[发明专利]一种铂镍合金溅射靶材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铂镍合金溅射靶材及其制备方法，属于薄膜科学领域。

背景技术

科学和生产发展的事实说明，电子学的发展深刻地影响着当今社会的各个领域。在电子学的发展中，起重要作用的是在理论研究的指导下，关键性新器件和新材料的制造。薄膜科学是开发新材料和新器件非常重要的领域。材料的结构向二维(薄膜)化发展是充分发挥材料潜能的重要途径。作为二维材料的功能薄膜，是在21世纪前夕为开拓高新技术而日益受到重视并发展起来的。高技术材料由体材向薄膜转移，从而使镀膜器件迅速发展起来。薄膜科学应用日益广泛，电子、磁性、光电、光学薄膜等己经广泛应用于以集成电路、分立器件等为主的半导体制造、以TFT-LCD、OLED等为主的平面显示面板制造和以薄膜太阳能电池为主的新能源制造等领域。近年来，在国家政策大力支持下，上述高新技术产业均实现了跨越式发展，我国逐渐成为世界上薄膜材料的最大需求地区之一。

贵金属具有良好的化学稳定性，高电导率和热导率，特有的电学、磁学、光学等性能，广泛应用于高性能薄膜材料的制备，各种高纯单质贵金属及新型合金及化合物功能薄膜不断得到开发。

溅射是制备薄膜材料的主要技术之一。用加速的离子轰击固体表面，离子和固体表面原子交换动量，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面，这一过程称为溅射。被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的源(source)材料，通常称为靶材。用靶材溅射沉积的薄膜致密度高，与基材之间的附着性好。

在半导体制造技术中，金属硅化物起着重要的作用，它广泛用于以下方面：①肖特基二极管中制备势垒接触层；②在大规模集成电路VLSI/ULSI器件技术中用于源、漏和栅极与金属电极之间的接触。随着半导体技术的发展，金属硅化物的组成也从最初的TiSi、CoSi化合物逐渐发展到具有低电阻率、低硅消耗的NiSi化合物。但是在市场应用中人们逐渐发现NiSi化合物耐热性较差，且随着超大极大规模集成电路VLSI/ULSI器件技术的不断发展，NiSi化合物也无法适应于高性能、特征尺寸为45nm以下的集成电路。

发明内容

为了解决现有技术中金属硅化物耐热性差、无法适应45nm以下的集成电路的缺陷，本发明提供一种铂镍合金溅射靶材及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种铂镍合金溅射靶材，包括铂60-80％和镍20-40％，所述百分比为质量百分比，铂和镍的质量含量之和为100％。

申请人经研究发现，上述靶材与硅反应，形成的硅化物在器件工作温度下稳定，耐热性好，并主要表现金属型导电性能，该产品能完美的解决了NiSi存在的问题；铂(Pt)金属具有较高的功函数(5.65eV)，其费米能级接近于半导体，能够在p型Si上面获得较低的功函数差，利用镍(Ni)和铂(Pt)形成合金可以用来调节功函数，且在镍(Ni)中添加一定量的铂(Pt)能大幅提高高温稳定性。解决了耐热性差的问题。

使用时，采用带有一层硅区域的半导体衬底，随后在硅区域制备离子注入层，再在其上生长一层硅外延层，随后采用NiPt靶材在硅外延层的表面磁控溅射一层NiPt薄膜，最后退火处理形成含Pt的NiSi化合物薄膜，这样可以适用于尺寸为45nm以下的集成电路。本发明产品主要应用于厦门三安光电股份有限公司等半导体厂家。

为了进一步提高耐热性，铂镍合金溅射靶材，包括铂60％和镍40％，所述百分比为质量百分比。作为本申请的另一种优选方案，上述铂镍合金溅射靶材，包括铂70％和镍30％，所述百分比为质量百分比。作为本申请的另一种优选方案，上述铂镍合金溅射靶材，包括铂80％和镍20％，所述百分比为质量百分比。

为了进一步保证产品的高强度、高耐温和高耐酸等综合性能，铂的纯度为99.99％以上，所述百分比为质量百分比。镍的纯度为99.9％以上，所述百分比为质量百分比。

为了保证产品的硬度、均匀性等，上述铂镍合金溅射靶材的制备方法，依次包括清洗、铸态、均匀化退火和温轧。

为了保证产品的综合性能，上述清洗为分别将镍片和铂片进行如下操作：线切割、除油、酸洗，然后在超声波清洗器中依次用丙酮、乙醇和去离子水各清洗5±2min，最后烘干备用。

也即镍片和铂片分别经过相同的清洗工艺：线切割、除油、酸洗，然后在超声波清洗器中依次用丙酮、乙醇和去离子水各清洗5±2min，最后烘干备用。