一种金锗合金靶材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种制造半导体芯片的溅射靶材及其制造方法，由重量百分比

【技术实现步骤摘要】
一种金锗合金靶材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金锗合金材料靶材，特别是涉及含锗量
12
％的金锗
AuGe
12
合金材料靶材的制备方法
。

技术介绍

[0002]AuGe
12
合金具有极好的化学稳定性
、
低电阻
、
低电迁移性
、
易形成膜
、
与半导体基体好的附着性
、
特别是具有与化合物半导体芯片形成金属
‑
半导体
(M
‑
S)
欧姆接触的优良性能，是制备半导体芯片过程中形成欧姆接触层的重要材料；
AuGe
12
合金通常加工成规则颗粒蒸发材料或溅射靶材形状，使用真空蒸发或溅射工艺沉积在半导体芯片表面，形成欧姆接触膜，是制造半导体芯片的关键基础材料，大量应用于制造发光二极管
(LED)
，军用和民用微波通信器件，航天
、
航空用高转化率半导体化合物
(
多
p
‑
n
结
GaAs
芯片等
)
芯片太阳能电池等
。
[0003]作为蒸发材料，
AuGe
12
合金通常需要加工成规则颗粒，每粒重在
0.2
至2克之间，每次用一粒或多粒合金材料蒸镀一炉芯片；作为溅射靶材，
AuGe
12
合金通常需要加工成一定厚度方形或圆形靶材
。
根据现有的
Au
‑
Ge
二元相图
(
参考文献
1)
可知
Au
‑
Ge
形成共晶，共晶点质量分数为
12
％
Ge
，共晶温度
356℃
，在室温，
Ge
在
Au
中的固溶度
(
质量分数
)≤0.1
％
Ge
，而
Au
在
Ge
中实际不固溶
。
因此，
AuGe
12
合金在固态是由富
Au
固溶体和纯
Ge
组成的共晶体，
AuGe
12
合金很脆，很难用常规热轧和冷轧加工成材
。AuGe
12
在凝固过程中产生体积膨胀
(
与大部分金属凝固结晶体积收缩情况相反，即是合金液态比重大于固态比重
)
，因此
AuGe
12
合金很难用常规连铸设备工艺连铸出合金棒材和板材
。
[0004]在现有的技术中，国外有直径1‑4毫米长度4至6毫米
AuGe
12
合金丝段规则颗粒产品，也有各种规格方形或圆形靶材，但对其制备方法处于保密状态
。
[0005]国内由于技术原因，生产
AuGe
12
规则颗粒有两种方法，一种采用包复热轧法生产合金片材，然后剪切成一定规格的方形规则颗粒比如厚度2毫米宽度长度均为6毫米，重量约
1.5
克；另一种工艺是采用熔炼后，直接浇出颗粒
。
[0006]制备方形和圆形靶材方法，现有技术通常采用中频感应电炉真空熔炼，浇铸在石墨模具或钢模具中
(
图
1、
图
2)
，然后进行机加工成型，该方法不足之处，
1、
浇铸过程存在不可预见铸造缺陷，比如冷隔
、
夹杂等，成型后出现明显缺陷，导致靶材报废；
2、
冷却过程不可控，晶粒大小不均；
3、
方形靶或圆形靶，都必须有浇口，同时预留足够加工余量，增加投料量；
4、AuGe
12
合金在凝固过程中产生体积膨胀，为方便脱模，模具需要有一定锥度，也同样增加投料量，靶材成品率不到
50
％
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提出一种新型的金锗合金靶材及其制备的新方法
。
[0008]该方法具体工艺是，
AuGe
12
合金材料先用真空中频感应电炉进行合金化熔炼，浇铸在石墨铸模中，冷却后取出
。
用自制低真空中频感应电炉，预熔炼坯料放入相应石墨模具
(
根据靶材尺寸进行设计
)
中，在低真空氩气保护下进行熔炼，熔化后用超冷结晶器进行定向结晶冷却成型
(
图
3、
图
4)
，冷却后取出，进行机加工成型
。
[0009]本专利技术提出的
AuGe
12
合金的重量百分比为
Au88
％，
Ge12
％的成分
。
[0010]本专利技术提出了一种采用预熔炼
+
熔炼定向结晶成型
+
机加工制备脆性
AuGe
12
合金靶材工艺，用该方法制备圆形或方形靶材，圆形靶材厚度3‑6毫米，直径
50.8
毫米
(2
英寸
)
至
152.4
毫米
(6
英寸
)
，长方形靶材厚度3‑6毫米，长度
100
‑
200
毫米，宽度
50
‑
120
毫米，合金靶材纯度达到
99.999
％，杂质含量
≤0.001
％
。
该方法制备靶材纯度高，晶粒细小，大小方向一致，成品率达到
70
％以上，用作制造半导体芯片的溅射靶材
。
[0011]本专利技术的技术方案
[0012]AuGe
12
合金靶材制备方法具体如下：
AuGe
12
合金靶材制备方法具体如下：
[0013](1)
合金原料：纯度
≥99.999
％
Au、Ge
；
[0014](2)
配料：按
AuGe
12
合金名义重量百分比配料，并且补加
0.05
％的
Ge
；
[0015](3)
熔炼：用高纯石墨坩埚和铸模，在中频感应加热炉上进行真空充氩熔炼和浇铸，得到
AuGe
12
合金扁锭；
[0016](4)
铸造靶材坯料：在自制低真空中频感应电炉放入相应尺寸高纯石墨铸模，放入合金扁锭，盖上盖板，设置好相应参数后启动设备，
(
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种金锗合金靶材，其特征在于：该金锗合金成分含量中，
Ge
的重量百分比为
12
％，余量为
Au
，
Au、Ge
的纯度
≥99.999
％，金锗合金靶材尺寸为圆形靶材或长方形靶材，圆形靶材厚度3‑6毫米，直径
50.8
毫米至
152.4
毫米，长方形靶材厚度3‑6毫米，长度
100
‑
200
毫米，宽度
50
‑
120
毫米，合金靶材纯度达到
99.999
％，杂质含量
≤0.001
％
。2.
一种金锗合金靶材的制备方法，其特征在于含有以下工艺步骤：
(1)
合金原料：纯度
≥99.999
％
Au、Ge
；
(2)
配料：按
AuGe
12
合金名义重量百分比配料，并且补加
0.05
％的
Ge
；
(3)
熔炼：用高纯石墨坩埚和铸模，在中频感应加热炉上进行真空充氩熔炼和浇铸，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：王广丰，
申请(专利权)人：深圳市稀研靶材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：