一种大尺寸溅射硅靶材的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种溅射硅靶材，属于集成电路技术领域。
【背景技术】
[0002] 大规模集成电路以及大尺寸高分辨率平板显示器里的电子电路元器件的制造都 采用了含有半导体材料硅、氧化硅、氮化硅等硅基单质或化合物薄膜结构来实现各种光电 信号传输存储功能。一般传统制造方法都采用化学气相沉积通过倒入硅基化合物气体快速 反应生成需要薄膜，但是由于芯片设计需求提升对材料的密度、纯度和特殊光学电性能的 更严格要求，特别是300毫米硅片生产线的工艺需求物理溅射气相沉积的硅基薄膜靶材的 解决方案。
[0003] 现有物理溅射硅靶材的设计采用传统导热性良好的铜及铜合金。但是由于铜及铜 合金的热膨胀系数与硅的差异较大，在直流或射频环境下物理溅射靶材尺寸大于300毫米 直径设计情况下，硅靶材本身会产生内裂痕，裂痕在靶材进一步使用后严重扩散在靶材表 面大面积破裂并产生大量破坏性粒子。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种大尺寸溅射硅靶材。
[0005] 本发明的大尺寸溅射硅靶材，所述的硅靶材为圆形靶材，直径为300- 500毫米， 所述的硅靶材由三层结构组成：硅靶层、钼背靶层及位于硅靶层和钼背靶层中间的焊接层， 所述的硅靶层的成分为高纯多晶硅或单晶硅，所述的钼背靶层的成分为高纯钼，所述的焊 接层的成分为金属铟。
[0006] 所述的硅靶层的厚度为5-12毫米，所述的钼背靶层的厚度为5-30毫米，所述的 硅靶层与钼背靶层的厚度比为I :(1-6)。
[0007] 本发明的大尺寸溅射硅靶材的制备方法，包括如下步骤： 1) 娃革E层的制备：以高纯娃粉为原料采用柴可拉斯基法（Czochralski process，简称 柴氏法，又称直拉法）制备硅锭；硅锭经过切割打磨抛光，制成硅靶材尺寸准备用于焊接； 2) 钼背靶层的制备：将高纯钼粉通过粉末冶金方法成型后，机械加工成靶材背靶尺寸 准备用于焊接；要求钼材料密度达到理论密度99. 2%以上，理论密度10. 2g/cm3， 3) 将硅靶层和钼背靶层通过钎焊接由金属铟焊接在一起形成大尺寸溅射硅靶材，焊接 率达到96. 5%以上。
[0008] 本发明中的高纯多晶硅或单晶硅或高纯硅粉表示硅纯度为99. 9999%，高纯钼或高 纯钼粉表示钼纯度为99. 95%。
[0009] 本发明中采用钼金属作为背靶材料来提高靶材整体结构的热膨胀一致性。如表1 所示，由于钼和硅的热膨胀系数差异非常低，因此靶材的形变在有热能产生的环境中得以 降低，以后使用中没有损坏开裂状况。
[0010]
【主权项】
1. 一种大尺寸溅射硅靶材，其特征在于，所述的硅靶材为圆形靶材，直径为300- 500 毫米，所述的硅靶材由三层结构组成：硅靶层、钼背靶层及位于硅靶层和钼背靶层中间的焊 接层，所述的硅靶层的成分为高纯多晶硅或单晶硅，所述的钼背靶层的成分为高纯钼，所述 的焊接层的成分为金属铟。
2. 根据权利要求1所述的大尺寸溅射硅靶材，其特征在于，所述的硅靶层的厚度为 5-12毫米，所述的钼背靶层的厚度为5-30毫米，所述的硅靶层与钼背靶层的厚度比为1 : (1-6)〇
3. 如权利要求1或2所述的大尺寸溅射硅靶材的制备方法，其特征在于，包括如下步 骤： 1) 硅靶层的制备：以硅粉为原料采用柴可拉斯基法制备硅锭；硅锭经过切割打磨抛 光，制成硅靶材尺寸准备用于焊接； 2) 钼背靶层的制备：将高纯钼的粉末通过冶金方法成型后，机械加工成靶材背靶尺寸 准备用于焊接；要求钼材料密度达到理论密度99. 2%以上，理论密度10. 2g/cm3， 3) 将硅靶层和钼背靶层通过钎焊接由金属铟焊接在一起形成大尺寸溅射硅靶材，焊接 率达到96. 5%以上。
【专利摘要】本发明提供了一种大尺寸溅射硅靶材，所述的硅靶材为圆形靶材，直径为300—500毫米，所述的硅靶材由三层结构组成：硅靶层、钼背靶层及位于硅靶层和钼背靶层中间的焊接层，所述的硅靶层的成分为高纯多晶硅或单晶硅，所述的钼背靶层的成分为高纯钼，所述的焊接层的成分为金属铟。本发明具有如下技术效果：1）表面粗糙度低，不超过当前通用产品Ra值的1/2；2）焊接结合率高，大于96.5%，超过95%工业水平；3）采用新型背靶材料，使靶材与背靶的导热系数接近，避免因受热不均导致的靶材变形等问题；4）背靶使用寿命高，比现通用产品使用寿命提高一倍以上；5）靶材的晶粒度控制佳，平均晶粒度可控制在100μm以下，远低于当前200μm的产品标准。
【IPC分类】C23C14-34
【公开号】CN104862655
【申请号】CN201510193687
【发明人】周斌
【申请人】南京帝优新材料科技有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月23日