溅镀靶材组件制造技术

本实用新型专利技术一般涉及一种溅镀靶材组件。锌被用于金属氧化物半导体材料，如IGZO、氧化锌和氮氧化锌。所述锌可通过在期望气氛下溅镀锌靶材来传递。如果使用纯锌溅镀靶材，那么除非使迁移率(mobility)减至10cm2/V-s以下，否则无法生产稳定的膜。通过添加一掺杂物(如镓)，不仅可以沉积稳定的膜，而且所述膜会具有大于30cm2/V-s的迁移率。所述掺杂物可直接并入所述锌中，或者作为直接邻近所述锌溅镀靶材的单独溅镀靶材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术的实施方式一般涉及一种掺杂的锌溅镀靶材。
技术介绍
氧化铟镓锌(Indium-gallium-zincoxide,IGZO)是一种有名的半导体材料，具有高迁移率(mobility)。IGZO是被普遍认为将可用于下一代薄膜晶体管(TFT)的半导体材料的多种金属氧化物半导体材料之一。对于IGZO来说，可以得到在约30cm2/V-s与约40cm2/V-s之间的迁移率。然而，在生产中，IGZO并不是非常稳定的。为了增加IGZO的稳定性，需牺牲迁移率，使迁移率小于10cm2/V-s，从而得到TFT中的稳定IGZO膜。IGZO并非被认为是用于下一代TFT的唯一金属氧化物半导体材料。氧化锌和氮氧化锌也被认为是金属氧化物半导体TFT的合适选择。氧化锌和氮氧化锌具有高于IGZO的迁移率，但与IGZO同样遭遇迁移率稳定性问题。为了获得稳定的锌基半导体膜，需牺牲迁移率。因此，本领域中需要稳定形成锌基半导体材料而同时维持高迁移率。
技术实现思路
本技术一般涉及一种由锌和掺杂物组成的溅镀靶材。锌被用于金属氧化物半导体材料，如IGZO、氧化锌和氮氧化锌。所述锌可通过在期望气氛下溅镀锌靶材来传递。如果使用纯锌溅镀靶材，除非使迁移率减至10cm2/V-s以下，否则无法生产稳定的膜。通过添加一掺杂物(如镓)，不仅可以沉积稳定的膜，而且所述膜会具有大于30cm2/V-s的迁移率。所述掺杂物可直接并入所述锌中，或者作为直接邻近锌溅镀靶材的单独溅镀靶材。在一个实施方式中，溅镀靶材组件包括：背管；以及溅镀靶材，所述溅镀靶材被耦接至所述背管，并包含锌和分散(disperse)在所述锌中的一或多个掺杂物(dopant)。在另一实施方式中，溅镀靶材组件包括：背管；第一溅镀靶材，所述第一溅镀靶材被耦接至所述背管，并包含锌；以及第二溅镀靶材，所述第二溅镀靶材被耦接至所述背管，邻近所述第一溅镀靶材设置，并且包含选自由以下项组成的组中的一或多项：镓、铟、In2O3、GaO、GaN、GeO、GeO2、锡、氧化锡、钌、RuO2、铪、钛、TiO2、TiN、硅、SiOx(其中x是1或2)、硼、B2O3、及其组合。附图说明因此，为了详细理解本技术的上述特征结构的方式，上文简要概述的本技术的更具体的描述可以参照实施方式进行，一些实施方式图示在附图中。然而，应当注意，附图仅图示了本技术的典型实施方式，并且因此不应被视为本技术的范围的限制，因为本技术可允许其他等效实施方式。图1是根据一个实施方式的物理气相沉积(PVD)的示意横截面图。图2A是根据一个实施方式的溅镀靶材的示意图。图2B是根据另一实施方式的溅镀靶材的示意图。图2C是根据另一实施方式的溅镀靶材的示意图。图3A和图3B是根据本技术的实施方式的分别被喷涂到背管和背板上的靶材的示意图。为了促进理解，已尽可能使用相同参考数字指定各图所共有的相同元件。应预见到，一个实施方式中公开的要素可有利地用于其他实施方式，而无需具体地指明。具体实施方式本技术一般涉及一种由锌和掺杂物组成的镀溅靶材。锌被用于金属氧化物半导体材料，如IGZO、氧化锌和氮氧化锌。锌可通过在期望气氛下溅镀锌靶材来传递。如果使用纯锌溅镀靶材，除非使迁移率(mobility)减至10cm2/V-s以下，否则无法生产稳定的膜。通过添加一掺杂物(如镓)，不仅可以沉积稳定的膜，而且所述膜会具有大于30cm2/V-s的迁移率。掺杂物可直接并入锌中，或者作为直接邻近锌溅镀靶材的单独溅镀靶材。本文中的描述将会参照PVD设备进行。可被用来实现本技术的合适PVD设备可从作为加利福尼亚圣克拉拉市应用材料公司(AppliedMaterials,Inc.,SantaClara,CA.)的子公司的AKT美国公司(AKTAmerica,Inc.)可提供的AKTPIVOTPVD设备或AKTNewAristoPVD设备获得。应当了解，本文所讨论的实施方式也可使用其他制造商销售的PVD设备。图1是根据一个实施方式的PVD设备100的示意横截面图。设备100包括腔室主体102，腔室主体102具有一或多个溅镀靶材组件104在其中。溅镀靶材组件104设置在腔室主体102内，与基板106相对。应当了解，虽然溅镀靶材组件104示为设置在基板106的上方，但该溅镀靶材组件104与基板106也可具有其他定向。举例来说，基板106可为竖直的，溅镀靶材组件104也可如此。如图1所示，基板106可通过耦接至电源108而被偏压、可通过耦接至地面而被接地，或可电性浮置(floating)。处理气体(如惰性气体或反应气体)可以穿过耦接至一或多个气源112的一或多个气体入口端口110而被引入腔室主体102。溅镀靶材组件104也可被耦接至电源114。电源114可以包括DC电源或AC电源。应当了解，虽然将会参照旋转、圆柱型的溅镀靶材进行描述，但是本文所公开的实施方式同样也适用于平面溅镀靶材。每一溅镀靶材组件104包括溅镀靶材116，溅镀靶材116粘结(bond)背管118(或在平面溅镀靶材的情况中，粘结平板)。磁控管(magnetron)120可设置在背管118后方。对于旋转、圆柱型的溅镀靶材组件104而言，靶材116(以及背管118)可如箭头所示那样旋转，同时磁控管120产生磁场。材料是从溅镀靶材116溅镀出来(sputteroff)，并与反应气体反应且在基板106上沉积为一层。在氮氧化锌情况下，锌溅镀靶材与氧和氮这两者反应，从而在基板上形成氮氧化锌。如上所述，纯锌靶材可以产生具有高迁移率的半导体膜，但是该膜将不稳定。申请人已发现，通过并入在约2％至30％之间的量的掺杂物，就可产生稳定的膜，并且该膜可以具有大于30cm2/V-s的迁移率。因此，溅镀靶材116可以包含一或多个掺杂物。图2A是根据一个实施方式的溅镀靶材200的示意图。如图2A所示，溅镀靶材202被耦接至背管118。在图2A的实施方式中，锌溅镀靶材202具有许多掺杂物颗粒204随机分散在其中。一或多个掺杂物可选自：镓、铟、In2O3、GaO、GaN、GeO、GeO2、锡、氧化锡、钌、RuO2、铪、钛、TiO2、TiN、硅、SiOx(其中x是1或2)、硼、B2O3、及其组合。掺杂物可具有约1纳米至约5微米之间的平均颗粒大小，并且可以约2原子百分比至约30原子百分比之间的量呈现。掺杂物的存在不仅维持锌迁移率，还增加了锌稳定性，使得所得的半导体膜层可以具有大于30cm2/V-s的迁移率，并也是稳定的。掺杂物颗粒可以与锌一起直接喷涂沉积在背管上、或滑过(slideover)背管118的支撑管上。为了制造喷涂靶材，锌及掺杂物同时喷涂在背管118或支撑管上。当使用镓作为掺杂物时，则喷涂氧化镓，因为镓在约30℃下熔融。图2B是根据另一实施方式的溅镀靶材220的示意图。在图2B所示实施方式中，掺杂物颗粒224均匀分散在锌靶材222中。掺杂物颗粒(如氧化镓或氮化镓))可以随锌一起铸造，并且通过铸造工艺(如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溅镀靶材组件，所述溅镀靶材组件包括：背管；以及溅镀靶材，所述溅镀靶材被耦接至所述背管，所述溅镀靶材包含锌及分散在所述锌中的一或多个掺杂物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.01 US 61/759,569;2013.02.22 US 61/767,9711.一种溅镀靶材组件，所述溅镀靶材组件包括：
背管；以及
溅镀靶材，所述溅镀靶材被耦接至所述背管，所述溅镀靶材包含锌及分散在所述锌中的一或多个掺杂物。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述一或多个掺杂物分散在所述锌中，并且具有约1纳米至约5微米之间的平均颗粒大小。
3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述一或多个掺杂物是随所述锌一起铸造。
4.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述一或多个掺杂物和所述锌被喷涂至所述背管上。
5.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述一或多个掺杂物分散在所述锌中，并且具有约1纳米至约5微米之间的平均颗粒大小。
6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述一或多个掺杂物是随所述锌一起铸造。
7.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述一或多个掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：细川昭弘，J·M·怀特，任东吉，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：新型
国别省市：美国;US