[发明专利]靶材组件及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种靶材组件及其形成方法。

背景技术

溅射镀膜是半导体生产中一种常见的工艺，在溅射镀膜工艺中，通常使用背板固定用于溅射的靶材，即通过例如焊接等方式将靶材连接到背板上进行固定。

使用溅射镀膜工艺形成由靶材和背板组成的靶材组件。具体地，靶材组件是由符合溅射性能的靶材和具有一定强度的背板构成，与靶材溅射面相对的靶材背面与背板上表面焊接结合。背板可以在所述靶材组件装配至溅射机台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。靶材组件是通过将靶材和背板焊接在一起形成的，需使其既可以可靠地安装在溅射机台上，同时又可以在磁场、电场作用下有效控制进行溅射。

在靶材和背板的焊接工艺中，钎焊是一种利用熔点比母材（被钎焊材料）熔点低的填充金属（称为钎料或焊料），在低于母材熔点、高于钎料熔点的温度下同时加热母材和焊料，致使焊料熔化后，润湿、并填满母材连接的间隙，钎料与母材相互扩散形成牢固连接的焊接方法。磁控溅射过程中，采用钎焊制备的靶材组件，其钎焊层连接结构使得靶材和背板连接界面具有良好的热传导性能，其可有效提高靶材组件的散热性能；而且磁控溅射结束后，可采用适当的温度熔化靶材和背板间的钎料层，从而使背板得以重复利用，节约靶材的制备成本。

以钨钛方形靶材（以下简称钨钛方板）和背板的焊接为例，钨钛方板和背板之间的焊料一般用铟。但在焊接前，首先在钨钛方板的背面镀一层镍，由于钨钛方板背面与背板上表面之间是平面与平面的焊接，因此镀镍层的品质将直接影响钨钛方板和背板的焊接强度。在形成镀镍层后，在背板上表面形成铟层，接着背板上表面与镀镍层通过铟层焊接结合。

但是，由于钨钛方板背面与背板上表面之间是平面与平面的焊接，容易出现靶材组件的脱焊现象。尤其是，如果焊料中混入镍锈，会导致可焊性劣化与焊接强度不足，这也会引发脱焊现象。如果脱焊现象发生在溅射过程，背板脱落使得溅射无法达到溅射均匀的效果，同时还可能会对溅射机台造成损伤。

发明内容

本发明解决的问题是，使用现有的靶材组件形成方法形成的靶材组件会出现脱焊现象。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材组件的形成方法，该形成方法包括：

提供靶材和背板，在所述靶材背面具有凸部，在所述背板上表面具有凹槽，或者在所述靶材背面具有凹槽，在所述背板上表面具有凸部；

将所述靶材背面与背板上表面进行焊接，所述凸部嵌入所述凹槽。

可选地，将所述靶材背面与背板上表面进行焊接的方法包括：

在所述靶材背面进行镀镍处理，在所述靶材背面形成镀镍层；

分别对所述靶材和背板进行预热，之后，在所述镀镍层上涂覆第一焊料层和在背板上表面涂覆第二焊料层；

将具有第一焊料层的靶材背面与具有第二焊料层的背板上表面贴合，并进行焊接。

可选地，所述第一焊料层和第二焊料层的焊料均为铟系焊料。

可选地，所述靶材为钨钛靶材。

可选地，对所述靶材进行预热的温度范围是150℃～200℃。

可选地，所述背板的材料为铜、铜基合金、铝或铝基合金。

可选地，对所述背板进行预热的温度范围是150℃～200℃。

可选地，在靶材背面涂覆第一焊料层后，使用超声波处理具有第一焊料层的靶材背面。

可选地，在背板上表面涂第二焊料层后，使用超声波处理具有第二焊料层的背板上表面。

本发明还提供一种靶材组件，该靶材组件包括靶材和背板，所述靶材背面与背板上表面焊接，在所述靶材背面具有凸部，在所述背板上表面具有凹槽；或者，

在所述靶材背面具有凹槽，在所述背板上表面具有凸部，所述凸部嵌入凹槽中。

可选地，在所述靶材背面具有镀镍层，所述镀镍层与背板上表面之间通过焊料焊接结合。

可选地，所述焊料为铟系焊料。

可选地，所述背板的材料为铜、铜基合金、铝或铝基合金。

可选地，所述靶材为钨钛靶材。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

靶材背面具有凹槽，背板上表面具有凸部，或者，在靶材背面具有凸部，在背板上表面具有凹槽。在通过靶材背面与背板上表面焊接，将靶材与背板结合形成靶材组件过程，凸部嵌入凹槽中，实现凸部与凹槽的嵌合。与现有技术的靶材背面与背板上表面之间的平面与平面焊接相比，本技术方案的凸部与凹槽紧密嵌合，可以进一步增加靶材与背板之间的焊接强度，降低了发生脱焊现象的可能性，避免脱焊对溅射过程造成的危害。