一种CoFeB合金靶材及其制备方法技术

本申请属于靶材制备领域，公开了一种CoFeB合金靶材的制备方法，包括以下步骤，按CoFeB合金靶材中铁钴硼的配比将硼颗粒投入熔炼坩埚，随后将钴片、铁片投入熔炼坩埚内并覆盖在硼颗粒表面，盖上设备炉盖，进行抽真空、升温加热及雾化操作，待设备冷却后将收集的合金粉末过筛，得到粒径＜150um的CoFeB合金原料；将制得的CoFeB合金原料放入包套内进行热等静压烧结，将烧结后的CoFeB合金材料机加工，得到CoFeB合金靶材；通过上述操作，使得熔炼过程中硼的流失情况得到抑制，进而使得生成的CoFeB合金靶材中各组分的含量得到精准的控制。合金靶材中各组分的含量得到精准的控制。合金靶材中各组分的含量得到精准的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种CoFeB合金靶材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及靶材制备领域，尤其涉及一种CoFeB合金靶材及其制备方法。

技术介绍

[0002]我们生活在信息爆炸的时代，尤其是伴随着人工智能、云计算等技术的推动，全球数据量正在呈现出爆炸式扩展和增加。当代存储器技术主要以电子计算机为核心，基于当前计算机信息技术，根据信息存储介质和方法可分为半导体存储、磁性存储和光存储，其中磁性存储因其存储密度高，不易丢失的特点而得到广泛应用。CoFeB作为自旋电子学中非常重要的一种合金材料，它被广泛地应用于磁隧道结及磁随机存储器(MRAM)之中。
[0003]中国专利申请202211462233.4公开了一种CoFeB合金靶材。本专利技术所述CoFeB合金靶材，包括如下质量百分含量的元素组分：钴元素15
‑
35％，铁元素50
‑
60％，硼元素15
‑
30％；
[0004]并且公开了CoFeB合金靶材的制备方法，包括以下步骤：
[0005](1)配料：按所述CoFeB合金靶材中的元素组分及含量称取钴金属、铁金属和晶体硼进行配料，且称取所述晶体硼时，应当在所述CoFeB合金靶材中硼元素质量百分含量的基础上增加0.4
‑
0.8％的晶体硼，得到混合物料；
[0006](2)熔炼：在惰性气体氛围下，将所述混合物料进行熔炼，将熔炼后的熔体降温至1350
‑
1450℃，得到合金熔体；
[0007](3)雾化：将所述合金熔体进行雾化，将雾化后得到的粉体过筛，得到所述合金粉；
[0008](4)热压烧结：在模具内部依次喷涂氮化硼、覆盖钼纸，再将所述合金粉置于模具的钼纸之上进行预压；在真空条件下，将预压后的合金粉进行热压烧结，得到所述CoFeB合金靶材。
[0009]但是，在制备过程中，硼原料会有一等程度的损耗，结合该方案的实施例及对比例可见，最后制得的CoFeB合金靶材中，硼的含量相比硼原料的含量有明显下降，该方案的实施例及对比例中CoFeB合金靶材中硼的含量在反应过程中下降的范围为0.4％
‑
0.8％。
[0010]本方案需要解决的问题：如何提供一种CoFeB合金靶材的制备方法，以降低硼在制备过程中的流失。

技术实现思路

[0011]本申请的目的是提供一种CoFeB合金靶材的制备方法，该方法通过在熔炼时使用依次向坩埚内放置硼颗粒、钴片和铁片的特殊放置顺序，减少了反应过程中氧化硼的生成，同时减少了氧化硼的挥发，进而使得在熔炼过程中硼的流失得到抑制，使得生成的CoFeB合金靶材中各组分的含量得到精准的控制；
[0012]此外，本申请还提供了一种CoFeB合金靶材。
[0013]为实现上述目的，本申请公开了一种CoFeB合金靶材的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1：按CoFeB合金靶材中铁钴硼的配比将硼颗粒投入熔炼坩埚，随后将钴片、铁
片投入熔炼坩埚内并覆盖在硼颗粒表面，盖上设备炉盖，进行抽真空、升温加热及雾化操作，待设备冷却后将收集的合金粉末过筛，得到粒径＜150um的CoFeB合金原料；
[0015]步骤2：将步骤1制得的CoFeB合金原料放入包套内进行热等静压烧结，将烧结后的CoFeB合金材料机加工，得到CoFeB合金靶材；
[0016]硼颗粒的粒径为6
‑
12mm。
[0017]优选的，CoFeB合金靶材中钴元素的质量百分含量为20％
‑
30％，铁元素的质量百分含量为60％
‑
75％，硼元素的质量百分含量为3％
‑
8％。
[0018]优选的，CoFeB合金靶材中钴元素的质量百分含量为22％
‑
26％，铁元素的质量百分含量为68％
‑
72％，硼元素的质量百分含量为5％
‑
8％。
[0019]优选的，步骤1具体为：
[0020]按CoFeB合金靶材中铁钴硼的配比将硼颗粒投入熔炼坩埚内，随后将钴片、铁片投入熔炼坩埚内并覆盖在硼颗粒表面，在气压为2
‑
5KPa的氮气气氛内将硼源、铁源、钴源加热熔化，熔炼温度为1450
‑
1550℃，随后将其转移至温度为1350
‑
1400℃的保温坩埚内雾化，雾化压力为20
‑
30Bar，待CoFeB合金熔体全部雾化完成，且熔炼坩埚及保温坩埚冷却至200℃以下，收集所得的CoFeB合金粉末过100目筛，得到粒径＜150um的CoFeB合金原料。
[0021]优选的，步骤2具体为：
[0022]将包套内壁铺垫陶瓷纤维纸，将步骤1制得的CoFeB合金原料分层放入包套内，且每层CoFeB合金原料间垫有依次布置的陶瓷纤维纸、垫板、陶瓷纤维纸，对装料后的包套进行升温除气，除气温度为450
‑
550℃，待包套内的真空度＜4*10
‑3Pa后，封闭包套；
[0023]将封闭后的包套在850
‑
950℃、130
‑
160MPa的条件下热等静压3
‑
5小时，去除包套得到合金锭材；
[0024]将合金锭材机加工得到合金靶材。
[0025]优选的，硼颗粒的粒径为6
‑
12mm。
[0026]优选的，硼颗粒的纯度为3N
‑
3N5，钴片的纯度为3N
‑
3N5，铁片的纯度为3N
‑
4N。
[0027]此外，还公开了一种CoFeB合金靶材，采用上述的CoFeB合金靶材的制备方法制备。
[0028]优选的，合金靶材内钴、铁、硼元素含量与合金原料中钴、铁、硼元素含量的差值小于0.2％。
[0029]本申请的有益效果是：本申请通过在熔炼时使用依次向坩埚内放置硼颗粒、钴片和铁片的特殊放置顺序，减少了反应过程中氧化硼的生成，同时减少了氧化硼的挥发，进而使得在熔炼过程中硼的流失得到抑制，使得生成的CoFeB合金靶材中各组分的含量得到精准的控制。
附图说明
[0030]图1为实施例1中合金锭材的示意图；
[0031]图2为实施例1中合金靶材的示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术进行清楚、完整的描述，在本专利技术的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0033]实施例1
[0034]步骤1：按Co：24.5wt％，Fe：69.3wt％，B：6.2wt％的配比称取纯度为3N的Co片，纯度为3N5的Fe片及纯度为3N的、粒径为8mm的B颗粒，按B、Fe、Co顺序分别投入雾化设备的熔炼坩埚，抽真空至20Pa以下，再充氮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CoFeB合金靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：按CoFeB合金靶材中铁钴硼的配比将硼颗粒投入熔炼坩埚，随后将钴片、铁片投入熔炼坩埚内并覆盖在硼颗粒表面，将装有硼源、铁源、钴源的熔炼坩埚升温加热、雾化、过筛，得到粒径＜150um的CoFeB合金原料；步骤2：将步骤1制得的CoFeB合金原料放入包套内进行热等静压烧结，将烧结后的CoFeB合金材料机加工，得到CoFeB合金靶材；所述硼颗粒的粒径为6
‑
12mm。2.根据权利要求1所述的CoFeB合金靶材的制备方法，其特征在于，所述CoFeB合金靶材中钴元素的质量百分含量为20％
‑
30％，铁元素的质量百分含量为60％
‑
75％，硼元素的质量百分含量为3％
‑
8％。3.根据权利要求2所述的CoFeB合金靶材的制备方法，其特征在于，所述CoFeB合金靶材中钴元素的质量百分含量为22％
‑
26％，铁元素的质量百分含量为68％
‑
72％，硼元素的质量百分含量为5％
‑
8％。4.根据权利要求1所述的CoFeB合金靶材的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体为：将CoFeB合金靶材中铁钴硼的配比将硼颗粒投入熔炼坩埚内，随后将钴片、铁片投入熔炼坩埚内并覆盖在硼颗粒表面，在气压为2
‑
5KPa的氮气气氛内将硼源、铁源、钴源加热熔化，熔炼温度为1450
‑
1550℃，随后将其转移至温...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧海玲，马国成，童培云，张壮壮，
申请(专利权)人：先导薄膜材料安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：