本发明涉及溅射靶材,具体而言,涉及一种钼基合金靶材及其制备方法和应用。
背景技术:
1、tft-lcd(薄膜场效应晶体管液晶显示器)显示面板技术朝着大尺寸、高分辨率、高刷新率等方向发展。为了获得更优异的性能,tft制程的沟道层材料用氧化物代替传统的非晶硅材料,可以实现高的载流子迁移率,减少响应时间。以及电极布线层材料采用铜代替铝,实现更低的电阻损耗,提升载流子传输效率。但是,铜与氧化物沟道层接触时,容易向氧化物层扩散,影响器件的性能,通常需要在铜布线层上额外沉积一层阻隔层,来阻止铜的扩散。纯钼及钼铌、钼钛等钼合金材料具有良好的导电性能,同时具有良好的阻隔性能,因而被广泛应用于与铜搭配的阻隔层。但是传统的纯钼及单组分钼合金材料由于耐氧化性能差、附着性差、与铜膜层的刻蚀性能不匹配等综合因素,而导致容易出现不良。
2、现有技术中,提出了一种motini合金靶材,主要应用于lcd、pdp等平板显示器的薄膜电极或薄膜配线材料之中,主要是提出了如何制备大尺寸、高密度、高纯度的非磁性靶材,但其motini合金靶材作为cu过渡层附着力和蚀刻性能都较差。其原因在于,现有技术制备motini合金靶材是将ti粉末与ni粉末混合后进行气雾化,得到tini合金粉末,过程中容易形成tio2氧化层,影响靶材质量,也容易形成ti2ni或tini3中间合金。并且,钛和镍过于集中,无法与钼形成均匀分布。
3、有鉴于此,特提出本发明。
技术实现思路
1、本发明的第一目的在于提供一种钼基合金靶材,其作为阻隔层与铜膜层的附着性好,结合力强,蚀刻性能更匹配,且该钼基合金靶材中各元素分布的均匀性好。
2、本发明的第二目的在于提供一种钼基合金靶材的制备方法,采用该方法制得的钼基合金靶材中各元素分布均匀,且致密度高。
3、本发明的第三目的在于提供钼基合金靶材或钼基合金靶材的制备方法所制得的钼基合金靶材在电子元件中制备与铜膜层相连接的阻隔层中的应用。
4、为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
5、第一方面,本发明提供了一种钼基合金靶材,包括按照原子数百分含量计的如下组分:
6、镍10%~25%、钛10%~25%、铜0.01%~1%、铼0.01%~1%,以及余量的钼和不可避免的杂质。
7、优选地,钼基合金靶材包括按照原子数百分含量计的如下组分:
8、镍10%~20%、钛10%~20%、铜0.05%~0.5%、铼0.05%~0.5%,以及余量的钼和不可避免的杂质。
9、优选地,钼基合金靶材包括按照原子数百分含量计的如下组分:
10、镍20%~25%、钛20%~25%、铜0.2%~0.8%、铼0.2%~0.8%,以及余量的钼和不可避免的杂质。
11、第二方面,本发明提供了一种钼基合金靶材的制备方法,包括以下步骤:
12、(a)、将部分钼粉和全部镍粉以及溶剂和粘结剂混合,得到第一混合浆料,然后造粒、破碎、筛分得到粒度为50~100μm的mo-ni复合粉末;
13、(b)、将部分钼粉和全部钛粉以及溶剂和粘结剂混合,得到第二混合浆料,然后造粒、破碎、筛分得到粒度为50~100μm的mo-ti复合粉末;
14、(c)、将部分钼粉和全部铜粉以及溶剂和粘结剂混合,得到第三混合浆料,然后造粒、破碎、筛分得到粒度为50~100μm的mo-cu复合粉末;
15、(d)、按照原料比例,将剩余的钼粉、铼粉、所述mo-ni复合粉末、所述mo-ti复合粉末和所述mo-cu复合粉末混合均匀,然后依次进行冷等静压处理、热等静压处理和退火处理,得到所述钼基合金靶材。
16、优选地,在步骤(a)中,所述部分钼粉和所述全部镍粉的摩尔比为1:1;
17、和/或,在步骤(b)中,所述部分钼粉和所述全部钛粉的摩尔比为1:1。
18、优选地,在步骤(c)中,所述部分钼粉和所述全部铜粉的摩尔比为1:1。
19、优选地,在步骤(d)中,所述冷等静压处理的压力为150~250mpa,所述冷等静压处理的时间为5~10min。
20、优选地,在步骤(d)中,所述热等静压处理的压强为150~250mpa,所述热等静压处理的温度为850~1000℃。
21、优选地,在步骤(d)中,所述退火处理在惰性气氛下进行,所述退火的温度1000~1300℃,退火保温时间60~120min。
22、第三方面,本发明提供了根据所述的钼基合金靶材或根据所述的钼基合金靶材的制备方法所制得的钼基合金靶材在电子元件中制备与铜膜层相连接的阻隔层中的应用。
23、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
24、(1)本发明提供的钼基合金靶材,通过添加特定含量的铜元素与镍、钛、铼元素协同作用,可以提高钼基合金靶材与铜膜层之间的附着力和结合强度,并且蚀刻效果好。
25、(2)本发明提供的钼基合金靶材,通过添加特定含量的铜元素,可以促进元素分布的均匀性。并且,该钼基合金靶材中元素种类少,有利于进一步提高元素分布的均匀性。
26、(3)本发明提供的钼基合金靶材,通过添加特定含量的铼元素,可以起到细化晶粒的作用,该钼基合金靶材的晶粒尺寸小于100μm。
27、(4)本发明提供的钼基合金靶材的制备方法,通过预先分别获得特定粒度的mo-ni复合粉末、mo-ti复合粉末和mo-cu复合粉末,再将其与铼粉混合并依次进行冷等静压处理、热等静压处理和退火处理制得钼基合金靶材,能使各元素分布更加均匀,整体密度均匀,致密度高。
28、(5)本发明提供的钼基合金靶材的制备方法,可获得元素分布均匀、晶粒细小(晶粒尺寸小于100μm)、蚀刻性能良好、高附着力、高密度(相对密度大于99.5%)、高纯度(纯度>3n5)、非磁性的钼基合金靶材,并且该方法操作简单,可实现批量化生产。
1.一种钼基合金靶材,其特征在于,包括按照原子数百分含量计的如下组分:
2.根据权利要求1所述的钼基合金靶材,其特征在于,包括按照原子数百分含量计的如下组分:
3.根据权利要求1所述的钼基合金靶材,其特征在于,包括按照原子数百分含量计的如下组分:
4.一种钼基合金靶材的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
5.根据权利要求4所述的钼基合金靶材的制备方法,其特征在于,在步骤(a)中,所述部分钼粉和所述全部镍粉的摩尔比为1:1;
6.根据权利要求4所述的钼基合金靶材的制备方法,其特征在于,在步骤(c)中,所述部分钼粉和所述全部铜粉的摩尔比为1:1。
7.根据权利要求4所述的钼基合金靶材的制备方法,其特征在于,在步骤(d)中,所述冷等静压处理的压力为150~250mpa,所述冷等静压处理的时间为5~10min。
8.根据权利要求4所述的钼基合金靶材的制备方法,其特征在于,在步骤(d)中,所述热等静压处理的压强为150~250mpa,所述热等静压处理的温度为850~1000℃。
9.根据权利要求4所述的钼基合金靶材的制备方法,其特征在于,在步骤(d)中,所述退火处理在惰性气氛下进行,所述退火的温度1000~1300℃,退火保温时间60~120min。
10.根据权利要求1-3任一项所述的钼基合金靶材或根据权利要求4-9任一项所述的钼基合金靶材的制备方法所制得的钼基合金靶材在电子元件中制备与铜膜层相连接的阻隔层中的应用。
