[发明专利]一种超高纯铜靶材的扩散焊接方法

说明书

本发明涉及一种超高纯铜靶材的扩散焊接方法，所述焊接方法包括如下步骤：(1)准备超高纯铜靶材和具有螺纹的背板，并将铜粉加入到背板上的螺纹处，然后和超高纯铜靶材装配；(2)将装配好的超高纯铜靶材和背板放入包套，然后对包套进行焊接并抽真空；(3)将抽真空后的包套进行热等静压处理，之后冷却并移除包套，完成焊接；其中，所述螺纹的间距为0.35‑0.45mm；所述螺纹的深度为0.2‑0.3mm。本发明中，通过对螺纹尺寸的合理设置及整体工艺条件的配置，实现了在超高铜靶材焊接过程中，靶材仍能保持良好的导电、导热性能以及焊接强度，从而能够保证靶材溅射速率的均一性，此外还能够避免靶材在溅射过程中发生Partical、Peeling、Arcing等异常现象。

技术领域

本发明涉及靶材焊接领域，具体涉及一种超高纯铜靶材的扩散焊接方法。

背景技术

目前，随着超大规模集成电路的飞速发展，半导体用芯片尺寸已经缩小到纳米级别，金属互连线的RC延迟和电迁移现象成为影响芯片性能的主要因素，传统的铝及铝合金互连线已经不能够满足超大规模集成电路工艺制程的需求。与铝相比，铜具有更高的抗电迁移能力和更高的电导率，尤其是超高纯铜(纯度≥6N),对于降低芯片互连线电阻、提高其运算速度具有重要意义。

超高纯铜靶材由于其优良的导电是半导体芯片制造常用的导线制造材料，一方面由于其硬度较低(60HV-65HV)，另一方面由于其成本相对较高，故需要与另一种强度相对较高的铜合金背板材料焊接在一起。由于超高纯铜在高温、高压下晶粒极其容易长大，从而会对晶圆的线宽及均匀性产生不利影响。而高压是保证焊接质量的充分条件，因此需要在低温、高压下将超高纯铜靶材(Blank)和铜合金背板(BP)进行焊接。为了实现超高纯铜靶材和铜合金背板在低温下的优良焊接，目前采用技术相对成熟的热等静压扩散焊。为了保证超高纯铜与铜合金背板的装配精度及焊接强度，一方面，选用铝合金作为包套材料；另一方面，在铜合金背板车削螺纹。然而在此条件下二者的结合强度虽然可以满足使用要求，但并未形成形成冶金结合，而是机械连接。这种机械连接会使超高纯靶材的导电、导热性能大打折扣。本发明就是为了解决低温下超高纯铜靶材、铜合金背板HIP焊接后超高纯铜靶材导电、导热性能下降问题，保证产品溅射过程性能更稳定。

现有的锡焊技术产品使用中不耐高温，而高温、高压的扩散焊接晶粒会出现粗大现象。扩散焊接中压力如果过小则会影响焊接强度，保证焊接强度的同时抑制晶粒长大只能通过降低温度；此外，为了保证超高纯铜靶材优良的导电、导热性能，需减少超高纯铜靶材和铜合金背板结合面的间隙。通过在铜合金背板螺纹处添加高纯铜粉的方式实现低温扩散焊接。CN110539067A公开了一种高纯铜靶材的扩散焊接方法，该方法通过在焊接面上均匀布置金属粉末，使金属粉末在热等静压过程中烧结成型，填充由于螺纹挤压变形带来的孔洞的问题，从而提高了高纯铜靶材与背板的结合率，保证了革巴材组件在磁控溅射时的导电性能与导热性能。但是其并不能够保证靶材溅射速率的均一性，此外还会引起靶材在溅射过程中发生Partical、Peeling、Arcing等异常现象。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种超高纯铜靶材的扩散焊接方法，通过本发明提供的方法，通过对螺纹的规格和工艺的其他的条件合理的设置，以保证超高纯铜靶材优良的导电、导热性能以及焊接强度，从而能够保证靶材溅射速率的均一性，此外还能够避免靶材在溅射过程中发生Partical、Peeling、Arcing等异常现象。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种超高纯铜靶材的扩散焊接方法，所述焊接方法包括如下步骤：

(1)准备超高纯铜靶材和具有螺纹的背板，并将铜粉加入到背板上的螺纹处，然后和超高纯铜靶材装配；

(2)将装配好的超高纯铜靶材和背板放入包套，然后对包套进行焊接并抽真空；

(3)将抽真空后的包套进行热等静压处理，之后冷却并移除包套，完成焊接；