[发明专利]靶材结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及靶材结构的制作方法。

背景技术

在半导体工业中，靶材结构是由符合溅射性能的靶材和与所述靶材结合、具有一定强度的背板构成。背板可以在所述靶材结构装配至溅射基台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。目前，例如，可以选用金属钽(Ta)作为靶材，选用具有足够强度，且导热、导电性也较高的铜或铝材料作为背板材料。

在溅射过程中，所述靶材结构的工作环境比较恶劣，例如，靶材结构工作温度较高，例如300℃至500℃；另外，靶材结构的一侧充以冷却水强冷，而另一侧则处于10^-9Pa的高真空环境下，由此在靶材结构的相对二侧形成有巨大的压力差；再有，靶材结构处在高压电场、磁场中，受到各种粒子的轰击。在如此恶劣的环境下，如果靶材结构中靶材与背板之间的结合度较差，将导致靶材在受热条件下变形、开裂、并与结合的背板相脱落，使得溅射无法达到溅射均匀的效果，同时还可能会对溅射基台造成损伤。

因此选择一种有效的焊接方式，使得靶材与背板实现可靠结合，满足长期稳定生产、使用靶材的需要，就显得十分必要。

例如，对于靶材与背板在熔点等物理性能相接近的产品，可以采用常规的焊接方式，例如钎焊；对于靶材与背板在熔点等物理性能相差很大的产品，可以采用扩散焊接。所谓的扩散焊接是指互相接触的材料表面，在一定温度、压力作用下靠近，局部产生塑性变形，原子间互相扩散，在界面处形成新的扩散层，实现可靠结合。相比于常规焊接方式，所述扩散焊接具有结合紧密度高、受热抗变形能力强等优点。

虽然扩散焊接得到了广泛的应用，但在对于某些金属的靶材结构而言，仍具有一定的局限性。以钽靶材与铜背板为例，由于钽是性质比较稳定的金属元素，铜是较易氧化的金属元素，在焊接面处会出现氧化，致使焊接的紧密度较差，靶材与背板很难通过直接的扩散焊接来实现结合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何使得靶材与背板达到较佳的结合效果。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材结构的制作方法，其包括：提供靶材，所述靶材为钽或者钽合金；利用电镀工艺，在靶材的焊接面上形成金属镀层；在所述金属镀层上进行扩散焊处理，将背板焊接至靶材。

可选地，在进行电镀工艺之前还包括清洗所述靶材的表面的步骤。

可选地，所述清洗靶材表面的步骤具体为使用含有氢氟酸的溶剂进行酸洗。

可选地，所述电镀工艺具体包括：将靶材接置在阴极，将镀层金属接置在阳极；将靶材和镀层金属放入包含镀层金属离子的电镀液中，通以直流电，至少在靶材的焊接面上形成金属镀层。

可选地，将靶材放入包含镀层金属离子的电镀液具体包括将靶材全部或者仅将靶材的焊接面放入电镀液中。

可选地，所述金属镀层的厚度为10nm至3.5mm。

可选地，所述金属镀层的厚度为50nm至2mm。

可选地，所述金属镀层的材料具体为铜、铝、镍、铬、钛或者它们中任一种金属的合金。

可选地，所述背板具体是由铜、铝或者包括有铜和铝中任一种金属的合金所制成的。

与现有技术相比，本发明所提供的靶材结构的制作方法，首先利用电镀工艺在靶材上形成金属镀层，再在所述金属镀层上进行扩散焊处理，将背板焊接至靶材，使得靶材与背板经过焊接后实现二者的可靠结合，具有结合紧密度高、受热抗变形能力强等优点。

附图说明

图1为本发明一个实施例制作靶材结构的流程图；

图2至图4为根据图1所示流程制作靶材结构的示意图；

图5为图1中步骤S11在一个实施例中的流程示意图；

图6为根据步骤S11在一个实施例中进行电镀工艺的示意图；

图7为图1中步骤S11在另一个实施例中的流程示意图。

具体实施方式

本发明的发明人发现，在制作靶材结构时，如果靶材的性质比较稳定(例如钽靶材熔点较高)、背板的性质比较活泼(例如铜背板的表面易氧化)，利用焊接方式将靶材与背板进行直接焊接就会致使二者的结合度较差。有鉴于此，故提出在靶材与背板之间增加作为中间媒介的金属镀层，这样，就可以通过能同时与靶材和背板达成紧密结合的金属镀层，使得靶材与背板的结合，完成靶材结构的制作。因此，根据本发明的一个方面，提供一种靶材结构，在其中的靶材和背板之间包括有金属镀层。

本发明的发明人提出一种靶材结构的制作方法，如图1所示，包括步骤：

S10，提供靶材，所述靶材为钽或者钽合金；

S11，利用电镀工艺，在靶材的焊接面上形成金属镀层；