[發明專利]一種賽隆陶瓷靶材的制作方法

在審

• 申請號: 201310370661.9
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN104418595A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 姚力軍;相原俊夫;大巖一彥;潘杰;王學澤;王科
• 申請（專利權）人: 寧波江豐電子材料股份有限公司
• 主分類號: C04B35/599
• 分類號: C04B35/599;C04B35/58;C04B35/622
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體濺射領域，特別涉及一種賽隆陶瓷靶材的制作方法。

背景技術

賽隆（sialon）是一種基本結構單元為（Si，Al）（O，N）₄四面體材料，其常用作于陶瓷材料。賽隆陶瓷包括α-sialon（Me_XSi_12-（m+n）Al_m+n）O_nN_16-n，Me為金屬離子，包括釔等）和β-sialon（Si_6-ZAl_ZO_ZN_8-Z）兩種變形體。

其中，sialon陶瓷是氮化硅（Si₃N₄）和氧化鋁（Al₂O₃）在高溫下生成的固溶體，兩種sialon陶瓷繼承了氮化硅和氧化鋁兩種物質的晶相的特性具體高硬度、耐磨性的同時，還各具特性。如α-sialon還具抗熱震性，而β-sialon相較于普通陶瓷具有更好的斷裂韌性。Sialon陶瓷具有良好的熱、力、光性能，且化學性質穩定，是重要的無機材料。而由α-sialon和β-sialon組成的復相賽隆陶瓷在高溫下也兼具高強度和高韌度。

基于sialon陶瓷良好的機械性能，sialon陶瓷常用于軸承、密封圈、以及光學器件、半導體分立器等半導體器件中的耐磨部件。其中，在半導體領域中，sialon陶瓷通過真空磁控濺射鍍膜方式形成光學器件、半導體分立器等元件的耐磨部件。更多關于sialon陶瓷介紹請參考公開號為CN102307827A的中國專利文獻。

在真空磁控濺射鍍膜工藝中，sialon陶瓷靶材被放置于濺射基臺的靶材腔體中，通過離子濺射方式在基材上形成一層納米級或微米級的sialon陶瓷薄膜。基于sialon陶瓷薄膜的厚度的精確性要求，真空磁控濺射鍍膜工藝所采用的sialon陶瓷靶材必須完全與濺射機臺的靶材腔體匹配。

現有的sialon陶瓷靶材制作工藝，包括靶材制作以及機械加工程序，先通過熱壓（HP）、無壓（PLS）、氣壓（GPS）以及高溫等靜壓（HIP）等工藝形成靶材，之后通過線切割等機械加工方式實現sialon陶瓷靶材的結構精確加工，從而使用時與濺射機臺的靶材腔體相匹配。

然而，在sialon陶瓷靶材進行線切割過程中，常常出現賽隆陶瓷靶材碎裂情況，且sialon陶瓷靶材的加工的偏差較大，加工精度難以保障，致使賽隆陶瓷靶材的成品率低。

因而，如何提高sialon陶瓷的可切割性，以提高sialon陶瓷切割精度是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種賽隆陶瓷靶材的制作方法，采用本發明獲得賽隆陶瓷易于機械加工，從而提高賽隆陶瓷靶材的機械加工精度。

本發明提供的一種賽隆陶瓷靶材的制作方法，包括：

提供包括氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、助燒劑以及導電劑的原料粉末；

將所述原料粉末混合均勻后，進行熱壓燒結處理，形成賽隆陶瓷靶材。

可選地，所述導電劑為金屬氮化物。

可選地，所述金屬氮化物為氮化鈦或氮化鉭。

可選地，所述氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、助燒劑以及導電劑的重量含量為：45～60wt%、2～10wt%、2～5wt%、5～10wt%、30～45wt%。

可選地，所述熱壓燒結處理工藝包括：

以5～10℃/min的速率加熱至1200℃；

之后，以1.5～3℃/min的速率加熱至1300～1400℃；

之后，以4～6℃/min的速率加熱至1450～1700℃；

以0.3～0.5MPa/min速率持續加壓，至預設壓強，所述預設壓強大于20MPa；

并在溫度為1450～1700℃，預設壓強條件下保溫保壓加熱4～7h。

可選地，所述預設壓強為20～30MPa。

可選地，所述熱壓燒結處理在保護氣氛下進行。

可選地，所述保護氣氛包括Ar、He或是N₂氣氛。

可選地，將原料粉末混合均勻的方法為球磨工藝。

可選地，所述球磨工藝包括：

將所述原料粉末置于球磨罐中，添入分散介質后，球磨16～24h。

可選地，所述球磨工藝包括：以氧化鋯或氧化鋁作為球磨介質。

可選地，所述分散介質為無水乙醇和/或甘油。