CN105328193A

CN105328193A - 一种粉末冶金靶材及其制造方法

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Publication number: CN105328193A
Application number: CN201410404994.3A
Authority: CN
Inventors: 丁照崇; 王兴权; 于海洋; 罗俊锋; 王越; 董亭义; 熊晓东; 李勇军
Original assignee: GRINM ADVANCED MATERIALS Co Ltd
Current assignee: GRINM ADVANCED MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2016-02-17

Abstract

本发明公开了一种粉末冶金靶材及其制造方法。该粉末冶金靶材按质量百分比计所包含的合金成分为：Cu？0.1～10％，余量为Cr。其制造方法包括以下步骤：(1)配料：按粉末冶金靶材合金成分配比Cr粉、Cu粉原料；(2)混粉：将原料放入混料机内混合均匀；为了防止粉末氧化，该混粉过程在真空状态或惰性气体(如氩气)保护下进行；(3)压力烧结：将步骤(2)中所得的混合粉末压力烧结成靶坯；(4)将步骤(3)中所得靶坯进行机加工制备出Cr-Cu合金单体成品靶材，或将机加工后的单体靶材与背板焊接为复合成品靶材。本发明的粉末冶金靶材相对密度95％以上，用于分立器件领域肖特基二极管势垒，具有靶材密度高、靶材成分均匀的特点。

Description

一种粉末冶金靶材及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金靶材及其制造方法，特别涉及一种分立器件领域肖特基二极管势垒用Cr-Cu合金靶材及其制造方法。

背景技术

肖特基二极管是金属为正极，以N型半导体为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。金属材料可选用铝、金、钼、镍和钛等，半导体通常为硅(Si)或砷化镓(GaAs)。肖特基二极管的反向恢复时间极短(可以小到几纳秒)，正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千毫安，属于一种低功耗、超高速半导体器件。这些优良特性是其它快恢复二极管所无法比拟的。因而广泛用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管等。

与硅形成肖特基势垒的金属材料一般采用金属或合金薄膜，而制备金属或合金薄膜通常采用磁控溅射工艺制备，而在磁控溅射过程中所使用的靶材是影响金属或合金薄膜性能的重要因素。因此，制备性能优良的粉末冶金靶材成为实现优良镀膜的关键技术。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种高密度、成分均匀的粉末冶金靶材，采用该粉末冶金靶材可制备出性能优良的合金镀膜，用于分立器件领域肖特基二极管势垒。

本发明的另一目的在于提供一种所述粉末冶金靶材的制造方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种粉末冶金靶材，按质量百分比计所包含的合金成分为：Cu0.1～10％，余量为Cr。

优选地，所述粉末冶金靶材的相对密度高于95％。

一种所述粉末冶金靶材的制造方法，包括以下步骤：

(1)配料：按粉末冶金靶材的合金成分配比Cr粉、Cu粉原料；

(2)混粉：将原料放入混料机内混合均匀；为了防止粉末氧化，该混粉过程在真空状态或惰性气体(如氩气)保护下进行；

(3)压力烧结：将步骤(2)中所得的混合粉末压力烧结成靶坯；

(4)将步骤(3)中所得靶坯进行机加工制备出Cr-Cu合金单体成品靶材，或将机加工后的单体靶材与背板焊接为复合成品靶材。

其中，Cr粉的平均粒度D₅₀为10～200μm，Cu粉的平均粒度D₅₀为10～200μm。

优选地，所述步骤(3)中的压力烧结为热压烧结，工艺为：烧结温度为1000～1500℃，热压压力为10～40MPa，保温时间为0.5～6h，在惰性气体如氩气保护下进行。

优选地，所述步骤(3)中的压力烧结为热等静压烧结工艺为：烧结温度为800～1300℃，压力为80～150MPa，保温时间为0.5～4h。

本发明具有如下优点：

(1)靶材高密度：压力烧结由于加热加压同时进行，粉料处于热塑性状态，有助于颗粒的接触扩散、流动传质过程的进行，因而成型压力仅为冷压的1/10；可降低烧结温度，缩短烧结时间，得到致密度高的粉末冶金产品。本发明采用压力烧结制备Cr-Cu合金靶坯，相对密度可达到95％以上。

(2)靶材成分均匀：本发明所涉及的粉末冶金靶材先采用Cr、Cu均匀化混粉，得到成分均匀的混合粉末，再进行Ar气氛保护下的热压烧结或密闭包套内的热等静压烧结，可有效抑制Cu含量的挥发损失，从而确保制备出的粉末冶金靶材中的Cu含量波动在10％以内。

(3)采用本发明的合金靶材制备Cr-Cu合金薄膜，通过Cu含量调节合金的功函数高低，进而调节肖特基二极管的正向压降(Vf)，可以满足不同器件的需求。

附图说明

图1为本发明粉末冶金靶材的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

如图1所示为本发明粉末冶金靶材的制备工艺流程图，主要包括配料、混粉、压力烧结、机加工等步骤。

实施例1～8

1、配料

按表1所示的粉末冶金靶材的合金成分进行原材料配料，Cu的质量含量为0.1～10％，余量为Cr，Cr粉的平均粒度为10～200μm，Cu粉的平均粒度为10～200μm。

2、混粉

将配比的两种原料放入混料机内混合均匀。混合过程中，为了防止粉末氧化，混料机处于真空状态，或惰性气体保护，如Ar气。

3、压力烧结成靶坯

热压烧结：将混合后的粉末装入石墨模具内，进行热压烧结，烧结温度为1000～1500℃，热压压力为10～40MPa，保温时间为0.5～6h。热压过程，炉内惰性气体保护，如Ar气。

热等静压烧结：将混合后的粉末装入钢包套内，排气后进行热等静压烧结，烧结温度为800～1300℃，压力为80～150MPa，保温时间为0.5～4h。

4、机加工/焊接

对压力烧结的靶坯进行机加工，生产出单体成品靶材，或将机加工后的单体靶材与背板焊接为复合成品靶材，所得靶材的性能参数如表1所示。

表1实施例1～8中制备Cr-Cu合金靶材的工艺条件及性能结果

Claims

1.一种粉末冶金靶材，其特征在于，按质量百分比计所包含的合金成分为：Cu0.1～10％，余量为Cr。

2.根据权利要求1所述的粉末冶金靶材，其特征在于，所述粉末冶金靶材的相对密度高于95％。

3.根据权利要求1所述的粉末冶金靶材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配料：按粉末冶金靶材的合金成分配比Cr粉、Cu粉原料；

(2)混粉：将步骤(1)中所配比的两种原料放入混料机内混合均匀；

(3)压力烧结：将步骤(2)中所得的混合粉末压力烧结成靶坯；

4.根据权利要求3所述的粉末冶金靶材的制造方法，其特征在于，Cr粉的平均粒度D₅₀为10～200μm，Cu粉的平均粒度D₅₀为10～200μm。

5.根据权利要求3所述的粉末冶金靶材的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)的混粉过程在真空状态或惰性气体保护下进行。

6.根据权利要求3所述的粉末冶金靶材的制造方法，其特征在于，所述压力烧结为热压烧结或热等静压烧结。

7.根据权利要求6所述的粉末冶金靶材的制造方法，其特征在于，所述热压烧结工艺为：烧结温度为1000～1500℃，热压压力为10～40MPa，保温时间为0.5～6h。

8.根据权利要求6或7所述的粉末冶金靶材的制造方法，其特征在于，所述热压烧结在惰性气体保护下进行。

9.根据权利要求6所述的粉末冶金靶材的制造方法，其特征在于，所述热等静压烧结工艺为：烧结温度为800～1300℃，压力为80～150MPa，保温时间为0.5～4h。

10.根据权利要求3所述的粉末冶金靶材的制造方法，其特征在于，成品靶材中的Cu含量相对原料中的Cu含量波动在10％以内。