一種鉭釕合金靶材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉭釕合金靶材的制備方法，包括依次進(jìn)行的步驟如下：將氫化鉭粉和釕粉混合成混合粉末，將混合粉末裝入包套容器中，然后將包套容器封焊，并在包套容器上焊接一個(gè)出氣管；將包套容器加熱進(jìn)行脫氫；通過出氣管對(duì)包套容器抽真空，然后將出氣管焊死；然后進(jìn)行熱等靜壓處理；經(jīng)熱等靜壓處理后去除包套容器，獲得高純鉭釕合金鈀坯，將高純鉭釕合金靶坯機(jī)加工并與背板焊接，即得鉭釕合金靶材組件。本發(fā)明采用氫化鉭粉和釕粉作為原料，混合裝入包套后進(jìn)行脫氫處理，脫氫的同時(shí)，由于氫氣的還原作用，粉末的氧含量會(huì)被降低，這樣可以獲得純度更高、氧含量更低的鉭釕合金靶坯。另外，本發(fā)明通過熱等靜壓處理，獲得的鉭釕合金靶坯致密度高、晶粒細(xì)小。
【專利說明】一種鉭釕合金靶材及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，具體涉及一種鉭釕合金靶材及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]物理氣相沉積(PVD)是半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)過程中最關(guān)鍵的工藝之一，其目的是把金屬或金屬的化合物以薄膜的形式沉積到硅片或其他的基板上，并隨后通過光刻與腐蝕等工藝的配合，最終形成半導(dǎo)體芯片中復(fù)雜的配線結(jié)構(gòu)。物理氣相沉積是通過濺射機(jī)臺(tái)來完成的，濺射靶材就是用于上述工藝中的一個(gè)非常重要的關(guān)鍵耗材。半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)過程中用到的濺射靶材包括純鉭和鉭合金靶材。因?yàn)榧冦g和鉭合金有高導(dǎo)電性、高熱穩(wěn)定性和對(duì)外來原子的阻擋作用，而且鉭和氮化鉭對(duì)銅有惰性，Cu和Ta以及Cu和N之間不形成化合物，因此氮化鉭薄膜用來作為防止銅擴(kuò)散的阻擋層。
[0003]隨著半導(dǎo)體芯片集成度的不斷提高，線寬不斷減小?；趯?dǎo)體的導(dǎo)電性和阻隔層的匹配性能，用于制造擴(kuò)散阻擋層的濺射靶材也由純鉭靶材轉(zhuǎn)化為鉭釕合金靶材。相對(duì)于純鉭靶材濺射獲得的氮化鉭薄膜表面光滑，而鉭釕合金靶材濺射獲得的氮化鉭(釕)薄膜表面有突起，使銅容易附著。鉭釕合金靶材在半導(dǎo)體濺射行業(yè)的重要性因此越來越大，同時(shí)需求量也越來越大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鉭釕合金靶材的制備方法。
[0005]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供上述制備方法制得的鉭釕合金靶材，該靶材成分均勻、純度高、致密度高、晶粒細(xì)小、氧含量低，并且該靶材利于獲得厚度均勻、顆粒少的高質(zhì)量的薄膜。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
一種鉭釕合金靶材的制備方法，包括依次進(jìn)行的步驟如下:
(1)、將氫化鉭粉和純度大于等于99.95%的釕粉混合成混合粉末，將所述的混合粉末裝入包套容器中，然后將所述的包套容器封焊，并在所述的包套容器上焊接一個(gè)出氣管；
(2)、將所述的包套容器加熱到800°C以上進(jìn)行脫氫；
(3)、通過所述的出氣管對(duì)所述的包套容器抽真空，然后將所述的出氣管焊死；
(4)、然后進(jìn)行熱等靜壓處理；
(5)、經(jīng)熱等靜壓處理后去除所述的包套容器，獲得晶粒大小為6(Γ110μ m、密度大于99.9%的高純鉭釕合金鈀坯，將所述的高純鉭釕合金靶坯機(jī)加工并與背板焊接，即得所述的鉭釕合金靶材。
[0007]優(yōu)選地，步驟(I)中，所述的混合粉末中釕粉的含量為22飛6 at.%。
[0008]優(yōu)選地，步驟(I)中，所述的包套容器的材質(zhì)為不銹鋼或碳鋼或鈦。
[0009]優(yōu)選地，步驟(I)中，所述的包套容器的直徑為29(T293 mm。
[0010]優(yōu)選地，步驟(2)中，進(jìn)行脫氫的溫度為800°C ?810°C。
[0011]優(yōu)選地，步驟(4)中，升溫至775°C?1400°C、充入氬氣至10Mpa?200Mpa下進(jìn)行所述的熱等靜壓處理，保溫保壓時(shí)間為廣2小時(shí)。
[0012]優(yōu)選地，步驟(5)中，采用機(jī)械方法去除所述的包套容器。
[0013]優(yōu)選地，步驟(5)中，先將所述的高純鉭釕合金鈀坯機(jī)加工至直徑為260 mm?290mm、厚度為8 mm?11mm,然后再與所述的背板焊接。
[0014]一種采用上述制備方法制得的鉭釕合金靶材。
[0015]由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明采用氫化鉭粉和釕粉作為原料，混合裝入包套后進(jìn)行脫氫處理，脫氫的同時(shí)，由于氫氣的還原作用，粉末的氧含量會(huì)被降低，這樣可以獲得純度更高、氧含量更低的鉭釕合金靶坯。另外，本發(fā)明通過熱等靜壓處理，獲得的鉭釕合金靶坯致密度高、晶粒細(xì)小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]發(fā)明人專心研究和多次的實(shí)踐改進(jìn)得到最優(yōu)的焊接鎳鉬合金靶材坯料與銅合金背板的方法，其工藝流程如圖1所示。
[0018]實(shí)施例1
主要包括以下步驟:
(1)、將氫化鉭粉和純度為99.95%的釕粉混合成混合粉末，混合粉末中釕粉的含量為22 at.%，將混合粉末裝入直徑為292mm的包套容器中，然后將包套容器封焊，并在包套容器上焊接一個(gè)出氣管；
(2)、將包套容器置于爐子中加熱到800°C進(jìn)行脫氫；
(3)、通過出氣管對(duì)包套容器抽真空，然后將出氣管焊死；
(4)、將密封的包套容器置于熱等靜壓爐中，升溫至900°C，充入氬氣至10Mpa下進(jìn)行熱等靜壓處理，保溫保壓時(shí)間為I小時(shí)；
(5)、待冷卻后，采用機(jī)械方法去除包套容器，獲得晶粒大小為60μ m、密度大于99.9%的高純鉭釕合金鈀坯，將高純鉭釕合金鈀坯機(jī)加工成直徑為280mm、厚度為1mm的圓盤狀靶材，然后與背板焊接，即得鉭釕合金靶材。
[0019]實(shí)施例2
主要包括以下步驟:
(1)、將氫化鉭粉和純度為99.95%的釕粉混合成混合粉末，混合粉末中釕粉的含量為40 at.%，將混合粉末裝入直徑為292mm的包套容器中，然后將包套容器封焊，并在包套容器上焊接一個(gè)出氣管；
(2)、將包套容器置于爐子中加熱到800°C進(jìn)行脫氫；
(3)、通過出氣管對(duì)包套容器抽真空，然后將出氣管焊死；
(4)、將密封的包套容器置于熱等靜壓爐中，升溫至1000°C，充入氬氣至200Mpa下進(jìn)行熱等靜壓處理，保溫保壓時(shí)間為2小時(shí)；
(5)、待冷卻后，采用機(jī)械方法去除包套容器，獲得晶粒大小為80μ m、密度大于99.9%的高純鉭釕合金鈀坯，將高純鉭釕合金鈀坯機(jī)加工成直徑為280mm、厚度為1mm的圓盤狀靶材，然后與背板焊接，即得鉭釕合金靶材組件。
[0020]實(shí)施例3
主要包括以下步驟:
(1)、將氫化鉭粉和純度為99.95%的釕粉混合成混合粉末，混合粉末中釕粉的含量為66 at.%，將混合粉末裝入直徑為292mm的包套容器中，然后將包套容器封焊，并在包套容器上焊接一個(gè)出氣管；
(2)、將包套容器置于爐子中加熱到800°C進(jìn)行脫氫；
(3)、通過出氣管對(duì)包套容器抽真空，然后將出氣管焊死；
(4)、將密封的包套容器置于熱等靜壓爐中，升溫至1100°C，充入氬氣至200Mpa下進(jìn)行熱等靜壓處理，保溫保壓時(shí)間為2小時(shí)；
(5)、待冷卻后，采用機(jī)械方法去除包套容器，獲得晶粒大小為110μ m、密度大于99.9%的高純鉭釕合金鈀坯，將高純鉭釕合金鈀坯機(jī)加工成直徑為280mm、厚度為1mm的圓盤狀靶材，然后與背板焊接，即得鉭釕合金靶材組件。
【權(quán)利要求】
1.一種鉭釕合金靶材的制備方法，其特征在于:包括依次進(jìn)行的步驟如下: (1)、將氫化鉭粉和純度大于等于99.95%的釕粉混合成混合粉末，將所述的混合粉末裝入包套容器中，然后將所述的包套容器封焊，并在所述的包套容器上焊接一個(gè)出氣管； (2)、將所述的包套容器加熱到800°C以上進(jìn)行脫氫； (3)、通過所述的出氣管對(duì)所述的包套容器抽真空，然后將所述的出氣管焊死； (4)、然后進(jìn)行熱等靜壓處理； (5)、經(jīng)熱等靜壓處理后去除所述的包套容器，獲得晶粒大小為6(Γ110μ m、密度大于99.9%的高純鉭釕合金鈀坯，將所述的高純鉭釕合金靶坯機(jī)加工并與背板焊接，即得所述的鉭釕合金靶材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，所述的混合粉末中釕粉的含量為22?66 at.%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，所述的包套容器的材質(zhì)為不銹鋼或碳鋼或鈦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，所述的包套容器的直徑為 290?293 mmη
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，進(jìn)行脫氫的溫度為800 0C ?810。。。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(4)中，升溫至775°C?1400°C、充入氬氣至10Mpa?200Mpa下進(jìn)行所述的熱等靜壓處理，保溫保壓時(shí)間為廣2小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(5)中，采用機(jī)械方法去除所述的包套容器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(5)中，先將所述的高純鉭釕合金鈕還機(jī)加工至直徑為260 mm?290mm、厚度為8 mm?11mm,然后再與所述的背板焊接。
9.一種采用權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的制備方法制得的鉭釕合金靶材。
【文檔編號(hào)】B22F3/14GK104226999SQ201410491549
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】邵玲, 王廣欣, 趙學(xué)義 申請(qǐng)人:昆山海普電子材料有限公司