一种含钛靶材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含钛靶材及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将含钛靶材坯料依次进行锻造、一次热处理、冷轧和二次热处理，得到含钛靶材。本发明专利技术所述方法根据靶材的材质选择合适的制备工艺，通过对热处理及轧制工艺的控制，优化靶材的内部组织结构，控制其再结晶过程及晶粒尺寸的均匀性，从而能够提高靶材溅射时镀膜的均匀性，提高镀膜的质量；所述方法可有效增强靶材的强度，避免在高功率溅射时产生裂纹；所述方法操作简单，所需成本较低，应用范围较广。范围较广。

【技术实现步骤摘要】
一种含钛靶材及其制备方法


[0001]本专利技术属于靶材制备
，涉及一种含钛靶材及其制备方法。

技术介绍

[0002]磁控溅射技术是制备薄膜材料的关键技术之一，而靶材正是磁控溅射工艺中的关键耗材。溅射法主要是指采用高能粒子轰击靶材表面，使靶材表面的原子或分子喷射在衬底表面，形成一层致密薄膜的过程，由于薄膜材料应用于半导体芯片、平板显示器等领域时，对其均匀性有较高的要求，这就需要首先保证溅射靶材内部组织结构的均匀性，如此才能保证镀膜的均匀性，因此靶材的加工制备需要根据材质的不同选择不同的工艺。
[0003]靶材的加工制备通常采用锻造、热轧、冷轧等加工方式，再经热处理及必要的机械加工，以制备出符合要求的靶材产品，但传统的操作步骤往往难以有效调节靶材内部的组织结构，难以控制靶材晶粒尺寸的均一性，从而无法保证溅射镀膜时薄膜的均匀性；此外，由于靶材材质的不同，有时需要使用高功率溅射，此时容易在靶材表面产生裂纹，从而影响溅射镀膜过程，因而需要根据靶材材质的不同选择合适的加工工艺，使之既能够优化内部的组织结构，又可增强靶材强度。
[0004]CN 103215553A公开了一种靶材用高纯钛板的制备方法，该方法包括：将海绵钛颗粒压制成电极块，然后将电极块焊接成自耗电极；再将自耗电极经真空自耗电弧熔炼得到铸锭；将铸锭进行第一加热处理；将铸锭进行镦拔锻造，得到板坯；将板坯进行第二加热处理；然后进行轧制，得到半成品板材；将半成品板材经退火、矫直和表面修磨处理，得到靶材用高纯钛板；该方法操作步骤较多，针对铸锭的制备过程做了重要说明，热处理及之后的镦粗锻造也是针对铸锭的缺陷而设置，并未明确其对内部晶体结构的影响，且热处理温度较高，能耗较大。
[0005]CN 106884142A公开了一种高质量TiN薄膜的制备方法，该方法包括以下步骤：选用Ti铸锭经锻造、轧制、热处理、校平和机加工后制成钛板条；然后对其进行激光雕刻处理，并用卷圆机将雕刻后的钛板条卷圆成钛环，清洗烘干后，得到溅射钛环；以钢片作为基体，将钛环和钛钯采用导电胶粘结好作为靶材，在钢片上沉积TiN薄膜；该方法中溅射钛环的制备只是其中的一步操作，其重点是TiN薄膜的制备，且溅射钛环并非靶材中的主体部分，其是与钛靶组装形成靶材的，钛环的制备过程并未提及对内部组织结构的调控。
[0006]综上所述，对于含钛靶材的制备工艺，还需要根据靶材使用需求，控制其工艺步骤，对再结晶过程进行调控，以优化其内部组织结构，同时提高靶材的强度，以提高后续镀膜的均匀性和镀膜速率。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种含钛靶材及其制备方法，所述方法根据靶材的材质选择合适的制备工艺，通过对热处理及轧制工艺的控制，优化靶材的内部组织结构，控制其再结晶过程及晶粒尺寸的均匀性，从而保证镀膜的均匀性；同时
增强靶材的强度，避免在高功率溅射时产生裂纹。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一方面，本专利技术提供了一种含钛靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010]将含钛靶材坯料依次进行锻造、一次热处理、冷轧和二次热处理，得到含钛靶材。
[0011]本专利技术中，对于含钛靶材坯料，尤其是高纯钛靶材坯料，根据其材料特性，先进行初步锻造，细化粗大晶粒，得到致密的金属组织，提高金属的力学性能，控制其基本形状，然后进行一次热处理，主要消除锻造内应力，减少后续加工过程的形变和裂纹倾向，一次热处理之后进行冷轧处理，控制冷变形量，驱动后续晶粒发生再结晶，最后经过二次热处理及快速冷却，对靶材的组织结构进行重组，优化坯料的组织结构，控制其再结晶过程，得到未完全再结晶的靶材，并保证靶材内部组织结构的均匀性，从而能够提高靶材溅射时镀膜的均匀性，提高镀膜的质量；同时，所述方法还可有效增强靶材的强度，即使进行高功率溅射也不会产生裂纹；所述方法操作简单，所需成本较低，应用范围较广。
[0012]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术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专利技术的技术目的和有益效果。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，所述含钛靶材包括高纯钛靶材。
[0014]优选地，所述高纯钛靶材的纯度为4N以上，例如4N、4N5、5N或5N5等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，所述含钛靶材坯料锻造前先进行预热。
[0016]优选地，所述预热的温度为450～550℃，例如450℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃或550℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]优选地，所述预热的保温时间为90～150min，例如90min、100min、110min、120min、130min、140min或150min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述保温结束后进行锻造，每次锻造的锻造比为1.5～2.5，例如1.5、1.6、1.8、2.0、2.2或2.5等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，所述锻造的重复次数为3～5次，例如3次、4次或5次。
[0020]本专利技术中，靶材坯料锻造前进行预热，主要是为了方便坯料发生变形，降低锻造的难度，而预热的温度相对较高，主要是由于钛的熔点较高，若是预热温度过低，无法起到应有的作用，同时也能够对坯料的外部形状和组织结构进行初步调节；所述锻造比通常是指变形前后横截面积的比值。
[0021]作为本专利技术优选的技术方案，所述一次热处理的温度为400～500℃，例如400℃、420℃、445℃、450℃、460℃、480℃或500℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述一次热处理的保温时间为60～180min，例如60min、75min、90min、105min、120min、135min、150min或180min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述一次热处理保温结束后进行空冷，直至温度降至常温。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，所述冷轧的总变形量为冷轧前厚度的50～85％例如
50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％或85％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，每道次冷轧的下压量为10～20mm，例如10mm、12mm、15mm、16mm、18mm或20mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]本专利技术中，在常温条件下进行靶材坯料的轧制，根据钛靶材的材质选择，所需压力较大，该过程中靶材坯料的变形量较大，轧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含钛靶材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将含钛靶材坯料依次进行锻造、一次热处理、冷轧和二次热处理，得到含钛靶材。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含钛靶材包括高纯钛靶材；优选地，所述高纯钛靶材的纯度为4N以上。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述含钛靶材坯料锻造前先进行预热；优选地，所述预热的温度为450～550℃；优选地，所述预热的保温时间为90～150min；优选地，所述保温结束后进行锻造。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述锻造的重复次数为3～5次；优选地，每次锻造的锻造比为1.5～2.5。5.根据权利要求1
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4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述一次热处理的温度为400～500℃；优选地，所述一次热处理的保温时间为60～180min；优选地，所述一次热处理保温结束后进行空冷，直至温度降至常温。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述冷轧的总变形量为冷轧前厚度的50～85％；优选地，每道次冷轧的下压量为10～20mm。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述二次热处理的温度为300～400℃；优选地，所述二次热处理的保温时间为60～180min；...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，王学泽，周友平，周敏，陈勇军，
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：