峰76、76^。如圖7B所示,濺射靶材可包括一個區域,所述區域 包括一含第三金屬元素和鉬的合金相,如鉭和鉬的合金。
[0056] 濺射靶材中鉬的濃度
[0057] 濺射靶材中鉬的總濃度可以是大約50原子%或更高,優選是大約55原子%或更 高,更優選是大約60原子%或更高,甚至更優選是大約63原子%或更高,及最優選是大約 65原子%或更高。濺射靶材中鉬的濃度可以是大約95原子%或更低,優選是大約90原子% 或更低,更優選是大約85原子%或更低,甚至更優選是大約83原子%或更低,及最優選是 大約81原子%或更低。
[0058] 其它元素:
[0059] 除鉬之外,濺射靶材包括至少兩種其它金屬元素(即第二金屬元素和第三金屬元 素)。第二金屬元素和第三金屬元素的原子量可以獨立地比鉬的原子量大或小。例如,第二 金屬元素的原子量可以比鉬的原子量小,第三金屬元素的原子量可以比鉬的原子量大。例 如,第二金屬元素和第三金屬元素的原子量都比鉬的原子量小。第二金屬元素和第三金屬 元素可選自IUPAC的4、5和6族元素。靶材優選包括兩種或多種選自由鈦、鉭、鈮、鉻、釩、 鉿、鋯所組成的群組的元素(即第二金屬元素和第三金屬元素)。更優選的是,所述靶材包 括兩種或多種選自由鈦、鉭、鈮、鉻和釩所組成的群組的元素。因此,所述濺射靶材的第二金 屬元素可以是選自鈦、鉭、銀、鉻和釩的元素。同樣,所述濺射靶材的第三金屬元素可以是與 第二金屬元素不同且選自由鈦、鉭、鈮、鉻和釩所組成的群組的元素。更優選的第二金屬元 素包括鈮和釩。最優選的第二金屬元素是鈮。更優選的第三金屬元素包括選自由鈦、鉻、鈮、 釩和鉭所組成的群組的元素,前提條件是第三金屬元素與第二金屬元素不同。最優選的第 三金屬元素是鉭。
[0060] 示范性靶材包括但不限于包含下述元素、基本上由下述元素組成或由下述元素組 成的靶材:鉬、鈮和鉭;鉬、鈮和鉻;鉬、鈮和釩;鉬、鈮和鈦;鉬、釩和鉭;鉬、釩和鉻;鉬、釩 和鈦;鉬、銀、銀和絡;鉬、銀、f凡和鉭;鉬、銀、f凡和鈦;或鉬、銀、銀、鈦和鉭。優選的IE材包括 包含下述元素、基本上由下述元素組成或由下述元素組成的靶材:鉬、鈮和鉭;鉬、鈮和鉻; 鉬、鈮和釩;鉬、鈮和鈦;鉬、釩和鉭;鉬、釩和鉻;或鉬、釩和鈦。最優選的靶材包括包含鉬、 鈮和鉭的靶材,基本上由鉬、鈮和鉭組成的靶材或由鉬、鈮和鉭組成的靶材。
[0061] 所述濺射靶材中第二金屬元素的濃度、第三金屬元素的濃度、或者第二金屬元素 和第三金屬元素組合的濃度,可以是靶材中原子總濃度的大約0. 1原子%或更高,優選是 大約0. 5原子%或更高,更優選是大約1原子%或更高,甚至更優選是大約2原子%或更 高,最優選是大約5原子%或更高。所述濺射靶材中第二金屬元素的濃度、第三金屬元素的 濃度、或者第二金屬元素和第三金屬元素組合的濃度,可以是靶材中原子總濃度的大約50 原子%以下,優選是大約45原子%或更低,更優選是大約40原子%或更低,甚至更優選是 大約35原子%或更低及最優選是大約30原子%或更低。
[0062] 所述濺射靶材的理論密度P t可根據各元素的密度計算:
[0063] Pt= [ (C ^1) + (C2W2) + (C3W3) ] / [ (C1W1/ P1) + (C2W2/ P2) + (C3W3/ P3)],
[0064] 其中Q、C2、(:3分別是鉬、第二金屬元素和第三金屬元素的濃度(原子% ),W i、W2、 評3分別是鉬、第二金屬元素和第三金屬元素的原子量,P i、P 2、P3分別是鉬、第二金屬元素 和第三金屬元素的密度。一般說來,包括η種元素的組合物的理論密度可以采用下述公式 估算:
[0065] P t= [ Σ (C iff;) ] / [ Σ (CiWi/ Pi)],
[0066] 其中所述和是元素 i = 1至η的和,Q、WJP P i分別是元素 i的濃度、原子量和 密度。
[0067] 鉬、鈦、釩、鉻、鈮和鉭的密度分別是大約10. 2、4. 51、6. 11、7. 15、8. 57和16. 4g/ cm3。所述派射祀材的密度可能大于大約0. 85 P t,優選大于大約0. 90 P t,更優選大于大約 0. 92 P t,甚至更優選大于大約0. 94 P t,甚至更優選大于大約0. 96 P t,及最優選大于大約 0. 98 P t。所述濺射靶材的密度優選小于大約1. 00 P t。
[0068] 派射革E材的織構(texture)
[0069] 濺射靶材的織構可由晶粒取向決定,如第一相的晶粒取向、第二相的晶粒取向、第 三相的晶粒取向或它們的任意組合決定。例如,一個相或多個相通常是〈110>//ND、〈111>// ND、<100>//ND取向或它們的取向組合。濺身靶材的濺射速率(如濺射膜的沉積速率)可 能取決于晶粒取向。因此,在本發明的某些方面,所述濺射靶材通常具有均勻的取向。晶粒 取向可利用美國專利申請公開2008/0271779Al(Miller等,2008年11月6日公開)及國際 專利申請公開WO 2009/020619 Al (Bozkaya等,2009年2月12日公開)所述的方法,采用 電子背散射衍射測定,以上兩篇專利的內容通過引用而全部結合在本申請中。采用所述方 法測定時,面心立方金屬單位體積內在<100>//ND的15度內對齊的晶粒百分數可能大于大 約5%,大于大約8%,大于大約10. 2%,大于大約13%,或大于大約15%,在〈11D//ND的 15度內對齊的晶粒百分數可能大于大約5%,大于大約10%,大于大約13. 6%,或大于大約 15%,或大于大約18%,或它們的任何組合。采用所述方法測定時,體心立方金屬的單位體 積內在<110>//ND的15度內對齊的晶粒百分數可能大于大約5%,大于大約15%,大于大 約20. 4%,或大于大約30%。織構梯度的標準偏差(如100梯度、111梯度或它們兩者)可 能小于大約4. 0,優選小于大約2. 0,優選小于大約1. 7,甚至更優選小于大約1. 5,甚至更優 選小于大約1. 3,及最優選小于大約1. 1。
[0070] 厚度方向的取向變化可能也相對較低。例如,織構組分100//ND、111//ND或它們 兩者厚度方向的織構梯度可能是大約6 % /_或更小,優選4 % /_或更小,及更優選是2 % /mm或更小(采用國際專利申請公開WO 2009/020619A1中所述方法測定)。
[0071] 沉積含鉬層
[0072] 如前文所述,所述濺射靶材可用于生產具有至少一層含鉬層的結構(例如,沉積 層,如沉積薄膜層),所述含鉬層包括鉬、第二金屬元素和第三金屬元素。例如,所述濺射靶 材可用于生產包括鉬、選自鈮和釩的第二金屬元素及與第二金屬元素不同的第三金屬元素 的沉積層,其中所述第三金屬元素選自由鈦、鉻、鈮、釩和鉭所組成的群組。第二金屬元素優 選是銀。第二金屬兀素優選是組。第二金屬兀素最優選是銀,第二金屬兀素最優選是組。在 基材上沉積含鉬層的方法可以包括下述一個步驟或其任意步驟組合:提供粒子(如帶電粒 子),加速粒子,或用粒子撞擊濺射靶材,從而使原子離開濺射靶材,并沉積到基材上。優選 的粒子包括原子粒子和亞原子粒子。舉例來說,所述亞原子粒子可能是離子。所述濺射靶材 可用于沉積包括占所述層原子總數大約50原子%或更高的鉬、大約0. 5原子%或更高的第 二金屬元素和大約〇. 5原子%或更高的第三金屬元素的含鉬層。含鉬層中鉬的濃度可能是 含鉬層中原子總濃度的大約60原子%或更高,大約65原子%或更高,大約70原子%或更 高,或大約75原子%或更高。含鉬層中鉬的濃度可能是含鉬層中原子總數的大約98原子% 或更低,優選是大約95原子%或更低,更優選是大約90原子%或更低,甚至更優選是大約 85原子%或更低,及最優選是大約83原子%或更低。沉積層中鉬的濃度(原子%)與濺射 靶材中鉬的濃度(原子% )之比可能是大約0. 50或更高,大約0. 67或更高,大約0. 75或 更高,大約0. 80或更高,大約0. 90或更高。沉積層中鉬的濃度和濺射靶材中鉬的濃度可能 是大約2. 00或更低,大約1. 5或更低,大約1. 33或更低,大約1. 25或更低,或者大約I. 11 或更低。
[0073] 第二金屬元素和第三金屬元素的濃度可以分別獨立地是含鉬層中原子總濃度的 大約0. 1原子%或更高,優選是大約1原子%或更高,更優選是大約3原子%或更高,甚至 更優選是大約5原子%或更高,及最優選是大約7原子%或更高。第二金屬元素和第三金 屬元素的濃度可以分別獨立地是含鉬層中原子總濃度的大約40原子%或更低,大約35原 子%或更低,大約30原子%或更低,大約25原子%或更低,大約20原子%或更低,或大約 10原子%或更低。
[0074] 第二金屬元素和第三金屬元素的總濃度優選是含鉬層中原子總濃度的大約5原 子%或更高,更優選是大約10原子%或更高,及最優選是大約15原子%或更高。舉例來 說,第二金屬元素和第三金屬元素的總濃度可能是含鉬層中原子總濃度的大約20原子% 或更高。第二金屬元素和第三金屬元素的總濃度可能是含鉬層中原子總濃度的大約50原 子%或更低,大約45原子%或更低,大約40原子%或更低,大約35原子%或更低,大約30 原子%或更低,或大約25原子%或更低。沉積層中第二金屬元素和第三金屬元素的總濃度 (原子%)和濺射靶材中第二金屬元素和第三金屬元素的總濃度(原子%)之比可能是大 約0. 50或更高,大約0. 67或更高,大約0. 8或更高,或大約0. 9或更高。沉積層中第二金 屬元素和第三金屬元素的總濃度(原子% )和濺射靶材中第二金屬元素和第三金屬元素的 總濃度(原子% )之比可能是大約2. 00或更小,大約1. 5或更小,大約1. 25或更小,或大 約1. 11或更小。
[0075] 所述沉積含鉬層可以沉積到基材上(例如,通過一包括濺射所述濺射靶材的步驟 的方法)。因此,本發明的一個方面是具有至少第一沉積含鉬層的多層材料,所述沉積含鉬 層包括沉積層的第一相,所述第一相包含大約50原子%或更多鉬,大約0. 1原子%或更多 第二金屬元素和大約〇. 1原子%或更多第三金屬元素,其中所述第二金屬元素是鈮或釩, 第三金屬元素是與第二金屬元素不同的金屬元素,并且選自由鈦、鉻、鈮、釩和鉭所組成的 群組。所述含鉬層的第一相可能包括60體積%或更高、70體積%或更高、80體積%或更 尚、90體積%或更尚,或95體積%或更尚含鑰層。所述含鑰層可以是基本上全部是沉積層 的第一相。所述沉積含鉬層第一相中鉬、第二金屬元素和第三金屬元素的濃度可以分別是 上文所述含鉬層中鉬、第二金屬元素和第三金屬元素的濃度。
[0076] 所述沉積層的平均粒徑是大約5-10, OOOnm。平均粒徑可以采用顯微鏡法(如掃描 電子顯微鏡)測定與沉積層厚度方向垂直的表面來測定。單個粒子的尺寸可以作為與沉積 層厚度方向垂直的平面中粒子的最大尺寸。所述沉積層(例如,沉積層的第一相)優選具有 相對較小的粒徑(如粒徑小于濺射靶材第一相、濺射靶材第二相、濺射靶材第三相的粒徑, 或粒徑是它們的任意組合)。沉積層第一相的粒徑是大約5nm或更大,大約IOnm或更大,大 約20nm或更大,或者大約50nm或更大。沉積薄膜層第一相的粒徑是大約10, OOOn m或更 小。沉積薄膜層第一相的粒徑優選是大約1000 nm或更小,大約500nm或更小,大約200nm 或更小,大約150nm或更小。所述粒子通常是隨機取向的,所述粒子通常是對齊的,或是它 們的任意組合。所述粒子可以具有任何形狀。例如,所述粒子通常是細長型。所述粒子的 長寬比優選低于大約100 : 1,更優選低于大約30 : 1,及最優選低于大約10 : 1。所述沉 積層可包括通常具有較大長寬比(例如,大于大約5 : 1)的粒子及通常較小長寬比(如小 于大約5 : 1或小于大約2 : 1)的粒子。所述粒子通常具有均勻的形狀,例如,長寬比小 于大約3 : 1,小于大約2 : 1或小于大約1.5 : 1的形狀。
[0077] 舉例而言,圖8A示出了采用二次電子掃描電子顯微鏡在放大倍數為50, 000倍時 得到的含大約80原子%鉬、大約10原子%第二金屬元素及大約10原子%第三金屬元素的 沉積層的微觀結構(但并不受此限制)。參考圖8A,所述沉積層基本上是單相。
[0078] 沉積含鉬層的厚度可根據沉積層的功能要求而變化。沉積層的厚度可以是大約 Inm或更大,大約5nm或更大,大約IOnm或更大,大約15nm或更大,大約20nm或更大,大約 25nm或更大,大約30nm或更大,大約35nm或更大,但是,并不受這些限制。沉積含鉬層的 厚度可能是大約3μπι或更小。沉積含鉬層的厚度優選是大約Ιμπι或更小,更優選是大約 0. 5 μ m或更小,甚至更優選是大約0. 2 μ m或更小,甚至更優選是大約IOOnm或更小,及最優 選是大約50nm或更小。沉積層厚度還可以是低于大約lnm。
[0079] 圖9是基材92上含大約80原子%鉬、10原子%第二金屬元素及大約10原子%第 三金屬元素的沉積層90的橫截面的二次電子掃描電子顯微照片(放大倍數大約10, 000)。 如圖9所示,沉積層可包括通常是柱狀的微觀結構。本發明還包括其它微觀結構。
[0080] 沉積含鉬層中的原子排列可以與濺射靶材中的原子排列不同。例如,沉積層可包 括一個或多個第一合金相,所述合金相包括i)至少50原子%鉬及ii)第二金屬元素和第 三金屬元素中的至少一種元素。因此,沉積層基本上沒有(如小于沉積層總體積的30體 積%,更優選小于大約10體積%,及最優選小于大約5體積% )包含大于90原子%鉬的相。 沉積層中第二金屬元素的大多數優選存在于一個或多個第一合金相中。沉積層中第三金屬 元素的大多數優選存在于一個或多個第一合金相中。
[0081] 沉積層可包括一在沉積層中含大約70%或更多鉬,優選沉積層中含大約80%或 更多鉬,優選沉積層中含大約90%或更多鉬,及最優選沉積層中含大約95%或更多鉬的第 一相,但