸高分辨率平板顯示器里的電子電路元器件的制造都 采用了含有半導(dǎo)體材料硅、氧化硅、氮化硅等硅基單質(zhì)或化合物薄膜結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種光電 信號(hào)傳輸存儲(chǔ)功能。一般傳統(tǒng)制造方法都采用化學(xué)氣相沉積通過(guò)倒入硅基化合物氣體快速 反應(yīng)生成需要薄膜，但是由于芯片設(shè)計(jì)需求提升對(duì)材料的密度、純度和特殊光學(xué)電性能的 更嚴(yán)格要求，特別是300毫米硅片生產(chǎn)線的工藝需求物理濺射氣相沉積的硅基薄膜靶材的 解決方案。
[0003] 現(xiàn)有物理濺射硅靶材的設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)導(dǎo)熱性良好的銅及銅合金。但是由于銅及銅 合金的熱膨脹系數(shù)與硅的差異較大，在直流或射頻環(huán)境下物理濺射靶材尺寸大于300毫米 直徑設(shè)計(jì)情況下，硅靶材本身會(huì)產(chǎn)生內(nèi)裂痕，裂痕在靶材進(jìn)一步使用后嚴(yán)重?cái)U(kuò)散在靶材表 面大面積破裂并產(chǎn)生大量破壞性粒子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種大尺寸濺射硅靶材。
[0005] 本發(fā)明的大尺寸濺射硅靶材，所述的硅靶材為圓形靶材，直徑為300- 500毫米， 所述的硅靶材由三層結(jié)構(gòu)組成：硅靶層、鉬背靶層及位于硅靶層和鉬背靶層中間的焊接層， 所述的硅靶層的成分為高純多晶硅或單晶硅，所述的鉬背靶層的成分為高純鉬，所述的焊 接層的成分為金屬銦。
[0006] 所述的硅靶層的厚度為5-12毫米，所述的鉬背靶層的厚度為5-30毫米，所述的 硅靶層與鉬背靶層的厚度比為I :(1-6)。
[0007] 本發(fā)明的大尺寸濺射硅靶材的制備方法，包括如下步驟： 1) 娃革E層的制備：以高純娃粉為原料采用柴可拉斯基法（Czochralski process，簡(jiǎn)稱(chēng) 柴氏法，又稱(chēng)直拉法）制備硅錠；硅錠經(jīng)過(guò)切割打磨拋光，制成硅靶材尺寸準(zhǔn)備用于焊接； 2) 鉬背靶層的制備：將高純鉬粉通過(guò)粉末冶金方法成型后，機(jī)械加工成靶材背靶尺寸 準(zhǔn)備用于焊接；要求鉬材料密度達(dá)到理論密度99. 2%以上，理論密度10. 2g/cm3， 3) 將硅靶層和鉬背靶層通過(guò)釬焊接由金屬銦焊接在一起形成大尺寸濺射硅靶材，焊接 率達(dá)到96. 5%以上。
[0008] 本發(fā)明中的高純多晶硅或單晶硅或高純硅粉表示硅純度為99. 9999%，高純鉬或高 純鉬粉表示鉬純度為99. 95%。
[0009] 本發(fā)明中采用鉬金屬作為背靶材料來(lái)提高靶材整體結(jié)構(gòu)的熱膨脹一致性。如表1 所示，由于鉬和硅的熱膨脹系數(shù)差異非常低，因此靶材的形變?cè)谟袩崮墚a(chǎn)生的環(huán)境中得以 降低，以后使用中沒(méi)有損壞開(kāi)裂狀況。
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大尺寸濺射硅靶材，其特征在于，所述的硅靶材為圓形靶材，直徑為300- 500 毫米，所述的硅靶材由三層結(jié)構(gòu)組成：硅靶層、鉬背靶層及位于硅靶層和鉬背靶層中間的焊 接層，所述的硅靶層的成分為高純多晶硅或單晶硅，所述的鉬背靶層的成分為高純鉬，所述 的焊接層的成分為金屬銦。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸濺射硅靶材，其特征在于，所述的硅靶層的厚度為 5-12毫米，所述的鉬背靶層的厚度為5-30毫米，所述的硅靶層與鉬背靶層的厚度比為1 : (1-6)〇
3. 如權(quán)利要求1或2所述的大尺寸濺射硅靶材的制備方法，其特征在于，包括如下步 驟： 1) 硅靶層的制備：以硅粉為原料采用柴可拉斯基法制備硅錠；硅錠經(jīng)過(guò)切割打磨拋 光，制成硅靶材尺寸準(zhǔn)備用于焊接； 2) 鉬背靶層的制備：將高純鉬的粉末通過(guò)冶金方法成型后，機(jī)械加工成靶材背靶尺寸 準(zhǔn)備用于焊接；要求鉬材料密度達(dá)到理論密度99. 2%以上，理論密度10. 2g/cm3， 3) 將硅靶層和鉬背靶層通過(guò)釬焊接由金屬銦焊接在一起形成大尺寸濺射硅靶材，焊接 率達(dá)到96. 5%以上。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種大尺寸濺射硅靶材，所述的硅靶材為圓形靶材，直徑為300—500毫米，所述的硅靶材由三層結(jié)構(gòu)組成：硅靶層、鉬背靶層及位于硅靶層和鉬背靶層中間的焊接層，所述的硅靶層的成分為高純多晶硅或單晶硅，所述的鉬背靶層的成分為高純鉬，所述的焊接層的成分為金屬銦。本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：1）表面粗糙度低，不超過(guò)當(dāng)前通用產(chǎn)品Ra值的1/2；2）焊接結(jié)合率高，大于96.5%，超過(guò)95%工業(yè)水平；3）采用新型背靶材料，使靶材與背靶的導(dǎo)熱系數(shù)接近，避免因受熱不均導(dǎo)致的靶材變形等問(wèn)題；4）背靶使用壽命高，比現(xiàn)通用產(chǎn)品使用壽命提高一倍以上；5）靶材的晶粒度控制佳，平均晶粒度可控制在100μm以下，遠(yuǎn)低于當(dāng)前200μm的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
【IPC分類(lèi)】C23C14-34
【公開(kāi)號(hào)】CN104862655
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510193687
【發(fā)明人】周斌
【申請(qǐng)人】南京帝優(yōu)新材料科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日