[發明專利]金砷合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200810239843.1
• 申請日: 2008-12-19
• 公開（公告）號: CN101748307A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 姜學昭;董寶全;史秀梅
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬與稀土應用研究所
• 主分類號: C22C5/02
• 分類號: C22C5/02;C22C1/03
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 朱麗華

技術領域

本發明涉及貴金屬合金制備技術、高含量具有升華特性易揮發元素添加技術， 尤其涉及一種金砷合金靶材及其制備方法。

背景技術

P.L.S波段硅功率晶體管廣泛應用于雷達、導航及通信等領域。制備該晶體管 的一項關鍵技術是金屬化。金屬化技術使用的原材料之一是金砷合金靶材。主要 由于金砷合金靶材抗電遷移和抗電腐蝕性能好，且合金性能穩定。P.LS波段硅功 率晶體管金屬化技術要求金砷合金靶材中砷含量達到1％以上。

目前利用常規的添加合金元素的方法(即將添加元素直接加入到熔融態金屬 中)只能制備出砷含量0.1～0.5％的合金靶材。主要是因為砷是一種具有升華特性 易揮發的元素，在其進入合金之前就已經氣化揮發。因此很難得到高含量的砷合 金材料。本發明利用砷元素的特性采用獨特的摻雜技術，能夠制備出砷含量高達 2％以上的合金靶材，且避免了環境污染。

發明內容

本發明的目的是提供一種金砷合金材料，其砷含量達1％以上，是制備P.L.S 波段硅功率晶體管的基礎合金材料，該材料在P.L.S波段硅功率晶體管中既能起到 電極的作用，又能抑制晶體管PN結電子向金屬電極遷移，達到很好的抗電遷移和 抗電腐蝕性能。

本發明的另一目的是提供一種由金砷合金材料制得的蒸鍍材料和濺射靶材， 它們可用于制備P.L.S波段硅功率晶體管的電極。

本發明的又一目的是提供一種金砷合金材料的制備方法，其利用獨特的摻雜 技術，能夠將具有升華特性易揮發的砷加入到中間合金中，解決了合金中砷元素 添加難的問題，同時符合環保政策，沒有污染問題。

本發明的再一目的是提供用金砷合金材料制造蒸鍍材料和濺射靶材的方法。

為實現上述目的，本發明提供了一種金砷合金材料，其成分組成及各組分質 量百分比為：As：1～20％，Au：余量。

上述金砷合金材料，其成分組成及各組分質量百分比優選為：As：1～4％，Au： 余量。

另一方面，本發明提供上述金砷合金材料的制備方法，其方法步驟如下：

1、制備金砷中間合金：

1)按所需中間合金的配比范圍稱重金、砷材料，其中As的含量為1-20％；

2)按砷、金的順序先后放入石英坩堝中；

3)將石英坩堝抽真空至4～6Pa后，將坩堝密封；

4)將石英坩堝放入密封電阻爐內；

5)升溫，控制升溫速度8～12℃/分鐘；

6)爐內溫度升至600℃時，向爐內充氬氣，控制爐內壓力在80-110MPa范圍 內；

7)電阻爐以8～12℃/分鐘的升溫速度繼續升溫；

8)控制爐內溫度，至1100-1500℃，使高純金熔化；

9)控制爐內的溫度在1100-1500℃，靜止20～30分鐘，精煉金砷熔體，使其 更加均勻；

10)保持爐內的壓力，以20℃/分鐘速度降溫至680～1050℃(該溫度高于相應 合金的熔點30～50℃，隨砷含量的不同而不同)；

11)泄去爐內壓力，快速打開坩堝密封塞，將合金熔液澆鑄到鑄鐵模內，得 到中間合金錠；

2、金砷合金精煉熔鑄：

1)按所需金砷合金的配比量，將步驟A得到的中間合金錠再與剩余金一起加 入中頻真空感應爐中；

2)抽真空至4～6Pa；

3)升溫，控制升溫速度350～500℃/分鐘；

4)爐內溫度升至600℃時，向爐內充氬氣，控制爐內壓力在80-110MPa范圍 內；

5)升溫速度為350～500℃/分鐘繼續升溫，將爐內溫度升至750～1200℃之間(該 溫度高于相應合金的熔點30～50℃，隨砷含量的不同而不同)；

6)爐內溫度達到750～1200℃后，保溫精煉1～2分鐘；

7)控制澆鑄溫度在780～1150℃之間(該溫度高于相應合金的熔點30～50℃， 隨砷含量的不同而不同)，澆鑄，得到金砷合金材料。

上述金砷合金的制備方法，其中所使用的金、砷材料純度優選均在5N以上。

上述金砷合金的制備方法中所使用的金材料的制備方法：用電解法對4N金原 材料進行提純，去除雜質元素，使金屬金的純度達到5N以上。

本發明金砷合金材料可用于制作P.L.S波段硅功率晶體管用蒸鍍材料或濺射靶 材。