[发明专利]一种镍铝合金溅射靶材及其热等静压制备方法

说明书

本发明提出一种镍铝合金溅射靶材及其热等静压制备方法，所述热等静压制备方法依靠热等静压工艺，不仅可以减少外界对靶材的氧化作用，保证镍铝合金溅射靶材的纯度，还具有工艺简单、成本较低、提高加工生产效率、便于大规模推广等优点，而且制备得到的镍铝合金溅射靶材具有致密度在99％以上、内部组织均匀、成分均匀、机加工性能优异等优点，可以用于第三代半导体用真空磁控溅射镀膜或真空多弧离子镀膜。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及合金靶材的粉末冶金材料加工技术领域，尤其涉及一种镍铝合金溅射靶材及其热等静压制备方法。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapour Deposition，PVD)指的是，在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使材料源蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，然后通过电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上形成某种特殊功能的薄膜。PVD技术半导体芯片制造业、太阳能行业、LCD制造业等多种行业的核心技术，主要方法有真空蒸镀、电弧等离子体镀、离子镀膜、分子束外延和溅射镀膜等。

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，一般被称为溅射靶材。

目前，制备溅射靶材的工艺主要有熔铸后经过塑性变形工艺以及粉末冶金工艺两种方式，其中粉末冶金工艺制备的溅射靶材具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金烧结成型工艺可以直接制备多孔、半致密或全致密材料和制品。粉末冶金烧结成型工艺分为热压烧结(Hot Pressing，HP)和热等静压(Hot Isostatic Pressing，HIP)两种方法：HP工艺是指将干燥粉料充填入模型内，然后置于真空热压炉中，在真空或者惰性条件下，从单轴方向边加压边加热，使成型和烧结同时完成；HIP工艺是指将制品放置到密闭的容器中，在一定温度和真空度下对包套内的粉末坯料进行脱气处理，保证包套内真空氛围，然后施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。粉末热等静压材料一般具有均匀的细晶粒组织，能避免铸锭的宏观偏析，提高材料的工艺性能和机械性能。HIP工艺的优点在于集热压和等静压于一身，成形温度低，产品致密，性能优良。

CN114075658A公开了一种钨镍合金溅射靶材及其热压制备方法，所述制备方法将Ni粉质量占比为44.1～49.5％的钨镍合金粉，经混粉-HP烧结即可得到钨镍合金溅射靶材，不仅可以得到致密度高、微观组织均匀、成分均匀、机加工性能优异的钨镍合金溅射靶材，致密度≥95％，更优时≥99％，满足当前高性能电致变色玻璃的应用需求，还具有工艺简单、成本较低、便于推广等优点。

CN111876737A公开了一种镍铬合金溅射靶材的制备方法，所述制备方法包括：先对镍铬合金铸锭进行致密化处理，再依次进行锻造、退火、轧制、终端退火、机加工，得到镍铬合金溅射靶材。所述制备方法针对熔炼铸造得到的镍铬合金铸锭的内部缺陷问题，在热塑性变形加工之前先进行致密化处理，有效避免了镍铬合金溅射靶材的内部缺陷问题，将成品率提高至90％以上；而且，制备得到的镍铬合金溅射靶材内部结构均匀，晶粒细小，晶粒≤50μm，符合半导体等高精端产业的质量要求。

CN114032514A公开了一种镍钛合金靶坯及其制备方法，所述制备方法包括对镍钛合金铸锭依次进行锻造、一次退火、轧制、二次退火与机加工，得到的镍钛合金靶坯具有内部结构均匀，内部无缺陷，晶粒细小等优点，晶粒大小一般≤100μm，最优时≤50μm，将成品率提高至90％以上，符合半导体领域镍钛合金靶材的使用标准。