管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯度、高密度、低氧含量、低电阻率的管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法，包括如下步骤：靶材基管准备：选用并检验所需型号的靶材基管；基管表面预处理：将靶材基管进入基管预处理设备进行喷砂粗化、喷涂打底结合层，得到准备喷涂的靶材基管；硅粉原料准备：称取含量：99.95%‑99.99%、氧含量≤1500ppm、粒径为45‑150um 的硅粉；烘干：将所得的硅粉原料置于烘干炉中烘干；真空等离子喷涂：将靶材基管置于密封的喷涂仓内，采用大功率超音速等离子喷涂枪，使用等离子体为热源将所得硅粉加热到熔融或半熔融状态，并随高速焰流喷涂到制备好的靶材基管表面，形成致密的硅涂层。

Method for preparing tubular rotary high-purity silicon sputtering target material

The invention discloses a preparation method of a tubular rotary high purity silicon sputtering target a high purity, high density, low oxygen content and low resistivity, which comprises the following steps: target tube preparation: target based selection and test model of the required pipe; surface pretreatment tube: target base tube into the base pipe sandblasting processing equipment, spraying base combining layer, get target for coating base tube; silicon raw material preparation: weigh content: 99.95%, 99.99% oxygen content is less than 1500ppm, particle size of 45 150um silicon powder; drying: the silicon raw material arranged in the drying furnace drying; vacuum plasma spraying the target base tube is arranged in the sealed spray chamber, using high-power supersonic plasma spraying gun, using plasma as heat source of the silica fume heated to a molten or semi molten state, and with high speed flame spraying On the surface of the prepared target substrate, a dense silicon coating is formed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及溅射镀膜材料领域，尤其涉及一种管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法。
技术介绍
由于硅材料具备良好的超硬、耐磨、抗蚀、封闭性好的特征，硅靶材在溅射镀膜工艺中已作为不可或缺的封闭、光栅涂层材料，在光电玻璃、节能玻璃、超硬耐磨工具等领域得到广泛的应用。由于生产技术的局限性，目前市场上采用热喷涂工艺制作的硅靶材，具有相对密度不够高（≤95%）、孔隙多、氧含量高的缺陷。在溅射过程中由于氧含量高，使靶材导电性变差，影响了放电起辉，溅射效果不好，同时由于氧含量高，在溅射过程中，靶材中的氧释放到溅射室真空腔中，使真空腔中的氧浓度变高，溅射出来的即将成膜的靶材分子被氧化，影响了膜的质量。由于靶材密度不够高，在溅射过程中，绕靶材高速运动的电子轰击靶材表面时，会击发出较大的靶材分子团，靶材分子团越大，沉积在基板上成膜质量就越差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种高纯度、高密度、低氧含量、低电阻率的管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法，包括如下步骤：靶材基管准备：选用并检验所需型号的靶材基管；基管表面预处理：将靶材基管进入基管预处理设备进行喷砂粗化、喷涂打底结合层，得到准备喷涂的靶材基管；硅粉原料准备：称取含量：99.95%-99.99%、氧含量≤1500ppm、粒径为45-150um的硅粉；烘干：将所得的硅粉原料置于烘干炉中烘干；真空等离子喷涂：将靶材基管置于密封的喷涂仓内，采用大功率超音速等离子喷涂枪，使用等离子体为热源将所得硅粉加热到熔融或半熔融状态，并随高速焰流喷涂到制备好的靶材基管表面，形成致密的硅涂层，在喷涂过程中，连续的往喷涂仓中通入氮气，并呈正压状态，喷涂电95-100V、喷涂电流550-600A、等离子焰体温度10000-15000℃、焰流速150m/s、氩气流量1500-2500L/h、氢气流量600-1500L/h、氮气流量3000-4000L/h；机械加工：待喷涂所得靶材到达所定尺寸后，对成型的靶材进行外形机械加工，加工后进行清洁包装即得到管状旋转高纯硅溅射靶材。本专利技术的优点是：上述管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法，本专利技术中的杂质总和≤100ppm、氧含量≤1500ppm、相对密度≥97%、电阻率≤400Ω·cm、靶材的晶粒小于等于30μm，由于硅靶材的密度得到了提高，晶粒得到细化，晶粒之间的排列更加紧密，靶材的电阻率变低，在靶材使用过程中，在相同电压下，通过靶材的电流越大，由于功率＝电压*电流，功率可以越高。从而可以提高磁控溅射镀膜速率，降低成本。同一成分的靶材，细小尺寸晶粒靶材的溅射速率要比粗晶粒靶快；而晶粒尺寸相差较小的靶材，淀积薄膜的厚度分布也更加均匀致密。据日本Energy公司研究发现，若将硅靶材的晶粒尺寸控制在100μm以下，且晶粒大小的变化保持在20％以内，其溅射所得薄膜的质量可得到大幅度改善。实验证明，本专利技术的靶材会使溅镀薄膜更为均匀，且靶材寿命较长，但要搭配溅射功率。本专利技术的申请人没有在硅原料中添加任何元素的情况下，能改善和提高硅靶材关键性质量指标，极大的提高了产品性能，可广泛用于液晶显示屏镀膜、光学镀膜等领域，对行业的进步有极大的推动作用。具体实施方式下面通过具体实施例详细描述一下本专利技术的具体内容。管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法，包括如下步骤：靶材基管准备：选用并检验所需型号的靶材基管；基管表面预处理：将靶材基管进入基管预处理设备进行喷砂粗化、喷涂打底结合层，得到准备喷涂的靶材基管；硅粉原料准备：称取含量：99.95%-99.99%、氧含量≤1500ppm、粒径为45-150um的硅粉；烘干：将所得的硅粉原料置于烘干炉中烘干；真空等离子喷涂：将靶材基管置于密封的喷涂仓内，采用大功率超音速等离子喷涂枪，使用等离子体为热源将所得硅粉加热到熔融或半熔融状态，并随高速焰流喷涂到制备好的靶材基管表面，形成致密的硅涂层，在喷涂过程中，连续的往喷涂仓中通入氮气，并呈正压状态，以保证靶材喷涂全过程都处于惰性气体保护状态中，喷涂电95-100V、喷涂电流550-600A、等离子焰体温度10000-15000℃、焰流速150m/s、氩气流量1500-2500L/h、氢气流量600-1500L/h、氮气流量3000-4000L/h；机械加工：待喷涂所得靶材到达所定尺寸后，对成型的靶材进行外形机械加工，加工后进行清洁包装即得到管状旋转高纯硅溅射靶材。本文档来自技高网...

【技术保护点】
管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：靶材基管准备：选用并检验所需型号的靶材基管；基管表面预处理：将靶材基管进入基管预处理设备进行喷砂粗化、喷涂打底结合层，得到准备喷涂的靶材基管；硅粉原料准备：称取含量：99.95%‑99.99%、氧含量≤1500ppm、粒径为45‑150um 的硅粉；烘干：将所得的硅粉原料置于烘干炉中烘干；真空等离子喷涂：将靶材基管置于密封的喷涂仓内，采用大功率超音速等离子喷涂枪，使用等离子体为热源将所得硅粉加热到熔融或半熔融状态，并随高速焰流喷涂到制备好的靶材基管表面，形成致密的硅涂层，在喷涂过程中，连续的往喷涂仓中通入氮气，并呈正压状态，喷涂电95‑100V、喷涂电流550‑600A、等离子焰体温度10000‑15000℃、焰流速150m/s、 氩气流量1500‑2500L/h、氢气流量600‑1500L/h、氮气流量3000‑4000L/h；机械加工：待喷涂所得靶材到达所定尺寸后，对成型的靶材进行外形机械加工，加工后进行清洁包装即得到管状旋转高纯硅溅射靶材。

【技术特征摘要】
1.管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：靶材基管准备：选用并检验所需型号的靶材基管；基管表面预处理：将靶材基管进入基管预处理设备进行喷砂粗化、喷涂打底结合层，得到准备喷涂的靶材基管；硅粉原料准备：称取含量：99.95%-99.99%、氧含量≤1500ppm、粒径为45-150um的硅粉；烘干：将所得的硅粉原料置于烘干炉中烘干；真空等离子喷涂：将靶材基管置于密封的喷涂仓内，采用大功率超音速等离子喷涂枪，使用等离子体为热源将所得硅粉加热到...

【专利技术属性】
技术研发人员：施玉良，
申请(专利权)人：法柯特科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32