[发明专利]一种高纯铝或铝合金靶材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高纯铝或铝合金靶材及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将铝或铝合金靶材坯料依次进行锻伸、一次热处理、锻造、二次热处理、轧制以及三次热处理，得到高纯铝或铝合金靶材；所述轧制的道次为3～5次；所述轧制的压降量随道次递减；所述制备方法通过优化轧制工艺，显著细化了晶粒尺寸，提高了晶粒的均匀性，工艺流程简单，成本低，有利于规模化生产，具有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于液晶靶材制备技术领域，具体涉及一种高纯铝或铝合金靶材及其制备方法。

背景技术

物理气相沉积(PVD)是半导体芯片和TFT-LCD生产过程中最关键的工艺之一，PVD用溅射金属靶材是半导体芯片生产及TFT-LCD制备加工过程中最重要的原材料之一，溅射金属靶材中用量最大的是高纯铝和高纯净铝合金靶材。根据溅射工艺原理，靶材的晶粒越细，成分组织越均匀，靶材的表面粗糙度越小，通过物理气相沉积方法在硅片上形成的薄膜质量越好，因此细化靶材晶粒的大小尤为重要。通常高纯铝靶材晶粒尺寸要小于200μm。但是，由纯金属的凝固特性可知，纯度越高、洁净度越高的金属，凝固过程中异质形核的几率越小，凝固形成的晶粒越容易长大，且易于沿优先生长面以胞状晶生长，仅靠控制凝固过程细化得到的高纯铝晶粒尺寸最小仅能达到2mm直径。因此，寻求一种新的工艺方法来细化晶粒尺寸成为当前迫切需要解决的问题。

CN110205590A公开了一种超高纯铝溅射靶材及其制备方法，该方法在轧制中先将轧机辊缝设为单道次压下量一半对超高纯铝铸锭进行轧制，咬入后倒回并将辊缝设定为单道次压下量再次对超高纯铝铸锭进行轧制以避免在轧制过程中出现咬入打滑现象，实现大压下量轧制。该方法需进行多次轧制才能得到合格成品，生产效率较低。

CN101638760A公开了一种金属材料加工技术领域的超高纯铝超细晶粒溅射靶材的制备方法，该制备方法包括：将超高纯铝板材置于等通道转角挤压模具进行3至15个道次的挤压处理；将挤压后得到的超高纯铝板材在液氮环境中进行深过冷处理，深过冷温度为-80℃～-10℃；将深过冷处理后的超高纯铝板材进行轧制处理，轧制道次3至15次。该制备方法工序复杂，挤压处理和轧制均需进行多次，生产效率较低；且还需低温处理，增加成本，不利于规模化生产。

综上所述，如何提供一种工艺简单，成本较低的细化高纯铝和高纯净铝合金靶材的晶粒尺寸的方法，成为当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高纯铝或铝合金靶材及其制备方法，所述制备方法通过优化轧制工艺，显著细化了晶粒尺寸，提高了晶粒的均匀性；所述制备方法工艺流程简单，成本低，有利于规模化生产，具有较好的工业应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种高纯铝或铝合金靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将铝或铝合金靶材坯料依次进行锻伸、一次热处理、锻造、二次热处理、轧制以及三次热处理，得到高纯铝或铝合金靶材；

所述轧制的道次为3～5次，例如3次、4次或5次；

所述轧制的压降量随道次递减。

本发明中，所述制备方法通过优化轧制工艺，调整各道次压降量，减少轧制道次，提高了生产效率；所述制备方法仅需轧制至多3～5次即可提高靶材的晶粒均匀性，与通过提高热处理温度进行均化晶粒的工艺相比，显著降低了能耗，与通过多次轧制的工艺相比，降低了生产成本，同时提高了靶材利用率，具有较好的工业应用前景。

本发明中，轧制方向为沿铝或铝合金靶材坯料的长度方向进行轧制，即为高度方向上的降低。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。