[發明專利]一種鉭靶材組件的焊接方法

有效

• 申請號: 202011036133.6
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112222593B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 姚力軍;邊逸軍;潘杰;王學澤;侯娟華
• 申請（專利權）人: 寧波江豐電子材料股份有限公司
• 主分類號: B23K20/02
• 分類號: B23K20/02;B23K20/24
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明涉及一種鉭靶材組件的焊接方法，所述焊接方法包括：對焊接面設置螺紋的鉭靶材進行熔射處理，對背板的焊接面進行噴砂處理，之后將熔射處理后的鉭靶材和噴砂處理后的背板進行熱等靜壓焊接，得到鉭靶材組件。本發明提供的焊接方法，通過對鉭靶材表面設置螺紋并進行熔射處理同時對背板焊接面進行噴砂處理，利用二者之間的協同耦合作用實現了鉭靶材組件的焊接面應力分布均勻，焊接結合率為97％以上，靶材和背板間傳熱性能提高10?25％。

技術領域

本發明涉及靶材焊接領域，具體涉及一種鉭靶材組件的焊接方法。

背景技術

目前，物理氣相沉積是半導體芯片生產過程中最關鍵的工藝之一，其目的是把金屬或金屬的化合物以薄膜的形式沉積到硅片或其他的基板上，并隨后通過光刻與腐蝕等工藝的配合，最終形成半導體芯片中復雜的配線結構。物理氣相沉積是通過濺射機臺來完成的，濺射靶材就是用于上述工藝中的一個非常重要的關鍵耗材。常見的濺射靶材有高純度Ta，還有Ti、Al、Co或Cu等有色金屬。

隨著晶片尺寸從200mm增大到300mm，相應濺射靶材尺寸必須隨之增大才能滿足PVD鍍膜的基本要求，同時，線寬從減小到45-90nm，基于導體的導電性和阻隔層的匹配性能，則濺射靶材也將從超高純Al/Ti系轉化為超高純Cu/Ta系，Ta靶材在半導體濺射行業的重要性越來越大，同時需求量也越來越大。而靶材在使用時通常需要和背板進行焊接，如CN107511599A公開了一種鉭靶材組件的焊接方法，包括：提供鉭靶材和銅背板，鉭靶材具有第一焊面，銅背板具有第二焊面；在第一焊面形成粘結層，粘結層的熔點小于鉭靶材的熔點；在粘結層表面形成熔融的第一焊料層，粘結層的熔點大于第一焊料層的熔點；在第二焊面形成熔融的第二焊料層，粘結層的熔點大于第二焊料層的熔點；將所述鉭靶材和銅背板壓合，第一焊料層和第二焊料層接觸；將所述鉭靶材和銅背板壓合后，進行冷卻處理。由于在第一焊面形成粘結層，且粘結層的熔點小于鉭靶材的熔點且大于第一焊料層和第二焊料層的熔點，因此使得冷卻處理后鉭靶材與第一焊料層和第二焊料層的焊接強度增強。從而使得鉭靶材和銅背板的焊接強度增強。且使得銅背板能夠重復利用。

CN110369897A一種靶材與背板的焊接方法，所述方法包括如下步驟：準備靶材與背板，在硬度較高的材料的焊接面上加工螺紋；組合靶材與背板，并將組合材料放置于金屬包套中；對裝入組合材料的金屬包套進行脫氣處理，然后將金屬包套進行密封；加熱密封后的金屬包套至第一溫度，然后加壓至第一壓力，隨后加熱至第二溫度，壓力隨溫度升高至第二壓力，保溫保壓后冷卻至室溫；去除金屬包套，完成靶材與背板的焊接。通過先升溫再加壓的方法，使螺紋更好地嵌入到硬度較小的材料中，提高了焊接面的接觸面積，并能夠破壞焊接面的氧化層，減少了氧化層對擴散焊接的阻擋作用，提升了焊接強度。

然而現有的焊接方法仍存在焊接面應力分布不均勻，焊接結合率較低的問題，靶材和背板間傳熱性能差等問題。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種鉭靶材組件的焊接方法，通對靶材和背板焊接面的特定處理使得鉭靶材組件的焊接面應力分布均勻，焊接結合率為97％以上，靶材和背板間傳熱性能提高10-25％。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種鉭靶材組件的焊接方法，所述焊接方法包括：對焊接面設置螺紋的鉭靶材進行熔射處理，對背板的焊接面進行噴砂處理，之后將熔射處理后的鉭靶材和噴砂處理后的背板進行熱等靜壓焊接，得到鉭靶材組件。

本發明提供的焊接方法，通過對鉭靶材表面設置螺紋并進行熔射處理同時對背板焊接面進行噴砂處理，利用二者之間的協同耦合作用實現了鉭靶材組件的焊接面應力分布均勻，焊接結合率為97％以上，靶材和背板間傳熱性能提高10-25％。