靶材组件的制造方法技术

本发明专利技术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；将所述初始组件进行扩散焊接，形成靶材组件。本发明专利技术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，从而避免靶材的断裂，进而提高了靶材组件的良率。

【技术实现步骤摘要】
靶材组件的制造方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及靶材组件的制造方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术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，本专利技术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是本专利技术靶材组件的制造方法一实施例的流程示意图；图2至图6是本专利技术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是本专利技术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是本专利技术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。具体实施方式现有技术采用钎焊的焊接方式将WTi靶材和Al合金背板(或Cu合金背板)进行焊接结合，但由于焊料的熔点较低，形成的溅射靶材使用温度过高时会造成焊料熔化或脱焊，导致溅射靶材的使用温度受限；为了解决靶材使用温度受限的问题，将靶材直接与背板进行扩散焊接，但是WTi热膨胀系数与Al合金热膨胀系数、Cu合金热膨胀系数相差较大，且WTi韧性相对较差，在扩散焊接中当高温冷却至室温时，Al合金背板或Cu合金背板的变形较大，而WTi靶材的变形较小，扩散界面处由于拉伸会产生的很强的应力，容易造成WTi靶材的断裂。为了解决上述问题，本专利技术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。本专利技术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；由于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，从而避免靶材的断裂，进而提高了靶材组件的良率。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参考图1，图1是本专利技术靶材组件的制造方法一实施例的流程示意图，本实施例靶材的制作方法包括以下基本步骤：步骤S1：提供靶材、背板和缓冲层；步骤S2：对靶材和缓冲层表面进行机械加工，在焊接面上形成车削螺纹；步骤S3：对靶材、背板和缓冲层进行超声波清洗，清洗后真空干燥；步骤S4：将靶材、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的焊接面相接触，将初始组件装入真空包套内，然后对所述真空包套抽真空；步骤S5：对抽真空后的真空包套进行加热并保温，完成初次扩散焊接；步骤S6：对完成初次扩散焊接的初始组件进行热等静压工艺；步骤S7：对真空包套进行去压冷却；步骤S8：去除真空包套，获得靶材组件。为了更好地说明本专利技术实施例的靶材组件的制造方法，下面将结合参考图2至图8，对本专利技术的具体实施例做进一步的描述。结合参考图2至图4，首先执行步骤S1，提供靶材500、背板502和缓冲层501。本实施例中，所述靶材500的材料为WTi合金，WTi合金硬度大，具有低电阻系数，良好的热稳定性和抗氧化性；为了提高溅射靶材的导电性和导热性，所述背板502的材料为Al合金或Cu合金。WTi热膨胀系数与Al合金的热膨胀系数、Cu合金的热膨胀系数相差较大(Al的热膨胀系数为23/℃，Cu的热膨胀系数为19/℃，WTi的热膨胀系数为6/℃)，为了缓解靶材500与背板502之间由于拉伸产生的应力，采用热膨胀系数介于所述靶材500的热膨胀系数与所述背板502的热膨胀系数之间缓冲层501，起到应力缓冲作用。本实施例中，所述背板502的材料为Al合金，所述靶材500的材料为WTi，所述缓冲层501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；或者，所述背板502的材料为Cu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种靶材组件的制造方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种靶材组件的制造方法，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，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。4.如权利要求2或3所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述缓冲层的材料为钛。5.如权利要求4所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述缓冲层的材料为高纯钛，高纯钛中钛的含量大于99.9999％。6.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述缓冲层的厚度为2毫米至3毫米。7.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，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。8.如权利要求7所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述加热步骤中，工艺温度为200℃至300℃，工艺时间为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，相原俊夫，大岩一彦，王学泽，袁海军，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33