[发明专利]钨钛合金靶材的制备方法

说明书

一种钨钛合金靶材的制备方法，包括：通过将钨钛合金粉末进行冷等静压工艺处理，然后将所述坯料放入包套并进行密封，其中所述包套与所述坯料通过耐高温棉隔离，使得在后续的工艺中所述坯料不会与所述包套发生反应，为后期出炉后从所述包套中取出所述钨钛合金靶材成品非常方便，同时，进行密封后，能够保障所述包套内没有杂质进入；通过将密封后的所述包套放入热处理炉中进行脱气工艺，使得所述坯料内部的空气完全抽出，并且使得所述坯料的分子之间间隙均匀；最后，通过将脱气后的所述包套进行热等静压工艺处理，使得所述坯料被加工成为成熟的靶材，形成的钨钛合金靶材的微观结构能够均匀有韧性且无裂缝存在，致密度能够达到100％。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种钨钛合金靶材的制备方法。

背景技术

物理气相沉积(PVD)被广泛地应用在光子、电子、信息等高端产业中，例如：集成电路、液晶显示屏、工业玻璃、照相机镜头、信息储存、船舶、化工等。PVD中使用的合金靶材则是集成电路、液晶显示器等制造过程中最重要的原材料之一。钨钛合金作为与Al、Cu、Ag、Au等布线配合被广泛用于半导体芯片中的扩散阻挡层，起到阻碍金属扩散，改善金属薄膜与基体的结合强度的作用。

随着半导体产业升级以及规模的不断扩大，高纯钨钛合金合金溅射靶材的要求及需求也越来越高，其中，钨钛合金纯度与致密度都有极高要求，微观结构均匀，无裂纹缺陷。现有技术中采用热压方法来制作钨钛合金靶材，该方法生产的钨钛合金中致密度不够，靶材中难以避免有少量空洞存在；该空洞的存在容易造成靶材在溅射时产生异常放电与小颗粒脱落，大大降低芯片良率。

因此，需要提供一种新的方法可以提高所述钨钛合金靶材的致密度，使得靶材的微观结构能够均匀且无裂缝存在。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中制备的钨钛合金靶材的致密度低，制造过程中会有杂质混入，使得靶材的微观结构不均匀。

为解决上述问题，本发明提供一种钨钛合金靶材的制备方法，包括，将钨钛合金粉进行装模后，进行冷等静压工艺处理，形成坯料；将所述坯料放入包套并进行密封；将密封后的所述包套放入热处理炉中进行脱气工艺；将脱气后的所述包套进行热等静压工艺处理。

可选的，将钨钛合金粉进行装模之前，还包括步骤：提供混粉机，所述混粉机为钛材质，将W粉与Ti放入所述混粉机中进行混粉。

可选的，将W粉与Ti放入所述混粉机中进行混粉之前，还包括步骤：给所述混粉机内通入惰性气体，所述惰性气体的压强控制在0.02Mpa-0.06Mpa。

可选的，所述混粉机内筒形状为锥形。

可选的，所述混粉机的转速控制在6r/min-15r/min。

可选的，所述冷等静压工艺中冷等压强180Mpa-200Mpa，保压时间为5min-15min。

可选的，所述脱气工艺为逐级脱气。

可选的，所述逐级脱气工艺中，使得在所述热处理炉温度逐渐升高，每升高100℃，使得所述包套内的真空度达到2.3E-3Pa。

可选的，热等静压处理过程中，将热等静压炉的温度升温至1200℃-1300℃，同时所述热等静压炉内的压强为140Mpa-200Mpa，保温保压时间3-6小时。

可选的，提供耐高温棉，在将所述坯料放入所述包套之前，还包括步骤：采用所述耐高温棉将所述坯料与所述包套隔离。

可选的，所述耐高温棉的材质为氧化铝陶瓷。

可选的，所述耐高温棉的厚度0.5mm-2mm。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：