[发明专利]靶材组件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及靶材组件的制作方法。

背景技术

物理气相沉积(PVD)技术，例如溅射，应用于很多领域，比如用于提供带有原子级光滑表面的具有精确控制厚度的薄膜材料沉积物。在溅射过程中，位于充满惰性气体气氛的腔室里的靶材暴露于电场中而产生等离子体。等离子体与溅射靶材组件的表面发生碰撞，从靶材组件表面逸出粒子。靶材组件与待涂布基材之间的电压差使得逸出粒子在基材表面上形成预期的膜层。

目前，纯度为4N5(99.995％)、纯度为5N(99.999％)铬靶材组件广泛应用于半导体制程，例如导电插塞金属填充，金属电极薄膜沉积等制程。靶材组件是由符合溅射性能的靶材坯料和背板构成，所述背板具有一定强度，作为为与所述靶材结合，可以在所述靶材组件装配至溅射基台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。

当前大多数的4N5、5N铬靶材组件加工方法是采用含银的钎料将铬坯料与背板结合在一起，需要将铬坯料和背板加热到含银的钎料的熔化温度(800℃以上)，如此高的温度容易在铬坯料和背板内部组织形成缺陷，导致形成的靶材组件质量下降。

但现有的低温焊接工艺形成的靶材由于粘附性差，在恶劣的工作环境低温焊接工艺形成的靶材容易失效，例如，靶材组件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，由此在靶材组件的相对二侧形成有巨大的压力差；再有，靶材组件处在高压电场、磁场中，受到各种粒子的轰击。在如此恶劣的环境下，如果靶材组件中靶材坯料与背板之间的结合度较差，将导致靶材坯料变形、开裂、并从背板上脱落，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。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种靶材组件的制作方法，防止靶材坯料与背板之间结合度差。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材组件的制作方法，包括：提供铬靶材坯料、背板和钎料，所述背板具有容纳铬靶材坯料的凹部；利用钎料在铬靶材坯料的焊接面和外周形成第一浸润层；利用钎料在背板的焊接面和凹部的内侧形成第二浸润层；对铬靶材坯料和背板进行钎焊，将铬靶材坯料焊接至背板形成靶材组件。

可选的，所述第一浸润层的形成步骤包括：对铬靶材坯料进行预热；将钎料熔化并将熔化后的钎料在铬靶材坯料的焊接面和外周形成第一钎料层；将第一钎料层的钎料浸润进入铬靶材坯料的焊接面与坯料外周表面形成第一浸润层。

可选的，将第一钎料层的钎料浸润进入铬靶材坯料的焊接面与坯料外周表面形成第一浸润层的具体形成工艺为：保持形成有第一钎料层的铬靶材坯料预热的温度为180℃至230℃，用钢刷全面摩擦铬靶材坯料的焊接面和外周。

可选的，所述第一浸润层厚度为200纳米至10微米。

可选的，所述第二浸润层的形成步骤包括：对背板进行预热，将钎料熔化并使得钎料在背板的焊接面和凹部的内侧形成均匀分布的第二钎料层；超声波处理添加形成有第二钎料层的背板，使得第二钎料层浸润进入背板的焊接面和凹部的内侧，在背板的焊接面和凹部的内侧形成第二浸润层。

可选的，所述第一浸润层厚度为200纳米至10微米。

可选的，所述铬靶材坯料的纯度为4N5或者5N。

与现有技术相比，本发明采用在铬坯料和背板的焊接面形成第一浸润层和第二浸润层进行焊接，并采用较优的焊接参数，形成的靶材组件粘附性好，能够在较劣的工作环境工作，进一步的，本发明提供的靶材组件的制作方法采用较低的工作温度，避免铬靶材坯料和背板在铬坯料和背板内部组织形成缺陷，提高靶材组件质量。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明的靶材组件的制作方法的流程示意图；

图2至图7是本发明靶材组件的制作方法的工艺过程示意图。

具体实施方式

由于现有的低温焊接工艺形成的靶材由于粘附性差，在恶劣的工作环境低温焊接工艺形成的靶材容易失效，长期以来，现有的铬靶材组件加工方法是采用高温钎焊工艺，采用熔点较高的含银的钎料将铬坯料与背板结合在一起。

但本发明的发明人经过大量实验发现，采用高温钎焊工艺容易造成铬坯料和背板的晶体结构损伤或者在铬坯料和背板内部组织形成缺陷，导致形成的靶材组件质量下降。

基于上述认识，本发明的发明人进行了研究，发现采用特定的焊接工艺，并且避免铬坯料焊接面污染和焊料氧化物污染，可以改进低温焊接的质量。