CN106567045B - 管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯度、高密度、低氧含量、低电阻率的管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法，包括如下步骤：靶材基管准备：选用并检验所需型号的靶材基管；基管表面预处理：将靶材基管进入基管预处理设备进行喷砂粗化、喷涂打底结合层，得到准备喷涂的靶材基管；硅粉原料准备：称取含量：99.95%‑99.99%、氧含量≤1500ppm、粒径为45‑150μm的硅粉；烘干：将所得的硅粉原料置于烘干炉中烘干；真空等离子喷涂：将靶材基管置于密封的喷涂仓内，采用大功率超音速等离子喷涂枪，使用等离子体为热源将所得硅粉加热到熔融或半熔融状态，并随高速焰流喷涂到制备好的靶材基管表面，形成致密的硅涂层。
Description
技术领域
本发明涉及溅射镀膜材料领域，尤其涉及一种管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法。
背景技术
由于硅材料具备良好的超硬、耐磨、抗蚀、封闭性好的特征，硅靶材在溅射镀膜工艺中已作为不可或缺的封闭、光栅涂层材料，在光电玻璃、节能玻璃、超硬耐磨工具等领域得到广泛的应用。由于生产技术的局限性，目前市场上采用热喷涂工艺制作的硅靶材，具有相对密度不够高(≤95％)、孔隙多、氧含量高的缺陷。在溅射过程中由于氧含量高，使靶材导电性变差，影响了放电起辉，溅射效果不好，同时由于氧含量高，在溅射过程中，靶材中的氧释放到溅射室真空腔中，使真空腔中的氧浓度变高，溅射出来的即将成膜的靶材分子被氧化，影响了膜的质量。由于靶材密度不够高，在溅射过程中，绕靶材高速运动的电子轰击靶材表面时，会击发出较大的靶材分子团，靶材分子团越大，沉积在基板上成膜质量就越差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高纯度、高密度、低氧含量、低电阻率的管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法，包括如下步骤：靶材基管准备：选用并检验所需型号的靶材基管；基管表面预处理：将靶材基管进入基管预处理设备进行喷砂粗化、喷涂打底结合层，得到准备喷涂的靶材基管；硅粉原料准备：称取含量：99.95％-99.99％、氧含量≤1500ppm、粒径为 45-150um的硅粉；烘干：将所得的硅粉原料置于烘干炉中烘干；真空等离子喷涂：将靶材基管置于密封的喷涂仓内，采用大功率超音速等离子喷涂枪，使用等离子体为热源将所得硅粉加热到熔融或半熔融状态，并随高速焰流喷涂到制备好的靶材基管表面，形成致密的硅涂层，在喷涂过程中，连续的往喷涂仓中通入氮气，并呈正压状态，喷涂电压95-100V、喷涂电流550-600A、等离子焰体温度10000-15000℃、焰流速150m/s、氩气流量1500-2500L/h、氢气流量600-1500L/h、氮气流量3000-4000L/h；机械加工：待喷涂所得靶材到达所定尺寸后，对成型的靶材进行外形机械加工，加工后进行清洁包装即得到管状旋转高纯硅溅射靶材。
本发明的优点是：上述管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法，本发明中的杂质总和≤100ppm、氧含量≤1500ppm、相对密度≥97％、电阻率≤400Ω·cm、靶材的晶粒小于等于30μm，由于硅靶材的密度得到了提高，晶粒得到细化，晶粒之间的排列更加紧密，靶材的电阻率变低，在靶材使用过程中，在相同电压下，通过靶材的电流越大，由于功率＝电压*电流，功率可以越高。从而可以提高磁控溅射镀膜速率，降低成本。同一成分的靶材，细小尺寸晶粒靶材的溅射速率要比粗晶粒靶快；而晶粒尺寸相差较小的靶材，淀积薄膜的厚度分布也更加均匀致密。据日本Energy公司研究发现，若将硅靶材的晶粒尺寸控制在100μm以下，且晶粒大小的变化保持在20％以内，其溅射所得薄膜的质量可得到大幅度改善。实验证明，本发明的靶材会使溅镀薄膜更为均匀，且靶材寿命较长，但要搭配溅射功率。本发明的申请人没有在硅原料中添加任何元素的情况下，能改善和提高硅靶材关键性质量指标，极大的提高了产品性能，可广泛用于液晶显示屏镀膜、光学镀膜等领域，对行业的进步有极大的推动作用。
具体实施方式
下面通过具体实施例详细描述一下本发明的具体内容。
管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法，包括如下步骤：靶材基管准备：选用并检验所需型号的靶材基管；基管表面预处理：将靶材基管进入基管预处理设备进行喷砂粗化、喷涂打底结合层，得到准备喷涂的靶材基管；硅粉原料准备：称取含量：99.95％-99.99％、氧含量≤1500ppm、粒径为45-150μ m 的硅粉；烘干：将所得的硅粉原料置于烘干炉中烘干；真空等离子喷涂：将靶材基管置于密封的喷涂仓内，采用大功率超音速等离子喷涂枪，使用等离子体为热源将所得硅粉加热到熔融或半熔融状态，并随高速焰流喷涂到制备好的靶材基管表面，形成致密的硅涂层，在喷涂过程中，连续的往喷涂仓中通入氮气，并呈正压状态，以保证靶材喷涂全过程都处于惰性气体保护状态中，喷涂电压95-100V、喷涂电流550-600A、等离子焰体温度10000-15000℃、焰流速150m/s、氩气流量1500-2500L/h、氢气流量600-1500L/h、氮气流量3000-4000L/h；机械加工：待喷涂所得靶材到达所定尺寸后，对成型的靶材进行外形机械加工，加工后进行清洁包装即得到管状旋转高纯硅溅射靶材。
Claims (1)
1.管状旋转高纯硅溅射靶材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：靶材基管准备：选用并检验所需型号的靶材基管；基管表面预处理：将靶材基管进入基管预处理设备进行喷砂粗化、喷涂打底结合层，得到准备喷涂的靶材基管；硅粉原料准备：称取含量：99.95％-99.99％、氧含量≤1500ppm、粒径为45-150μ m 的硅粉；烘干：将所得的硅粉原料置于烘干炉中烘干；真空等离子喷涂：将靶材基管置于密封的喷涂仓内，采用大功率超音速等离子喷涂枪，使用等离子体为热源将所得硅粉加热到熔融或半熔融状态，并随高速焰流喷涂到制备好的靶材基管表面，形成致密的硅涂层，在喷涂过程中，连续的往喷涂仓中通入氮气，并呈正压状态，喷涂电压95-100V、喷涂电流550-600A、等离子焰体温度10000-15000℃、焰流速150m/s、氩气流量1500-2500L/h、氢气流量600-1500L/h、氮气流量3000-4000L/h；机械加工：待喷涂所得靶材到达所定尺寸后，对成型的靶材进行外形机械加工，加工后进行清洁包装即得到管状旋转高纯硅溅射靶材。
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