[发明专利]一种背板与高纯金属靶材的扩散焊接方法

说明书

本发明提供了一种背板与高纯金属靶材的扩散焊接方法，所述扩散焊接方法包括如下步骤：准备高纯金属靶材与背板，并在背板的焊接面上加工螺纹；组合高纯金属靶材与背板，并将组合材料放置于金属包套中；对装入组合材料的金属包套进行脱气处理，然后将金属包套进行密封；冷等静压密封后的金属包套；对冷等静压处理后的金属包套进行热等静压处理，然后冷却至室温；去除金属包套，完成背板与高纯金属靶材的扩散焊接。本发明通过对组合材料先进行冷等静压处理，再进行热等静压处理，克服了热等静压在低温下达不到工艺压力的缺点，从而保证了螺纹的嵌入效果。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种背板与靶材的焊接方法，尤其涉及一种背板与高纯金属靶材的扩散焊接方法。

背景技术

靶材组件使磁控溅射过程中的常用物料，其中靶材组件由靶材和背板焊接而成，焊接所用方法通常为扩散焊接的方法。

扩散焊接为现有技术常用的一种焊接靶材的方法，扩散焊接的原理为在一定温度和压力下保持一段时间使接触面之间的原子相互扩散，形成联结的焊接方法。

CN 102430865A公开了一种靶材与背板的焊接方法，包括：在靶材的背面形成多个燕尾槽，在背板的正面形成与燕尾槽匹配的多个燕尾状凸起；将靶材与背板叠合防止，并使燕尾状凸起与燕尾槽咬合在一起；采用静压方式处理靶材与背板中心区域，利用电子束焊接靶材与背板的边缘结合区域，该方法避免了采用钎焊的方式，降低了采用焊料所需的成本，但需要同时对靶材与背板进行加工，加工成本较高，难度较大。

根据扩散焊接的性质，扩散焊接需要一定的温度与压力，温度越高、压力越大则焊接效果越好，从而使靶材的使用性能达到最佳。同时，为了增加焊接面的接触面积，提高焊接强度，还会在靶材和背板中选择硬度较高的一方，并在其焊接面上加工螺纹，在扩散焊接的压力下，使螺纹嵌入到硬度较低的材料中，从而增加焊接面积。

CN 101648316A公开了一种靶材与背板的焊接结构及方法，所述方法包括：提供钛靶材和铝背板；对钛靶材和铝背板进行加工，在钛靶材焊接面加工成螺纹状；采用热压方法将钛靶材和铝背板进行焊接形成靶材组件，对靶材组件进行热扩散处理然后空冷冷却。所述方法使用螺纹撕裂背板上的氧化层，提高了靶材与背板之间的结合强度。

但是，部分靶材由高纯金属构成，高纯金属的再结晶温度低，为了防止扩散焊接过程中的高温使靶材的晶粒异常长大，影响溅射性能，扩散焊接的温度在高纯金属的再结晶温度以下，而扩散焊接常用的方法为热等静压法，热等静压法为一种利用气体体积随温度升高而膨胀，从而提供压力的方法，当扩散焊接的温度在高纯金属的再结晶温度以下时，扩散焊接的压力很难满足工艺需求。

而当压力不能达到扩散焊接所需压力时，螺纹很难嵌入硬度交底材料的焊接面，最终造成焊接面出现孔洞，孔洞的出现减少了焊接面的接触面积，降低了焊接强度和焊接结合率，同时对靶材的导电、导热性能产生了不良影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背板与高纯金属靶材的扩散焊接方法，所述扩散焊接方法在常规的热等静压处理前，对高纯金属靶材与背板组合而成的组合材料进行冷等静压处理，使背板与高纯金属靶材得以进行初步焊接，然后在对初步焊接后的靶材组件进行热等静压出理，使背板上的螺纹更好地嵌入到高纯金属靶材中，从而提高了背板与高纯金属靶材的焊接面的接触面积，从而提高了焊接强度，进而保证高纯金属靶材的导电性能与导热性能满足磁控溅射的需要。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种背板与高纯金属靶材的扩散焊接方法，所述扩散焊接方法包括如下步骤：

(1)准备高纯金属靶材与背板，并在背板的焊接面上加工螺纹；

(2)组合高纯金属靶材与背板，并将组合材料放置于金属包套中；

(3)对装入组合材料的金属包套进行脱气处理，然后将金属包套进行密封；