[发明专利]靶材组件的制造方法

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造方法。

背景技术

溅射技术是半导体制造领域的常用工艺之一，随着溅射技术的日益发展，溅射靶材在溅射技术中起到了越来越重要的作用，溅射靶材的质量直接影响到了溅射后的成膜质量。

WTi靶材是一种比较典型的合金靶材，WTi合金具有低电阻系数、良好的热稳定性和抗氧化性，在现有技术中，WTi靶材的背板一般为Al合金或Cu合金。

靶材组件的制造方法有很多，早期主要采用钎焊的焊接方式，采用材质较为柔软的In作为焊料，防止冷却过程中由于背板变形产生的应力将WTi靶材撕裂，但由于In焊料的熔点只有156.61℃，形成的溅射靶材使用温度过高时会造成In焊料熔化、脱焊，导致溅射靶材的使用温度受限。

因此为了避免上述情况，采用扩散焊接的方式，将WTi靶材与Al或Cu背板直接进行扩散焊接，但形成的溅射靶材良率较低。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种靶材组件的制造方法，以提高溅射靶材的良率。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材组件的制造方法。包括：

提供靶材、背板和缓冲层，所述缓冲层的热膨胀系数介于所述靶材的热膨胀系数与背板的热膨胀系数之间；

将所述靶材、缓冲层和背板进行装配形成初始组件，在所述初始组件中，所述缓冲层位于所述靶材和背板之间且分别与所述靶材和背板相接触；

将初始组件进行扩散焊接，形成靶材组件。

可选的，所述背板的材料为Al合金，所述靶材的材料为WTi，所述缓冲层的热膨胀系数介于WTi热膨胀系数和Al合金热膨胀系数之间。

可选的，所述背板的材料为Cu合金，所述靶材的材料为WTi，所述缓冲层的热膨胀系数介于WTi热膨胀系数和Cu合金热膨胀系数之间。

可选的，所述缓冲层的材料为钛。

可选的，所述缓冲层的材料为高纯钛，高纯钛中钛的含量大于99.9999％。

可选的，所述缓冲层的厚度为2毫米至3毫米。

可选的，所述扩散焊接的步骤包括：包套焊接、脱气、加热和热等静压工艺。

可选的，所述加热步骤中，工艺温度为200℃至300℃，工艺时间为1小时至3小时。

可选的，所述热等静压工艺中，工艺温度为300℃至400℃，环境压强为150MPa至180MPa，在所述工艺温度和环境压强下的工艺时间为5小时至8小时。

可选的，所述脱气步骤包括：将初始组件放置于包套后，对所述包套进行抽真空，抽真空后所述包套内的真空度至少为1E-2Pa，且在所述热等静压工艺过程中使所述真空包套保持密封状态。

可选的，与缓冲层相接触的靶材表面为第一焊接面，与背板相接触的缓冲层表面为第二焊接面，将所述靶材、缓冲层和背板进行装配形成初始组件前，所述靶材组件的制造方法还包括：对所述第一焊接面和第二焊接面进行机械加工，在所述第一焊接面和第二焊接面上形成车削螺纹；

对机械加工后的所述靶材、背板和缓冲层进行超声波清洗工艺；

超声波清洗工艺后，真空干燥所述靶材、背板和缓冲层。

可选的，所述超声波清洗工艺所采用的清洗液为异丙醇胺液或无水酒精。

可选的，所述超声波清洗工艺的工艺时间为5分钟至10分钟。

可选的，所述真空干燥的工艺时间为30分钟至60分钟。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：本发明通过在靶材与背板之间加入热膨胀系统介于两者之间的缓冲层，起到应力缓冲的作用；与背板相比，所述靶材与缓冲层的热膨胀系数相近，在扩散焊接中当高温冷却至室温时，靶材和缓冲层的扩散界面由于拉伸产生的应力较小，进而避免靶材的断裂，提高了靶材组件的良率。

进一步，本发明靶材组件的制造方法采用热等静压工艺，可以将靶材组件的焊接强度从5MPa至8MPa提升至50MPa以上，从而使形成的靶材组件扩散结合效果较现有技术更好，且提升了靶材组件的使用温度，充分满足半导体靶材的使用需求。

附图说明

图1是本发明靶材组件的制造方法一实施例的流程示意图；

图2至图6是本发明靶材组件的制造方法一实施例中各材料层的结构示意图

图7是本发明靶材组件的制造方法一实施例中真空包套模具的组装示意图；

图8是本发明靶材组件的制造方法一实施例中热等静压工艺的工艺原理图。

具体实施方式