[发明专利]一种铝合金靶材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铝合金靶材及其制备方法，所述制备方法包括：按照靶材的元素比例进行金属单质粉末的混合，将混合后的粉末装入包套中进行冷压成型；然后将包套进行焊接、脱气；将脱气后的包套进行一次热等静压处理，得到成型靶坯；将成型靶坯进行真空热处理，然后再次装入包套进行焊接、脱气；将脱气后的包套进行二次热等静压处理，得到铝合金靶材。本发明所述方法采用粉末冶金法来制备合金靶材，通过采用粉末混合、冷压、两次热等静压处理，以及两次热等静压之间进行的热处理，有助于合金靶材中组织结构的优化，使得晶粒组织细小且分布均匀，不存在成分偏析，致密度高，机械加工性能优良，能够满足溅射用靶材的使用要求。

技术领域

本发明属于靶材制备技术领域，涉及一种铝合金靶材及其制备方法。

背景技术

随着半导体行业的快速发展，镀膜材料作为半导体电子器件制造的重要材料，其需求量也日益增加。靶材作为一种重要的镀膜材料，由靶材制备薄膜材料的主要方法为物理气相沉积法(PVD)，其中最常用的为溅射镀膜法，在集成电路、平面显示、太阳能、光学器件等领域具有广泛的应用。

传统的靶材加工技术主要是铸造技术，尤其是金属靶材的铸造，主要是由锭材进行机加工以及热处理等，该技术存在成本低、易成型等优点，但同时也存在铸件延展性低、容易开裂等缺陷，尤其是对于合金靶材的加工，往往存在组织不均匀、成分偏析等问题，因而目前常采用的另一种加工技术为粉末冶金法；该方法是以金属粉末或金属粉末与非金属粉末为原料，经成形和烧结，制备金属材料、复合材料以及各类制品的工艺技术，所制备的材料一般具有独特的化学组成和机械、物理性能，而由传统的铸造方法无法获得，是解决传统法制备的靶材存在的缺陷问题的重要途径。

CN 111334762A公开了一种粉末冶金AlSnCu合金靶材及其制备方法，该方法包括以下步骤：首先按照成份比例配备合金原料，采用喷粉制备出AlSnCu合金粉末；将筛选后的粉末置入纯铝包套；焊接封装后进行真空除气；随后进行分段热等静压，即在125～225℃之间进行不低于100MPa的热等静压，不少于2h；然后在460±5℃进行不低于100MPa的热等静压，不少于4h；热等静压完成后的出炉温度不高于200℃；将致密化后的材料进行机械加工或者小变形量的挤压或者轧制，得到粉末冶金AlSnCu合金靶材；该方法针对特定的合金靶材进行两段热等静压，但两段热等静压连续进行，并未分割，只是温度不同，一端热等静压后并未进行热处理调整微观结构，且前期也未进行粉末的压制成型，对最终靶材的致密性有影响。

CN 101214546A公开了一种钛铝合金靶材的粉末冶金制备方法，该方法包括以下步骤：采用雾化方法制备符合成分配比的钛铝合金粉末或将钛粉和铝粉进行混料，然后经过装粉和冷等静压预压制，将冷等静压坯放入包套中进行脱气处理，脱气完毕后再进行热等静压压制烧结，最后经加工处理得到钛铝合金靶材。该方法中对钛铝合金靶材的制备只采用一次热等静压成型工艺，且温度极高，未对烧结产物进行微观结构调整，颗粒及组织均匀性有限。

综上所述，对于特定类型靶材的粉末冶金制备，还需要根据靶材材质及特性选择合适的制备工艺，以尽可能提高靶材的组织均匀性以及结构致密性，提高其机械性能和使用性能。

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铝合金靶材及其制备方法，所述方法采用粉末冶金法来制备合金靶材，通过采用粉末混合、冷压、两次热等静压处理，以及两次热等静压之间进行的热处理，有助于合金靶材中组织结构的优化，使得晶粒组织细小且分布均匀，不存在成分偏析，致密度高，机械加工性能优良，能够满足溅射用靶材的使用要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种铝合金靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)按照靶材的元素比例进行金属单质粉末的混合，将混合后的粉末装入包套中进行冷压成型；

(2)步骤(1)冷压成型后将包套进行焊接、脱气；