專(zhuān)利名稱(chēng)：物理氣相淀積靶組件和形成物理氣相淀積靶組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理氣相淀積靶組件和形成物理氣相淀積靶組件的方法。在具體的應(yīng)用中，本發(fā)明還涉及包括被連接到一支撐體上的物理氣相淀積靶的物理氣相淀積靶組件，所述支撐體包含分散在金屬基質(zhì)中的碳纖維。
背景技術(shù)：
物理氣相淀積靶在需要薄膜的制造處理中具有廣泛的應(yīng)用，并包括例如濺射靶。例如，物理氣相淀積處理的一個(gè)示例性應(yīng)用如濺射處理是用于在半導(dǎo)體襯底上形成薄膜的半導(dǎo)體加工應(yīng)用。
物理氣相淀積靶可包含任意多種金屬元素和合金，或者可包含陶瓷材料。在工作中，物理氣相淀積靶可暴露于會(huì)沖擊靶表面的離子或原子下并且被用于從物理氣相淀積靶表面朝襯底噴射材料。該噴射材料落在襯底上以在襯底上形成一薄膜。通常噴射材料以包含少許原子或很少的靶材料的小的離散片的形式從濺射表面離開(kāi)。所述片通常要求相對(duì)于彼此在尺寸和組分上是均勻的。但是，可產(chǎn)生這樣的問(wèn)題，其中一些噴射材料是以“顆?！被颉伴L(zhǎng)條”的形式。術(shù)語(yǔ)“顆?！被颉伴L(zhǎng)條”是指尺寸更大于從濺射表面噴射的片的平均尺寸的大塊噴射材料。這些顆?？刹焕赜绊憦陌械矸e的膜的特性，因此通常希望減少顆粒的產(chǎn)生。當(dāng)由于在靶和襯板之間的熱膨脹系數(shù)有很大區(qū)別并且由于高能量淀積的高溫而在靶中產(chǎn)生大的熱應(yīng)力時(shí)，顆粒的產(chǎn)生特別嚴(yán)重。
在淀積過(guò)程中，物理氣相淀積靶被保持在腔室中或其它設(shè)備中，在制造這樣保持的靶的過(guò)程中將產(chǎn)生一些問(wèn)題。將物理氣相淀積靶保持在設(shè)備內(nèi)的一種方法是，首先將靶固定到所謂的襯板上。襯板被構(gòu)造成將靶連接到設(shè)備上，該襯板最好具有等于或大于靶材料的導(dǎo)電率，從而使得襯板不會(huì)妨礙電或磁場(chǎng)從該設(shè)備流過(guò)該靶。用作襯板結(jié)構(gòu)的通用材料是銅。襯板可通過(guò)例如用焊料將襯板和靶連接在一起而固定于靶上。
襯板通常包含與靶不同的材料，因此具有不同的物理特性。在物理特性中襯板與靶不同的是熱膨脹系數(shù)。如果靶的熱膨脹系數(shù)與和靶相連的襯板的熱膨脹系數(shù)有很大不同，則襯板和靶之間形成的接合將引入很大的應(yīng)變。這種應(yīng)變將使該接合疲勞，并且最終導(dǎo)致靶與襯板分離。在靶中特別會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題的是包含鎢(W)的靶，如主要由鎢組成的或由鎢組成的靶，以及包含大量鎢(即大于50原子％的鎢)的靶，如主要由鎢和鈦(Ti)組成的或由鎢和鈦組成的靶。鎢的熱膨脹系數(shù)是4.5×10-6K-1，而銅的熱膨脹系數(shù)是16.5×10-6K-1。因此，包含大量鎢的靶和包含銅的襯板具有明顯不同的熱膨脹系數(shù)。
W和W/Ti組分應(yīng)用于半導(dǎo)體加工方法中作為例如導(dǎo)電插頭和Al阻擋材料。因此，已經(jīng)努力研究W和W/Ti的物理氣相淀積的方法，特別是努力研究用于結(jié)合含鎢的靶和含銅的襯板的方法。例如已經(jīng)研究出的一種方法是使用相對(duì)較軟的焊料，如包含銦(In)的焊料來(lái)將鎢接合到襯板上。軟焊料可以膨脹和收縮以在靶和襯板之間形成柔性接合。使用含銦的焊料的困難是焊料的熔點(diǎn)約為170℃，并且在約80℃或以上溫度時(shí)會(huì)失去結(jié)構(gòu)整體性。在濺射操作過(guò)程中通常是將靶加熱到約80℃或以上溫度，這樣將引起在靶和襯板之間的銦焊料接合失效。該失效使得靶從襯板上分離，在特別容易出問(wèn)題的例子中，可使得靶在物理氣相淀積操作中從襯板中掉下。還希望將靶加熱到明顯大于80℃以上的溫度以減少在濺射操作過(guò)程中的顆粒產(chǎn)生。只能在銦基焊料是穩(wěn)定的較低溫度下操作的物理氣相淀積處理對(duì)于顆粒產(chǎn)生可能易產(chǎn)生問(wèn)題。
考慮上述問(wèn)題，希望研究出新的方法用于將物理氣相淀積靶保持在物理氣相淀積設(shè)備中，并且特別希望研究出新的襯板和將物理氣相淀積靶固定到襯板上的新工藝。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明包括形成物理氣相淀積靶組件和支撐體的方法。提供了一物理氣相淀積靶。該物理氣相淀積靶具有的熱膨脹系數(shù)小于10×10-6K-1。該物理氣相淀積靶連接到支撐體上。該支撐體的熱膨脹系數(shù)小于11×10-6K-1。
在另一方面，本發(fā)明包括含有物理氣相淀積靶和連接到物理氣相淀積靶上的支撐體的組件。該支撐體包含碳纖維和銅。


下面結(jié)合

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是可在本發(fā)明方法中使用的加壓設(shè)備的示意性橫截面圖。
圖2是在圖1的步驟后的加工步驟所示的圖1中設(shè)備的示圖，并示出在該設(shè)備中提供的材料。
圖3是在圖2的步驟后的加工步驟所示的圖1中設(shè)備的示圖，并示出之后壓縮該設(shè)備中的材料以形成物理氣相淀積靶支撐體。
圖4是圖3中形成的物理氣相淀積靶支撐體的截面圖，并以相對(duì)于圖3中結(jié)構(gòu)倒置的結(jié)構(gòu)示出。圖4中還示出了設(shè)置于支撐體頂部的焊料。
圖5是在圖4的步驟后的加工步驟所示的圖4中支撐體的截面圖，并示出與該支撐體結(jié)合的物理氣相淀積靶。
圖6是圖5的支撐體的頂視圖。
圖7是圖3中形成的支撐體的截面圖，并以與圖3中結(jié)構(gòu)倒置的結(jié)構(gòu)示出。圖7中還示出了設(shè)置于支撐體頂部的粘結(jié)材料。
圖8是圖7的支撐體的截面圖，其設(shè)置于一壓機(jī)中并被壓靠在該粘結(jié)材料上，并示出在該粘結(jié)材料上的物理氣相淀積靶。
圖9是使用圖8中處理方法形成的物理氣相淀積靶組件的截面圖，并以與圖8中所示結(jié)構(gòu)倒置的結(jié)構(gòu)示出。
圖10是其中設(shè)置有物理氣相淀積靶的圖1中模具的截面圖，該模具還具有在物理氣相淀積靶上設(shè)置的粉末狀混合物。
圖11是在圖10的步驟后的加工步驟所示的圖10中設(shè)備的示圖，并示出被壓入一支撐體結(jié)構(gòu)中的粉末狀混合物。
圖12是根據(jù)圖10和11的方法形成的物理氣相淀積靶組件的視圖，并包括以與圖11中結(jié)構(gòu)倒置的視圖示出的圖11的物理氣相淀積靶和支撐體結(jié)構(gòu)。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的方法結(jié)合到鎢靶上的銅/碳纖維支撐體的圖片。銅/碳支撐體示出在圖片頂部，鎢靶示出在圖片底部。
優(yōu)選實(shí)施例的具體描述本發(fā)明包括用于形成一支撐體結(jié)構(gòu)的方法，該支撐體結(jié)構(gòu)具有大致與由支撐體結(jié)構(gòu)支撐的材料的熱膨脹系數(shù)匹配的熱膨脹系數(shù)，并優(yōu)選具有被支撐材料的熱膨脹系數(shù)的+10％的熱膨脹系數(shù)。在具體實(shí)施例中，本發(fā)明包括形成一襯板的方法，該襯板具有大致與由襯板支撐的物理氣相淀積靶的熱膨脹系數(shù)匹配的熱膨脹系數(shù)。該襯板可以由銅和碳纖維的混合物形成，該襯板的熱膨脹系數(shù)可由混合物中碳纖維對(duì)銅的相對(duì)比例來(lái)確定。因此，該襯板的熱膨脹系數(shù)可相對(duì)于要被襯板支撐的特定靶進(jìn)行調(diào)整。
如上所述，在本公開(kāi)內(nèi)容的“背景技術(shù)”部分中，在濺射應(yīng)用中用于支撐易產(chǎn)生問(wèn)題的靶材料是鎢，這是由于鎢材料的熱膨脹系數(shù)低。本發(fā)明的方法可用于形成具有高傳導(dǎo)率和具有大致與鎢材料的熱膨脹系數(shù)匹配的熱膨脹系數(shù)的襯板?？梢岳斫?，除了含鎢的材料外，本發(fā)明的方法還可用于支撐其它靶材料。本發(fā)明的方法對(duì)于形成襯板或用于支撐物理氣相淀積靶、和/或包含較脆材料的其它支撐體結(jié)構(gòu)是特別有用的，該物理氣相淀積靶的熱膨脹系數(shù)小于10×10-6K-1。因此，本發(fā)明的方法對(duì)形成用于含鎢支撐物理氣相淀積靶的支撐體結(jié)構(gòu)是特別有用的，并且對(duì)形成用于陶瓷物理氣相淀積靶材料的支撐體結(jié)構(gòu)是特別有用的，例如包含鉛、鋯和鈦的靶材料(即所謂的壓電換能器(PZT)組分)。
即使這里只參照本發(fā)明的將襯板結(jié)構(gòu)粘結(jié)到物理氣相淀積靶上的應(yīng)用示例來(lái)描述本發(fā)明，仍可以理解，本發(fā)明還可以施加到其它應(yīng)用中，這些其它應(yīng)用中需要用具有和被支撐材料的熱膨脹系數(shù)大致相同的熱膨脹系數(shù)的支撐體結(jié)構(gòu)來(lái)支撐該材料。
參照?qǐng)D1-5描述了本發(fā)明的一示例性方法。先參照?qǐng)D1，提供一模壓設(shè)備10(這里也叫做壓制設(shè)備)。設(shè)備10包括一底部12和一上部14。部分12和14可由例如石墨形成，以使被壓制在模壓設(shè)備中的材料不會(huì)粘到模壓設(shè)備上?；蛘?，部分12和14可包含涂有石墨的金屬結(jié)構(gòu)。部分12和14最終將承受幾千磅/平方英寸的壓力，因此部分12和14優(yōu)選由結(jié)構(gòu)可抵擋這種壓力的材料構(gòu)成。
部分12和14可成形為由壓在部分12和14之間的材料構(gòu)成所需支撐體結(jié)構(gòu)。所示的部分12和14的形狀只是一示例性形狀，應(yīng)該理解，部分12和14還可被成形為其它形狀。
再參照?qǐng)D2，混合物16設(shè)置于部分12和14之間?；旌衔?6優(yōu)選包含分散在金屬基質(zhì)內(nèi)的碳纖維。例如該混合物可包含銅和碳纖維，銅和碳纖維的相對(duì)比例可選擇成最終可形成具有所需熱膨脹系數(shù)的材料。作為示例的碳纖維可具有長(zhǎng)度約為50微米-約10毫米，直徑(或厚度，如果該纖維具有非圓截面)約為1微米-約15微米的尺寸。碳纖維優(yōu)選將設(shè)置成濃度小于混合物16的約50％(體積)，以使混合物16中保持銅的所需導(dǎo)電性能?；旌衔?6可主要由碳纖維和銅組成，并且在特定的實(shí)施例中可由碳纖維和銅組成。在其它的實(shí)施例中，除了碳纖維和銅，混合物16還可包含例如硅、鋁、鎳、銀、鉻和鉬。混合物16的一示例性組分是含約40％-90％的銅(體積)和約10％-60％的碳纖維(體積)。在需要形成其熱膨脹系數(shù)大致與鎢材料的熱膨脹系數(shù)(即大約等于4.5×10-6K-1)相同的支撐體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，合適的組分可包含約49％-51％的銅(體積)和約49％-51％的碳纖維(體積)。當(dāng)碳纖維的體積百分比增加，包含分散于金屬基質(zhì)中的碳纖維的材料的熱膨脹系數(shù)將減少。例如，如果碳纖維分散于銅金屬基質(zhì)中，在碳纖維占10體積％時(shí)所得到的材料的熱膨脹系數(shù)約為14×10-6K-1，在碳纖維占50體積％時(shí)所得到的材料的熱膨脹系數(shù)約為4.6×10-6K-1。包含分散于銅或銅合金中的碳纖維的材料的最終密度可以大于或等于理論密度的約98％。
參照?qǐng)D3，模壓設(shè)備10的上部14和下部12彼此相對(duì)地放置以壓縮在它們之間的混合物16(圖2)，并由該粉末狀混合物16形成支撐體結(jié)構(gòu)18。上部14和下部12可彼此相對(duì)地放置，例如設(shè)置一電源(未示出)，其與上部14和下部12中的一個(gè)或兩者連接，以使上部14朝下部12移動(dòng)和/或使下部12朝上部14移動(dòng)。上部14和下部12優(yōu)選放置成將混合物16(圖2)壓縮到至少4000磅/平方英寸(psi)的壓力，同時(shí)使混合物16的溫度保持在銅的熔點(diǎn)(1084℃)以下，合適的加工溫度約為800℃-1000℃，并且合適的加工壓力約為4000psi-6000psi。使混合物16的溫度保持在銅的熔點(diǎn)以下的原因是，如果銅熔化，它將集中并與混合物16中的碳纖維分離。
對(duì)粉末16施加的壓力和溫度引起粉末(如銅)中的金屬組分的固態(tài)擴(kuò)散，并且實(shí)際上不會(huì)將粉末16的金屬組分熔化而是將粉末16轉(zhuǎn)化成堅(jiān)硬的固體材料18。
在一示例性的實(shí)施例中，粉末16被壓縮到至少約4000psi的壓力，同時(shí)使混合物16的溫度保持在約1000℃以下，更優(yōu)選是同時(shí)使混合物的溫度保持在約900℃以下?；旌衔?6的壓縮優(yōu)選保持至少約1小時(shí)以使粉末16內(nèi)產(chǎn)生基本上完全的固態(tài)擴(kuò)散，并且從而形成圖3的支撐體結(jié)構(gòu)18。混合物16的最佳壓縮是在至少約4000psi的壓力和在約875℃-1000℃溫度下保持一段時(shí)間，足以使粉末16的金屬組分產(chǎn)生塑性變形，并從而形成金屬支撐體結(jié)構(gòu)18。
參照?qǐng)D4，將所示的支撐體結(jié)構(gòu)18從設(shè)備10(圖3)中取下并相對(duì)于圖3中的支撐體結(jié)構(gòu)18倒置。支撐體18可具有物理氣相淀積靶襯板的結(jié)構(gòu)，并且例如可具有圓形外周(在圖6的頂視圖中可見(jiàn))的典型的“耐久(Endura)”襯板結(jié)構(gòu)。
焊料20被示出設(shè)置于支撐體結(jié)構(gòu)18的上表面上。由于支撐體結(jié)構(gòu)18可具有大致與最終粘結(jié)于該結(jié)構(gòu)18上的靶的熱膨脹系數(shù)相匹配的熱膨脹系數(shù)，所以焊料20可包含較硬的焊料，而不是在現(xiàn)有技術(shù)的方法中傳統(tǒng)使用的軟焊料。例如，焊料20可包含銀、銅和/或錫基材料，例如也可以是硬釬焊材料。由于硬焊料可具有比“背景技術(shù)”部分描述的軟銦基焊料的熔點(diǎn)高的熔點(diǎn)，所以這樣可避免產(chǎn)生在本公開(kāi)內(nèi)容的“背景技術(shù)”部分描述的問(wèn)題。
接著參照?qǐng)D5，通過(guò)將靶22接合到焊料20上而將物理氣相淀積靶22固定于支撐體結(jié)構(gòu)18上。該靶、支撐體結(jié)構(gòu)和焊料一起形成組件25。例如靶22可包含鎢材料。如果靶22包含鎢材料，則襯板18可包含具有大致與鎢材料的熱膨脹系數(shù)相匹配的熱膨脹系數(shù)的銅/碳纖維基質(zhì)。襯板18和靶22可包括任意多種結(jié)構(gòu)，所示出的結(jié)構(gòu)是一個(gè)示例性的結(jié)構(gòu)。例如襯板18和靶22可包括“耐久(Endura)”結(jié)構(gòu)，從而可具有圓形外周。圖6示出示例性結(jié)構(gòu)5的頂視圖，并示出示例性的圓形外周結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的方法對(duì)于在任意應(yīng)用中將支撐體結(jié)構(gòu)(例如如襯板)安裝于物理氣相淀積靶是有用的，其中物理氣相淀積靶具有小于約10×10-6K-1的熱膨脹系數(shù)，并且其中理想的是安裝具有大致等于該靶的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)的襯板。
本發(fā)明的方法進(jìn)一步用于在使襯板的熱膨脹系數(shù)與物理氣相淀積靶的熱膨脹系數(shù)相匹配，同時(shí)還保持襯板的導(dǎo)電率大于或等于該靶的導(dǎo)電率。
本發(fā)明示例性的襯板還包含銅和碳纖維，并且具有的導(dǎo)電率還大致與銅的導(dǎo)電率相當(dāng)(銅的電阻率約為1.67×10-8歐姆.米)。這種示例性襯板的熱膨脹系數(shù)還可明顯小于純銅的熱膨脹系數(shù)(純銅的熱膨脹系數(shù)約為16.5×10-6K-1)。因此，本發(fā)明的方法可用于形成導(dǎo)電率大于鎢靶導(dǎo)電率的(鎢的電阻率為4.82×10-8歐姆.米)、同時(shí)熱膨脹系數(shù)小于銅靶的熱膨脹系數(shù)的支撐體結(jié)構(gòu)18。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，物理氣相淀積靶22和支撐體結(jié)構(gòu)18都將具有小于11×10-6K-1的熱膨脹系數(shù)，在另外的實(shí)施例中都將具有小于6×10-6K-1的熱膨脹系數(shù)，在另一些實(shí)施例中都將具有小于5×10-6K-1的熱膨脹系數(shù)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，物理氣相淀積靶22可由鎢組成，因此將具有約4.5×10-6K-1的熱膨脹系數(shù)。在這樣的示例性實(shí)施例中，支撐體結(jié)構(gòu)18也可成形為具有小于5×10-6K-1的熱膨脹系數(shù)，并且優(yōu)選具有約4.5×10-6K-1的熱膨脹系數(shù)。
應(yīng)該注意的是，除了鎢之外，靶22還可包含其它材料，或者包括可替換鎢的其它材料。例如靶22可包含一非金屬材料如陶瓷材料。在特定的實(shí)施例中，靶22可包含具有小于或等于10×10-6K-1的熱膨脹系數(shù)的任何陶瓷材料?；蛘撸?2可包含一金屬材料，主要由一金屬材料組成，或由一金屬材料組成，如鉭(具有約6.5×10-6K-1的熱膨脹系數(shù))、鉬(具有約5×10-6K-1的熱膨脹系數(shù))和鋯(具有約6×10-6K-1的熱膨脹系數(shù))中的一種或多種。在又一個(gè)實(shí)施例中，靶22可包含，主要由，或由硅(具有約2.5×10-6K-1的熱膨脹系數(shù))、鍺(具有約5.7×10-6K-1的熱膨脹系數(shù))或硅和/或鍺的金屬組分(如硅化物)組成。
在一示例性實(shí)施例中，靶22包含鎢和鈦或其它元素的混合物。這種混合物可包含例如至少50原子％的鎢。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于在淀積過(guò)程中難于制造靶和產(chǎn)生顆粒，包含至少50原子％的鎢的濃度的混合物將很難用作物理氣相淀積靶。特別是，將難于補(bǔ)償在這些混合物的熱膨脹系數(shù)和襯板的熱膨脹系數(shù)之間的明顯變化，該襯板具有合適的導(dǎo)電率和熱導(dǎo)率，例如包含銅的襯板。本發(fā)明的方法可避免現(xiàn)有技術(shù)中在形成熱膨脹系數(shù)與靶的熱膨脹系數(shù)大致相匹配的襯板中的問(wèn)題。
圖7-9示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。首先參照?qǐng)D7，支撐體結(jié)構(gòu)18以相似于圖4的視圖示出。但是，圖7和圖4的區(qū)別是圖4中焊料層20是用包含例如分散于銅粉中的碳纖維的金屬基質(zhì)組分(MMC)的混合物代替，該MMC混合物標(biāo)為30?；旌衔?0相對(duì)于在形成襯板18中使用的第一混合物16(圖2)可被認(rèn)為是碳纖維和銅的第二混合物。
參照?qǐng)D8，物理氣相淀積靶22被設(shè)置于MMC混合物30(圖7)上，然后包括上壓縮元件36和下壓縮元件38的壓機(jī)34可用于壓縮在靶22和支撐體18之間的混合物30(圖7)以形成粘結(jié)層39。壓機(jī)34可包括構(gòu)造成用于使元件36和38朝另一個(gè)移動(dòng)的電源(未示出)，從而構(gòu)造成用于壓制在支撐體18和靶22之間的混合物30(圖7)。在特定的實(shí)施例中，混合物30將包含分散于銅粉中的碳纖維，并且將在與上述圖3相似的條件下被壓縮。這種壓縮可引起全體混合物30的金屬組分的固體擴(kuò)散，因此可由混合物30形成固體金屬材料39。
支撐體18、固體粘結(jié)層39和靶22形成一組件40。圖9中示出這種從壓機(jī)34中取出后的組件。圖9的組件40相對(duì)于圖5的組件25的優(yōu)點(diǎn)是，MMC粘結(jié)層39可比焊料粘結(jié)層20堅(jiān)固。因此，與固定于圖5的組件25中相比，靶22可以更牢固地固定于圖9的組件40中的支撐體18中。圖9的組件40相對(duì)于圖5的組件25的缺點(diǎn)是，更難于將靶22從圖9組件中除去以使支撐體18回收。特別是，靶在濺射過(guò)程中最終用壞。通常希望在相關(guān)的靶用壞之后可重新利用襯板。圖5中的組件可通過(guò)簡(jiǎn)單將組件25加熱到使焊料20熔化的溫度以使靶22除去，從而很容易重新利用襯板18。相反，不切除粘結(jié)層39以除去靶22將很難從組件40中除去靶22。一旦切除粘結(jié)層39，將很難恢復(fù)襯板18的合適的尺寸而重新利用襯板18。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是參照?qǐng)D10-12描述的。首先參照?qǐng)D10，圖10的組件10以相似于圖2的視圖示出。但是，圖10和圖2的區(qū)別是，在該設(shè)備中提供粉末16之前，物理氣相淀積靶50已經(jīng)設(shè)置于設(shè)備10的下模具部12中。例如，物理氣相淀積靶50或者可單獨(dú)包含鎢，或者包含鎢并結(jié)合其它材料如鈦?？商鎿Q的是，靶50可包含陶瓷材料。粉末16可包含上述參照?qǐng)D2描述的組分，并且可包含例如碳纖維和銅的混合物。
參照?qǐng)D11，設(shè)備10用于壓縮粉末16(圖10)和形成與物理氣相淀積靶50結(jié)合的金屬支撐體結(jié)構(gòu)52。壓縮粉末16(圖10)以形成支撐體結(jié)構(gòu)52可包括與上述參照?qǐng)D3所示的壓縮的條件類(lèi)似或相同的條件。金屬支撐體結(jié)構(gòu)52和物理氣相淀積靶50一起形成了組件60。圖12中與設(shè)備10分開(kāi)地示出了該組件，該組件相對(duì)于圖11的結(jié)構(gòu)是倒置的。圖12的組件60與圖5的組件25和圖9的組件40的區(qū)別分別是，物理氣相淀積靶50與圖12中組件的支撐體結(jié)構(gòu)52是物理接觸的。形成圖12的組件相對(duì)于形成組件25和組件40的優(yōu)點(diǎn)是，在形成組件60中可使用較少的加工處理步驟。組件60的缺點(diǎn)是，相對(duì)于組件25和40的支撐體結(jié)構(gòu)18的回收，其更難于在靶50用壞之后將組件60的支撐體52回收。特別是，不切斷支撐體結(jié)構(gòu)很難將使用過(guò)的靶從組件60的支撐體結(jié)構(gòu)52上除去，并且由此改變了支撐體結(jié)構(gòu)的尺寸。
本發(fā)明的方法可在含鎢的物理氣相淀積靶和支撐體結(jié)構(gòu)之間形成一均勻和不中斷的界面。圖13的圖片示出一示例性的界面。特別是，圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的結(jié)合于鎢靶上的一銅/碳纖維基質(zhì)的支撐體結(jié)構(gòu)。該銅/碳纖維基質(zhì)的支撐體結(jié)構(gòu)示出于圖13的圖片的約頂部半部分，鎢靶包括圖13的圖片的約底部半部分。在支撐體結(jié)構(gòu)和靶之間示出了界面，示出該界面是均勻和不中斷的，原因在于在靶和支撐體結(jié)構(gòu)之間沒(méi)有隔離物。在濺射過(guò)程中保持從支撐體結(jié)構(gòu)和到靶的均勻的電導(dǎo)和磁導(dǎo)性方面，均勻和不中斷的界面是重要的。因此，本發(fā)明的方法可用于形成物理氣相淀積靶/襯板組件，其中在濺射過(guò)程中從襯板和到物理氣相淀積靶的電場(chǎng)和磁場(chǎng)透過(guò)是均勻的。
本發(fā)明的方法用于使含鎢或鎢/鈦的物理氣相淀積靶粘結(jié)于襯板上，并且用于比先前的含鎢或鎢/鈦的靶和襯板的組件更高的處理溫度下。這樣相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的組件，可減少顆粒的產(chǎn)生，并且相對(duì)于使用現(xiàn)有技術(shù)的靶組件形成的裝置，相應(yīng)地提高了使用本發(fā)明的靶組件形成的半導(dǎo)體裝置的性能。
權(quán)利要求
1.一種用于形成物理氣相淀積靶和支撐體的組件的方法，其包括提供具有小于10×10-6K-1的熱膨脹系數(shù)的物理氣相淀積靶；將該物理氣相淀積靶連接到一支撐體上，該支撐體包含金屬基質(zhì)和分散于該金屬基質(zhì)中的碳纖維；其中該支撐體的熱膨脹系數(shù)小于11×10-6K-1。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，該物理氣相淀積靶包含鉭。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，該物理氣相淀積靶包含鉬。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，該物理氣相淀積靶包含鋯。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，該物理氣相淀積靶包含硅。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，該物理氣相淀積靶包含鍺。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，該物理氣相淀積靶包含鎢。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，該支撐體具有比該物理氣相淀積靶更大的導(dǎo)電率。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，該支撐體包含至少50體積％的銅。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，該支撐體包含銅和碳纖維。
11.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該支撐體包含銅和碳纖維；該物理氣相淀積靶包含至少50重量％的鎢；以及該支撐體和該物理氣相淀積靶的熱膨脹系數(shù)都小于7×10-6K-1。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于該支撐體和該物理氣相淀積靶的熱膨脹系數(shù)都小于6×10-6K-1。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于該支撐體和該物理氣相淀積靶的熱膨脹系數(shù)都小于5×10-6K-1。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于該物理氣相淀積靶主要由鎢組成，并且該支撐體和該物理氣相淀積靶的熱膨脹系數(shù)都小于5×10-6K-1。
15.一種用于形成物理氣相淀積靶和支撐體的組件的方法，其包括提供一物理氣相淀積靶；以及將該物理氣相淀積靶連接到一包含碳纖維和銅的支撐體上。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其還包括將包含碳纖維和銅粉的混合物壓縮到至少約3000psi的壓力，同時(shí)使混合物的溫度保持在銅的熔點(diǎn)以下以形成支撐體。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其還包括將包含碳纖維和銅粉的混合物壓縮到至少約4000psi的壓力，同時(shí)使混合物的溫度保持在約1000℃的溫度以下以形成支撐體。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其還包括將包含碳纖維和銅粉的混合物壓縮到至少約4000psi的壓力，同時(shí)使混合物的溫度保持在約900℃的溫度以下以形成支撐體。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其還包括壓縮包含碳纖維和銅粉的混合物以形成支撐體，并且其中在形成支撐體之后進(jìn)行連接；和該連接包括采用焊料將該支撐體連接到該物理氣相淀積靶上。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其還包括壓縮包含碳纖維和銅粉的第一混合物以形成支撐體，并且其中在形成支撐體之后進(jìn)行連接；和該連接包括采用碳纖維和銅的第二混合物將該支撐體連接到該物理氣相淀積靶上。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其還包括壓縮包含碳纖維和銅粉的混合物以形成支撐體，并且其中在形成支撐體之后進(jìn)行連接；和該連接包括將該支撐體連接到該物理氣相淀積靶上；以及該壓縮包括將該物理氣相淀積靶緊靠在碳纖維和銅的混合物上壓縮。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，該物理氣相淀積靶包含陶瓷材料。
23.如權(quán)利要求15所述的方法，該物理氣相淀積靶包含金屬材料。
24.如權(quán)利要求15所述的方法，該物理氣相淀積靶包含鎢。
25.如權(quán)利要求15所述的方法，該物理氣相淀積靶包含鉬。
26.如權(quán)利要求15所述的方法，該物理氣相淀積靶包含鋯。
27.如權(quán)利要求15所述的方法，該物理氣相淀積靶包含硅。
28.如權(quán)利要求15所述的方法，該物理氣相淀積靶包含鍺。
29.如權(quán)利要求15所述的方法，該物理氣相淀積靶包含鎢和鈦。
30.如權(quán)利要求15所述的方法，該物理氣相淀積靶主要由鎢組成。
31.如權(quán)利要求15所述的方法，該物理氣相淀積靶由鎢組成。
32.一種組件，其包括具有小于10×10-6K-1的熱膨脹系數(shù)的物理氣相淀積靶；連接到該物理氣相淀積靶上的一支撐體；以及其中該支撐體的熱膨脹系數(shù)小于11×10-6K-1，該支撐體包含其中分散有碳纖維的金屬基質(zhì)。
33.如權(quán)利要求32所述的組件，該物理氣相淀積靶包含鎢。
34.如權(quán)利要求32所述的組件，該支撐體具有比該物理氣相淀積靶更大的導(dǎo)電率。
35.如權(quán)利要求32所述的組件，該物理氣相淀積靶包含鎢和鈦。
36.如權(quán)利要求32所述的組件，該物理氣相淀積靶主要由鎢和鈦組成。
37.如權(quán)利要求32所述的組件，該物理氣相淀積靶由鎢和鈦組成。
38.如權(quán)利要求32所述的組件，該支撐體包含至少50體積％的銅。
39.如權(quán)利要求32所述的組件，該支撐體包含銅和碳纖維。
40.如權(quán)利要求32所述的組件，其特征在于該支撐體包含銅和碳纖維；該物理氣相淀積靶包含至少50重量％的鎢；以及該支撐體和該物理氣相淀積靶的熱膨脹系數(shù)都小于7×10-6K-1。
41.如權(quán)利要求40所述的組件，其特征在于該支撐體和該物理氣相淀積靶的熱膨脹系數(shù)都小于6×10-6K-1。
42.如權(quán)利要求40所述的組件，其特征在于該支撐體和該物理氣相淀積靶的熱膨脹系數(shù)都小于5×10-6K-1。
43.如權(quán)利要求40所述的組件，其特征在于該物理氣相淀積靶主要由鎢組成，并且該支撐體和該物理氣相淀積靶的熱膨脹系數(shù)都小于5×10-6K-1。
44.一種組件，其包括一物理氣相淀積靶；以及連接到該物理氣相淀積靶上的一支撐體，該支撐體包含碳纖維和銅。
45.如權(quán)利要求44所述的組件，該物理氣相淀積靶包含陶瓷材料。
46.如權(quán)利要求44所述的組件，該物理氣相淀積靶包含金屬材料。
47.如權(quán)利要求44所述的組件，該物理氣相淀積靶包含鎢。
48.如權(quán)利要求44所述的組件，該物理氣相淀積靶包含鉬。
49.如權(quán)利要求44所述的組件，該物理氣相淀積靶包含鋯。
50.如權(quán)利要求44所述的組件，該物理氣相淀積靶包含硅。
51.如權(quán)利要求44所述的組件，該物理氣相淀積靶包含鍺。
52.如權(quán)利要求44所述的組件，該物理氣相淀積靶包含鎢和鈦。
53.如權(quán)利要求44所述的組件，該物理氣相淀積靶主要由鎢組成。
54.如權(quán)利要求44所述的組件，該物理氣相淀積靶由鎢組成。
55.如權(quán)利要求44所述的組件，該支撐體主要由銅和碳纖維組成。
56.如權(quán)利要求44所述的組件，該支撐體由銅和碳纖維組成。
57.如權(quán)利要求44所述的組件，該支撐體與靶是物理接觸。
58.如權(quán)利要求44所述的組件，其還包括在該支撐體和靶之間的焊料。
59.一種組件，其包括具有第一熱膨脹系數(shù)的第一材料；以及連接到第一材料上的支撐體，該支撐體包含碳纖維和銅，該支撐體是與第一材料不同的材料，其熱膨脹系數(shù)在第一熱膨脹系數(shù)的約±10％范圍內(nèi)。
60.如權(quán)利要求59所述的組件，該第一材料包含鎢。
61.如權(quán)利要求59所述的組件，該第一材料由鎢組成。
62.如權(quán)利要求59所述的組件，該支撐體由銅和碳纖維組成。
63.如權(quán)利要求59所述的組件，該支撐體與第一材料是物理接觸。
全文摘要
本發(fā)明包括一種用于形成物理氣相淀積靶和支撐體的組件的方法。提供了一種物理氣相淀積靶。該物理氣相淀積靶具有小于10×10
文檔編號(hào)H01L21/203GK1494602SQ01821540
公開(kāi)日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2001年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月30日
發(fā)明者T·斯科特, J·李, T 斯科特 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司