[发明专利]一种钼平面靶材的制造方法

说明书

本发明公开了一种钼平面靶材的制造方法。该方法以钼粉为原料，依次包括装粉步骤、冷等静压步骤、烧结步骤、热等静压步骤。其具有工艺简单，工艺路程短，质量易于控制，生产成本低，靶材纯度高，气体含量低，组织均匀、晶粒细小的优点。

技术领域

本发明属于难熔金属冶金制备领域，特别涉及一种钼平面靶材的制造方法，其特别适于磁控溅射用。

背景技术

平板型显示设备的响应时间快，功耗低，清晰、明亮、可移动、耐用成为发展平板显示工艺的主要推动力。钼使用在液晶显示屏的元器件中，可使液晶显示屏在亮度、对比度、色彩以及寿命方面的性能大大提升，并且用钼的液晶平板显示和触摸屏环保性能强，体积小，省电，在欧、美、等国家的LCD显示器生产链中，钼已经逐步替代传统材料镍、铬等的应用。在超大型集成电路中钼用作金属氧化物半导体栅极，把集成电路安装在钼上可以消除“双金属效应”。

钼作为平板显示和集成电路膜层中非常重要的一层，用量非常大。传统的粉末冶金方法作出的钼平面不能满足靶材的要求，而变形法制作的靶材材料利用率非常低，成本非常高，所以开发一种低成本，短流程，高材料利用率的钼平面靶材十分迫切。

目前，制造钼平面靶材的方法有两种，粉末烧结法和变形法：

(1)粉末烧结法：目前粉末烧结法有两种，一种是采用一定粒度的钼粉，经混粉，装粉，冷等静压成型，烧结，再经机械加工制成成品。该方法的优点是工艺流程短，易于控制；该方法的缺点是产品密度低，孔隙率高。另外一种如公开号CN103140600A，采用混合钼粉，装到加压容器中，进行加压烧结，得到低氧含量的钼靶材，氧含量能降到300ppm以下，85ppm以上，由于没有进行氢气还原，氧含量较高，较高的氧含量会造成靶材溅射时中毒；且密度低于10.19g/cm³。

(2)变形法：如公开号CN102392222A中所采用的方法：钼粉分析，选粉，配粉，装模；压制，烧结，轧制，退火，铣宽度，线切割端面及倒，磨床加工，得到成品靶材；公开号CN102127741A中，采用了大功率电子束熔炼提纯烧结钼锭，再经锻造，热轧，热处理，机械加工得到成品靶材；公开号CN103132033A，采用压制，低温烧结，高温烧结，热轧，机械加工,得到成品靶材；公开号CN101792897A，低温下采用高纯氢气一次还原，1950～2000℃下氢气烧结，1400～1450℃热锻，1350～1400℃热轧，最后机械加工到规定规格，得到纯度大于99.97％，密度大于10.18g/cm³，杂质氧小于等于40ppm的成品靶材。公开号CN102922225A，其钼坯经热挤压，加热锻造和加热轧之后矫平，再根据成品尺寸下料，得到平均晶粒120～160μm的靶材。这些方法的优点是可生产出符合尺寸要求的钼平面靶，密度达到99％以上。这些方法的缺点是工艺流程长，电子束熔炼时会有能源和材料损耗，晶粒粗大，锻造和热挤压时容易开裂；由于钼是体心立方结构，塑性较差，锻造和轧制时容易开裂；材料利用率低，在70％以下，产生大量废料，成本很高，造成大量的材料浪费，给环境造成污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钼平面靶材的制造方法，该方法工艺简单，工艺路程短，质量易于控制，生产成本低，靶材纯度高，气体含量低，组织均匀、晶粒细小，其靶材特别适合于磁控溅射用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钼平面靶材的制造方法，该制造方法以钼粉为原料，依次包括：

装粉步骤，将钼粉装入预先制作好的模具中；

冷等静压步骤，将装好钼粉的模具放入冷等静压机中进行冷等静压处理，卸压脱模后获得冷等静压锭坯；

烧结步骤，将所述冷等静压锭坯放入烧结炉进行烧结处理，烧结后随炉冷却得到烧结后锭坯；和

热等静压步骤，将所述烧结锭坯直接放入热等静压机中进行热等静压处理。