[发明专利]一种高纯NiPt合金靶材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于靶材制备技术领域，具体涉及一种高纯NiPt合金溅射靶材及其制备方法。本发明内容提供的高纯NiPt溅射靶材适用于半导体及集成电路制造领域。

背景技术

目前，半导体集成电路（IC）工业中晶体管制造技术已经达到了45nm的特征尺寸并批量工业化生产，并且随着技术的进步特征尺寸还在不断减小。且技术的不断进步要求有新特性的材料不断适应晶体管的更高要求。

应用应变硅（Strained Silicon）技术制作的晶体管器件（如，CMOS器件）的运转速度要远远大于用常规Si制作的等同器件。然而钴基、钛基硅化物仅适合用作90nm及以上的特征尺寸的触头，应用在65nm及以下特征尺寸的硅化物主要为NiPt-硅化物触头。

目前，国外已有部分厂家制作了应用于65nm及以下的NiPt合金及其溅射靶材，其专利（专利号：CN 101353732A）采用热锻与热轧的工艺进行制备NiPt合金靶材。这种方法得到的材料晶粒度在200-300μm之间，晶粒较粗大。另外，热轧工艺会使NiPt合金靶材制备过程中材料损耗较大。相关资料表明，晶粒大小对靶材溅射成膜的均匀性、溅射效率有着至关重要的影响。晶粒度越细小，溅射效率越高，靶材成膜的均匀性就越好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高纯NiPt合金靶材的制备方法，其通过热锻进行开坯，通过冷轧结合真空热处理达到细化晶粒，控制靶材微观组织。上述过程是通过以下工艺流程达到的：热锻→冷轧→真空热处理→机加工。

一种高纯NiPt合金靶材制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）热锻：将NiPt合金铸锭进行热锻开坯，破碎组织细化晶粒，得到冷轧前所需形状的坯料；

（2）冷轧：将热锻的NiPt坯料进行冷轧，以减薄坯料；

（3）真空热处理：将轧制后的坯料进行真空热处理，消除加工硬化状态，使坯料的微观组织充分再结晶，热处理过程为真空状态，减少材料损耗；

（4）成品精加工：将坯料加工成所需规格，最终得到NiPt成品靶材。

所述NiPt合金靶材的原材料纯度为3N5及以上。

所述NiPt合金靶材中Ni、Pt的质量配比范围为从99：1到1：99。

步骤（1）中所述热锻为NiPt合金铸锭经过加热并进行自由锻造，铸锭加热温度在900-1350℃之间，自由锻造可以将铸态组织消除，加热可减小变形抗力，通过锻造达到细化晶粒的效果。

步骤（2）中所述冷轧采用一次或多次轧制，其道次变形量在5%-35%之间，总变形量在30-99%之间，轧制方向根据靶材形状采用单向轧制或交叉轧制；多次轧制过程中，两次冷轧之间进行真空热处理，以消除加工硬化状态，使坯料的微观组织充分再结晶，上述真空热处理的温度在800-1200℃之间。

步骤（3）中所述真空热处理的温度在800-1200℃之间。

可选的，步骤（5）中所述坯料与背板结合，焊接，再加工出成品。

本发明与现有技术相比，制备的NiPt合金靶材晶粒细小、均匀，平均晶粒尺寸在20-200μm之间，并且溅射面晶粒取向呈随机分布。。并且，本发明提供一种高纯NiPt靶材的制备方法，可使靶材的晶粒度细小、均匀，且工艺相对简单。另外，NiPt合金为贵金属，采用本方法可减少轧制与热处理过程中的材料损耗。

附图说明

图1为本发明中NiPt合金靶材均匀性控制工艺流程图。

图2为实施例一中NiPt合金靶材微观结构图。

图3为实施例二中NiPt合金靶材微观结构图。

图4为实施例三中NiPt中合金靶材微观结构图。

图5为实施例四中NiPt中合金靶材微观结构图。

图6为实施例一至四中NiPt合金靶材溅射面取向分布直方图。

具体实施方式

按照附图1所示的流程图，按下述方法制备NiPt合金靶材。

（1）NiPt合金的纯度≥3N5，Ni、Pt的质量配比范围为从约99:1到约1：99。

（2）热锻：将NiPt铸锭进行热锻成型，破碎铸态组织，形成冷轧前所需形状的坯料。此步骤的目的是细化晶粒，并将铸锭锻造成适于轧制的坯料形状及尺寸。

铸锭经过加热并进行自由锻造，锻造温度控制在900-1350℃之间，自由锻造可以将铸态组织消除，加热可减小变形抗力，从而达到细化晶粒的效果。