[发明专利]通过微波烧结制备高密度陶瓷和金属陶瓷溅射靶

说明书

临时申请的交叉文献

[0001]本申请要求来自2007年3月1日提交的美国临时专利申请序列号60/904,185的优先权，其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

[0002]本公开一般涉及溅射靶和其制造方法。特别地，本公开涉及从粉末材料制造的高密度靶和制造它们的微波烧结方法。

背景技术

[0003]溅射靶被用于许多目的，包括生产金属、金属合金、半导体、陶瓷、电介质、铁电体、和金属陶瓷(金属-陶瓷)的薄膜。在溅射过程中，材料源(即溅射靶)被来自等离子体的离子轰击，该离子驱逐或逐出溅射靶表面的原子或分子。被逐出的(即溅射的)原子或分子沉积在基底上，以形成薄膜涂层。

[0004]在目前应用在高技术应用中的溅射靶的制造中——如在半导体集成电路(integrated circuit，IC)设备、电子元件、光-电传感器设备、磁记录介质等的制造中，期望生产这样的溅射靶，其提供均匀薄膜，在溅射过程中极小颗粒的生成，和期望的性质。

[0005]据认为，溅射靶材料的密度和孔隙率促进粒子在沉积基底表面的有害的形成，因为，当材料从靶溅射时，靶中邻近或围绕孔的靶材料被较不紧密结合的，并且更容易从靶上以块或大颗粒被逐出，该块或大颗粒最后沉积在基底表面上。因此据认为是重要的是：为了减少或消除溅射过程中有害的粒子形成，溅射靶包括非常高密度的材料，其没有孔或具有最低限度的孔。

[0006]从粉末材料获得合适地密实的、用于前述高技术应用的溅射靶的现有方法，典型地包括：或热压或冷等静压(cold isostatic pressing(CIP))，然后在高温下烧结压实物。使用任何这些技术，所压制的靶材料密度典型地仅是理论最大密度的大约90％。进一步，这些技术要求的高烧结温度常常导致不利的大颗粒材料形成，其又导致非均匀薄膜的形成。

[0007]另一种经常使用的、从粉末材料获得高密度溅射靶的技术是热等静压(hot isostatic pressing(HIP))，其中粉末堆积密度典型地被提高，从理论最大密度的30-50％的范围提高到大约94-95％。但是，不利的是，由于粉末床体积的显著缩小，后者的起始尺寸也许不被HIP均匀地减小，导致细腰形坯(hour glass-shaped billet)的形成。由非均匀收缩导致的氧化物和陶瓷坯的开裂不是罕见的。陶瓷坯的加工也是困难的。进一步，不均匀堆积的起始粉末床容易在HIP过程中变形，尤其当半径与厚度比例超过大约3.0时。

[0008]由于前面所述，存在对用于制造改进的非常高密度和极少或无孔的溅射靶的改进型方法的明确需要，该方法能够用多种类型粉末材料、以经济有效的方式被执行。

发明内容

[0009]本公开的一个优势是改进的制造溅射靶的方法。

[0010]本公开的另一优势是从粉末材料制造高密度溅射靶的改进型方法。

[0011]本公开的仍另一优势是采用粉末材料的微波烧结制造高密度溅射靶的改进型方法。

[0012]本公开的进一步优势包含包括微波烧结电介质或金属陶瓷材料的改进型高密度溅射靶。

[0013]本发明的又一优势是改进的由微波烧结制造的高密度MgO溅射靶。

[0014]本公开的另外优势和其它特征将在后面的描述中阐明；并且，部分地，对那些拥有本领域普通知识的技术人员而言，在检查后面内容之后，将是显然的，或可以从本公开的实践中学到。本公开的优势可以被认识到和获得，正如特别在附加权利要求中指出的。

[0015]根据本公开的一方面，前面所述和其它优势通过改进的从粉末材料制造溅射靶的方法被部分获得，该方法包括步骤：

(a)提供至少一种原料粉末材料；

(b)使至少一种原料粉末材料形成生坯(坯体、粗坯(green body))，其具有的密度大于理论最大密度的大约40％；

(c)用微波处理生坯，以形成密度大于大约97％的理论最大密度的烧结体；和

(d)从烧结体形成溅射靶。