大尺寸鎢靶材製備工藝探索

濺射法是製備薄膜材料的主要技術之一，它通過高速運動的離子轟擊靶材，產生的原子放射出來累積在基體的表面，形成鍍膜，被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料，稱為濺射靶材。

用靶材濺射沉積的薄膜需要具有緻密度高，附著性好等優點。稀有金屬鎢由於具有熔點高、強度高、熱膨脹係數低、電阻率低、良好的熱穩定性等優點，已廣泛應用於半導體積體電路、太陽能光伏等濺射鍍膜領域。

鎢靶材在半導體領域主要用作積體電路擴散阻擋層和大型積體電路記憶體電極等。半導體積體電路對靶材的純度有著很高的要求，一般要求靶材的純度要在99.999%以上。同時，靶材的密實度也對鍍膜過程及膜層的性能有著重要的影響，靶材的密實度不僅影響濺射時的沉積速率、濺射膜粒子的密度和放電現象等，還影響著濺射薄膜的電學和光學性能。靶材越密實，濺射膜粒子的密越低，放電現象越弱，而薄膜的性能也越好。

由於其熔點高，鎢靶材主要通過粉末冶金方法製備。目前半導體用鎢靶材一般採用熱壓或熱等靜壓的工藝直接燒結成最終產品，而不進行後續壓力加工，所製備的鎢靶材密度可達到理論密度的99%左右。隨著半導體技術的迅猛發展，集成化程度越來越高，單位面積單晶矽片集成器件數呈指數級增長，主流的矽片尺寸已從12英寸（300mm）逐漸向18英寸（450mm）發展，因而對濺射靶材的尺寸要求也越來越大。要採用熱等靜壓法生產更大尺寸的鎢靶材需要高昂的設備投入，同時產品的密度難以達到完全緻密，因此，如何製備大尺寸鎢靶材也就成為鎢製品製造領域的重點。。

江西某企業採用一種可製備大尺寸鎢靶材的先進工藝，其過程為：選取細微性2μm，純度99.999%的鎢粉40kg，採用鋼芯模具經過等靜壓200MPa壓制保壓5分鐘後成形；在中頻爐燒結，燒結溫度為2050℃，燒結時間為9小時，製備出尺寸為47.3×201×218mm、密度為18.4g/cm3的燒結鎢板坯；鎢板坯退火後，通過多道次熱軋成尺寸為11.1×425×419mm、密度為19.27g/cm3（緻密度99.6%）的熱軋鎢板，熱軋鎢板經1350℃/120min退火後，進行車、銑、磨等機械加工，最終加工出Φ400×7的鎢靶材，經測定，其表面平均晶粒尺寸為60μm，純度99.999%、密度19.27g/cm³、緻密度99.6%。

該工藝由於採用合適的原料、合理的工藝及參數，最終製備出密度達到18.3g/cm³以上的燒結鎢板坯，最終通過熱軋變形、退火和機加工製備出純度達到99.999%以上、緻密度達到99.5%以上、晶粒尺寸小於100μm的半導體用大尺寸高純鎢靶材。

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