硼掺杂的N型硅靶材制造技术

本发明专利技术涉及溅射靶材及其制备方法。该靶材包括B掺杂的n型Si。该靶材可从由CZ方法制备的单晶硼掺杂的p型Si锭制备。沿晶体长度对电阻率进行测量，并且可垂直于锭中心轴在具有约1‑20ohm.cm电阻率的位置处切割出坯件。该坯件随后形成适用于PVD系统中的溅射靶材的可接受的形状。在锭或坯件上没有进行消耗供体的退火。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求享有于2014年4月7日提交的美国临时专利申请序列号为No.61/976,094的优先权。
本专利技术涉及用于形成含硅的膜的溅射靶材以及制备该类靶材的方法。
技术介绍
多种Si膜的PVD沉积在半导体、电子、和光电应用领域中是重要的。精准的膜组成和沉积均匀度在这些领域以及其他领域中是重要的。在许多情形中，超纯的单晶Si溅射靶材被用在直接溅射系统中例如以形成纯的Si或Si掺杂的晶片，或者所述Si靶材可用在反应性溅射系统中以形成所需的的硅氧化物、硅氮氧化物、或硅氮化物膜。使用p型硅的靶材寿命是短的。在p型硅靶材的溅射期间，在靶材表面存在具有高电阻率的硅产物的再沉积(re-dispersion)。这种再沉积的材料是具有n型电导性的无定形硅层。这种不理想的再沉积示意性地示于图1中。下表表明靶材再沉积的位置、再沉积物的导电类型(conductivity type)、和其它测量的参数。这种再沉积在靶材表面产生了p-n结，其在偏压(bias)下导致靶材中应力的存在，该应力导致靶材开裂(cracking)，从而降低了靶材寿命。因此，希望通过使用特定的n型Si靶材来最小化靶材表面上的p-n结的形成。专利技术概述在本专利技术的示例性实施方式中，提供包括具有约0.001-700ohm.cm电阻率的B掺杂的N型Si的溅射靶材。在另一些实施方式中，靶材的电阻率为约1-12ohm.cm。在一些实施方式中，该Si具有约0.1-约200ppm的氧含量，且在另一些实施方式中，氧含量可为约1-约60ppm。在某些实施方式中，靶材的硼含量为约0.01-约1ppm。本专利技术的另一些方面包括通过获得具有约1-60ohm.cm电阻率的B掺杂的p型Si的单晶锭、包括如下的步骤制备的溅射靶材：在沿着所述锭的长度的至少一个位置处测量锭的电阻率。然后在那些具有约1-20ohm.cm电阻率的锭的位置处从该锭形成或切割出坯件。不对选择的坯件进一步地进行在约400℃或更高温度的热处理。然后将所述坯件形成用作溅射靶材所需的形状。在另一些实施方式中，所选择的坯件将具有约1-12ohm.cm的电阻率。在本专利技术的又一些实施方式中，提供制备B掺杂的p型硅溅射靶材的方法。根据这些方法，包括硼的单晶Si锭通过CZ方法制备。该锭具有沿着锭长度延伸的中心轴。测量该锭的电阻率，且其中所测量的电阻率为约1-20ohm.cm，从所述锭切割出坯件。优选地，这些坯件是垂直于所述锭的中心轴切割出来的。然后，将所需的形状赋予所述坯件，以便于它们作为溅射靶材是有用的。该方法进一步的特征在于，缺少(不包括)在已制备出锭之后的任何在400℃或更高温度的热处理。在又一些另外的实施方式中，切割出的坯件的电阻率约为1-12ohm.cm。将结合附图和下列优选的实施方式的具体描述对本专利技术进行进一步的描述。附图说明图1是展示在常规的p型Si溅射靶材上的不理想的再沉积的形成的示意图。图2是示出了在硅锭材料中得氧热供体(oxygen thermal donors)的效果的示意图；和图3是示出了锭的n型和p型部分在退火之前和在DK(氧供体消耗，oxygen donor killing)退火之后的电阻率数据的图。专利技术详述在高电阻率(1-100ohm.cm范围)的切克劳斯基法生长(Czochralski，CZ)硅锭的生长期间，从氧化硅坩埚(silica crucible)的晶体生长过程中将一定量的填隙(interstitial)氧引入硅锭材料中并在其中形成氧热供体。氧热供体的形成强烈地依赖于填隙氧的浓度(其通过加工温度决定)和固体氧化硅、液体硅、和固体硅之间的平衡两者。为了提供一定的硅单晶电阻率(1-100ohm.cm)，而向硅添加一定量的硼掺杂物。这些加入的硼提供p型载流子并决定了硅导电性的p型性质。氧热供体向传导贡献电子。取决于产生的供体数量和p型载流子的量，背景载流子(硼)硅可以是n型的(更多为n型载流子)或p型的(更多为p型载流子)。在p型硅中，氧热供体提高硅的电阻率直到热供体浓度超过p性载流子浓度(硼)，此时硅将显示为n型。基于实验数据(该数据表明热供体对22-33ohm.cm的典型用于这些靶材的p型硅，和用于改变填隙氧水平和400℃退火时间的电阻率的影响)的解释示意性地示于图2中。在CZ硅单晶生长期间，硅锭的一部分显示出n型导电性而硅锭的其它部分是p型导电性的。测量硅单晶的电阻率是更可靠的，因此我们在作为图3显现的图中分别展示了硅单晶电阻率和导电类型的实际测量。该图表现出在供体消耗(DK)退火之前，硅电阻率由p和n型载流子的组合决定，且在DK退火之后，硅电阻率根据硼浓度仅由正电荷载流子(positive carrier)决定。在示例性实施方式中，本专利技术涉及：1.具有由未退火的氧供体导致具有n型导电性的硅单晶硼掺杂的材料，其具有0.01-700ohm.cm的电阻率，优选1-12ohm.cm。2.未由退火的氧供体导致具有n型导电性的硅单晶硼掺杂材料的制备方法，该方法包括通过避免在300-800℃的供体消耗退火而允许保存氧供体的生长条件。3.长寿命的由未退火的氧供体导致具有n型导电性的硅靶材单晶硼掺杂材料。在一个实施方式中，提供B掺杂n型硅的溅射材料。靶材的B含量典型地为约0.001-1ppm，且电阻率为约1-700ohm.cm。最优选的，电阻率为约1-20ohm.cm，其中甚至更优选地，电阻率为约1-12ohm.cm。虽然申请人不受任何具体的可操作性理论的束缚，但应认为填隙氧的量在硅基体中充当热供体以提供n型的导电性。在这方面，Si的氧含量可为约0.1-200ppm，优选1-60ppm。根据该方法的靶材可从已由传统的CZ方法制造的Si单晶锭制造，其涉及适用于提供具有约1-60ohm.cm、优选地约22-33 12ohm.cm电阻率的B掺杂的p型单晶硅的初始硅熔融体。传统的CZ方法例如在美国专利8,961,685中示出，其通过引用的方式并入本文。在典型的CZ方法中，Si和B掺杂物熔融进石英坩埚或类似物中。将安置(mounted)在杆上的种晶(籽晶)浸入熔融体中并缓慢地向上提拉并且同时进行旋转。该方法通常在惰性氛围例如氩气中进行。一旦获得锭，不对其进行任何退火处理。相反，从该锭切割出圆片(disc)或坯件，并且测量电阻率，以使相同的落入上述给出的范围内。然后将圆片或坯件形成所需的最终形状(net shape)，从而可将其用作在物理气相沉积物质(matters)中的溅射靶材。虽然前述内容涉及本专利技术具体的实施方式，但是在不脱离所附的权利要求确定的范围的情况下，可设计本专利技术的其它和进一步的实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有约0.01‑700ohm.cm电阻率的包括B掺杂的n型Si的溅射靶材。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.07 US 61/976,0941.具有约0.01-700ohm.cm电阻率的包括B掺杂的n型Si的溅射靶材。2.如权利要求1所述的溅射靶材，其中所述电阻率为约1-20ohm.cm。3.如权利要求2所述的溅射靶材，其中所述电阻率为约1-12ohm.cn。4.如权利要求1所述的溅射靶材，其中所述Si具有约0.1-约200ppm的氧含量。5.如权利要求4所述的溅射靶材，其中所述Si具有约1-约60ppm的氧含量。6.如权利要求1所述的溅射靶材，其具有约0.001-1ppm的B含量。7.通过获得具有约1-60ohm.cm电阻率的B掺杂的p型硅的单晶锭、包括如下的步骤制备的溅射靶材：从所述锭形成坯件；测量所述坯件的电阻率；选择具有约1-20oh...

【专利技术属性】
技术研发人员：EY伊万诺夫，Y袁，
申请(专利权)人：东曹SMD有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US