【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铜材加工的，尤其涉及一种高纯铜溅射靶材及其制备方法。
技术介绍
1、高纯铜溅射靶材是一种关键的电子材料，广泛应用于集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等领域，尤其是在集成电路制造中，高纯铜溅射靶材在金属化工艺中扮演着重要角色，其质量和性能对于集成电路制造和其他高技术产业至关重要。随着集成电路技术的发展，对高纯铜溅射靶材的纯度和微观组织控制提出了更高的要求。除了在半导体领域的应用，高纯铜溅射靶材还应用于玻璃镀膜领域和耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。随着相关产业规模的不断扩大，对高纯金属及合金溅射靶材的需求也在持续增加。
2、在集成电路制造业中，高纯铜溅射靶材主要用于制作互连线、阻挡层、通孔、接触层、金属栅以及润湿层、黏结层、抗氧化层等薄膜。这些材料的应用对于集成电路的性能和可靠性起着至关重要的作用。随着电子信息产业技术的不断进步和发展，对高纯铜溅射靶材的纯度、微观结构和性能的要求也在不断提高。然而，现有技术在制备高纯铜溅射靶材的过程中，存在着晶粒尺寸过大、组织分布不均，杂质含量过高、氧含量过高以及硬度无法稳定控制等问题，严重影响了高纯铜溅射靶材后续的使用性能。
3、因此，亟需开发出一种高纯铜溅射靶材及其制备方法，以解决现有基础中存在的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提出了一种高纯铜溅射靶材及其制备方法，以制备一种晶粒组织均匀细小、纯度高且硬度均匀的高成品率的高纯铜溅射靶材。
2、一方面，本专利
3、通过采用上述技术方案，首先，铁、磷、氧三者作为溅射靶材中的主要杂质元素，当铁、磷、氧的含量过高时，不仅会导致薄膜纯度下降，影响靶材的电学、光学和机械性能等，还会出现溅射镀膜的电阻率增加、透光率降低等问题，从而导致薄膜表面的缺陷和粗糙度增加，影响集成电路最终产品的性能和质量；反之，当铁、磷、氧含量过低时，则会增加靶材的制备成本，同时也会影响靶材的机械性能和溅射性能；因此，将靶材中各组分含量控制在本申请的范围内，不仅能够确保溅射镀膜过程中的稳定性，还能提高薄膜的质量和性能，降低生产成本。
4、其次，本申请将溅射靶材的厚度控制在10～30mm之间，可以使靶材在溅射过程中更加稳定，有助于保持均匀的溅射速率，进而有效控制沉积薄膜的厚度，且本申请靶材的厚度在相同时间内能够提供更长的溅射时间，减少更换靶材的频率，以降低成本并提高生产效率，从而有效避免了靶材过厚给生产设备增加的负担和能耗。
5、再者，本申请将溅射靶材的维氏硬度控制在90～100hv之间，不仅能够使靶材在溅射过程中始终保持良好的稳定性和耐用性，还能够抵抗溅射过程中的冲蚀和磨损，保持靶面的平整度和均匀性，从而提高溅射薄膜的质量和均匀性，为集成电路的优良性能和可靠性奠定了基础。
6、最后，本申请水浸式超声下检测靶材内部无平均直径为0.3mm以上的气孔缺陷存在，这意味着材料的致密度更高，结构更加均匀，有助于提高溅射靶材的整体质量。
7、进一步的，所述靶材的平均晶粒尺寸为20～40μm。
8、在上述技术方案的基础上，更进一步的，所述靶材的平均晶粒尺寸的标准差不超过4μm，且呈正态分布。
9、通过采用上述技术方案，可以显著提升靶材的溅射速率和薄膜质量，降低生产成本；同时有助于减少靶材表面的磨损，从而延长靶材的使用寿命。
10、另一方面，本申请还涉及制备上述高纯铜溅射靶材的方法，包括以下步骤：
11、s1、预热电解铜原材料后，冷却，得到电解铜坯料；
12、s2、采用木炭覆盖s1的电解铜坯料，加热至熔化，保温，制得铜液；
13、s3、将s2的铜液进行半连续铸造，得到半连续铸锭；
14、s4、加热s3的半连续铸锭后，依次进行热轧、淬火、冷轧处理，得到高纯铜溅射靶材。
15、通过采用上述技术方案，在s1的预热和s2的熔炼、保温工艺的协同配合下，将氧含量控制在5ppm以下，确保了溅射靶材的纯度。在s3的半连续铸造过程中，通过协同控制铸造温度、铸造速度和冷却水量，获得了内部疏松、缩孔少的铸坯。在有效调控s4的加热温度、轧制道次以及关键道次的变形量下，获得了组织细小、均匀且硬度适中的溅射靶材，从而满足了集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等领域的需要。
16、进一步的，s1中，所述预热温度为300～400℃，所述温度冷却至90～100℃，所述电解铜坯料的纯度不低于99.99％。
17、通过采用上述技术方案，不仅能够去除铜材表面的污染物(包含污泥、油污及水渍)，减少内部应力，还能提高溅射效率和耐用性。此外，高纯度的铜靶材不仅有助于提高薄膜的质量和物理性能，还能延长靶材的使用寿命并满足高端领域的应用需求。
18、进一步的，s2中，所述木炭覆盖厚度为150～250mm，所述保温温度为1200～1230℃。
19、通过采用上述技术方案，可以在一定程度上隔绝空气，减少电解铜坯料表面的氧化，从而保持铜材的纯净度和性能。
20、进一步的，s3中，所述半连续铸造的温度为1160～1180℃，速度为60～70mm/min，铸造大面冷却水量为630～700l/min，铸造小面冷却水量为420～440l/min。
21、进一步的，s4中，所述加热温度为800～830℃，加热时间为260～280min；所述铸锭经淬火处理后温度为40～50℃。
22、进一步的，s4中，所述热轧道次为11～12道次，所述冷轧道次为1～2道次。
23、通过采用上述技术方案，不仅可以优化靶材的微观组织，提高靶材的性能，还能提升靶材的加工精度以及成品率，有助于制备出高质量、高性能的溅射靶材，以满足各种应用场合的需求。
24、在上述技术方案的基础上，更进一步的，在所述热轧道次中，第8道次的变形量为28～35％，第9道次的变形量为30～36％。
25、在上述技术方案的基础上，更进一步的，所述冷轧道次的总变形量为5～9％。通过采用上述技术方案，设定热轧过程中关键道次的变形量以及冷轧过程中道次的总变形量，能够确保靶材在轧制过程中保持稳定的变形性能，从而进一步提高靶材的加工精度和成品率。
26、在本专利技术中，先对铸锭进行热轧后冷轧，通过热轧开坯可以较好的焊合铸锭的细小的缺陷，从而得到更致密的组织，并且热轧也可以消除铸锭的粗大组织，为获得细小的组织奠定基础。同时通过淬火可以进一步控制组织大小，接着进行冷轧整型，不仅可以控制加工精度(如平整度、光洁度等)，还能通过冷轧变形以调控最终产品的硬度。若只本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高纯铜溅射靶材，其特征在于，所述靶材，按质量含量计，包括以下组成成分：Fe1～4ppm，P 1～2ppm，O 1～5ppm，余量为Cu和不可避免的杂质元素；
2.如权利要求1所述的高纯铜溅射靶材，其特征在于，所述靶材的平均晶粒尺寸为20～40μm；所述靶材的平均晶粒尺寸的标准差不超过4μm，且呈正态分布。
3.一种制备如权利要求1或2所述的高纯铜溅射靶材的方法，其特征在于，所述方法，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，S1中，所述预热温度为300～400℃，所述温度冷却至90～100℃，所述电解铜坯料的纯度不低于99.99％。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，S2中，所述木炭覆盖厚度为150～250mm，所述保温温度为1200～1230℃。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，S3中，所述半连续铸造的温度为1160～1180℃，速度为60～70mm/min，铸造大面冷却水量为630～700L/min，铸造小面冷却水量为420～440L/min。
7.如权利要求3所述的方
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，S4中，所述热轧道次为11～12道次，所述冷轧道次为1～2道次。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述热轧道次中，第8道次的变形量为28～35％，第9道次的变形量为30～36％。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述冷轧道次的总变形量为5～9％。
...【技术特征摘要】
1.一种高纯铜溅射靶材，其特征在于，所述靶材，按质量含量计，包括以下组成成分：fe1～4ppm，p 1～2ppm，o 1～5ppm，余量为cu和不可避免的杂质元素；
2.如权利要求1所述的高纯铜溅射靶材，其特征在于，所述靶材的平均晶粒尺寸为20～40μm；所述靶材的平均晶粒尺寸的标准差不超过4μm，且呈正态分布。
3.一种制备如权利要求1或2所述的高纯铜溅射靶材的方法，其特征在于，所述方法，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，s1中，所述预热温度为300～400℃，所述温度冷却至90～100℃，所述电解铜坯料的纯度不低于99.99％。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，s2中，所述木炭覆盖厚度为150～250mm，所述保温温度为1200～1230℃。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：马凌志，赵智勇，陈忠平，向朝建，童维玉，马文，方禹，王兴，胡涛，潘菲，李小飞，
申请(专利权)人：中铜华中铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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