[发明专利]靶材组件的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体溅射靶材制造领域，尤其涉及一种靶材组件的焊接方法。

背景技术

在半导体工业中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材及能与所述靶材结合并具有一定强度的背板构成。背板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。

在溅射过程中，靶材组件所处的工作环境比较恶劣。靶材组件所处的环境温度较高，例如300°C至600°C；另外，靶材组件的一侧冲以冷却水强冷，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与背板之间的焊接强度较差，将导致靶材组件在受热条件下变形、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，需要选择一种有效的焊接方式，以使靶材与背板之间的焊接强度满足实际应用的需求。在公开号为CN1986133A（公开日：2007年6月27日）的中国专利文献中还能发现更多的关于靶材和背板的焊接方法的信息。

对于铝靶材与铜背板构成的靶材组件而言，由于铝和铜容易在空气中氧化，用现有的扩散焊接方法焊接效率低下，形成的靶材组件的焊接结合率差、焊接强度低、变形量大而且靶材组件中的铝靶材的内部组织结构不符合溅射要求，因此不能满足长期稳定生产和使用靶材的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是用现有的焊接方法将铝靶材与铜背板焊接在一起时焊接效率低下，形成的靶材组件的焊接结合率差、焊接强度低、变形量大、而且靶材组件中的铝靶材的内部组织结构不符合溅射要求，因此不能满足长期稳定生产和使用靶材组件的需要。

为解决上述技术问题，本发明提供一种铝靶材与铜背板的焊接方法，包括以下方法步骤：

提供铝靶材及铜背板；

在所述铝靶材的待焊接面上镀银形成银中间层；

将形成有所述银中间层的铝靶材、铜背板置于真空包套内并使所述银中间层位于所述铝靶材与铜背板之间，将所述真空包套置于焊接设备内；

利用热等静压工艺将所述形成有银中间层的铝靶材、铜背板焊接在一起以形成靶材组件；

焊接完成后，对所述真空包套进行冷却，去除所述真空包套以获得所述靶材组件。

可选的，在所述铝靶材的待焊接面上镀银的方法为化学镀或电镀。

可选的，所述化学镀采用的化学镀液包括银盐溶液和还原剂溶液，所述银盐溶液包括硝酸银55g/L~65g/L、氢氧化钠40g/L~45g/L和氨水40g/L~50g/L；所述还原剂溶液包括葡萄糖（C₆H₁₂O₆）40g/L~30g/L、酒石酸（C₄H₆O₆）3g/L~6g/L和乙醇（C₂H₅OH）90g/L~110g/L，所述银盐溶液与还原剂溶液的体积比为1：1，化学镀液的温度为15℃~20℃，化学镀液的PH值为9.0~12.0，所述化学镀的施镀时间为60min~80min。

可选的，所述电镀采用的电镀液包括氯化银（AgCl）33g/L~39g/L、氰化钾（KCN）40g/L~70g/L和碳酸钾（K₂CO₃）10g/L~15g/L，所述电镀液的温度为15℃~20℃，所述阴极电流密度为0.25A/dm²~0.5A/dm²，所述电镀的施镀时间为50min~70min。

可选的，所述银中间层的厚度为10μm~15μm。

可选的，所述利用热等静压工艺将形成有银中间层的铝靶材及铜背板焊接在一起的步骤包括：

使所述真空包套的外部环境温度为300℃~350℃，且外部环境压强大于等于90Mpa；

对位于所述环境温度及环境压强下的所述真空包套保温2小时~4小时，以将形成有银中间层的所述铝靶材及铜背板焊接在一起。

可选的，所述真空包套是由厚度为2.5mm~3.0mm的铝材料焊接形成，将所述铝靶材、铜背板置于真空包套内后，至少将所述真空包套抽真空至2×10^-3Pa，再将所述真空包套密封。

可选的，所述真空包套抽真空的过程是边加热边抽真空的过程，所述加热的温度为250℃~350℃。