[发明专利]一种铝钪合金靶材及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种铝钪合金靶材及其制备方法和应用。所述方法将铝粉、钪粉和粘结剂进行混合，造粒后经过真空烧结步骤，再打碎，得到50～150μm的混合粉末，并以此粉末为原料进行冷等静压处理、预烧和热等静压处理，最后加工得到铝钪合金靶材。该方法对于合金粉末的粒径、以及铝粉和钪粉的比例均没有过多的限制，通过预先加入粘结剂，避免了在烧结过程中金属粉末的氧化，并且以混合粉末的形式进行烧结，减少了烧结过程中可能因为粘结剂的分解造成的内部缺陷，得到的铝钪合金靶材内含氧量少、内部缺陷少、晶粒更细小、致密度高、组织更均匀、纯度高，可用于更高要求的电器元件的制备。

技术领域

本发明涉及磁控溅射靶材制造技术领域，具体而言，涉及一种铝钪合金靶材及其制备方法和应用。

背景技术

薄膜材料是电子器件制造的关键支撑，其中铝薄膜由于具有电阻率较低、易沉积、易刻蚀、工艺成熟等优点，成为集成电路、分立器件、液晶显示等领域的关键材料。铝钪靶材具有很好的耐腐蚀性、优异的抗辐射能力、较低的电阻率、有效降低短路情形、热稳定性较好、薄膜热处理前后凸起物少以及综合性能不随热处理温度变化而剧烈变化等优点，能够满足基板电极层、大规模集成电路配线材料镀膜及使用的要求。

现有技术中，可以直接将金属钪加到铝合金中，通过浇铸获得铝钪合金，然后制备得到铝钪合金靶材。该方法制备得到的铝钪合金中的钪含量范围为0.1～15％，且得到的靶材成分均匀化难以实现，钪分布也不均匀。

随时电子元件等相关领域的高速发展，合金中钪含量越高，越有利于提高镀膜的质量。但是，合金熔炼的难度也越大，特别是钪的质量百分比超过45％后，由于Al₂Sc、AlSc、AlSc₂等脆性析出相的存在，合金偏析严重且靶材后续成型困难。

为提高铝钪合金中钪的含量，现有技术也采用粉末冶金法，将钪粉和铝粉直接混合、压制、烧结成靶材。该方法制备的铝钪合金靶材较均匀，钪含量可选范围较大，但是靶材的氧含量高，致密度低，对靶材溅射过程及成膜质量产生许多不利的影响，例如影响成膜均匀性。

另外，为解决上述问题，现有技术也采用纳米级的铝粉和钪粉，钪粉成本较高，纳米级的粉末在混合过程中也极易团聚，由于单质铝粉和钪粉的活性都很高，混合过程中不易处理，也极易氧化，造成靶材质量的降低。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种铝钪合金靶材的制备方法，该方法将铝粉、钪粉和粘结剂进行混合，造粒后经过真空烧结步骤，再打碎，得到50～150μm的混合粉末，并以此粉末为原料进行冷等静压处理、预烧和热等静压处理，最后加工得到铝钪合金靶材。该方法对于合金粉末的粒径、以及铝粉和钪粉的比例均没有过多的限制，通过预先加入粘结剂，避免了在烧结过程中金属粉末的氧化，并且以混合粉末的形式进行烧结，减少了烧结过程中可能因为粘结剂的分解造成的内部缺陷，得到的铝钪合金靶材内含氧量少、内部缺陷少、晶粒更细小、致密度高、组织更均匀、纯度高。

本发明的第二目的在于提供如上所述的铝钪合金靶材的制备方法所制备的铝钪合金靶材，该靶材的纯度≥99.9％，致密度＞99.0％。

本发明的第三目的在于提供如上所述铝钪合金靶材在制备电子器件中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明所提供的一种铝钪合金靶材的制备方法，包括以下步骤：

(a)、将铝粉、钪粉和粘结剂进行湿法研磨，得到混合浆料；

(b)、将所述混合浆料进行造粒，真空烧结后进行破碎和筛分，得到粒度为50～150μm的混合粉末；

(c)、将所述混合粉末进行冷等静压处理得到坯体；