[发明专利]钨钛靶材坯料的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种钨钛靶材坯料的制作方法。

背景技术

真空溅镀是稀薄气体在异常辉光放电条件下产生的等离子体在电场作用下，对靶材表面进行轰击，将靶材表面的分子、原子、离子以及电子等溅射出来，被溅射的粒子带有一定的动能，沿一定方向射向基体表面形成镀层。

在真空溅镀过程中经常会使用到钨钛靶材坯料。早期的钨钛靶材坯料是通过熔铸法获得的，然而，由于钨的熔点与钛的熔点相差很大，分别为3400℃、1660℃，且两者比重也相差很大，分别为19.35克/每立方厘米、4.5克/每立方厘米，因此，在进行熔铸时，温度难以控制，且钨钛在熔化后，会形成固溶体，容易发生偏析现象，导致形成的钨钛靶材成分不均匀。为了克服这个问题，行业内出现了采用粉末冶金的方法实现加工钨钛靶材坯料，该粉末冶金工艺是通过制取金属粉末(添加或不添加非金属粉末)，实施成形和烧结，制成材料或制品的加工方法。粉末冶金由于其具有独特的机械、物理性能，而这些性能可以实现传统的熔铸方法无法制成的多孔、半致密或全致密的材料和制品。

在具体的粉末冶金过程中，一般通过将准备好的粉末装在特质模具中，然后置于真空热压炉中，先用一定压力将粉末压实，然后抽真空到设定值，接着边升温边加压，直至压力和温度均达到设定值，保温保压一段时间后随炉冷却，出炉。上述过程也称热压(Hot Pressing，HP)。该热压的原理为：高温下粉末的晶格与晶界会进行扩散以及一定程度的塑性流动。

然而，在实现热压过程中，需要根据钨钛靶材坯料的尺寸设计相配套的模具，此模具比较昂贵且较易损耗，此外，采用该法加工的钨钛靶材坯料的内部组织结构的均匀性无法满足要求越来越高的溅射工艺。

有鉴于此，实有必要提出一种新的钨钛靶材坯料的制作方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明解决的问题是提出一种新的钨钛靶材坯料的制作方法，以解决现有的实现热压过程中，由于需要根据钨钛靶材坯料的尺寸设计相配套的模具，而该模具比较昂贵且较易损耗，以及采用该法加工的钨钛靶材坯料的内部组织结构的均匀性无法满足要求越来越高的溅射工艺的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种钨钛靶材坯料的制作方法，包括：

提供钨钛粉末；

将钨钛粉末放置入真空包套并抽真空；

采用热等静压工艺进行烧结成型；

完成烧结成型后，进行冷却并拆除真空包套取出钨钛靶材坯料。

可选地，将钨钛粉末放置入真空包套后，还进行封死所述包套，预留所述包套上的脱气管的步骤，所述抽真空步骤是通过所述脱气管完成的。

可选地，所述抽真空步骤中的真空度至少达到2×10^-3Pa。

可选地，所述抽真空步骤中的真空度至少达到2×10^-3Pa后，还进行对所述真空包套加热的步骤。

可选地，所述加热步骤进行至温度达250℃～500℃后，进行保温步骤，所述加热及保温过程中，持续抽真空使真空包套内的真空度至少为2×10^-3Pa，之后进行所述烧结成型步骤。

可选地，所述保温过程持续时间为3-4小时。

可选地，所述热等静压工艺具体参数为：温度800℃～1400℃，环境压强150Mpa～200Mpa，并在此温度压强下保温3小时～6小时，之后冷却4小时～6小时至600℃。

可选地，所述真空包套采用厚度为1.0mm～2.0mm的低碳钢焊接成型。

可选地，所述烧结成型步骤中，所述真空包套的真空度至少为2×10^-3Pa，且处于被封闭状态。

可选地，所述将钨钛粉末放置入真空包套后，对钨钛粉末进行冷压处理，之后进行封死所述包套步骤。

可选地，所述钨钛粉末的纯度至少为99.9％。

可选地，所述钨钛粉末的纯度至少为99.9％，所述钨钛靶材坯料的致密度至少为99％。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用真空包套密封钨钛粉末；之后采用热等静压工艺进行烧结成型；完成烧结成型后，进行冷却并拆除真空包套取出钨钛靶材坯料，上述方法形成钨钛靶材坯料过程中，避免了使用模具，同时，形成的钨钛靶材坯料的致密度、内部组织结构的均匀性优于采用热压形成的钨钛靶材坯料的致密度、内部组织结构的均匀性。

附图说明

图1是本发明提供的钨钛靶材坯料的制作方法的流程图。

具体实施方式