[发明专利]锌-锂合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属合金制备技术，尤其涉及一种锌-锂合金材料及其制备方法，以及应用该种合金生产靶材的技术。

背景技术

锌合金靶材用于大规模集成电路硅片等离子溅射，是高可靠集成电路及器件制造的关键材料。

一般制备锌合金的方法是在真空或非真空状态下，将所有合金元素按先后顺序放在坩埚内进行合金化。但锂是一种低熔点金属，化学性质极为活泼，在空气中会迅速氧化，在熔融状态能与大部分常用的坩埚材料发生反应，而且在熔炼的过程中由于锂能大量吸收熔体中的氧而造成氧化、烧损严重，影响到其在金属中形成合金。采用常规制备合金的方法不但得不到高含量锂合金，而且容易造成环境污染。所以必须采用新工艺才有可能制备出高含量锂的合金材料。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种锌-锂合金材料，其中锂所占质量为0.5-4.0％，该含量满足制造优质集成电路硅片要求的范围。

本发明的另一目的是提供上述锌-锂合金材料的制备方法，其利用改进的掺杂技术，能够将低熔点、易氧化的锂加入到合金中，制备出较高锂含量的锌-锂合金材料。

本发明的又一目的是提供一种用于集成电路硅片等离子溅射的溅射靶材。

本发明的再一目的是提供上述用于集成电路硅片等离子溅射的溅射靶材的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种锌-锂合金，其组成及质量百分比为Li：0.5-4.0％，Zn：余量。

上述锌-锂合金的制备方法，其包括如下步骤：

a、按Li的质量百分比为0.5-4.0％，Zn为余量的配比称重原材料，其中Li的纯度≥5N，部分Zn为锌箔的形式，纯度≥5N；

b、用锌箔包裹锂，并将其放入真空炉的加料斗内；将余下的锌放入高纯石墨坩埚中，将坩埚放入真空炉内；

c、抽真空至100～200Pa；

d、升温至450-500℃，使锌熔化；

e、向真空炉内充氩气至0.8-1大气压；

f、加入锂；

g、控制熔体温度，使其不高于550-700℃，精炼锌-锂熔体10-15分钟；

h、将溶体浇铸于水冷铜模中，得到锌-锂合金材料。

一种锌-锂合金溅射靶材，它是用上述的锌-锂合金加工制成。

上述锌-锂合金溅射靶材的制造方法，其包括如下步骤：

a、压力加工：

使用本发明的上述锌-锂合金作为原料，锂含量在0.5-1.0％的合金铸锭在常温下进行冷压力加工，将其延展为符合厚度要求的合金板；锂含量在1.0-4.0％的合金铸锭用热压力加工方法，温度在120℃-300℃之间，该温度随锂含量的提高而增加，将其延展为符合厚度要求的合金板；

b、机加工：

将上述压力加工过的合金板按照所需要的尺寸进行车铣；

c、表面处理：

将上述机加工的合金材料用酸性清洗液通过浸泡和/或搅拌法进行清洗，去除加工过程中造成的污染，使材料表面清洁、光亮。

上述锌-锂合金溅射靶材的制造方法，其中，该酸性清洗液可以为pH为1-2的硝酸、硫酸或盐酸溶液。

本发明的有益效果在于，通过改进参杂技术，解决了合金中锂元素添加难的问题，制备的锌-锂合金中锂含量高、成分均匀、结构致密，可用于集成电路硅片溅射靶材。同时本发明的制备步骤环保无污染。

具体实施方式

实施例1：制备锂含量为0.52％的锌-锂合金

制备工艺如下：

1)按锂的质量百分比为0.6％、锌为余量的配比称重原材料，其中Zn的纯度≥5N，Li的纯度≥5N；

2)将锌放入高纯石墨坩埚，然后将坩埚放入真空炉内；将锂用高纯锌箔(纯度≥5N)包裹，放入真空炉加料斗内；

3)抽真空至170Pa；

4)升温至490℃，使锌熔化；

5)向真空炉内充氩气，充氩气至0.95大气压；

6)加入锂；

7)控制熔体温度，使其不高于600℃精炼锌-锂熔体10分钟；

8)浇铸于水冷铜模中。

使用ICP分析仪进行成分分析，所制备的锌-锂合金的组成质量百分比为锂0.52％，锌为余量。

实施例2：制备锌-锂合金溅射靶材

利用实施例1所制备的锌-锂合金制备溅射靶材，方法如下：