[發明專利]一種濺射用細晶高純鋁硅銅合金靶材坯料的制備方法

有效

• 申請號: 202010527438.0
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111719059B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 馬小紅;徐亞軍;元鵬超;白毅;張博;劉江濱;馬青
• 申請（專利權）人: 新疆眾和股份有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C1/06;C22C21/02;C23C14/34;B22D11/00;B22D11/119
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 孟阿妮;張小勇

本發明為一種濺射用細晶高純鋁硅銅合金靶材坯料的制備方法。一種濺射用細晶高純鋁硅銅合金靶材坯料的制備方法，包括：S10配制中間合金：所述的中間合金為鋁銅中間合金和鋁硅中間合金；S20：將所述的中間合金與99.9995％純度的高純鋁在真空熔煉爐中熔融，完全熔融后，得合金液；所述的合金液中硅含量為0.9?1.1wt％，銅含量為0.45?0.55wt％；S30：將所述的合金液采用高純氬氣進行在線精煉；S40：將經過在線精煉的合金液進行雙極過濾；S50：將經過雙級過濾的合金液進行φ120?164mm棒材坯料鑄造，得所述的濺射用細晶高純鋁硅銅合金靶材坯料。本發明所述的一種濺射用細晶高純鋁硅銅合金靶材坯料的制備方法，制備的濺射用高純AL?1wt％Si?0.5wt％Cu靶材坯料中微量雜質元素含量極低，濺射成膜性能好，且成分均勻。

技術領域

本發明屬于濺射靶材技術領域，具體涉及一種濺射用細晶高純鋁硅銅合金靶材坯料的制備方法。

背景技術

半導體集成電路(IC)的快速發展及集成度的增加使其對金屬互聯線的質量要求進一步提高。超高純鋁合金靶材作為IC制造中金屬互聯線的主要配套材料，其市場規模日益擴大。濺射靶材的質量對金屬薄膜材料的性能起著至關重要的作用。

由于鋁硅銅薄膜中含有少量的硅和金屬銅，使得濺射后的薄膜大大減少了金屬鋁穿刺，所以作為濺射靶材廣泛應用。

高純鋁濺射靶材對成分有極高要求，主要因為Na、K等堿金屬元素可向PN結擴散導致薄膜被穿透；Fe、Ni等重金屬元素易產生界面能級泄露電阻；氣體雜質C、O、N損壞膜的穩定性；U、Th等放射性元素可能誘發誤工作。故電路結構越精細，對鋁基體及高純鋁基合金的純度要求越高。

濺射靶材的高純度要求，合金坯料的制備過程不允許添加晶粒細化劑(如AL-Ti-C/AL-Ti-B)，故高純鋁基合金鑄造過程極易形成羽毛晶缺陷(如圖2所示，中心羽毛晶缺陷)，對鑄造工藝控制提出更高要求。

現有專利CN109338313A(一種鋁合金靶材及其制備方法)：該發明提供了鋁合金靶材的制備方法，以相應原子百分比的銅、硅和稀土元素為原料，制備鋁合金靶材，改善所述鋁合金靶材的導電性、抗腐蝕性能和抗氧化性能。具體地，銅的加入，使所述鋁合金靶材的導電性能提高，硅的加入改變所述鋁合金靶材的熱膨脹系數，消除薄膜中產生的壓縮殘余應力，從而消除膜層起包現象，改善濺射鍍膜膜層的表面質量。本發明的鋁合金靶材的制備方法，先以全部的銅、硅、稀土元素和部分鋁混合熔融制成母合金，所述母合金的制備過程使銅、硅和稀土元素更好地與鋁熔融混合，再以熔融混合好的鋁-硅-銅-稀土合金與剩余部分的鋁熔融鑄錠，以解決硅、銅難熔融及成分均勻等問題，獲得成分均勻的鋁合金靶材。但是，該專利中說明采用真空熔鑄方式，但未明確其鑄造工藝。對于高純鋁基合金組織控制，鑄造工藝參數是關鍵控制點。

現有專利CN110564983A(一種鋁硅銅系鑄造鋁合金及其生產方法)：該發明公開了一種鋁硅銅系鑄造鋁合金及其生產方法，本鋁硅銅系鑄造鋁合金應用鑄鋁廢料、變形鋁廢料為原料生產而成；本生產方法為：材料分選、備料及配送、母爐熔化、合金化、成分調整、精煉、在線除氣、靜置、澆鑄、成品檢查、成品入庫。本發明利用鑄鋁廢料、變形鋁廢料為原料生產鋁硅銅系鑄造鋁合金，原料來源廣泛，有效解決了電解需耗費大量電能的問題，大大降低了生產成本。同時，有效消化市場上大量的鑄鋁廢料和變形鋁廢料，實現廢料的二次或多次利用，既減少資源和能源的消耗，還能創造更高的經濟效益；并且，鑄鋁廢料、變形鋁廢料的品質優于廢鋁切片，可以大大提高鋁硅銅系鑄造鋁合金的產品品質，具有廣闊的市場前景。但是，該發明主要使用鑄鋁及變形鋁廢料進行熔煉及鑄造，此原料純度遠低于本發明中使用原料純度，故鑄造過程控制方法不同，使用該發明技術無法保證產品純度。