[發明專利]一種硅靶材組件的釬焊方法

無效

• 申請號: 201210367293.8
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103692041A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 姚力軍;相原俊夫;大巖一彥;潘杰;王學澤;宋佳
• 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
• 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

本發明涉及半導體濺射領域，特別是涉及一種硅靶材組件的釬焊方法。

背景技術

磁控濺射是一種利用帶電粒子轟擊靶材，使靶材原子從表面逸出并均勻沉積在襯底上的基片鍍膜工藝。磁控濺射以其濺射率高、基片溫升低、膜-基結合力好、優異的金屬鍍膜的均勻和可控性強等優勢成為了最優異的基片鍍膜工藝，因而廣泛地應用于集成電路制造工藝。

靶材組件是由符合濺射性能的靶材和與所述靶材結合、具有一定強度的背板構成。背板可以在所述靶材組件裝配至濺射機臺中起到支撐作用，并具有傳導熱量的功效。靶材組件是通過將靶材和背板焊接在一起形成的，需使其既可以可靠地安裝在濺射機臺上，同時又可以在磁場、電場作用下有效控制進行濺射。

在靶材和背板的焊接工藝中，釬焊是一種利用熔點比母材（被釬焊材料）熔點低的填充金屬（稱為釬料或焊料），在低于母材熔點、高于釬料熔點的溫度下同時加熱母材和焊料，致使焊料熔化后，潤濕、并填滿母材連接的間隙，釬料與母材相互擴散形成牢固連接的焊接方法。磁控濺射過程中，采用釬焊制備的靶材組件，其釬焊層連接結構使得靶材和背板連接界面具有良好的熱傳導性能，其可有效提高靶材組件的散熱性能；而且磁控濺射結束后，可采用適當的溫度熔化靶材和背板間的釬料層，從而使背板得以重復利用，節約靶材的制備成本。

然而在硅靶材和背板的釬焊工藝中，由于高純度的硅材料難以與釬料充分浸潤融合而無法使得靶材和背板充分結合，無法達到焊接要求。使得在磁控濺射的高溫、高壓條件下，硅靶材和背板結合部易開裂、致使背板脫落從而使得濺射無法達到濺射均勻的效果，同時還可能會對濺射機臺造成損傷。因而如何提高硅靶材和背板的釬焊效果，是本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種硅靶材組件的釬焊方法。本發明中，以純銦材料作為釬料，在靶材與背板的焊接面均形成一層銦釬料層，在將所述靶材與背板的焊接面貼合完成釬焊后，可獲取硅靶材和背板高強度結合的硅靶材組件，從而滿足磁控濺射對于硅靶材組件的要求。

具體地，本發明所提供的硅靶材組件的釬焊方法包括以下步驟:

提供硅靶材和背板；

分別在所述硅靶材和背板的焊接面上涂覆一層銦釬料層；

將涂覆有所述銦釬料層的所述硅靶材和背板的焊接面貼合，進行釬焊，將所述硅靶材焊接至所述背板上，形成硅靶材組件；

冷卻所述硅靶材組件。

可選地，在所述硅靶材和背板的焊接面上涂覆一層銦釬料層過程中，控制所述硅靶材和背板的溫度于190~250℃之間，充分熔化所述硅靶材和背板的焊接面上放置的銦釬料，從而形成所述銦釬料層。

可選地，待所述銦釬料熔化后，以超聲波處理使所述銦釬料均勻的分散于所述硅靶材和背板的焊接面上。

可選地，所述超聲波處理的工藝參數為超聲波振蕩器的輸出功率為15KHz至30KHz。

可選地，在將涂覆有所述銦釬料層的所述硅靶材和背板的焊接面貼合前，在所述背板或硅靶材的焊接面上放置用于聚集焊接面上熔化后釬料的釬料聚合絲桿，所述硅靶材和背板貼合后，所述釬料聚合絲桿夾于所述硅靶材和背板之間。

可選地，所述釬料聚合絲桿直徑為0.2~1.0mm。

可選地，所述釬料聚合絲桿采用銅制成。

可選地，所述釬料聚合絲桿放置于所述背板的中間部分。

可選地，在所述背板或硅靶材的焊接面上放置多根直徑相同的釬料聚合絲桿；所述多根釬料聚合絲桿完全位于所述硅靶材和背板的焊接面范圍內，且互不相交。

可選地，在所述硅靶材組件冷卻時，在所述硅靶材與背板之間均勻施加500~900N的壓力，以加強所述硅靶材和背板的連接強度的同時，防止所述硅靶材和背板冷卻過程中發生形變。

可選地，在所述硅靶材和背板的焊接面上涂覆銦釬料層以及所述釬焊過程中，控制操作環境的空氣濕度小于等于40%。

可選地，所述背板為銅背板。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明硅靶材組件的釬焊方法以純銦為釬焊材料，在硅靶材和背板的焊接面上分別涂覆一層銦釬料層，之后將涂覆有銦釬料層的硅靶材和背板的焊接面相貼合，進行釬焊，形成靶材組件。經檢驗，采用本發明制得的硅靶材組件中，硅靶材和背板的結合率達到95%以上，其完全滿足磁控濺射過程中，對于硅靶材和背板高強度結合的要求。