[发明专利]镍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，特别是一种镍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中使用的金属靶材则是集成电路、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，对金属靶材需求量及质量要求日益提高，金属靶材的晶粒越细，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金属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金属靶材的纯度、微观结构等因素。

镍靶材是一种比较典型的金属靶材，由于镍靶材的抗腐蚀性能好，电磁屏蔽性能好，并可以作为能源材料使用等重要的特性，故被广泛地应用在PVD中，例如：镍可以用在其他金属表面作为装饰和保护镀层使用，在镍氢电池中使用的最重要的原材料海绵镍，也可以通过对镍靶材进行真空溅射的方式产生，在电磁屏蔽材料中使用的柔性导电布表面也使用镍靶作为溅射源，此外，在塑料镀金属膜、建筑玻璃镀金属膜等领域也都大量地使用了镍靶材。

镍靶材由镍靶坯与背板焊接而成，镍靶坯是用来制造镍靶材的材料，因此，镍靶坯的性能决定了最终获得的镍靶材是否能够满足半导体溅射需求的关键因素。

一般来讲，镍靶坯通常通过如下的方式获得：将高纯的镍粉烧结成块，将烧结成块的高纯镍粉置于高真空电子束熔炼炉中进行熔炼得到镍锭，然后将获得的镍锭反复进行塑性变形和退火来获得具有均匀的内部组织结构的镍靶坯。然而，对于上述的工艺过程而言，一方面，由于需要对镍锭反复进行塑性变形和退火，因此导致整个工艺过程较为复杂，增加了工艺的成本，另一方面，由于镍锭坚硬易碎，因此，在塑性变形的过程中需要严格控制工艺参数，即便如此，最终获得的镍锭也很容易由于应力而出现裂纹以及其他的缺陷，导致镍锭的成品率低，报废率高，进一步增加了工艺的成本。

因此，如何可以通过相对简单、可控性强且成本较低的制造工艺制造出符合半导体用的镍靶坯成为目前亟待解决的问题之一。

关于半导体用靶材的相关技术可以参见公开号为CN 101307429的中国专利申请，其公开了一种制备超细晶粒高纯度金属镍靶材的方法。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种镍靶坯的制造方法，以通过简单和成本较低的制造工艺获得各项性能指标均符合用于制造半导体用镍靶材的镍靶坯。

为解决上述问题，本发明提供一种镍靶坯的制造方法，包括：

在模具中装入镍粉；

进行冷压成型工艺和真空热压烧结工艺，将所述模具中的镍粉制成镍靶坯毛料，所述真空热压烧结工艺的参数为：真空度大于或等于2×10^-3Pa，压力大于或等于30MPa、烧结温度为1000～1200℃，烧结时间为3～5h。

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，将装有镍粉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烧结温度1000～1200℃，然后开始加压，加压至30MPa以上后，保温保压1～2h；撤压继续保温2～3h。

可选的，所述镍靶坯的制造方法，还包括：在所述热压烧结前，将抽真空后的真空热压炉加热至800～850℃，保温1～1.5h。

可选的，所述冷压成型工艺的压力为0.5MPa～1MPa。

可选的，所述镍靶坯的制造方法还包括：在真空热压烧结后对装有镍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200℃。

可选的，所述镍靶坯的制造方法还包括：在冷却后去除所述模具，对所述镍靶坯毛料进行机加工。

可选的，所述镍粉为纯度大于或等于4N的镍粉。

为解决上述问题，本发明提供一种镍靶材的制造方法，包括：

采用上述的镍靶坯的制造方法获得镍靶坯；

将所述镍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：