含钼靶材的制作方法_3

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峰76、76^。如图7B所示,溅射靶材可包括一个区域,所述区域 包括一含第三金属元素和钼的合金相,如钽和钼的合金。
[0056] 溅射靶材中钼的浓度
[0057] 溅射靶材中钼的总浓度可以是大约50原子%或更高,优选是大约55原子%或更 高,更优选是大约60原子%或更高,甚至更优选是大约63原子%或更高,及最优选是大约 65原子%或更高。溅射靶材中钼的浓度可以是大约95原子%或更低,优选是大约90原子% 或更低,更优选是大约85原子%或更低,甚至更优选是大约83原子%或更低,及最优选是 大约81原子%或更低。
[0058] 其它元素:
[0059] 除钼之外,溅射靶材包括至少两种其它金属元素(即第二金属元素和第三金属元 素)。第二金属元素和第三金属元素的原子量可以独立地比钼的原子量大或小。例如,第二 金属元素的原子量可以比钼的原子量小,第三金属元素的原子量可以比钼的原子量大。例 如,第二金属元素和第三金属元素的原子量都比钼的原子量小。第二金属元素和第三金属 元素可选自IUPAC的4、5和6族元素。靶材优选包括两种或多种选自由钛、钽、铌、铬、钒、 铪、锆所组成的群组的元素(即第二金属元素和第三金属元素)。更优选的是,所述靶材包 括两种或多种选自由钛、钽、铌、铬和钒所组成的群组的元素。因此,所述溅射靶材的第二金 属元素可以是选自钛、钽、银、铬和钒的元素。同样,所述溅射靶材的第三金属元素可以是与 第二金属元素不同且选自由钛、钽、铌、铬和钒所组成的群组的元素。更优选的第二金属元 素包括铌和钒。最优选的第二金属元素是铌。更优选的第三金属元素包括选自由钛、铬、铌、 钒和钽所组成的群组的元素,前提条件是第三金属元素与第二金属元素不同。最优选的第 三金属元素是钽。
[0060] 示范性靶材包括但不限于包含下述元素、基本上由下述元素组成或由下述元素组 成的靶材:钼、铌和钽;钼、铌和铬;钼、铌和钒;钼、铌和钛;钼、钒和钽;钼、钒和铬;钼、钒 和钛;钼、银、银和络;钼、银、f凡和钽;钼、银、f凡和钛;或钼、银、银、钛和钽。优选的IE材包括 包含下述元素、基本上由下述元素组成或由下述元素组成的靶材:钼、铌和钽;钼、铌和铬; 钼、铌和钒;钼、铌和钛;钼、钒和钽;钼、钒和铬;或钼、钒和钛。最优选的靶材包括包含钼、 铌和钽的靶材,基本上由钼、铌和钽组成的靶材或由钼、铌和钽组成的靶材。
[0061] 所述溅射靶材中第二金属元素的浓度、第三金属元素的浓度、或者第二金属元素 和第三金属元素组合的浓度,可以是靶材中原子总浓度的大约0. 1原子%或更高,优选是 大约0. 5原子%或更高,更优选是大约1原子%或更高,甚至更优选是大约2原子%或更 高,最优选是大约5原子%或更高。所述溅射靶材中第二金属元素的浓度、第三金属元素的 浓度、或者第二金属元素和第三金属元素组合的浓度,可以是靶材中原子总浓度的大约50 原子%以下,优选是大约45原子%或更低,更优选是大约40原子%或更低,甚至更优选是 大约35原子%或更低及最优选是大约30原子%或更低。
[0062] 所述溅射靶材的理论密度P t可根据各元素的密度计算:
[0063] Pt= [ (C ^1) + (C2W2) + (C3W3) ] / [ (C1W1/ P1) + (C2W2/ P2) + (C3W3/ P3)],
[0064] 其中Q、C2、(:3分别是钼、第二金属元素和第三金属元素的浓度(原子% ),W i、W2、 评3分别是钼、第二金属元素和第三金属元素的原子量,P i、P 2、P3分别是钼、第二金属元素 和第三金属元素的密度。一般说来,包括η种元素的组合物的理论密度可以采用下述公式 估算:
[0065] P t= [ Σ (C iff;) ] / [ Σ (CiWi/ Pi)],
[0066] 其中所述和是元素 i = 1至η的和,Q、WJP P i分别是元素 i的浓度、原子量和 密度。
[0067] 钼、钛、钒、铬、铌和钽的密度分别是大约10. 2、4. 51、6. 11、7. 15、8. 57和16. 4g/ cm3。所述派射祀材的密度可能大于大约0. 85 P t,优选大于大约0. 90 P t,更优选大于大约 0. 92 P t,甚至更优选大于大约0. 94 P t,甚至更优选大于大约0. 96 P t,及最优选大于大约 0. 98 P t。所述溅射靶材的密度优选小于大约1. 00 P t。
[0068] 派射革E材的织构(texture)
[0069] 溅射靶材的织构可由晶粒取向决定,如第一相的晶粒取向、第二相的晶粒取向、第 三相的晶粒取向或它们的任意组合决定。例如,一个相或多个相通常是〈110>//ND、〈111>// ND、<100>//ND取向或它们的取向组合。溅身靶材的溅射速率(如溅射膜的沉积速率)可 能取决于晶粒取向。因此,在本发明的某些方面,所述溅射靶材通常具有均匀的取向。晶粒 取向可利用美国专利申请公开2008/0271779Al(Miller等,2008年11月6日公开)及国际 专利申请公开WO 2009/020619 Al (Bozkaya等,2009年2月12日公开)所述的方法,采用 电子背散射衍射测定,以上两篇专利的内容通过引用而全部结合在本申请中。采用所述方 法测定时,面心立方金属单位体积内在<100>//ND的15度内对齐的晶粒百分数可能大于大 约5%,大于大约8%,大于大约10. 2%,大于大约13%,或大于大约15%,在〈11D//ND的 15度内对齐的晶粒百分数可能大于大约5%,大于大约10%,大于大约13. 6%,或大于大约 15%,或大于大约18%,或它们的任何组合。采用所述方法测定时,体心立方金属的单位体 积内在<110>//ND的15度内对齐的晶粒百分数可能大于大约5%,大于大约15%,大于大 约20. 4%,或大于大约30%。织构梯度的标准偏差(如100梯度、111梯度或它们两者)可 能小于大约4. 0,优选小于大约2. 0,优选小于大约1. 7,甚至更优选小于大约1. 5,甚至更优 选小于大约1. 3,及最优选小于大约1. 1。
[0070] 厚度方向的取向变化可能也相对较低。例如,织构组分100//ND、111//ND或它们 两者厚度方向的织构梯度可能是大约6 % /_或更小,优选4 % /_或更小,及更优选是2 % /mm或更小(采用国际专利申请公开WO 2009/020619A1中所述方法测定)。
[0071] 沉积含钼层
[0072] 如前文所述,所述溅射靶材可用于生产具有至少一层含钼层的结构(例如,沉积 层,如沉积薄膜层),所述含钼层包括钼、第二金属元素和第三金属元素。例如,所述溅射靶 材可用于生产包括钼、选自铌和钒的第二金属元素及与第二金属元素不同的第三金属元素 的沉积层,其中所述第三金属元素选自由钛、铬、铌、钒和钽所组成的群组。第二金属元素优 选是银。第二金属兀素优选是组。第二金属兀素最优选是银,第二金属兀素最优选是组。在 基材上沉积含钼层的方法可以包括下述一个步骤或其任意步骤组合:提供粒子(如带电粒 子),加速粒子,或用粒子撞击溅射靶材,从而使原子离开溅射靶材,并沉积到基材上。优选 的粒子包括原子粒子和亚原子粒子。举例来说,所述亚原子粒子可能是离子。所述溅射靶材 可用于沉积包括占所述层原子总数大约50原子%或更高的钼、大约0. 5原子%或更高的第 二金属元素和大约〇. 5原子%或更高的第三金属元素的含钼层。含钼层中钼的浓度可能是 含钼层中原子总浓度的大约60原子%或更高,大约65原子%或更高,大约70原子%或更 高,或大约75原子%或更高。含钼层中钼的浓度可能是含钼层中原子总数的大约98原子% 或更低,优选是大约95原子%或更低,更优选是大约90原子%或更低,甚至更优选是大约 85原子%或更低,及最优选是大约83原子%或更低。沉积层中钼的浓度(原子%)与溅射 靶材中钼的浓度(原子% )之比可能是大约0. 50或更高,大约0. 67或更高,大约0. 75或 更高,大约0. 80或更高,大约0. 90或更高。沉积层中钼的浓度和溅射靶材中钼的浓度可能 是大约2. 00或更低,大约1. 5或更低,大约1. 33或更低,大约1. 25或更低,或者大约I. 11 或更低。
[0073] 第二金属元素和第三金属元素的浓度可以分别独立地是含钼层中原子总浓度的 大约0. 1原子%或更高,优选是大约1原子%或更高,更优选是大约3原子%或更高,甚至 更优选是大约5原子%或更高,及最优选是大约7原子%或更高。第二金属元素和第三金 属元素的浓度可以分别独立地是含钼层中原子总浓度的大约40原子%或更低,大约35原 子%或更低,大约30原子%或更低,大约25原子%或更低,大约20原子%或更低,或大约 10原子%或更低。
[0074] 第二金属元素和第三金属元素的总浓度优选是含钼层中原子总浓度的大约5原 子%或更高,更优选是大约10原子%或更高,及最优选是大约15原子%或更高。举例来 说,第二金属元素和第三金属元素的总浓度可能是含钼层中原子总浓度的大约20原子% 或更高。第二金属元素和第三金属元素的总浓度可能是含钼层中原子总浓度的大约50原 子%或更低,大约45原子%或更低,大约40原子%或更低,大约35原子%或更低,大约30 原子%或更低,或大约25原子%或更低。沉积层中第二金属元素和第三金属元素的总浓度 (原子%)和溅射靶材中第二金属元素和第三金属元素的总浓度(原子%)之比可能是大 约0. 50或更高,大约0. 67或更高,大约0. 8或更高,或大约0. 9或更高。沉积层中第二金 属元素和第三金属元素的总浓度(原子% )和溅射靶材中第二金属元素和第三金属元素的 总浓度(原子% )之比可能是大约2. 00或更小,大约1. 5或更小,大约1. 25或更小,或大 约1. 11或更小。
[0075] 所述沉积含钼层可以沉积到基材上(例如,通过一包括溅射所述溅射靶材的步骤 的方法)。因此,本发明的一个方面是具有至少第一沉积含钼层的多层材料,所述沉积含钼 层包括沉积层的第一相,所述第一相包含大约50原子%或更多钼,大约0. 1原子%或更多 第二金属元素和大约〇. 1原子%或更多第三金属元素,其中所述第二金属元素是铌或钒, 第三金属元素是与第二金属元素不同的金属元素,并且选自由钛、铬、铌、钒和钽所组成的 群组。所述含钼层的第一相可能包括60体积%或更高、70体积%或更高、80体积%或更 尚、90体积%或更尚,或95体积%或更尚含钥层。所述含钥层可以是基本上全部是沉积层 的第一相。所述沉积含钼层第一相中钼、第二金属元素和第三金属元素的浓度可以分别是 上文所述含钼层中钼、第二金属元素和第三金属元素的浓度。
[0076] 所述沉积层的平均粒径是大约5-10, OOOnm。平均粒径可以采用显微镜法(如扫描 电子显微镜)测定与沉积层厚度方向垂直的表面来测定。单个粒子的尺寸可以作为与沉积 层厚度方向垂直的平面中粒子的最大尺寸。所述沉积层(例如,沉积层的第一相)优选具有 相对较小的粒径(如粒径小于溅射靶材第一相、溅射靶材第二相、溅射靶材第三相的粒径, 或粒径是它们的任意组合)。沉积层第一相的粒径是大约5nm或更大,大约IOnm或更大,大 约20nm或更大,或者大约50nm或更大。沉积薄膜层第一相的粒径是大约10, OOOn m或更 小。沉积薄膜层第一相的粒径优选是大约1000 nm或更小,大约500nm或更小,大约200nm 或更小,大约150nm或更小。所述粒子通常是随机取向的,所述粒子通常是对齐的,或是它 们的任意组合。所述粒子可以具有任何形状。例如,所述粒子通常是细长型。所述粒子的 长宽比优选低于大约100 : 1,更优选低于大约30 : 1,及最优选低于大约10 : 1。所述沉 积层可包括通常具有较大长宽比(例如,大于大约5 : 1)的粒子及通常较小长宽比(如小 于大约5 : 1或小于大约2 : 1)的粒子。所述粒子通常具有均匀的形状,例如,长宽比小 于大约3 : 1,小于大约2 : 1或小于大约1.5 : 1的形状。
[0077] 举例而言,图8A示出了采用二次电子扫描电子显微镜在放大倍数为50, 000倍时 得到的含大约80原子%钼、大约10原子%第二金属元素及大约10原子%第三金属元素的 沉积层的微观结构(但并不受此限制)。参考图8A,所述沉积层基本上是单相。
[0078] 沉积含钼层的厚度可根据沉积层的功能要求而变化。沉积层的厚度可以是大约 Inm或更大,大约5nm或更大,大约IOnm或更大,大约15nm或更大,大约20nm或更大,大约 25nm或更大,大约30nm或更大,大约35nm或更大,但是,并不受这些限制。沉积含钼层的 厚度可能是大约3μπι或更小。沉积含钼层的厚度优选是大约Ιμπι或更小,更优选是大约 0. 5 μ m或更小,甚至更优选是大约0. 2 μ m或更小,甚至更优选是大约IOOnm或更小,及最优 选是大约50nm或更小。沉积层厚度还可以是低于大约lnm。
[0079] 图9是基材92上含大约80原子%钼、10原子%第二金属元素及大约10原子%第 三金属元素的沉积层90的横截面的二次电子扫描电子显微照片(放大倍数大约10, 000)。 如图9所示,沉积层可包括通常是柱状的微观结构。本发明还包括其它微观结构。
[0080] 沉积含钼层中的原子排列可以与溅射靶材中的原子排列不同。例如,沉积层可包 括一个或多个第一合金相,所述合金相包括i)至少50原子%钼及ii)第二金属元素和第 三金属元素中的至少一种元素。因此,沉积层基本上没有(如小于沉积层总体积的30体 积%,更优选小于大约10体积%,及最优选小于大约5体积% )包含大于90原子%钼的相。 沉积层中第二金属元素的大多数优选存在于一个或多个第一合金相中。沉积层中第三金属 元素的大多数优选存在于一个或多个第一合金相中。
[0081] 沉积层可包括一在沉积层中含大约70%或更多钼,优选沉积层中含大约80%或 更多钼,优选沉积层中含大约90%或更多钼,及最优选沉积层中含大约95%或更多钼的第 一相,但
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