[發明專利]靶材組件的制作方法

無效

• 申請號: 201010151830.6
• 申請日: 2010-04-14
• 公開（公告）號: CN101811209A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 姚力軍;潘杰;王學澤;歐陽琳;劉慶
• 申請（專利權）人: 寧波江豐電子材料有限公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/20;B23K1/19
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及靶材組件的制作方法。

背景技術

物理氣相沉積(PVD)技術，例如濺射，應用于很多領域，比如用于提供帶有原子級光滑表面的具有精確控制厚度的薄膜材料沉積物。在濺射過程中，位于充滿惰性氣體氣氛的腔室里的靶材暴露于電場中而產生等離子體。等離子體與濺射靶材組件的表面發生碰撞，從靶材組件表面逸出粒子。靶材組件與待涂布基材之間的電壓差使得逸出粒子在基材表面上形成預期的膜層。

目前，純度為4N5(99.995％)、純度為5N(99.999％)鉻靶材組件廣泛應用于半導體制程，例如導電插塞金屬填充，金屬電極薄膜沉積等制程。靶材組件是由符合濺射性能的靶材坯料和背板構成，所述背板具有一定強度，作為為與所述靶材結合，可以在所述靶材組件裝配至濺射基臺中起到支撐作用，并具有傳導熱量的功效。

當前大多數的4N5、5N鉻靶材組件加工方法是采用含銀的釬料將鉻坯料與背板結合在一起，需要將鉻坯料和背板加熱到含銀的釬料的熔化溫度(800℃以上)，如此高的溫度容易在鉻坯料和背板內部組織形成缺陷，導致形成的靶材組件質量下降。

但現有的低溫焊接工藝形成的靶材由于粘附性差，在惡劣的工作環境低溫焊接工藝形成的靶材容易失效，例如，靶材組件的一側充以冷卻水強冷，而另一側則處于10^-9Pa的高真空環境下，由此在靶材組件的相對二側形成有巨大的壓力差；再有，靶材組件處在高壓電場、磁場中，受到各種粒子的轟擊。在如此惡劣的環境下，如果靶材組件中靶材坯料與背板之間的結合度較差，將導致靶材坯料變形、開裂、并從背板上脫落，使得濺射無法達到濺射均勻的效果，同時還可能會對濺射基臺造成損傷。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種靶材組件的制作方法，防止靶材坯料與背板之間結合度差。

為解決上述問題，本發明提供一種靶材組件的制作方法，包括：提供鉻靶材坯料、背板和釬料，所述背板具有容納鉻靶材坯料的凹部；利用釬料在鉻靶材坯料的焊接面和外周形成第一浸潤層；利用釬料在背板的焊接面和凹部的內側形成第二浸潤層；對鉻靶材坯料和背板進行釬焊，將鉻靶材坯料焊接至背板形成靶材組件。

可選的，所述第一浸潤層的形成步驟包括：對鉻靶材坯料進行預熱；將釬料熔化并將熔化后的釬料在鉻靶材坯料的焊接面和外周形成第一釬料層；將第一釬料層的釬料浸潤進入鉻靶材坯料的焊接面與坯料外周表面形成第一浸潤層。

可選的，將第一釬料層的釬料浸潤進入鉻靶材坯料的焊接面與坯料外周表面形成第一浸潤層的具體形成工藝為：保持形成有第一釬料層的鉻靶材坯料預熱的溫度為180℃至230℃，用鋼刷全面摩擦鉻靶材坯料的焊接面和外周。

可選的，所述第一浸潤層厚度為200納米至10微米。

可選的，所述第二浸潤層的形成步驟包括：對背板進行預熱，將釬料熔化并使得釬料在背板的焊接面和凹部的內側形成均勻分布的第二釬料層；超聲波處理添加形成有第二釬料層的背板，使得第二釬料層浸潤進入背板的焊接面和凹部的內側，在背板的焊接面和凹部的內側形成第二浸潤層。

可選的，所述第一浸潤層厚度為200納米至10微米。

可選的，所述鉻靶材坯料的純度為4N5或者5N。

與現有技術相比，本發明采用在鉻坯料和背板的焊接面形成第一浸潤層和第二浸潤層進行焊接，并采用較優的焊接參數，形成的靶材組件粘附性好，能夠在較劣的工作環境工作，進一步的，本發明提供的靶材組件的制作方法采用較低的工作溫度，避免鉻靶材坯料和背板在鉻坯料和背板內部組織形成缺陷，提高靶材組件質量。

附圖說明

通過附圖中所示的本發明的優選實施例的更具體說明，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。

圖1是本發明的靶材組件的制作方法的流程示意圖；

圖2至圖7是本發明靶材組件的制作方法的工藝過程示意圖。

具體實施方式

由于現有的低溫焊接工藝形成的靶材由于粘附性差，在惡劣的工作環境低溫焊接工藝形成的靶材容易失效，長期以來，現有的鉻靶材組件加工方法是采用高溫釬焊工藝，采用熔點較高的含銀的釬料將鉻坯料與背板結合在一起。

但本發明的發明人經過大量實驗發現，采用高溫釬焊工藝容易造成鉻坯料和背板的晶體結構損傷或者在鉻坯料和背板內部組織形成缺陷，導致形成的靶材組件質量下降。

基于上述認識，本發明的發明人進行了研究，發現采用特定的焊接工藝，并且避免鉻坯料焊接面污染和焊料氧化物污染，可以改進低溫焊接的質量。