一种钼合金管靶材及其制备方法和用途技术

本申请提供一种钼合金管靶材及其制备方法和用途，属于粉末冶金技术领域。该靶材以质量百分比计，包括Ni：10～30％，Ti：5～25％，W：1～20％，Re：0.5～5％，M：0

【技术实现步骤摘要】
一种钼合金管靶材及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于粉末冶金
，具体涉及一种钼合金管靶材制备方法及钼合金管靶材、用途。

技术介绍

[0002]随着液晶显示器、显示面板等平面显示装置的技术升级换代，需要进行配线膜的低电阻化。同时，随着平板显示器的大画面、高精细度、高速响应化，以及柔性面板的大型化，也要求较低的膜电阻水平。
[0003]薄膜晶体管(TFT)作为显示面板的驱动元件，使用Al或Cu作为主配线材料。但是如果Al或Cu与Si直接接触，会在制备过程中由于热加工形成热扩散，使得薄膜晶体管性能恶化。因此，在Al/Cu和Si之间需要设置层叠布线膜。
[0004]Mo及Mo
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Nb、Mo
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Ti等钼合金具有较好的耐腐蚀性、耐热性，而且与基板的密合性较好，可用于制备层叠布线膜。但是在制备过程中，基板上形成层叠配线膜后，有时会长时间放置于大气中。同时，在显示面板安装信号电缆时，有时需在大气中加热，而且在使用氧化物的半导体薄膜中，为提高性能和稳定化，需要在有氧环境下加热处理。因此，增强层叠配线膜的耐氧化性的需求很强烈。另外，便携性的轻型、柔性显示面板使用的树脂膜与玻璃基板相比，具有透湿性，需要层叠配线膜具有较高的耐湿性。但是纯Mo、Mo
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Ti等材料的耐湿性和耐氧化性并不充分，有时会产生氧化，造成Al或Cu的电阻值显著增加的问题。
[0005]专利《CN2012102930608》，公开了一种层叠布线膜用钼合金靶材，为了改善纯钼镀膜的耐湿性和耐氧化性，在钼中添加了一定数量的Ni和Ti，有助于电子部件的稳定制造并提高可靠性。
[0006]专利《CN2014100909230》公开了一种电子部件用钼合金靶材，通过添加Ni提高耐氧化性，添加W元素可以提高耐湿性。
[0007]专利《CN2017114460697》，公开了一种含有Ni，Nb，Ti等元素的钼合金靶材成分，可以较好的改善纯钼的耐湿性和耐氧化性，并保持较低的膜电阻。
[0008]上述专利通过在钼基体中添加一定量的Ni、Ti或W等元素，共同提高钼靶材溅射膜的耐湿性、耐氧化性，并保持较低的电阻值。但是靶材的制备主要通过热等静压(HIP)成型，随着靶材长度的增大，HIP成型尺寸严重受制于HIP设备的尺寸，无法批量化生产高性能的钼合金靶材。而且，由于钼合金靶材的成型性差，无法通过挤压、锻造等变形方式来制备不同长度的管状靶材产品。

技术实现思路

[0009]针对上述问题，本申请的目的在于提供一种钼合金管靶材制备方法及钼合金管靶材、用途。
[0010]本申请提供的钼合金管靶材，在添加铼元素后，增加了靶材的塑韧性，提高靶材的变形加工能力。钼合金管靶材经过后续制备过程中的挤压成型，可以细化晶粒尺寸。另外考
虑到铼的价格比较昂贵，本申请通过添加少量的铼与其他组分配合，有效起到改善靶材性能和加工能力的作用。
[0011]为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：
[0012]本申请第一方面提供一种钼合金管靶材，所述钼合金管靶材以质量百分比计，包括：Ni：10～30％(例如15％、20％，25％)，Ti：5～25％(例如6％、8％、10％、15％、20％)，W：1～20％(例如1.5％、2％、3％、5％、7％、10％、13％、16％、18％)，Re：0.5～5％(例如0.7％、1％、2％、3％、4％)，M：0
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15％(例如0.5％、1％、3％、5％、8％、10％、13％)，M为Cr、Zr、Ta、Nb中的至少一种，所述M用于替代部分Ti，余量为Mo和不可避免的杂质，且Mo在所述钼合金管靶材中的质量百分比含量不低于50％(例如52％、60％、70％)。
[0013]Ni可以提高由本申请靶材形成的膜层的耐氧化性，Ti可以提高膜层的耐湿性，二者适量添加不仅可以保证膜层的耐氧化性和耐湿性，还能保证配线膜的低电阻，不影响刻蚀剂的刻蚀速度。
[0014]本申请钼合金管靶材中添加了少量的Re元素，特定比例的铼元素的添加，与钼合金中特定比例的其他元素共同作用，使铼在该钼合金中发挥“铼效应”，改善钼合金的室温塑性，降低塑脆转变温度，细化晶粒等。通过在该钼合金管靶材中添加Re元素，可提高靶材的变形性能，在大变形量加工时也不会产生裂纹，由于靶材组织晶粒细小，优选的钼合金组分配比得到的靶材晶粒级差特别小，晶粒均匀，本申请提供的靶材制备的膜层厚度更均匀，溅射速度更快。当Re元素用量超过5％时，一方面是成本增加，另一方面是Re元素的添加过量时，Re可与其它元素形成合金相，影响后续镀膜效果。当Re元素用量小于0.5％时，则不能起到有效的细化晶粒以及增强靶材塑性的效果。
[0015]本申请中M元素具有增强靶材镀膜的耐湿性的作用，可用于部分替换同样具有耐湿性的Ti，该元素还可以改善靶材镀膜的抗氧化性等。但从靶材中各种成分相互作用的角度出发，优选M元素仅仅可以部分替代Ti。
[0016]本申请的钼合金管靶材中，W元素不仅具有增强耐湿性的作用，而且可以强化“铼效应”，进一步细化晶粒，Re元素在钼和钨中会发挥“铼效应”，起到改善材料的室温塑性，降低塑脆转变温度，细化晶粒等作用，提高靶材的变形性能。另外，W元素可以改善本申请靶材形成的膜层的综合性能，比如耐热性。
[0017]优选地，所述钼合金管靶材以质量百分比计，包括：Ni：10～30％(例如12％、15％、20％、25％)，Ti：5～25％(例如6％、8％、10％、13％、16％、19％、22％)，W：1～10％(例如2％、4％、6％、8％)，Re：1～5％(例如1.5％、2.0％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％)，M：0
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5％(例如0.5％、1％、2％、3％、4％)，余量为Mo和不可避免的杂质，且Mo在所述钼合金管靶材中的质量百分比含量不低于60％(例如61％、70％、75％、80％)。
[0018]在此优选成分范围下，所述钼合金管靶材的各项性能更优。
[0019]本申请第二方面提供一种上述钼合金管靶材的制备方法，包括以下步骤：
[0020]混粉：按上述钼合金管靶材中各元素的质量分数分别称取原料，混合均匀，得到钼合金粉末；
[0021]冷等静压成型：将混合后的粉末放入模具中，进行冷等静压成形，获得第一坯料；
[0022]整形：将所述第一坯料进行整形；
[0023]包套：将所述整形后的所述第一坯料放入包套中，抽真空密封；
[0024]热等静压成型：将带有包套的所述第一坯料进行热等静压成型，获得第二坯料；
[0025]去除包套：将所述第二坯料的所述包套用机加工去除；
[0026]挤压成型：将去除所述包套的所述第二坯料进行挤压成型，获得第三坯料；
[0027]退火处理：将所述第三坯料进行退火处理，得到所述钼合金靶材成品。
[0028]在一些实施方案中，上述钼合金管靶材的制备方法还包括：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钼合金管靶材，其特征在于，以质量百分比计，包括Ni：10～30％，Ti：5～25％，W：1～20％，Re：0.5～5％，M：0
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15％，M为Cr、Zr、Ta、Nb中的至少一种，所述M用于替代部分Ti，余量为Mo和不可避免的杂质，且Mo在所述钼合金管靶材中的质量百分比含量不低于50％。2.如权利要求1所述的钼合金管靶材，其特征在于，所述钼合金管靶材以质量百分比计，包括Ni：10
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30％，Ti：5
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25％，W：1
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10％，Re：1
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5％，M：0
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5％，所述M为Cr、Zr、Ta、Nb中的至少一种，所述M用于替代部分Ti，余量为Mo和不可避免的杂质，且Mo在所述钼合金管靶材中的质量百分比含量不低于60％。3.一种如权利要求1
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2任一项所述的钼合金管靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：混粉：按权利要求1或2所述钼合金管靶材中各元素的质量分数分别称取原料，混合均匀，得到钼合金粉末；冷等静压成型：将混合后的粉末放入模具中，进行冷等静压成形，获得第一坯料；热等静压成型：将所述第一坯料进行热等静压成型，获得第二坯料；挤压成型：将所述第二坯料进行挤压成型，获得第三坯料；退火处理：将所述第三坯料进行退火处理。4.如权利要求3所述的钼合金靶材的制备方法，其特征在于，还包括：整形：将所述冷等静压成型后的所述第一坯料进行整形；包套：在所述热等静压成型前，将所述整形后的所述第一坯料放入包套中，抽真空密封；去除包套：在所述热等静压成型后，将所述第二坯料的所述包套用机加工去除；机加工：在所述退火处理前，将所述第三坯料进行机加工。5.如权利要求3所述的钼合金靶材的制备方法，其特征在于，所述混粉步骤中，所述原料包括：钼粉，纯度≥3N5，钼粉的费氏粒度范围优选为2.5～4μm；镍粉，纯度≥3N，镍粉的费氏粒度范围优选为2～3μm；钛粉，纯度≥3N，钛粉的费氏粒度范围优选为2～4μm；钨粉，纯度为3N5，钨粉的费氏粒度优选为2.0～3.0μm；铼源，为铼粉或铼酸铵，所述铼粉的纯度≥4N，所述铼粉的费氏粒度优选为2～4μm，所述铼酸铵的纯度≥4N，所述铼酸铵的费氏粒度优选为2.0～4.0μm；优选地，所述钼合金管靶材中铼元素是以钨铼合金粉末的形式加入；所述钨铼合金粉末是将原料中的全部所述钨粉与所述铼...

【专利技术属性】
技术研发人员：王广达，熊宁，弓艳飞，牛曼，杨亚杰，季鹏飞，李强，王凤权，常洋，
申请(专利权)人：安泰天龙北京钨钼科技有限公司安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：