[发明专利]具有硅、锆和氧的导电溅射靶

说明书

用于溅射的靶(100)，其包含SiZr_xO_y，其中x高于0.02但不高于5，并且y高于0.03但不高于2*(1+x)，其中所述靶的XRD图谱具有如下峰：在28.29°±0.3°处的硅2θ峰，或在30.05°±0.3°处的四方相ZrO₂的2θ峰。所述靶具有低的电阻率，其低于1000ohm.cm，优选低于100ohm.cm，更优选低于10ohm.cm，甚至低于1ohm.cm。

技术领域

本发明涉及氧化硅锆溅射靶的领域。更具体地，本发明涉及导电的氧化硅锆溅射靶，并且涉及制造此类靶的方法。

背景技术

许多应用(例如表面保护、光学、摩擦学等)要求存在覆盖基底的一层或多层材料，其对基底表面赋予特定和预定的性质。适合于许多类型的材料和特定应用的典型技术是通过溅射沉积材料。

借助于溅射的材料沉积技术为人所知已经有几十年。典型地，在低压腔室中产生等离子体，在所述低压腔室中存在惰性气体(例如氩气)或活性气体(例如氧气或氮气)，并在所谓的“溅射靶”(包含待沉积的材料)和要在其上沉积溅射材料层的“基底”之间施加高电压。气体原子可被电离，并且溅射靶被气体原子轰击，使得原子从溅射靶中释放出来并移动到基底，它们沉积在该基底上。

典型使用三种电源：直流电源、交流或脉冲电源(在kHz范围内，例如频率为1至100kHz)和射频电源(在MHz范围内，例如，频率为0.3至100MHz)。当溅射靶包含导电溅射材料时，典型使用直流电源。当沉积层具有低的电导率或者其为电介质时，典型使用交流电源。尽管高频电源(射频电源)能够溅射具有低电导率的材料，但由于驻波效应，溅射面积受限。此外，沉积变得不均匀，并且对于相同的功率水平，溅射速率典型地明显低于直流工艺。

因此难以获得某些类型的层，例如介电层。例如，经常需要氧化膜，因为能够以可选择的透明度制造它们，这使得它们适合于光学应用，例如透镜、滤光片等。非晶态膜是优选的，因为它们通常是耐久的并且耐磨损。然而，由于以下所述原因，氧化膜的沉积是困难。

通过用包括氧气的气体混合物溅射金属靶，有可能通过沉积来提供氧化物层。然而，这可导致严重的磁滞行为，从而导致工艺不稳定。对于某些应用，相对较高的氧气量可能导致溅射速率下降。以下文献公开了使用陶瓷靶可以减轻磁滞行为，并且其膜沉积速率是使用金属靶的溅射过程的三倍：“OBERSTE-BERGHAUS et al，Film Properties ofZirconium Oxide Top Layers from Rotatable Targets,2015Society of VacuumCoaters,58th Annual Technical Conference Proceedings,Santa Clara,CA April 25-30,2015,p.228-234”。

气体混合物中的氧气还可能在靶上引起寄生电弧。如US2012055783所公开的，陶瓷靶可允许使用准非反应性溅射，这可减少电弧(arcing)。

然而，提供基于非导电靶材料的溅射涂层是一项挑战，并且可能需要高频电源系统。通过靶电容性地耦合信号可允许在靶表面上建立自偏压，以便从靶前方的振荡电子产生的等离子体中吸引正离子。射频溅射需要额外的调整，以便将功率耦合到非导电靶，例如电子匹配单元或特殊形状和分布的电极，以便为溅射提供均匀的电场，如EP3032566中所公开的。在旋转圆柱形磁控管的情形中，功率输送进一步被限制在对应于靶管末端的位置，这可能严重影响等离子体密度的均匀性，并因此严重影响沿靶管的溅射速率。此外，与直流或交流溅射相比，实现类似溅射速率的射频溅射设备要昂贵得多。

发明内容

本发明的目的是提供良好的溅射靶及其制造方法，其允许以与工业和大面积涂覆系统兼容的方式提供包括硅和锆的氧化物或氮氧化物的层。

通过根据本发明的方法和装置实现了上述目的。