[发明专利]铝硅靶材的制作方法

说明书

本发明涉及一种铝硅靶材的制作方法，包括提供AlSi铸锭步骤，拔长步骤，拔长步骤采用冷拔作业，冷拔作业中的锻造比，1≤X1＜2；一次墩粗步骤，控制锻造比为2≤X2＜3，且一次墩粗采用冷镦作业；中间热处理步骤，将产品保持在第一预设温度范围内，保温第一预设时间后，迅速置于冷水中；二次墩粗步骤，控制锻造比为2≤X3＜3，二次墩粗也采用冷镦作业；预热处理步骤；压延步骤，对产品进行多道次压延，并且随着压延道次的增加，压下量减少；退火热处理工艺步骤，在退火温度范围内，保温第三时间，进行水冷处理，形成最终靶材产品。本发明通过合理控制锻造比及冷却方式采用水冷，来降低Si元素析出，从而保证靶材的微观组织及加工性能。

技术领域

本发明涉及一种铝硅靶材的制作方法。

背景技术

由于铝具有电阻率低（室温为2.7uΩ）、易沉积、易刻蚀等特点、且工艺成熟，因此主要用作互联材料广泛应用于集成电路、分立器件以及新型显示等电子信息领域。但纯铝工艺中，由于铝硅固态互溶而产生铝尖峰、应力迁移（SM）以及电迁移（EM）等问题，最终导致器件失效和产出率下降。早期，为了解决上述问题，在铝薄膜外层再制备Ta、Ti、Mo等阻挡层薄膜，使得铝薄膜不与硅基片直接接触，但Ta等材料成本高昂。随着科技的进步，大量的实验表明，在铝中添加合金元素同样可以解决上述问题，比如添加适量的Si、Cu等，形成AlSi、AlCu等合金，其中AlSi合金发展成最常见的导电互联材料。

在通常的Al合金靶材制造过程中，都要通过一系列的锻造、压延等工序。锻造的目的是，使铸锭内部孔隙压合，铸态树枝晶被打碎，使锻件的纵向和横向力学性能均得到明显提高。而在AlSi靶材的制造过程中，合理选择锻造比在控制Si的析出上也尤为重要。如果锻造比过大，则随着锻造比的增大，形成明显的纤维组织，使横向力学性能的塑性指标急剧下降，导致锻件各向异性，开裂，缩孔等缺陷则随之产生，而Si容易在缺陷处形核长大，形成析出相，成为硬点，降低加工性能，最终对靶材的微观组织及加工性能产生恶劣的影响。如果锻造比过小，则原始铸锭的粗大晶粒不能被完全打破，会导致最终产品的微观组织粗大，晶粒尺寸超出规格，继而影响到后续的成膜质量。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种减少Si元素析出，保证靶材微观组织及机械性能的铝硅靶材的制作方法。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种铝硅靶材的制作方法，包括提供AlSi铸锭步骤，还包括拔长步骤，所述拔长步骤采用冷拔作业，所述冷拔作业中的锻造比为X1，1≤X12；一次墩粗步骤，所述一次墩粗步骤采用冷墩作业，控制锻造比为X2，且2≤X23；中间热处理步骤，将产品保持在第一预设温度范围内，保温第一预设时间，迅速置于冷水中；二次墩粗步骤，所述二次墩粗步骤也采用冷墩作业，控制锻造比为X3,且 2≤X33；预热处理步骤，在低于AlSi铸锭的再结晶温度下，在第二预热处理温度范围内，保温第二预设时间；压延步骤，对产品进行多道次压延，所述压延每道次压下量的范围在0.5-2.5mm之内，并且随着压延道次的增加，压下量减少；退火热处理工艺步骤，在退火温度范围内，保温第三时间，进行水冷处理，形成最终靶材产品。

本发明铝硅靶材的制作方法的有益效果是，本申请控制拔长步骤、一次墩粗步骤、二次墩粗步骤的锻造比，达到防止AlSi铸锭开裂、避免形成缺陷，使得硅不易在缺陷处形核长大，形成析出相；以及在拔长步骤、中间热处理步骤、退火热处理工艺步骤中采用水冷冷却，用以防止AlSi固溶体中的Si析出，进而保证了靶材的机械性能以及后续的成膜质量。

优选地，所述第一预设温度范围在350℃-500℃，所述第一预设时间为50-80min。

优选地，所述第二预热处理温度范围为100℃-200℃，所述第二预设时间为50min-120min。

优选地，所述退火热处理工艺步骤中，所述退火温度范围为400-500℃，保温时间设置为50-80min。

优选地，所述压延采用四辊轧机，压力范围在1000-1500t之间。