[发明专利]钨钛合金靶坯及靶材的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及靶材加工领域，特别是一种钨钛合金靶坯及靶材的制造方法。

背景技术

物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)被广泛地应用在光学、电子、信息等高端产业中，例如：集成电路、液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)、工业玻璃、照相机镜头、信息存储、船舶、化工等。PVD中使用的合金靶材则是集成电路、液晶显示器等制造过程中最重要的原材料之一。

随着PVD技术的不断发展，对合金靶材需求量及质量要求日益提高，合金靶材的晶粒越细，成分组织越均匀，其表面粗糙度越小，通过PVD在硅片上形成的薄膜就越均匀。此外，形成的薄膜的纯度与合金靶材的纯度也密切相关，故PVD后薄膜质量的好坏主要取决于合金靶材的纯度、密度、晶粒度、微观结构等因素。

钨钛合金靶材是一种比较典型的合金靶材，大规模半导体集成电路、太阳能电池等都会使用钨钛合金靶材进行PVD镀膜，形成阻挡层。就目前而言，对于溅射用的钨钛合金靶材的要求通常为钨钛合金靶材纯度≥99.9％，相对致密度≥99％，微观结构均匀，无裂纹缺陷。

钨钛合金靶材由钨钛合金靶坯与背板焊接而成，钨钛合金靶坯是用来制造钨钛合金靶材的材料，因此，钨钛合金靶坯的性能成为最终获得的钨钛合金靶材是否能够满足半导体溅射需求的关键因素。

现有技术中，通常采用粉末冶金工艺生产钨钛合金靶坯，但是通过现有的粉末冶金工艺的工艺参数获得的钨钛合金靶坯的硬度值偏高，易出现裂纹，进而使得最终获得的钨钛合金靶材达不到半导体集成电路及太阳能电池等使用的钨钛合金靶材的要求。因此，如何可以制造出符合半导体溅射用的钨钛合金靶坯成为目前亟待解决的问题之一。

关于钨钛合金靶材的相关技术可以参见公开号为CN101972875A的中国专利申请，其公开了一种钨钛合金靶材焊接方法。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种钨钛合金靶坯的制造方法，以制造出符合半导体溅射用的钨钛合金靶坯。

为解决上述问题，本发明提供一种钨钛合金靶坯的制造方法，包括：

在模具中装入混合钨钛粉末；

进行冷压成型工艺和真空热压烧结工艺，将所述模具中的钨钛粉末制成钨钛合金靶坯毛料，所述真空热压烧结工艺的参数为：真空度小于或等于100Pa，压力为20～30MPa、烧结温度为1300～1600℃，烧结时间为3～12h。

可选的，所述真空热压烧结工艺包括：

在所述冷压成型工艺后，将装有钨钛粉末的模具置于真空热压炉；

对所述真空热压炉抽真空，再进行热压烧结。

可选的，所述热压烧结包括：将所述真空热压炉升温至900～1200℃，加压至0.8～1.5MPa，保温保压0.5～1h，继续将所述真空热压炉升温至烧结温度1300～1600℃，加压至20～30MPa，保温保压1～3h；撤压继续保温1～2h。

可选的，所述冷压成型工艺的压力为3～7MPa。

可选的，所述钨钛合金靶坯的制造方法，还包括：在真空热压烧结后对装有钨钛合金靶坯毛料的模具进行冷却。

可选的，所述冷却的温度为小于或等于300℃。

可选的，所述钨钛合金靶坯的制造方法，还包括：在冷却后去除所述模具，对所述钨钛合金靶坯毛料进行机加工。

可选的，所述混合钨钛粉末为10％的钛粉和90％的钨粉。

为解决上述问题，本发明提供一种钨钛合金靶材的制造方法，包括：

采用上述的钨钛合金靶坯的制造方法获得钨钛合金靶坯；

将所述钨钛合金靶坯与背板进行焊接。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

采用先进行冷压成型工艺再进行真空热压烧结工艺，并通过控制工艺参数获得钨钛合金靶坯毛料，使得最终制造出的钨钛合金靶坯的微观结构均匀、致密度高、无裂纹符合半导体溅射用，且减少了因钨钛合金靶坯不符合半导体靶材用靶坯的要求而导致的材料的浪费，降低了工艺成本且整个工艺过程的可控性强。

附图说明

图1是本发明实施方式的钨钛合金靶坯的制造方法的流程图；

图2是本发明实施例的制造钨钛合金靶坯的工艺流程图。

具体实施方式

正如背景技术中所描述的，现有技术获得的钨钛合金靶坯的硬度值偏高，易出现裂纹，通常达不到半导体集成电路及太阳能电池等使用的钨钛合金靶材的要求。