铜溅射靶及其形成方法

日本专利2005—533187提出了含有铜的溅射靶材。该靶材为单块或接合而成,按重量至少含有99．99％的铜,具有1微米-50微米的平均晶粒度。含铜的靶材具有大约15ksi以上的屈服强度及大约超过40的布氏硬度（HB）。该靶材是实质上由按重量大约99．99％以下的铜及至少100ppm及总量低于10重量％的合金元素（单种或多种）而成的铜合金单块及接合溅射靶。靶整体具有大约标准偏差（1-σ）低于15％的晶粒度不均匀性。另外提供一种接合以及单块铜及铜合金靶的制造方法。     

磁控溅射铜靶晶粒度对溅射性能与沉积性能的影响

将平均晶粒度分别为30、70和150 μm的3块6N高纯纯铜方靶放在同一溅射系统中进行溅射,并检测和观察溅射后I-V特征曲线、质量损失以及所镀薄膜的表面形貌、厚度以及X射线衍射谱。结果表明,晶粒度作为靶材的一个重要参数指标,会影响靶材溅射后表面形貌和I-V特性曲线。当所镀薄膜较厚时,靶晶粒度并不会对靶的质量损失以及薄膜结晶情况产生太大的影响,但会对薄膜沉积率产生较大影响。     

EBSD研究高纯金溅射靶材的微观组织与织构

溅射靶材的微观组织均匀性、晶粒尺寸大小及晶粒取向分布对溅射性能有着直接的影响。采用电子背散射衍射(EBSD)技术对制备的高纯Au溅射靶材不同区域的微观组织、织构组分和晶界取向差进行了研究。结果表明,高纯金靶材整体晶粒尺寸分布均匀,平均尺寸192.5 nm,边沿及中心晶界取向差分布比较相似,组织均匀性良好,对溅射高质量薄膜十分有利。     

Mo靶材组织对溅射薄膜形貌及性能的影响

将4种组织差异较大的钼靶材在同一溅射设备,同一溅射工艺下进行磁控溅射试验,对溅射后的靶材表面及薄膜表面、截面形貌及方阻进行检测,讨论并分析靶材微观组织对溅射过程及薄膜形貌、晶向、导电性能的影响.结果表明,不同组织靶材溅射的薄膜表面及截面形貌差异较小;靶材80％的晶粒尺寸小于50 μm时,溅射薄膜沉积速率较快,方阻值的变化较小,薄膜厚度较均匀;钼靶材溅射薄膜的择优均为(110)取向,靶材组织对溅射薄膜的取向影响不大;靶材组织的晶粒均匀细小,晶界所占面积率越大,靶材减薄越均匀,靶材利用率越高.     

退火工艺对NiCr20合金溅射靶材微观组织结构的影响

在较大冷轧变形量的情况下,研究了退火温度和退火时间对NiCr20溅射靶材再结晶晶粒大小和均匀性的影响,通过试验确定了该合金靶材900℃退火2 h得到的再结晶晶粒大小相对细小均匀,晶粒度约为68μm。在该优化的退火工艺制度下,将成品靶材坯料进行退火,取样用XRD分析其晶粒的取向,测试结果显示不同部位样品的晶粒取向分布几乎一致,说明该靶材的晶粒取向均匀。     

磁控溅射后的铂靶表面形貌分析

通过分析磁控溅射沉积镀膜后的靶材表面形貌及金相组织,探究了磁控溅射过程中靶材表面的变化趋势。采用场发射扫描电镜观察了磁控溅射后铂靶材表面形貌,采用共聚焦显微镜观察了靶材金相组织。结果表明,靶材的溅射表面形貌呈现规律性变化。靶材中心部位因靶原子反向沉积(反溅)而呈现松散的团簇状聚集形貌;在靶材溅射刻蚀程度较高的部位则呈现明显的凹凸不平状态;随溅射刻蚀程度逐渐降低,靶材边缘处呈现较为平缓的凹凸形貌。此外,靶材溅射面因获得入射离子的部分能量而造成局部升温,晶粒再结晶生长,导致靶材溅射表面的晶粒尺寸要大于靶材芯部。     

表面粗糙度对磁控溅射纯Cu靶材刻蚀区表面形貌及溅射性能的影响

通过将不同粗糙度的纯Cu试样安装在组合靶中以保证相同试验条件,采用白光干涉仪、离子镀膜机、电子分析天平和扫描电镜等方法研究了表面粗糙度对磁控溅射金属靶刻蚀区表面形貌及溅射性能的影响。结果表明,不同粗糙度的试样严重影响其溅射后的表面形貌,在靶材刻蚀最深区域出现凹坑和连续凸起分布的形貌,而在刻蚀较浅的区域出现了溅射蚀坑和不完全刻蚀的晶粒所形成的“亮点”;取向不同的晶粒内部和晶粒边界刻蚀后均出现台阶状形貌,但晶粒内部台阶高度和宽度远远小于晶粒边界,这是由于晶界刻蚀速率较晶粒内部快;表面初始粗糙度越大的试样溅射10 h后,其刻蚀最深区域的表面粗糙度越大;试样溅射过程的前10 h,初始表面粗糙度最小的试样其溅射产额最大。因此,可通过降低靶材表面粗糙度来增加薄膜沉积速率和溅射过程的稳定性。     

高纯度铜或铜合金溅射靶及其制造方法

为了减少高纯度铜及铜合金靶中出现的突起物或孔，防止溅射时的球状物的生成，减少颗粒发生，最近日本发明了一种高纯度铜或铜合金溅射靶及其制造方法。该高纯度铜或铜合金溅射靶，氧含量在100ppm以下、碳含量在150ppm以下、氮含量在50ppm以下、硫含量在200ppm以下，优选氧含量在40ppm以下、碳含量在80ppm以下、氮含量在20ppm、     

高纯度铜或铜合金溅射靶及其制造方法

日本专利2000—239836介绍了一种高纯度铜或铜合金溅射靶，可减少高纯度铜及铜合金靶中的突起物或孔，防止溅射时的球状颗粒的生成，抑制颗粒形成，其氧含量在100ppm以下、碳含量在150ppm以下、氮含量在50ppm以下及硫含量在200ppm以下，超声波探伤检查发现表面上的平底孔0．5mm径以上的指标个数在0．014个／cm^2以下。     

多重空心阴极溅射靶及其应用

研制了一种由多个空极并列组合而成的可直接作为溅射靶的多重空心阴极溅射靶。其溅射输出量可用靶电压、气压及空心阴极的高度和宽度的比值控制。多重空心阴极溅射靶应用于双辉离子金属渗镀试验。结果表明,这种方法可以加速金属渗镀层的形成。在靶电流密度较大的条件下,可以形成合金扩散层和纯金属沉积层的复合层组织。     

溅射功率对不锈钢衬底ZnO∶Al薄膜性能的影响

采用直流磁控溅射技术,以掺Al为2%的Zn O陶瓷靶为靶材,通用的304不锈钢为衬底,制备了一系列Zn O∶Al薄膜,研究了溅射功率对样品薄膜结构和表面形貌、光学特性的影响。结果表明:制备的薄膜都为六方纤锌矿结构,并有高度的c轴择优取向;溅射功率对薄膜的性能有显著的影响,即随着溅射功率的增大,从35 W到80 W,晶粒尺寸先增大后减小,薄膜表面陷光结构先变好后变坏,最优值出现在溅射功率为65 W时,此时薄膜对波长小于360 nm的光吸收率约为91%。     

Ti靶微观组织对TiN涂层性能的影响

研究了四种不同微观组织的Ti靶,以及同一条件下在硬质合金基底上磁控溅射得到的Ti N涂层,采用SEM、EDX、XRD、纳米硬度计和原子力显微镜对涂层进行了分析。结果表明:等轴晶钛靶材的晶粒尺寸越细小,涂层中氮含量越高,涂层表面的颗粒越多,表面的粗糙度越大,涂层颗粒尺寸越大,纳米硬度越小;纳米硬度的大小与涂层的相结构关系密切;采用魏氏组织钛靶溅射得到的Ti N涂层性能最优。     

溅射靶功率对W-C:H薄膜结构与摩擦学性能的影响

目的研究不同溅射功率对W-C:H涂层结构与摩擦学性能的影响。方法用非平衡磁控溅射(UBMS)+等离子体增强化学气相沉积法(PECVD),以WC靶作为溅射靶,C2H2为反应气体,通过调制溅射靶功率,在316不锈钢与Si(100)基体上制备了W-C:H系列薄膜。通过场发射电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱对薄膜的微观结构和成分进行了表征。用UMT-3MT多功能摩擦机对薄膜的摩擦学性能进行了分析。结果 W-C主要以β-WC1-x纳米晶的形式均匀分布在非晶碳中,并表现出(200)面择优生长。随着溅射靶功率的上升,薄膜内W含量逐渐升高,(200)面衍射峰逐渐增强,sp2含量先降低后升高。靶功率在1.4 k W时具有较好的摩擦学性能,摩擦系数为0.15,磨损率为3.92×10-7 mm~3/(N·m)。结论随着溅射靶功率逐渐升高,柱状晶逐渐变粗,涂层的致密性逐渐降低,薄膜摩擦学性能与WC含量密切相关。     

热处理温度和溅射气压对铜薄膜结构和性能影响的研究

采用射频磁控溅射镀膜法,在不同溅射气压、不同热处理温度下制备了铜薄膜,并利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（xRD）研究了溅射气压和热处理温度对铜薄膜结构和性能的影响。结果表明：热处理前铜薄膜的晶粒尺寸较小且大小分布不均;随着热处理温度的提高,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,表面更加平坦化,而晶粒之间的缝隙呈现先增大再减小后增大的趋势,在400℃时晶粒排列最紧密,表面最平坦;随着溅射气压的增高,铜（111）峰值呈现先增大后减小的趋势,当溅射气压为1．0Pa时铜的抗电迁移性最强。     

银合金溅射靶材

日本专利2004—084065介绍了一种银合金溅射靶材及用该银合金溅射靶材形成的银合金膜，能够稳定地在大面积的FPD底板上均匀地形成兼备电子器件所要求的低电阻和高的反射率、耐热性、耐蚀性以及与底板的紧密粘结性的银合金膜。该溅射靶材，作为添加元素，合计0．1-0．7原子％含有Zr及／或Hf，合计0．1～1.0原子％含有Cu及／或Ge，余量由不可避的杂质及Ag，是在以Ag为主体的基体中具有将含有添加元素的第二相分散的再结晶组织的，维氏硬度在80HV以下的银合金溅射靶材。     

真空表面技术：Ⅲ. 溅射镀膜

离子和中性原子轰击固体表面会产生各种各样的现象。当入射粒子的能量相对较高的情况下(100～10000eV),轰击粒子会从固体表面进入固体内部,进而使组成固体的原子从表面放出,这种现象称为溅射。相应于每一个入射离子的溅射原子数称为溅射产额。溅射产额决定于入射离子的种类、能量、靶材的种类、入射离子相对于靶表面的入射角等。引起溅射的最低能量为溅射阈,对于金属靶大约为30～50eV。在离子能量小于     

磁控溅射Ti靶镀料热发射脱靶的机理研究

高功率脉冲磁控溅射技术虽能实现提高镀料离化率以增强镀层力学性能的设计初衷,但其极低的沉积速率降低了工作效率,阻碍了该技术产业化的成功推广。因此,期望在达到镀料高离化率的同时,兼顾高速沉积是本研究的主要目的,为此本文提出一种创新性的研究思路,利用自主研发的双级脉冲电场,通过分别调控两个脉冲阶段的电场参量引发阴极靶面气体放电由辉光向弧光转变,借助弧光放电产生的高密度等离子体,增强靶面氩离子的碰撞动能和金属靶材产生的焦耳热,诱发镀料以高离化率、高产额的热发射方式脱离靶材。实验结果表明：在持续提高铜靶和钛靶的靶电流密度时,阴极靶材与阳极腔体间的伏安特性会由正比例的递增关系转变为反比例的递减关系,这说明气体放电会由辉光放电向弧光放电转变,并以此诱发镀料由碰撞溅射脱靶转变为溅射+热发射脱靶。实验以钛靶作为研究对象,采用双级脉冲电场在提高钛靶电流密度时,靶面形貌由具有阶梯状直线条纹的多边形凹坑结构转变为具有直线条纹的多边形凹坑和水流波纹状的圆形凹坑的混合结构,说明此时靶面镀料的脱靶方式除典型的碰撞溅射外,已逐渐向碰撞溅射加热发射双重脱靶方式转变,镀层的沉积速率也由6 nm/min大幅增大至26 nm/min。     

溅射靶材的制备及发展趋势

随着电子信息产业突飞猛进的发展,世界溅射靶材的需求量越来越大．文章介绍了溅射靶材的制备情况．并对靶材的发展趋势做了探讨．     

半导体用高纯钨靶材的制备技术与应用

难熔金属钨及钨合金由于具有高温稳定性好、电子迁移抗力高以及电子发射系数高等优点,在半导体大规模集成电路制造过程中有着广泛的应用。本文对半导体用高纯钨及钨合金靶材的应用领域、性能要求以及制备方法进行了详细的分析,并对其发展趋势进行了展望。高纯钨及钨合金靶材主要用于制造半导体集成电路的栅电极、连接布线、扩散阻挡层等,对材料的纯度、杂质元素含量、致密度、晶粒尺寸及晶粒组织均匀性等方面都有着极高的要求。高纯钨及钨合金靶材主要采用热压、热等静压等方式来制备,采用中频烧结+压力加工的方式可以制备出高纯度、高致密度的钨靶材,但晶粒尺寸及晶粒组织均匀性控制方面,与热等静压制备的钨靶仍有一定的差距。     

超高纯铝合金互连线及其溅射靶材

近些年来,随着集成电路(IC)技术的进步,围绕集成电路的相关应用得到迅速发展,超高纯铝合金溅射靶材作为集成电路金属互连线制造中的配套材料,由此成为最近国内研究的热点.本文就超高纯铝合金溅射靶材在金属互连线中的应用、性能要求、加工工艺以及发展前景进行了综述.