[发明专利]一种钽钼合金靶材及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种钽钼合金靶材及其制备方法与应用，先采用分批次混合的方式，将第一钽粉和钼粉进行第一混合，并均分得到两份第一混合粉；将每份第一混合粉分别与第二钽粉进行第二混合，并均分得到四份第二混合粉；将每份第二混合粉分别与第三钽粉进行第三混合，得到四份第三混合粉，从而提高钽粉和钼粉的混合均匀程度；再结合电子束真空熔炼、第一锻造、第一热处理、第二锻造、第二热处理、轧制和第三热处理，提高钽钼合金靶材内部组织结构的均匀度；且所述制备方法操作简单，易于工业化。

技术领域

本发明属于靶材制备技术领域，尤其涉及一种钽钼合金靶材及其制备方法与应用。

背景技术

溅射是制备薄膜材料的主要技术之一，它利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度能的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面，被轰击的固体是制备溅射法沉积薄膜的原材料，一般被称为靶材。

靶材是制造半导体芯片所必需的一种极其重要的关键材料，靶材产品内部组织结构有严格要求，严重影响溅射速率和沉积薄膜的均匀性。

钽作为一种典型的金属材料，其富有延展性，且膨胀系数小，具有极高的抗腐蚀性和韧性。钽靶材是一种比较典型的金属靶材，由于钽靶材的抗腐蚀性能好，电磁屏蔽性能好，并可以作为能源材料使用等重要的特性，故被广泛地应用各个领域。同时，钼金属溅射薄膜由于具有低电阻率、较强的热稳定性、较好的耐腐蚀性以及良好的环保性能，使得这种薄膜在太阳能电池、平板显示器、半导体集成电路等领域。

目前制备钼钽合金靶材的技术主要为粉末冶金法，主要工艺步骤为混料、压制成型、烧结。实际生产中，由于钼钽合金属于置换固溶体合金，烧结致密难，采用普通粉末冶金工艺生产的钼钽合金靶材致密度小，相对密度远低于溅射靶材的使用要求，因此采用传统的粉末冶金法生产钼钽合金溅射靶材难以满足下游产业需求。

CN110538993A提供一种高致密度钼钽合金溅射靶材的制备工艺，该工艺包括如下步骤：S1、钽粉氢化处理；S2、原料混合；S3、胶套装粉作业；S4、冷等静压作业：升压至一定压力后，保压一段时间，然后泄压，最后将压制坯从胶套取出；S5、真空烧结；S6、热轧作业：对钼钽合金进行金属包套轧制，热轧后退火去除应力；S7、进行磨削等机加工作业，得到最终所需产品尺寸。

CN114318101A提供了一种高致密、细晶粒钼钽合金及其制备方法，制备方法包括：(1)混粉：将钼粉和钽粉经过；(2)球磨；(3)成型；(4)烧结：烧结温度为1400～1600℃，保温时间5-20min，烧结压力为30～40MPa，升温速率为80～120℃/min，真空度为10～30Pa，保压随炉冷却；(5)烧结后处理：打磨、抛光处理，得到钼钽合金。

然而，上述靶材的制备方法中，容易出现内部组织不均匀，镀膜不均匀等问题，而且，粉末的混合方法较为单一，容易出现粉末混合均匀程度不足的情况，因此，有必要提供一种新的钽钼合金靶材的制备方法，以提高靶材的均匀性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种钽钼合金靶材及其制备方法与应用，先采用分批次混合的方式，提高钽粉和钼粉的混合均匀程度；再结合电子束真空熔炼、第一锻造、第一热处理、第二锻造、第二热处理、轧制和第三热处理，提高钽钼合金靶材内部组织结构的均匀度；且所述制备方法操作简单，易于工业化。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种钽钼合金靶材的制备方法，所述钽钼合金靶材的制备方法包括如下步骤：

(1)将第一钽粉和钼粉进行第一混合，并均分得到两份第一混合粉；

将每份第一混合粉分别与第二钽粉进行第二混合，并均分得到四份第二混合粉；

将每份第二混合粉分别与第三钽粉进行第三混合，得到四份第三混合粉；