一种超高纯CuAl合金及其制备方法与用途技术

本发明专利技术涉及一种超高纯CuAl合金及其制备方法与用途，所述超高纯CuAl合金由超高纯电解Cu和超高纯Cu

【技术实现步骤摘要】
一种超高纯CuAl合金及其制备方法与用途


[0001]本专利技术属于合金制备
，尤其涉及一种超高纯CuAl合金及其制备方法与用途。

技术介绍

[0002]随着超大规模集成电路的飞速发展，半导体用芯片尺寸已经缩小到纳米级别，金属互连线的RC延迟和电迁移现象成为影响芯片性能的主要因素，传统的铝及铝合金互连线已经不能够满足超大规模集成电路工艺制程的需求。与铝相比，铜具有更高的抗电迁移能力和更高的电导率，尤其是超高纯铜(纯度≥6N),对于降低芯片互连线电阻、提高其运算速度具有重要意义。因此，CuA1合金是目前最常见的导电互连材料。
[0003]常用的CuAl合金靶材在布线时作为阻挡层，一方面可以提高导线铜与基底SiO2的润湿性，另一方面可以缓解导线铜中的Cu原子向基底SiO2扩散，降低半导体芯片导电性的损耗。CN113667860A公开了一种超高纯铜铝铸锭及其制备方法和用途，所述超高纯铜铝铸锭的制备方法包括以下步骤：(1)铝锭切块后，依次经表面处理和真空包装，得到超高纯铜铝铸锭用铝块；(2)铜原料真空熔化后，加入至少两个所述超高纯铜铝铸锭用铝块后，晃动摇匀，得到超高纯铜铝铸锭熔体；(3)将所述超高纯铜铝铸锭溶体浇铸，冷却，得到所述超高纯铜铝铸锭。所述超高纯铜铝铸锭的纯度高且铝质量含量不均匀值小。
[0004]CN104593740A公开了一种铜铝合金靶坯的制备方法，所述铜铝合金锭的制备方法包括：将重量百分比纯度99.999％金属铝和99.9999％金属铜形成合金配料，其中铝按重量百分比计为0.127％～0.212％，进行熔炼、精炼后得到金属液，精炼时间为1min～3min，将金属液浇入预热温度为1150℃～1220℃的铸模内，以0.06
‑
0.2mm/s的速度使金属液进行凝固成型，得到铜铝合金锭。所述方法制备出的铜铝合金靶坯纯度高，杂质含量低。
[0005]然而，上述方法均由于纯铜(熔点1083℃)与纯铝(熔点660℃)的熔点相差较大，导致熔炼过程中铝元素极其容易烧损导致合金成分不符合要求。因此，亟需开发一种CuAl合金的制备方法，可以避免由于Al元素烧损导致CuAl合金成分不符合要求的问题

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超高纯CuAl合金及其制备方法与用途，所述制备方法有效减少了合金元素Al的烧损及偏析，工艺流程简单，操作方便，具有良好的工业化应用前景。
[0007]为达到上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种超高纯CuAl合金，所述超高纯CuAl合金由超高纯电解Cu和超高纯Cu
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xAl中间合金组成，其中5at％≤x≤15at％。
[0009]本专利技术中，所述5at％≤x≤15at％，例如可以是5at％、6at％、7at％、8at％、9at％、10at％、11at％、12at％、13at％、14at％或15at％等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为10at％≤x≤13at％。
[0010]本专利技术所述超高纯Cu
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xAl中间合金中Al元素可以全部固溶在Cu的基体中形成Cu的固溶体，所得Cu
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xAl(5at％≤x≤15at％)中间合金的熔点与高纯电解Cu的熔点差异较小，可以有效避免由于Al元素烧损导致合金成分不符合要求的问题，可用于集成电路芯片布线所需的超高纯CuAl靶材，能够大幅度改善芯片薄膜的电导率均匀性能。
[0011]作为本专利技术优选的技术方案，所述超高纯CuAl合金中Al含量为0.05～1wt％，余量为Cu。
[0012]本专利技术中，所述Al含量为0.05wt％～1wt％，例如可以是0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0013]优选地，所述超高纯CuAl合金的纯度≥6N，例如可以是6N1、6N2、6N3、6N4、6N5、6N7、6N8、6N9或7N等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0014]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的超高纯CuAl合金的制备方法，所述制备方法包括：将超高纯电解Cu和超高纯Cu
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xAl中间合金放置在真空感应熔炼炉的坩埚中，进行熔炼、垂直拉锭后，得到超高纯CuAl合金。
[0015]本专利技术根据合金成分配比计算超高纯电解Cu以及Cu
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xAl中间合金的投料，然后对其进行真空感应熔炼，得到超高纯CuAl合金铸锭，有效减少了合金元素Al的烧损及偏析。
[0016]本专利技术所述真空感应熔炼炉通过坩埚底部的拉锭方式获得成分均匀的高质量合金，且设备成本低、操作简便。
[0017]作为本专利技术优选的技术方案，所述超高纯电解Cu的纯度≥6N，例如可以是6N1、6N2、6N3、6N4、6N5、6N7、6N8、6N9或7N等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述超高纯Cu
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xAl中间合金的纯度≥6N，例如可以是6N1、6N2、6N3、6N4、6N5、6N7、6N8、6N9或7N等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，所述坩埚的纯度≥5N，例如可以是5N1、5N2、5N3、5N4、5N5、5N7、5N8、5N9或6N等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，所述坩埚包括石墨坩埚。
[0021]作为本专利技术优选的技术方案，所述真空感应熔炼炉的真空度为1
×
10
‑4Pa～1
×
10
‑3Pa，例如可以是1
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10
‑4Pa、3
×
10
‑4Pa、5
×
10
‑4Pa、7
×
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‑4Pa、9
×
10
‑4Pa或1
×
10
‑3Pa等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述熔炼的温度为1150℃～1300℃，例如可以是1150℃、1170℃、1200℃、1220℃、1240℃、1260℃、1280℃或1300℃等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1150℃～1200℃。
[0023]优选地，所述熔炼的保温时间为20min～30min，例如可以是20min、22min、24min、26min、28min或30min等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，所述垂直拉锭的速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高纯CuAl合金，其特征在于，所述超高纯CuAl合金由超高纯电解Cu和超高纯Cu
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xAl中间合金组成，其中5at％≤x≤15at％。2.根据权利要求1所述的超高纯CuAl合金，其特征在于，所述超高纯CuAl合金中Al含量为0.05wt％～1wt％，余量为Cu；优选地，所述超高纯CuAl合金的纯度≥6N。3.一种根据权利要求1或2所述的超高纯CuAl合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将超高纯电解Cu和超高纯Cu
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xAl中间合金放置在真空感应熔炼炉的坩埚中，进行熔炼、垂直拉锭后，得到超高纯CuAl合金。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述超高纯电解Cu的纯度≥6N；优选地，所述超高纯Cu
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xAl中间合金的纯度≥6N。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述坩埚的纯度≥5N；优选地，所述坩埚包括石墨坩埚。6.根据权利要求3
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5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述真空感应熔炼炉的真空度为1
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‑4Pa～1
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10
‑3Pa；优选地，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，慕二龙，汪焱斌，周友平，廖培君，
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：