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超纯铝基铝硅1%合金铸态异常组织分析及控制

2021-10-31徐亚军沈英华李永奇马小红刘鹏飞

世界有色金属 2021年8期

徐亚军,张 博,沈英华,李永奇,马小红,刘鹏飞

(新疆众和股份有限公司,新疆 乌鲁木齐 830013)

半导体集成电路(IC)的快速发展及集成度的增加使其对金属互连线的质量要求进一步提高。超高纯铝合金靶材作为IC制造中金属互连线的主要配套材料,其市场规模日益扩大。溅射靶材对材料成分有极高的要求,其铝基纯度达到99.999%以上。溅射靶材产品中常添加少量的铜或硅合金,主要目的为改变铝合金靶材的热膨胀系数,从而消除薄膜中的产生的压缩参与应力从而消除膜层起包现象。

杨亚卓[1]等人研究了热处理对99.9995%的高纯ALSi1%合金第二相的影响。结果显示高纯AL-Si1%合金均热温度高于530℃,保温时间7h后,合金中的枝晶偏析基本消除。铸锭冷锻、中间退火后冷轧加工,70%大变形量下,再结晶温度约300℃,平均晶粒度为55μm。退火温度高于420℃晶粒长大。对于AL-Si1%合金,大变形量的塑性变形对Si相的破碎和细化效果不明显,均匀化处理是消除及细化硅相的有效手段。

针对高纯溅射靶材用铝硅合金及键合丝用铝硅丝的变形加工及性能的研究国内加工厂家及高校已有较多相关研究。而铝硅溅射靶材用棒材坯料目前主要由德国、法国及日本进口。一方面是铝硅溅射靶材用原料纯度较高,国内高纯铝原料的提纯工艺受限,另一方面是超纯铝基铝硅合金棒材的熔炼及铸造工艺经验匮乏。

溅射靶材用超纯铝基合金中铜及硅合金均为少量掺杂,通常掺杂比例低于8%,且因铝基纯度的高标准要求,合金铸造过程无法使用细化剂进行组织调控,故铸造过程合金内部极易形成缺陷组织如浮游晶、羽毛晶等。……

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