钨钛合金靶材的制备方法技术

一种钨钛合金靶材的制备方法，包括：通过将钨钛合金粉末进行冷等静压工艺处理，然后将所述坯料放入包套并进行密封，其中所述包套与所述坯料通过耐高温棉隔离，使得在后续的工艺中所述坯料不会与所述包套发生反应，为后期出炉后从所述包套中取出所述钨钛合金靶材成品非常方便，同时，进行密封后，能够保障所述包套内没有杂质进入；通过将密封后的所述包套放入热处理炉中进行脱气工艺，使得所述坯料内部的空气完全抽出，并且使得所述坯料的分子之间间隙均匀；最后，通过将脱气后的所述包套进行热等静压工艺处理，使得所述坯料被加工成为成熟的靶材，形成的钨钛合金靶材的微观结构能够均匀有韧性且无裂缝存在，致密度能够达到100％。

【技术实现步骤摘要】
钨钛合金靶材的制备方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种钨钛合金靶材的制备方法。
技术介绍
物理气相沉积(PVD)被广泛地应用在光子、电子、信息等高端产业中，例如：集成电路、液晶显示屏、工业玻璃、照相机镜头、信息储存、船舶、化工等。PVD中使用的合金靶材则是集成电路、液晶显示器等制造过程中最重要的原材料之一。钨钛合金作为与Al、Cu、Ag、Au等布线配合被广泛用于半导体芯片中的扩散阻挡层，起到阻碍金属扩散，改善金属薄膜与基体的结合强度的作用。随着半导体产业升级以及规模的不断扩大，高纯钨钛合金合金溅射靶材的要求及需求也越来越高，其中，钨钛合金纯度与致密度都有极高要求，微观结构均匀，无裂纹缺陷。现有技术中采用热压方法来制作钨钛合金靶材，该方法生产的钨钛合金中致密度不够，靶材中难以避免有少量空洞存在；该空洞的存在容易造成靶材在溅射时产生异常放电与小颗粒脱落，大大降低芯片良率。因此，需要提供一种新的方法可以提高所述钨钛合金靶材的致密度，使得靶材的微观结构能够均匀且无裂缝存在。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术中制备的钨钛合金靶材的致密度低，制造过程中会有杂质混入，使得靶材的微观结构不均匀。为解决上述问题，本专利技术提供一种钨钛合金靶材的制备方法，包括，将钨钛合金粉进行装模后，进行冷等静压工艺处理，形成坯料；将所述坯料放入包套并进行密封；将密封后的所述包套放入热处理炉中进行脱气工艺；将脱气后的所述包套进行热等静压工艺处理。可选的，将钨钛合金粉进行装模之前，还包括步骤：提供混粉机，所述混粉机为钛材质，将W粉与Ti放入所述混粉机中进行混粉。可选的，将W粉与Ti放入所述混粉机中进行混粉之前，还包括步骤：给所述混粉机内通入惰性气体，所述惰性气体的压强控制在0.02Mpa-0.06Mpa。可选的，所述混粉机内筒形状为锥形。可选的，所述混粉机的转速控制在6r/min-15r/min。可选的，所述冷等静压工艺中冷等压强180Mpa-200Mpa，保压时间为5min-15min。可选的，所述脱气工艺为逐级脱气。可选的，所述逐级脱气工艺中，使得在所述热处理炉温度逐渐升高，每升高100℃，使得所述包套内的真空度达到2.3E-3Pa。可选的，热等静压处理过程中，将热等静压炉的温度升温至1200℃-1300℃，同时所述热等静压炉内的压强为140Mpa-200Mpa，保温保压时间3-6小时。可选的，提供耐高温棉，在将所述坯料放入所述包套之前，还包括步骤：采用所述耐高温棉将所述坯料与所述包套隔离。可选的，所述耐高温棉的材质为氧化铝陶瓷。可选的，所述耐高温棉的厚度0.5mm-2mm。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：所述的钨钛合金靶材的制备方法，通过将钨钛合金粉末进行冷等静压工艺处理，使得在室温条件下不能成型的坯料能够形成较为坚实的坯体，并且使得形成的坯料均匀；然后将所述坯料放入包套并进行密封，其中包套与所述坯料通过耐高温棉隔离，使得在后续的工艺中所述坯料不会与所述包套发生反应，为后期出炉后从所述包套中取出所述钨钛合金靶材成品非常方便，同时，进行密封后，能够保障所述包套内没有杂质进入，不会影响所述坯料的纯度；通过将密封后的所述包套放入热处理炉中进行脱气工艺，脱气工艺使得所述坯料内部的空气完全抽出，并且使得所述坯料的分子之间间隙均匀，所以能够保障后续工艺形成的所述钨钛合金靶材的致密度；最后，通过将脱气后的所述包套进行热等静压工艺处理，使得所述坯料被加工成为成熟的靶材，此种加工方法使得形成的钨钛合金靶材的微观结构能够均匀且无裂缝存在，致密度能够达到100％。附图说明图1是本专利技术具体实施例钨钛合金靶材加工方法的工艺流程图；图2是本专利技术具体实施例提供的混粉机的内筒的剖视图。具体实施方式由
技术介绍
可知，钨钛合金合金溅射靶材在半导体行业中占据至关重要的位置，对于钨钛合金合金溅射靶材的致密度要求及需求也越来越高。分析发现，现有技术中采用热压方法来制作钨钛合金靶材，热压烧结过程中，将钨钛合金粉末放入真空热压烧结模具内，根据钨钛靶材成品的尺寸要求来选择真空热压烧结模具的尺寸；对装填在真空热压烧结模具内的钨钛合金粉末进行压实，得到单个钨钛合金靶材坯料，然后对钨钛靶材坯料进行进一步的机械加工，以得到钨钛靶材成品，在加工的过程中，炉内污染物容易挥发，使得钨钛合金中会有杂质掺入，并且此种烧结方法无法得到致密度100％的的钨钛合金。为解决上述问题，本专利技术提供一种新的方法，通过将钨钛合金粉末进行冷等静压工艺处理，使得在室温条件下不能成型的坯料能够形成较为坚实的坯体，并且使得形成的坯料均匀；然后将所述坯料放入包套并进行密封，其中包套与所述坯料通过耐高温棉隔离，使得在后续的工艺中所述坯料不会与所述包套发生反应，所以后面取出的时候很方便，同时，进行密封后，能够保障所述包套内没有杂质进入，不会影响所述坯料的纯度；通过将密封后的所述包套放入热处理炉中进行脱气工艺，脱气工艺使得所述坯料内部的空气完全抽出，并且使得所述坯料的分子之间间隙均匀，所以能够保障后续工艺形成的所述钨钛合金靶材的致密度；最后，通过将脱气后的所述包套进行热等静压工艺处理，使得所述坯料被加工成为成熟的靶材，此种加工方法使得形成的钨钛合金靶材的微观结构能够均匀且无裂缝存在，致密度能够达到100％。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参照图1，示出了本实施例提供的钨钛合金靶材加工方法的工艺流程图。执行步骤S1，提供混粉机，将钨粉与钛粉进行混粉工艺。所述混粉机为钛材质，并且所述钛材料纯度达到99.8％；本实施例中采用钛材质的混粉机，由于制作的是钨钛合金，当搅拌的过程中，所述混粉机的内壁上的材料分子会混入到钨钛粉末中，但是所述混粉机内内壁是纯钛材料制成，所以基本上不会影响到后续加工出的钨钛合金靶材的纯度。需要说明的是，目前现有技术中大多采用的混粉机的材料都是不锈钢制成的，在混粉搅拌的过程中，难免使得所述混粉机内的粉末与所述混粉机的内壁摩擦，摩擦的过程中不锈钢内壁上的材料分子会与粉末混合，相当于杂质混入到钨钛粉末中，所以使得后续加工出的钨钛合金的纯度有所下降低。参考图2，本实施例中，所述混粉机的内筒10形状为锥形，具体的，所述内筒10的剖面为V型，将钨粉与钛粉放入锥形的所述混粉机中进行混粉时，钨粉与钛粉会沿所述内筒10的内壁并根据所述混粉机搅拌速度混合，使得钨粉与钛粉混合的更加均匀，相比与普通平底的内筒，减少的混粉过程中粉末离心的可能性。本实施例中，给所述混粉机内通入惰性气体，氩气，并且控制所述混粉机内的氩气的压强为0.02Mpa-0.06Mpa，并且，所述混粉机的转速控制在6r/min-15r/min，具体可以是10r/min，混粉时间为12-18小时，具体的，混粉的时间可以是12小时。在此时间内能够保障混粉均匀，并且大于18本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钨钛合金靶材的制备方法，其特征在于，包括：/n将钨钛合金粉进行装模后，进行冷等静压工艺处理，形成坯料；/n将所述坯料放入包套并进行密封；/n将密封后的所述包套放入热处理炉中进行脱气工艺；/n将脱气后的所述包套进行热等静压工艺处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种钨钛合金靶材的制备方法，其特征在于，包括：
将钨钛合金粉进行装模后，进行冷等静压工艺处理，形成坯料；
将所述坯料放入包套并进行密封；
将密封后的所述包套放入热处理炉中进行脱气工艺；
将脱气后的所述包套进行热等静压工艺处理。


2.如权利要求1所述钨钛合金靶材的制备方法，其特征在于，将钨钛合金粉进行装模之前，还包括步骤：提供混粉机，所述混粉机为钛材质，将W粉与Ti放入所述混粉机中进行混粉。


3.如权利要求2所述钨钛合金靶材的制备方法，其特征在于，将W粉与Ti放入所述混粉机中进行混粉之前，还包括步骤：给所述混粉机内通入惰性气体，所述惰性气体的压强控制在0.02Mpa-0.06Mpa。


4.如权利要求2所述钨钛合金靶材的制备方法，其特征在于，所述混粉机内筒形状为锥形。


5.如权利要求2所述钨钛合金靶材的制备方法，其特征在于，所述混粉机的转速控制在6r/min-15r/min。


6.如权利要求1所述钨钛合金靶材的制备方法，其特征在于，所述冷等静压工艺中冷等压强...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，王学泽，罗明浩，吴东青，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33