[发明专利]一种硅基合金旋转靶材及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种以硅基合金旋转靶材及制备方法。

背景技术

200710110578.2公布了一种含贵金属溅镀靶材的制作方法，包含一准备、一表面处理、一熔铸、一热加工及一退火步骤。于该准备步骤中准备各个金属锭，并进行该表面处理步骤去除表面氧化物与油污，然后在该熔铸步骤中，将各个金属锭以特定重量组成比例进行真空熔炼而得到合金熔体，并于金属铸模由凝固成型为铸胚的同时，同步利用电弧加热使合金熔体表面维持高温熔融状，最后才使合金熔体的整体表面同时冷却，而不会由外缘逐渐向中央冷却，因此可以有效消除冒孔缩孔缺陷，并配合进行该热加工、退火步骤，就可制出得料率高达90％以上且组织细致成分均匀的溅镀靶材。

200710022277.4公布了一种旋转磁控溅射靶，本发明涉及旋转磁控溅射靶，包括极靴、永磁体及圆柱靶材，极靴沿圆周方向在朝基体一侧120°范围内均匀设置三排永磁体，所述永磁体包括长永久磁条和短永久磁条，其中间位置布置短永久磁条，两侧位置各为一长永久磁条，圆柱靶材的外周安装有屏蔽罩，屏蔽罩在永磁体面向基体的一面开有溅射口；长短磁条的极性相反，极化方向垂直于溅射阴极中心轴线，极靴两端的磁环与长短永久磁条构成闭合跑道形磁力线。本发明旋转磁控溅射靶工作时圆柱状靶材匀速旋转，靶表面刻蚀均匀，因此靶材的消耗均匀，使用寿命长；屏蔽罩可以有效地降低溅射粒子向阳极及真空腔壁的飞溅沉积，能满意地确保溅射过程的稳定和沉积薄膜的质量。

目前以制备合金旋转靶材多数是喷涂技术，喷涂技术制备合金靶材的密 度低，气体含量高，利用率、品质低。

发明内容：

本发明提供了一种新型的靶材及其制备工艺，目的是提供了一个生产管状溅射靶材过程和一种以硅基合金旋转靶材，溅射靶材有用更低廉的成本做的可能性，一个更深意义的发明目的是指定靶材的使用。

从一个铝含量5-50％(占重量的百分比)，以硅为基础的合金生产溅镀靶材制程中，可以看到靶材材料的生产是由铸造技术在这些材料被融化和真空铸造而成，从而使得铸造在一个空心圆柱铸造模具中进行。

与发明一致，这个是由溅射靶材是从一个硅为基础合金的(铝含量是5-50％)的生产过程中实现的。

靶材材料是通过真空熔炼铸造技术实现的，这种铸造是在真空状态下将熔化的合金材料浇铸在一个空心圆柱模具中，将铸造的管状部分，把它焊接到一个支撑的管上，在此之前，最好是将这个管状部分先通过机器加工一下，特别指出，此重力铸造技术被证明是制作管状坏料先进方法，此制程是完全可行的。是有利的管状部分将由顶端铸造，尤其是额外铝材的加入，产生了良好的溅射靶材，可用在阴极管。

铸造模具是由外壁和核心组成的，且靶材材料的填充材料由外壁到核心，外壁和核心可以均匀的有利安排是同一轴线对称，此外，横截面的核心和外壁可以是环形。

该空心圆柱模具壁厚仅略高于要求靶材壁厚，顶端铸造填充空心圆柱模具，尽管有着非常广泛的熔点范围：577℃到最高的1380℃，空心模具也是由一个轻微的孔隙度变形均匀铸造而成，首要的是，在铸造模具中，一裂随管状部分移除。该管头的铸造是分开的，铸造是在必需的靶材尺寸(包括内 径和外径)进行机械加工。通过焊接把以上所说的管状部分固定在支撑管的中间，构成一个完整的靶材。

附图说明：

此发明解释如下，请参考在图纸中的对发明的说明

图1显示了铸造过程示意图

图2显示了一个管状溅射靶材的横截面

图中数字代表的内容：

1、合金熔液；2、漏斗；3、凝固后合金；4、模具外壁；5、模具芯；6、焊接层；7、拼接缝；8、衬管

具体实施方式：

一个空心石墨模具的生产，它是由一个直径是131毫米的石墨核心和2个外壁(其外壁内径是158毫米，外直径是170毫米，高度是620毫)。硅占90％(重量比)和10％其它元素的合金，在铝三次熔化后在一个完全真空的情况下，熔体稳定在1430℃。石墨模具预热至300℃。将其放置在真空熔炼室，熔化的合金浇注经由模具漏斗进入模具腔，经过在300℃以下凝固熔点和冷铸造，模具可以从火炉中移出，模具的内核心和外壁可以通过铸造液压机的压力下移除，该圆柱形铸件顶部锯掉了85毫米长。该转向铸件内表面是由带镍和铜的电化学进行金属化，金属化的硅铝管状型材与焊接铟一起湿润，滑动到同样金属化过的且预先湿润好的支持管，整个靶材，包含了7个硅铝管装管段和支撑管，当被加热到180℃的焊接温度，熔化铟将填补内管外径与内径的硅铝铸件空间，整管逐步慢慢冷却，随后释放多余的焊液在地面。成品靶材可以被安装在阴极，用于生产硅涂层。