钽方靶主要用于半导体镀膜等领域,其制作工艺涉及高纯度钽金属的加工和成型。
1. 原料准备
高纯钽粉:通常采用电子束熔炼或粉末冶金法制备。
添加剂:如Ta-W合金靶需添加钨粉,以提高溅射性能。
2. 成型工艺
(1)粉末冶金法
混料:钽粉与粘结剂混合均匀。
冷等静压:在高压下压制成坯体。
烧结:低温预烧结去除粘结剂,高温烧结致密化,形成高密度靶坯。
(2)熔炼铸造法
电子束熔炼或电弧熔炼制备钽锭。
热轧/锻造:加工成接近目标尺寸的板坯。
3. 机械加工
铣削/车削:将烧结/熔炼后的坯料加工至接近最终尺寸。
精磨/抛光:确保表面粗糙度,减少溅射缺陷。
4. 焊接(背板结合)
钎焊:采用铜/银焊料,将钽靶与铜/铝背板焊接。
扩散焊:高温高压下直接结合,避免焊料污染。
5. 检测与质量控制
成分分析:ICP-MS检测杂质含量。
密度测试:阿基米德法验证致密度。
超声波探伤:检查内部裂纹/气孔。
表面检测:白光干涉仪测粗糙度,确保无划痕、氧化。
6. 包装与储存
真空包装:防止氧化。
防震运输:避免机械损伤。
7.关键工艺难点
高纯度控制:避免O、C等杂质影响溅射薄膜性能。
焊接强度:靶材与背板需紧密结合,防止溅射脱落。
晶粒均匀性:晶粒尺寸需均匀,否则会导致溅射速率不稳定。