[发明专利]一种大尺寸钌基合金溅射靶材及其制备方法

权利要求书

1.一种钌基合金溅射靶材，其特征在于：所述钌基合金靶材包括Al,Co，Cr等元素中的一种或几种，其余为Ru，所述钌基合金靶材为圆饼状，其直径不小于100mm,致密度不低于99.5％,且其中心区域与边缘区域的致密度差不超过0.3％，且Ru与其他合金元素形成的第二相均匀的分布在Ru基体相中，所述钌溅射靶中C含量不大于50ppm，O含量不大于100ppm，Zr含量不大于50ppm，Fe含量不大于30ppm。 

2.根据权利要求1所述的钌基合金溅射靶材，其特征在于：所述钌基合金靶材为RuCo，其中Co的原子含量为0～60％。 

3.根据权利要求2所述的钌基合金溅射靶材，其特征在于：所述RuCo合金靶材为Ru₅₁Co₄₉或Ru₅₅Co₄₅。 

4.根据权利要求1所述的钌基合金溅射靶材，其特征在于：所述钌基合金靶材为RuAl，其中Al的原子含量为0～70％。 

5.根据权利要求4所述的钌基合金溅射靶材，其特征在于：所述RuAl合金靶材为Ru₆₀Al₄₀或Ru₅₁Al₄₉。 

6.根据权利要求1所述的钌基合金溅射靶材，其特征在于：所述钌基合金靶材为RuCr,其中Cr的原子含量为0～70％。 

7.根据权利要求1所述的钌基合金溅射靶材，其特征在于：所述钌基合金溅射靶材中的Ru基体相及RuAl,RuCo或RuCr等金属间化合物相的平均晶粒尺寸不大于10μm，且靶材边缘与靶材中心的晶粒尺寸差别不大于5μm。 

8.一种制备权利要求1所述的钌基合金溅射靶材的方法，包括： 

(1)粉末准备：首先，通过雾化制粉法制备钌基合金粉末，其次通过气流磨破碎方法破碎钌基合金粉末，最后，根据合金靶材所需要的化学成份比例将合金粉末与单质粉末充分混合均匀； 

(2)靶材烧结成型：选用上述粉末通过真空热压，热等静压或放电等离子烧结等方法进行烧结成型，烧结温度为900～1300℃，烧结压力在30～50MPa。 

9.根据权利要求1所述的钌基合金溅射靶材，其特征在于：所述雾化制粉 为气体雾化制粉法，所制备的钌基合金粉末的化学配比为Al₆Ru，Al₁₃Ru₄,Ru₃Co₇或Cr₂Ru，所述气流磨破碎方法破碎钌基合金粉末的平均粒度在0.6～2.5μm。 

10.一种制备Ru₅₁Al₄₉合金溅射靶材的方法，其特征在于含有以下工艺步骤： 

(1)原料准备：选择3N5以上的Ru,Al作为原材料； 

(2)合金粉末的制备：按Al₆Ru或Al₁₃Ru₄金属间化合物的化学计量比配料10～20Kg，进行真空气体雾化法制备合金粉末，将物料在真空中频感应熔炼炉中熔化，熔化温度在1000～1600℃，将合金溶液转入中间包开始气体雾化，雾化气压为5～8MPa，为了避免雾化过程引入杂质，选择4N以上的高纯氩气作为雾化气体，雾化结束后，经标准筛筛分，选用100μm以下的合金粉末； 

(3)气流磨处理：将气体雾化后的粉末进行气流磨处理，破碎压力为0.8～1.0MPa，为了避免在气流破碎过程中引入杂质，将气流磨的破碎腔表面镀钌处理，且腔体的基体与钌形成冶金结合，定期进行检查修复处理，由于选用Al₆Ru或Al₁₃Ru₄金属间化合物脆性材料作为破碎物料，该工艺可获得RuAl合金粉末的平均粒径为0.5～2.5μm，使用该粒径粉末制备靶材，使得靶材粒径控制在10μm以下，且晶粒尺寸各处均匀分布； 

(4)物料混合：将上述Al₆Ru或Al₁₃Ru₄合金粉末按Ru₅₁AL₄₉的化学计量比与平均粒径在0.5～2μm的钌粉混合在真空球磨罐中球磨混合，球磨转速在200r/min以下进行； 

(5)烧结成型：将上述混合均匀的物料通过真空热压法或放电等离子烧结法制备168mm直径的靶材，烧结温度为900～1200℃，烧结压力为30～50MPa。