CN113981387A - 一种钨硅靶材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钨硅靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将钨粉和硅粉进行第一热处理，得到钨硅合金；(2)将步骤(1)得到的所述钨硅合金进行破碎，得到钨硅合金粉末；(3)将步骤(2)得到的所述钨硅合金粉末进行第二热处理，得到钨硅靶材。本发明提供的钨硅靶材制备方法可以满足大批量生产钨硅靶材的需求，所得靶材内部结构均匀且没有缺陷，致密度≥99％，氧含量<500ppm。

Description

一种钨硅靶材的制备方法
技术领域
本发明涉及靶材领域，具体涉及一种钨硅靶材的制备方法。
背景技术
半导体工业是信息化时代的核心产业。随着半导体工业的发展，集成电路作为半导体工业的主要产品也逐渐趋向多功能化和精细化。溅射薄膜是半导体元件的重要组成之一，一般由靶材溅射得到。钨硅合金靶材是一种新型的合金靶材，作为一种真空溅镀的良好导体，可以用于电子栅门材料及电子薄膜领域。钨硅薄膜具有高电导率、良好的热稳定性和优良的耐化学腐蚀性等特点，广泛应用于集成电路领域。
为了使钨硅合金靶材在进行真空溅镀时发挥良好的性能，一般要求钨硅靶材具有较高的致密度，无内部缺陷，内部游离硅细小，分布均匀。如果靶材的致密度不够，绕靶材高速运动的带电离子轰击靶材表面时，会击发出大小不一的靶材原子团沉积在基板上，膜层就不够致密平整，若靶材内部孔隙多，溅射成膜过程中，靶材内部孔隙存在的气体会突然爆破造成微粒飞溅，污染膜层表面，使膜不致密、表面粗糙，若靶材氧含量高，靶材在溅射过程中的导电性会变差，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，溅射出来的靶材原子团被氧化，部分改变了靶材的化学属性，影响了膜的质量。
CN110714185A公开了一种钨硅靶材的制备方法，该方法以多晶硅代替硅粉，置于球磨罐中破碎后与钨粉混合得到钨硅粉体，将钨硅粉体置于真空热压烧结模具中，用油压机冷压得到预成形坯，对预成形坯进行真空热压烧结，得到烧结坯，将烧结坯进行机械加工至成品尺寸，得到钨硅靶材。但是该方法得到的钨硅靶材上游离硅的尺寸分布不均，靶材的溅射性能严重下降。
CN103695852A公开了一种钨硅靶材的制造方法，该方法采用湿混工艺将钨粉和硅粉进行混合得到混合粉末，将混合粉末进行冷压得到钨硅靶材坯料，将钨硅靶材坯料进行真空热压制备得到钨硅靶材。该方法的到的钨硅靶材存在游离硅相分布不均的情况，容易产生内部缺陷，良品率低。
CN105671483A公开了一种钨硅靶材的制造方法，该方法通过将钨粉和硅粉混合的到钨硅混合粉末，将混料粉末进行冷等静压进行致密化处理，得到坯料，将坯料置于包套内进行热等静压得到钨硅靶材。该方法得到的钨硅靶材氧含量高，溅射性能较差。
因此，如何保证靶材内部微观结构均匀且没有缺陷的同时控制氧含量是当前需要解决的问题。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种钨硅靶材的制备方法，与现有技术相比，本发明提供的制备方法可以得到内部微观结构均匀，没有缺陷，致密度≥99％且氧含量<500ppm的钨硅靶材。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种钨硅靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将钨粉和硅粉进行第一热处理，得到钨硅合金；
(2)将步骤(1)得到的所述钨硅合金进行破碎，得到钨硅合金粉末；
(3)将步骤(2)得到的所述钨硅合金粉末进行第二热处理，得到钨硅靶材。
本发明中，通过将钨粉和硅粉首先进行第一热处理得到钨硅合金，相比于直接将钨粉和硅粉混合得到的混合粉末，钨硅合金在生产过程中与氧的接触面积更小，吸附氧的可能性大大降低，所以将钨硅合金破碎后得到的钨硅合金粉末的氧含量相比于钨硅混合粉末的氧含量也大大降低。
本发明中，将钨硅合金进行破碎得到钨硅合金粉末，通过控制钨硅合金粉末的粒度可以达到控制靶材内部结构均匀性的目的，之后进行第二热处理，进行第二热处理的目的是提升靶材的致密度，所得靶材的致密度可以达到99％以上。
优选地，步骤(1)所述钨粉的纯度为≥99.999％，例如可以是99.9991％、99.9992％、99.9993％、99.9994％、99.9995％、99.9996％、99.9997％、99.9998％或99.9999％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为≥99.9995％。
优选地，步骤(1)所述钨粉的粒度为≤12μm，例如可以是12μm、11μm、10μm、9μm、8μm、7μm、6μm或5μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为≤10μm。
优选地，步骤(1)所述钨粉的氧含量为≤50ppm，例如可以是50ppm、48ppm、46ppm、44ppm、42ppm、40ppm、38ppm、36ppm、34ppm、32ppm、30ppm、28ppm、26ppm、25ppm、24ppm、22ppm或20ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为≤25ppm。
优选地，步骤(1)所述硅粉的纯度为≥99.999％，例如可以是99.9991％、99.9992％、99.9993％、99.9994％、99.9995％、99.9996％、99.9997％、99.9998％或99.9999％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为≥99.9999％。
优选地，步骤(1)所述硅粉的粒度为20-25μm，例如可以是20μm、21μm、22μm、23μm、24μm或25μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为23-25μm。
优选地，步骤(1)所述硅粉的氧含量为≤500ppm，例如可以是500ppm、480ppm、460ppm、440ppm、420ppm、400ppm、380ppm、360ppm、340ppm、320ppm或300ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为≤300ppm。
优选地，步骤(1)所述钨粉和硅粉的质量比为(2-3):1，例如可以是2:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1、2.6:1、2.7:1、2.8:1、2.9:1或3:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为(2.3-2.8):1。
优选地，步骤(1)所述第一热处理前将钨粉和硅粉置于模具中进行抽真空处理。
优选地，所述抽真空处理的终点为绝对真空度≤40Pa，例如可以是40Pa、38Pa、36Pa、34Pa、32Pa、30Pa、28Pa、26Pa、24Pa、22Pa、20Pa、18Pa、16Pa、14Pa、12Pa或10Pa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为≤10Pa。
优选地，步骤(1)所述第一热处理的升温速率为10-20℃/min，例如可以是10℃/min、11℃/min、12℃/min、13℃/min、14℃/min、15℃/min、16℃/min、17℃/min、18℃/min、19℃/min或20℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为15-20℃/min。
优选地，步骤(1)所述第一热处理的温度为1000-1400℃，例如可以是1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃或1400℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1100-1200℃。
优选地，步骤(1)所述第一热处理的时间为1-3h，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.5h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.5h、2.6h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1.5-2h。
优选地，步骤(2)所述破碎包括依次进行的第一破碎和第二破碎。
优选地，所述第一破碎的终点为钨硅合金粉末的粒度≤5mm，例如可以是5mm、4.8mm、4.6mm、4.4mm、4.2mm、4mm、3.8mm、3.6mm、3.4mm、3.2mm、3mm、2.8mm、2.6mm、2.4mm、2.2mm、2mm、1.8mm、1.6mm、1.4mm、1.2mm或1mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为≤4mm。
优选地，所述第二破碎的终点为钨硅合金粉末的粒度≤5μm，例如可以是5μm、4.8μm、4.6μm、4.4μm、4.2μm、4μm、3.8μm、3.6μm、3.4μm、3.2μm、3μm、2.8μm、2.6μm、2.4μm、2.2μm、2μm、1.8μm、1.6μm、1.4μm、1.2μm或1μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为≤4μm。
本发明中，进行第一破碎和第二破碎的目的是为了得到粒度≤5μm的钨硅合金粉末，同时可以降低设备要求，提高破碎效率，所得钨硅合金粉末的粒度越小，制备得到的钨硅靶材内部越均匀。
优选地，所述第二破碎在保护气氛下进行。
本发明中，第二破碎的粒度越小，粉末吸附氧的能力越强，为了防止粉末在破碎过程中吸附氧，所以第二破碎在保护气氛下进行。
优选地，所述保护气氛包括氮气和/或惰性气体。
优选地，所述保护气氛的纯度为≥99.999％。
本发明中，通入纯度为99.999％氩气可以将破碎设备内氧含量降低至700ppm以下。
优选地，步骤(3)所述第二热处理前将钨硅合金粉末置于模具中进行抽真空处理。
优选地，所述抽真空处理的终点为绝对真空度≤40Pa，例如可以是40Pa、38Pa、36Pa、34Pa、35Pa、32Pa、30Pa、28Pa、26Pa、24Pa、22Pa、20Pa、18Pa、16Pa、14Pa、12Pa或10Pa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为≤30Pa。
本发明中，将钨硅合金粉末放入模具中，将粉末压实，保证平面度<0.5mm。
优选地，步骤(3)所述第二热处理包括依次进行的升温处理、第一保温和第二保温。
优选地，所述升温处理的升温速率为10-20℃/min，例如可以是10℃/min、11℃/min、12℃/min、13℃/min、14℃/min、15℃/min、16℃/min、17℃/min、18℃/min、19℃/min或20℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为10-15℃/min。
优选地，所述升温处理的终点为1200-1400℃，例如可以是1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃或1400℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1250-1350℃。
本发明中，在升温处理时，粉末受热会体积膨胀，当粉末体积膨胀至压力≥3.7MPa，需要对压头进行减压至≤2.7MPa，为粉末膨胀提供足够的空间。
优选地，所述第一保温的时间为1-3h，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.5h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.5h、2.6h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选1.5-2h。
本发明中，在第一保温结束后的60min内升压至≥35MPa，进行第二保温，是为了使靶材更加致密化。
优选地，所述第二保温的时间为1-3h，，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.5h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.5h、2.6h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1.5-2h。
优选地，所述第二保温的压力为≥35MPa，例如可以是35MPa、36MPa、37MPa、38MPa、39MPa、40MPa、41MPa、42MPa、43MPa、44MPa、45MPa、46MPa、47MPa、48MPa、49MPa或50MPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为≥40MPa。
本发明中，第二保温结束后，充入保护气至-(0.06-0.08)MPa，防止所得钨硅靶材被再次氧化，所述保护气包括氮气和/惰性气体。
本发明中，待炉内温度<200℃后，将模具及靶材取出，进行磨加工、线切割等工序，按图纸将钨硅靶材加工到要求尺寸。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将纯度≥99.999％，粒度≤12μm，氧含量≤50ppm的钨粉和纯度≥99.9999％，粒度为20-25μm，氧含量≤500ppm的硅粉按质量比为(2-3):1置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度≤40Pa，然后在1000-1400℃下进行第一热处理1-3h，得到钨硅合金，所述第一热处理的升温速率为10-20℃/min；
(2)将步骤(1)得到的所述钨硅合金进行破碎，所述破碎包括依次进行的第一破碎和第二破碎，先进行第一破碎至粒度≤5mm，再进行第二破碎至粒度≤5μm，得到钨硅合金粉末，所述第二破碎在保护气氛下进行，所述保护气氛的纯度为≥99.999％；
(3)将步骤(2)得到的所述钨硅合金粉末置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度≤40Pa，然后进行第二热处理，所述第二热处理包括依次进行的升温处理、第一保温和第二保温，得到钨硅靶材，所述升温处理以10-20℃/min的升温速率升温至1200-1400℃，所述第一保温的时间为1-3h，所述第二保温的时间为1-3h，所述第二保温的压力≥35MPa。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的钨硅靶材制备方法可以满足大批量生产钨硅靶材的需求，有利于工业化生产。
(2)本发明所得钨硅靶材内部结构均匀且没有缺陷，致密度≥99％，可以有效控制氧含量，氧含量<500ppm。
附图说明
图1是本发明实施例1中所得钨硅靶材的SEM图；
图2是本发明对比例1中所得钨硅靶材的SEM图；
图3是本发明对比例2中所得钨硅靶材的SEM图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种钨硅靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将纯度为99.9995％，粒度为10μm，氧含量为25ppm的钨粉和纯度为99.9999％，粒度为24μm，氧含量为300ppm的硅粉按质量比为2.5:1置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度为10Pa，然后在1150℃下进行第一热处理1.6h，所述第一热处理的升温速率为17℃/min，得到钨硅合金；
(2)将步骤(1)得到的所述钨硅合金进行破碎，所述破碎包括依次进行的第一破碎和第二破碎，先进行第一破碎至粒度为4mm，再进行第二破碎至粒度为4μm，得到钨硅合金粉末，所述第二破碎在氩气气氛下进行，所述氩气的纯度为99.999％；
(3)将步骤(2)得到的所述钨硅合金粉末置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度为30Pa，然后进行第二热处理，所述第二热处理包括依次进行的升温处理、第一保温和第二保温，所述升温处理以12℃/min的升温速率升温至1300℃，所述第一保温的时间为1.7h，所述第二保温的时间为1.7h，所述第二保温的压力为40MPa，得到钨硅靶材。
所得钨硅靶材的SEM图如图1所示，从图1可以看出，靶材的内部结构均匀，没有气孔。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
实施例2
本实施例提供一种钨硅靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将纯度为99.999％，粒度为12μm，氧含量为50ppm的钨粉和纯度为99.999％，粒度为20μm，氧含量为500ppm的硅粉按质量比为2.3:1置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度为40Pa，然后在1200℃下进行第一热处理1.5h，所述第一热处理的升温速率为20℃/min，得到钨硅合金；
(2)将步骤(1)得到的所述钨硅合金进行破碎，所述破碎包括依次进行的第一破碎和第二破碎，先进行第一破碎至粒度为5mm，再进行第二破碎至粒度为5μm，得到钨硅合金粉末，所述第二破碎在氩气气氛下进行，所述氩气的纯度为99.999％；
(3)将步骤(2)得到的所述钨硅合金粉末置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度为40Pa，然后进行第二热处理，所述第二热处理包括依次进行的升温处理、第一保温和第二保温，所述升温处理以15℃/min的升温速率升温至1250℃，所述第一保温的时间为2h，所述第二保温的时间为1.5h，所述第二保温的压力为35MPa，得到钨硅靶材。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
实施例3
本实施例提供一种钨硅靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将纯度为99.9991％，粒度为9μm，氧含量为48ppm的钨粉和纯度为99.9992％，粒度为25μm，氧含量为480ppm的硅粉按质量比为2.8:1置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度为38Pa，然后在1100℃下进行第一热处理2h，所述第一热处理的升温速率为15℃/min，得到钨硅合金；
(2)将步骤(1)得到的所述钨硅合金进行破碎，所述破碎包括依次进行的第一破碎和第二破碎，先进行第一破碎至粒度为5mm，再进行第二破碎至粒度为5μm，得到钨硅合金粉末，所述第二破碎在氩气气氛下进行，所述氩气的纯度为99.999％；
(3)将步骤(2)得到的所述钨硅合金粉末置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度为40Pa，然后进行第二热处理，所述第二热处理包括依次进行的升温处理、第一保温和第二保温，所述升温处理以10℃/min的升温速率升温至1350℃，所述第一保温的时间为1.5h，所述第二保温的时间为2h，所述第二保温的压力为35MPa，得到钨硅靶材。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
实施例4
本实施例提供一种钨硅靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将纯度为99.9992％，粒度为11μm，氧含量为45ppm的钨粉和纯度为99.9993％，粒度为21μm，氧含量为428ppm的硅粉的硅粉按质量比为2:1置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度为40Pa，然后在1400℃下进行第一热处理1h，所述第一热处理的升温速率为20℃/min，得到钨硅合金；
(2)将步骤(1)得到的所述钨硅合金进行破碎，所述破碎包括依次进行的第一破碎和第二破碎，先进行第一破碎至粒度为5mm，再进行第二破碎至粒度为5μm，得到钨硅合金粉末，所述第二破碎在氩气气氛下进行，所述氩气的纯度为99.999％；
(3)将步骤(2)得到的所述钨硅合金粉末置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度为40Pa，然后进行第二热处理，所述第二热处理包括依次进行的升温处理、第一保温和第二保温，所述升温处理以10℃/min的升温速率升温至1400℃，所述第一保温的时间为1h，所述第二保温的时间为3h，所述第二保温的压力为35MPa，得到钨硅靶材。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
实施例5
本实施例提供一种钨硅靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将纯度为99.9993％，粒度为8μm，氧含量为49ppm的钨粉和纯度为99.999％，粒度为25μm，氧含量为380ppm的硅粉按质量比为2:1置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度为40Pa，然后在1000℃下进行第一热处理3h，所述第一热处理的升温速率为10℃/min，得到钨硅合金；
(2)将步骤(1)得到的所述钨硅合金进行破碎，所述破碎包括依次进行的第一破碎和第二破碎，先进行第一破碎至粒度为5mm，再进行第二破碎至粒度为5μm，得到钨硅合金粉末，所述第二破碎在氩气气氛下进行，所述氩气的纯度为99.999％；
(3)将步骤(2)得到的所述钨硅合金粉末置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度为40Pa，然后进行第二热处理，所述第二热处理包括依次进行的升温处理、第一保温和第二保温，所述升温处理以20℃/min的升温速率升温至1200℃，所述第一保温的时间为3h，所述第二保温的时间为1h，所述第二保温的压力为35MPa，得到钨硅靶材。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
实施例6
本实施例提供一种钨硅靶材的制备方法，与实施例1相比仅在于第一热处理的温度为800℃。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
实施例7
本实施例提供一种钨硅靶材的制备方法，与实施例1相比仅在于第一热处理的温度为1500℃。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
实施例8
本实施例提供一种钨硅靶材的制备方法，与实施例1相比仅在于升温处理的终点为1000℃。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
实施例9
本实施例提供一种钨硅靶材的制备方法，与实施例1相比仅在于升温处理的终点为1500℃。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
实施例10
本实施例提供一种钨硅靶材的制备方法，与实施例1相比仅在于第二保温的压力为20MPa。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
对比例1
本对比例提供一种钨硅靶材的制备方法，与实施例1相比仅在于将步骤(1)和步骤(2)替换为将钨粉和硅粉进行混合，得到钨硅混合粉末。
所得钨硅靶材的SEM图如图2所示，从图2可以看出，靶材内部的游离硅相分布不均。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
对比例2
本对比例提供一种钨硅靶材的制备方法，与实施例1相比仅在于将步骤(1)和步骤(2)替换为将二硅化钨和硅粉进行混合，得到混合粉末。
所得钨硅靶材的SEM图如图3所示，从图3可以看出，靶材内部存在游离硅相分布不均，硅粉成团的情况。
所得钨硅靶材的性能指标详见表1。
对实施例1-10和对比例1-2所制备钨硅靶材的致密度进行测定，测定方法为阿基米德排水法。
对实施例1-10和对比例1-2所制备钨硅靶材的内部缺陷通过SEM(场发射扫描电子显微镜，ZEISS Sigma)进行测定。
对实施例1-10和对比例1-2所制备钨硅靶材的氧含量通过LECO气体分析仪进行测定。
对实施例1-10和对比例1-2所制备钨硅靶材的内部均匀性通过SEM(场发射扫描电子显微镜，ZEISS Sigma)进行测定。
表1
Figure BDA0003314588800000141
从表1可以看出，实施例1-5中所得钨硅靶材内部结构均匀且没有缺陷，致密度≥99％，氧含量<500ppm。
综合实施例1和实施例6-7可以看出，实施例1中，第一热处理的温度为1150℃，相较于实施例6和7中分别为800℃和1500℃而言，实施例1中钨硅靶材的致密度为99.98％，内部结构均匀，氧含量为432ppm，没有内部缺陷，实施例6中钨硅靶材的致密度仅为99.58％，并且硅与钨未完全形成合金，单质硅破碎过程中容易吸附氧，导致氧含量增加至493ppm；实施例7中致密度为99.62％，并且硅熔化后聚集，单质硅破碎过程中容易吸附氧，导致氧含量增加至489ppm，由此表明，本发明通过控制第一热处理的温度在特定范围，能够降低靶材的氧含量，提升靶材的致密度。
综合实施例1和实施例8-9可以看出，实施例1中，升温处理的终点为1300℃，相较于实施例8和实施例9中升温至1000℃和1500℃而言，实施例1中钨硅靶材的致密度为99.98％，氧含量为432ppm，而实施例8中的致密度仅为99.21％，实施例9中靶材内部产生微裂纹，由此表明，本发明通过控制升温处理的终点温度在特定范围，可以提高靶材致密度的同时保证靶材具有良好的内部结构。
综合实施例1和实施例10可以看出，实施例1中，第二保温的压力为40MPa，相较于实施例10中第二保温的压力为20MPa而言，实施例1中钨硅靶材的致密度为99.98％，没有内部缺陷，而实施例10中靶材的致密度仅为99.03％，由此表明，本发明通过将第二保温的压力控制在特定范围，可以提高靶材的致密度。
综合实施例1和对比例1可以看出，对比例1相较于实施例1而言仅在于将步骤(1)和步骤(2)替换为将钨粉和硅粉进行混合，得到钨硅混合粉末，实施例1中钨硅靶材的致密度为99.98％，内部结构均匀，氧含量为432ppm，没有内部缺陷，而对比例1中致密度仅为98.42％，氧含量为472ppm，且内部结构不均匀，由此表明，本发明提供的制备方法可以提升钨硅靶材的致密度，降低氧含量，同时使靶材内部结构均匀。
综合实施例1和对比例2可以看出，对比例2相较于实施例1而言仅在于将步骤(1)和步骤(2)替换为将二硅化钨和硅粉进行混合，得到混合粉末，实施例1中钨硅靶材的致密度为99.98％，内部结构均匀，氧含量为432ppm，而对比例2中靶材的致密度仅为99.32％，氧含量为584ppm，内部结构不均匀，由此表明，本发明提供的制备方法可以提升钨硅靶材的致密度，降低氧含量，同时使靶材内部结构均匀。
综上所述，本发明提供的钨硅靶材的制备方法可以提升靶材的致密度，降低氧含量至500ppm以下，所得靶材内部结构均匀，在较优条件下没有内部缺陷。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种钨硅靶材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将钨粉和硅粉进行第一热处理，得到钨硅合金；
(2)将步骤(1)得到的所述钨硅合金进行破碎，得到钨硅合金粉末；
(3)将步骤(2)得到的所述钨硅合金粉末进行第二热处理，得到钨硅靶材。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钨粉的纯度为≥99.999％，优选为≥99.9995％；
优选地，步骤(1)所述钨粉的粒度为≤12μm，优选为≤10μm；
优选地，步骤(1)所述钨粉的氧含量为≤50ppm，优选为≤25ppm；
优选地，步骤(1)所述硅粉的纯度为≥99.999％，优选为≥99.9999％；
优选地，步骤(1)所述硅粉的粒度为20-25μm，优选为23-25μm；
优选地，步骤(1)所述硅粉的氧含量为≤500ppm，优选为≤300ppm；
优选地，步骤(1)所述钨粉和硅粉的质量比为(2-3):1，优选为(2.3-2.8):1。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一热处理前将钨粉和硅粉置于模具中进行抽真空处理；
优选地，所述抽真空处理的终点为绝对真空度≤40Pa，优选为≤10Pa；
优选地，步骤(1)所述第一热处理的升温速率为10-20℃/min，优选为15-20℃/min；
优选地，步骤(1)所述第一热处理的温度为1000-1400℃，优选为1100-1200℃；
优选地，步骤(1)所述第一热处理的时间为1-3h，优选为1.5-2h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述破碎包括依次进行的第一破碎和第二破碎。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一破碎的终点为钨硅合金粉末的粒度≤5mm，优选为≤4mm；
优选地，所述第二破碎的终点为钨硅合金粉末的粒度≤5μm，优选为4μm；
优选地，所述第二破碎在保护气氛下进行；
优选地，所述保护气氛包括氮气和/或惰性气体；
优选地，所述保护气氛的纯度为≥99.999％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述第二热处理前将钨硅合金粉末置于模具中进行抽真空处理；
优选地，所述抽真空处理的终点为绝对真空度≤40Pa，优选为≤30Pa。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述第二热处理包括依次进行的升温处理、第一保温和第二保温；
优选地，所述升温处理的升温速率为10-20℃/min，优选为10-15℃/min；
优选地，所述升温处理的终点为1200-1400℃，优选为1250-1350℃。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一保温的时间为1-3h，优选1.5-2h。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述第二保温的时间为1-3h，优选为1.5-2h；
优选地，所述第二保温的压力为≥35MPa，优选为≥40MPa。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将纯度≥99.999％，粒度≤12μm，氧含量≤50ppm的钨粉和纯度≥99.9999％，粒度为20-25μm，氧含量≤500ppm的硅粉按质量比为(2-3):1置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度≤40Pa，然后在1000-1400℃下进行第一热处理1-3h，得到钨硅合金，所述第一热处理的升温速率为10-20℃/min；
(2)将步骤(1)得到的所述钨硅合金进行破碎，所述破碎包括依次进行的第一破碎和第二破碎，先进行第一破碎至粒度≤5mm，再进行第二破碎至粒度≤5μm，得到钨硅合金粉末，所述第二破碎在保护气氛下进行，所述保护气氛的纯度为≥99.999％；
(3)将步骤(2)得到的所述钨硅合金粉末置于模具中进行抽真空处理直至绝对真空度≤40Pa，然后进行第二热处理，所述第二热处理包括依次进行的升温处理、第一保温和第二保温，得到钨硅靶材，所述升温处理以10-20℃/min的升温速率升温至1200-1400℃，所述第一保温的时间为1-3h，所述第二保温的时间为1-3h，所述第二保温的压力≥35MPa。
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