一种超高纯铜靶材组件低温扩散焊接的方法技术

本发明专利技术提供了一种超高纯铜靶材组件低温扩散焊接的方法，所述方法包括以下步骤：对超高纯铜靶材的焊接面进行预处理；对铜合金背板的焊接面进行车削螺纹；所述螺纹的间距为0.2

【技术实现步骤摘要】
一种超高纯铜靶材组件低温扩散焊接的方法


[0001]本专利技术属于铜靶材制备
，具体涉及一种超高纯铜靶材组件低温扩散焊接的方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。铜合金背板一方面在溅射机台上起支撑作用，另一方面还具有优异的导热、导电效果。
[0004]CN101579782A公开了一种铜靶材坯料与铜合金背板的焊接方法，包括提供铜靶材坯料和铜合金背板，将铜靶坯料和铜合金背板放置入真空包套送入焊接设备，采用热等静压工艺进行扩散焊接，将铜靶材坯料焊接至铜合金背板形成靶材组件，完成焊接后，进行空冷并拆除真空包套取出靶材组件。该焊接方法采用的是HIP扩散焊接技术，通过机加工使得靶材以及背板表面的光洁度达到0.2μm
‑
3.2μm，由此形成的焊接层较薄，焊接效果不佳，且HIP技术生产效率较低、生产成本较高。此外，热等静压技术是一种利用热等静压机在高温高压密封容器中，以高压惰性气体为介质，对其中的粉末或待压实的烧结坯料或异种金属施加各向均等静压力来制备高致密度坯料或零件的方法。而由于超高纯铜再结晶温度较低，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。因此，需要在保证焊接质量的条件下，开发一种低温焊接的方法。
[0005]CN101648303A公开了一种靶材与背板的焊接方法，包括：提供铜靶材和背板；在铜靶材的焊接面上形成金属中间层；在背板的焊接面上添加钎料；进行钎焊加热熔化钎料将铜靶材焊接至背板形成靶材组件；然后保温热扩散处理；冷却靶材组件，并进行机械加工去除多余的钎料。该焊接方法虽然通过金属中间层改善了焊接工件与钎料难以浸润的问题，但是钎焊方法仍然存在焊接结合度不高、耐高温性能差的问题。
[0006]综上所述，提供一种在保证焊接强度的同时可提高生产效率高、降低生产成本的焊接方法具有重要的意义。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种超高纯铜靶材组件低温扩散焊接的方法，所述方法通过在背板焊接面车削螺纹，并进一步控制螺纹尺寸，实现在较低的温度下将超高纯铜和铜合金焊接在一起，且保证了超高纯铜靶材的晶粒尺寸、导电、导热
性能以及焊接强度。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种超高纯铜靶材组件低温扩散焊接的方法，所述方法包括以下步骤：
[0010](1)对超高纯铜靶材的焊接面进行预处理；对铜合金背板的焊接面进行车削螺纹；
[0011]所述螺纹的间距为0.2
‑
0.45mm，例如0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm或0.45mm等；所述螺纹的深度为0.1
‑
0.15mm，例如0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm或0.15mm等，上述数值的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用；
[0012](2)将步骤(1)中处理后的超高纯铜靶材以及铜合金背板进行装配，然后经真空包装后放入包套内进行脱气处理；
[0013](3)步骤(2)所述脱气处理后进行扩散焊接，然后冷却，得到超高纯铜靶材组件。
[0014]本专利技术中，低温焊接是相较于常规的热等静温度而言的，这里指低于220℃。
[0015]本专利技术中，所述方法通过在铜合金背板车削螺纹，且无需铺设铜粉，实现了在较低的温度下将超高纯铜和铜合金焊接在一起，且保证了焊接强度与靶材组件的质量。由于在低温高压下超高纯铜靶材和铜合金背板并未形成冶金结合，而是机械连接，所以螺纹尺寸对于超高纯铜靶材焊接质量也至关重要。若螺纹间距过大，会降低焊接时的接触面积，进而影响焊接强度；若螺纹间距过小，则会导致焊接时不易咬合，从而影响焊接强度；若螺纹深度过深，螺牙容易被压弯；若螺纹深度过浅，则会则会影响焊接时咬合深度进而影响焊接强度。
[0016]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0017]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述预处理包括采用金刚石刀具进行车削。
[0018]优选地，所述车削后，所述超高纯铜靶材焊接面的粗糙度不大于0.8μm，例如0.55μm、0.6μm、0.65μm、0.7μm、0.75μm或0.8μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，所述铜合金背板的材质包括铜锌合金或铜铬合金。
[0020]优选地，所述铜合金背板上设置有凹槽，所述凹槽的底面为焊接面。
[0021]本专利技术中，超高纯铜靶材的尺寸能够刚好放入背板的凹槽之中实现适配。
[0022]作为本专利技术优选的技术方案，进行步骤(2)所述装配之前，对车削螺纹后的铜合金背板依次进行清洁处理和干燥。
[0023]作为本专利技术优选的技术方案，所述清洁处理包括依次进行地除锈处理与清洗。
[0024]优选地，所述除锈处理采用钢丝刷进行。
[0025]优选地，所述除锈处理的具体操作包括：用钢丝刷沿着铜合金背板车削螺纹的方向进行清理。
[0026]优选地，所述清洗包括超声清洗。
[0027]优选地，所述超声清洗的清洗剂包括异丙醇。
[0028]优选地，所述超声清洗的时间为20
‑
30min，例如20min、22min、24min、26min、28min或30min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0029]作为本专利技术优选的技术方案，所述干燥的方式包括真空干燥。
[0030]优选地，所述真空干燥的时间为60
‑
80℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0031]优选地，所述真空干燥的压力不超过10
‑2Pa，例如10
‑3Pa、2
×
10
‑3Pa、4
×
10
‑3Pa、6
×
10
‑3Pa、8
×
10
‑3Pa或10
‑2Pa等，但并不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高纯铜靶材组件低温扩散焊接的方法，所述超高纯铜靶材组件包括超高纯铜靶材以及铜合金背板，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)对超高纯铜靶材的焊接面进行预处理；对铜合金背板的焊接面进行车削螺纹；所述螺纹的间距为0.2
‑
0.45mm，所述螺纹的深度为0.1
‑
0.15mm；(2)将步骤(1)中处理后的超高纯铜靶材以及铜合金背板进行装配，然后经真空包装后放入包套内进行脱气处理；(3)步骤(2)所述脱气处理后进行扩散焊接，然后冷却，得到超高纯铜靶材组件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述预处理包括采用金刚石刀具进行车削；优选地，所述车削后，所述超高纯铜靶材焊接面的粗糙度不大于0.8μm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述铜合金背板的材质包括铜锌合金或铜铬合金；优选地，所述铜合金背板上设置有凹槽，所述凹槽的底面为焊接面。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，进行步骤(2)所述装配之前，对车削螺纹后的铜合金背板依次进行清洁处理和干燥。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述清洁处理包括依次进行地除锈处理与清洗；优选地，所述除锈处理采用钢丝刷进行；优选地，所述除锈处理的具体操作包括：用钢丝刷沿着铜合金背板车削螺纹的方向进行清理；优选地，所述清洗包括超声清洗；优选地，所述超声清洗的清洗剂包括异丙醇；优选地，所述超声清洗的时间为20
‑
30min。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述干燥的方式包括真空干燥；优选地，所述真空干燥的时间为60
‑
80℃；优选地，所述真空干燥的压力不超过10
‑2Pa；优选地，所述真空干燥的时间为60
‑
80min。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述包套的材质包括铝合金。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述真...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，边逸军，王学泽，慕二龙，汪焱斌，
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：