一种粉末冶金靶材及其制造方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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、钥、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。
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
[0007] -种粉末冶金靶材，按质量百分比计所包含的合金成分为：Cu 0. 1~10%，余量 为Cr〇
[0008] 优选地，所述粉末冶金靶材的相对密度高于95 %。
[0009] 一种所述粉末冶金靶材的制造方法，包括以下步骤：
[0010] ⑴配料：按粉末冶金靶材的合金成分配比Cr粉、Cu粉原料；
[0011] (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；
[0012] ⑶压力烧结：将步骤⑵中所得的混合粉末压力烧结成靶坯；
[0013] (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。
[0014] 其中，Cr粉的平均粒度D5。为10~200 μ m，Cu粉的平均粒度D5。为10~200 μ m。
[0015] 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°C，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。
[0016] 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°C，压力为80~150MPa，保温时间为0· 5~4h。
[0017] 本发明具有如下优点：
[0018] (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。
[0019] (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。
[0020] (3)采用本发明的合金革E1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】
[0021] 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】
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 实施例1~8
[0025] 1、配料
[0026] 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10~200 μ m，Cu粉的平均粒度为10~200 μ m。
[0027] 2、混粉
[0028] 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。
[0029] 3、压力烧结成靶坯
[0030] 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°C，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。
[0031] 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°C，压力为80~150MPa，保温时间为0· 5~4h。
[0032] 4、机加工/焊接
[0033] 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。
[0034] 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
[0035]
【主权项】
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 闻于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) 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。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D5。 为10~200μm，Cu粉的平均粒度D5。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°C，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°C，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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】C23C14/35, B22F3/14
【公开号】CN105328193
【申请号】CN201410404994
【发明人】丁照崇, 王兴权, 于海洋, 罗俊锋, 王越, 董亭义, 熊晓东, 李勇军
【申请人】有研亿金新材料有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2014年8月12日