[发明专利]一种含硅合金靶材及其制备方法

说明书

本发明属于粉末冶金材料制备技术领域，提供一种含硅合金靶材及其制备方法。其靶材成分中硅含量为0<Si(at％)≤80％。本发明采用纯度为99.5％～99.95％的铬粉与纯度为99.9％～99.999％的纯硅粉机械合金化混合，或采用铬粉与CrSi合金粉末混合制备合金粉末，将合金粉末冷等静压后装填入包套内，经在加热状态下抽真空脱气并封焊之后进行热等静压处理、机加工等工序，获得致密度高、显微组织均匀的CrSi靶材。本发明制备的CrSi靶材，可用于电子、半导体、集成电路、防腐蚀、高耐磨性等镀膜领域，制备具有低TCR高稳定性、高方阻的电阻薄膜，以及具有良好耐腐蚀性能、高硬度及良好耐磨性能的涂层。

技术领域

本发明涉及粉末冶金材料制备技术领域，特别涉及一种含硅合金靶材及其制备方法。

背景技术

靶材是表面镀膜技术中的关键材料，靶材性能的优劣直接影响薄膜性能的好坏，而靶材的性能主要由靶材生产工艺决定。目前靶材生产方法主要有熔炼法和粉末冶金法。熔炼工艺能生产多数金属靶材，但少数靶材由于合金成分熔点差距太大、靶材要求严格控制晶粒尺寸等因素而只能采用粉末冶金工艺制备。

混合集成电路在电子元件材料中的应用愈来愈广泛，对薄膜电子材料的要求也更加严格。混合集成电路一般要求薄膜电阻材料方电阻范围大、电阻温度系数小、与基片的附着力强、性能稳定可靠并便于成膜，能承受高温热处理和高的功耗及使用温度范围宽等特点。CrSi薄膜电阻具有方阻大、稳定性好、电阻温度系数小等优点，使其在薄膜混合集成电路中得到广泛应用。但用传统蒸发工艺制作CrSi电阻，不论是电阻热蒸发还是电子束蒸发，都存在长期稳定性和可靠性不高的缺点。因此，研究用溅射工艺制作CrSi电阻具有重要的现实意义和应用价值。

热等静压技术是利用高温及高压，使一个密封的容器内材料致密化的一种工艺。由于该技术是以高压惰性气体为工作介质，在工件表面均匀施压，对工件任意表面产生相同的作用，可提高材料内部密度均匀性。由于制备材料上的优越性，热等静压广泛应用于消除铸件缺陷，粉末冶金致密化等过程。

由于铬硅化合物脆性极大，CrSi合金靶材的制备工艺相对复杂。成炳勋在《连续溅射铬硅薄膜》中列举了铬硅合金靶的三种制备方法：烧成法、热压法和铸造法。但烧成法和热压法得到的CrSi制品致密性很难达到靶材要求，铸造法存在熔化炉易受腐蚀而使靶材受杂质污染，使纯度降低的缺点。周勤等在《国外铬硅溅射靶材进展》中综述了德国及日本专利采用特殊熔炼工艺生产铬硅合金靶材的工艺。避开国外专利，寻求制备高性能的铬硅合金靶材的工艺，是国内靶材供应商和薄膜集成电路开发者亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种致密性好，无内部缺陷，组织均匀，晶粒细小，规格尺寸大的铬硅合金靶材。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种含硅合金靶材，按原子百分比由以下成分组成：硅大于0小于等于 80％，其余为铬。

进一步地，按原子百分比由以下成分组成：铬20％～50％，硅50％～80％；优选铬20％，硅80％。

进一步地，所述含硅合金靶材的相对密度不低于99％。

本发明的目的是通过以下另一技术方案实现的：

所述含硅合金靶材的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，预合金粉末制备；

步骤二，对所述预合金粉末进行冷等静压处理，得到冷等静压压坯，并装入包套内；

步骤三，对装入所述冷等静压压坯的包套进行脱气处理，得到脱气后的锭坯；

步骤四，对所述脱气后的锭坯进行热等静压处理，得到压制后的锭坯，再去除包套得到压制后的坯料；

步骤五，对所述压制后的坯料进行机加工处理，得到所述含硅合金靶材。